Che cos'è un LED? Come funziona e come collegarlo ad Arduino

Un LED (Light Emitting Diode, diodo a emissione luminosa) è un semiconduttore che emette luce quando è attraversato da corrente. I LED sono ovunque: schermi degli smartphone, semafori, fari delle auto e lampadine di casa. In elettronica il primo progetto di quasi tutti è accendere un LED, perché insegna in un colpo solo uscite digitali, limitazione della corrente e temporizzazioni.

Come funziona un LED?

Un LED è un diodo: lascia passare la corrente in una sola direzione. Collegato nel verso giusto, gli elettroni nel semiconduttore perdono energia ed emettono luce (fotoni). Il colore dipende dal materiale semiconduttore; per questo LED rossi, verdi e blu funzionano a tensioni diverse.

Come si riconoscono il piedino positivo e quello negativo di un LED?

• Il piedino lungo è l'anodo (+), quello corto il catodo (−).
• Il lato con il bordo piatto sul contorno del LED è il catodo.
• Guardando dentro il LED, la parte grande a forma di bandierina è di solito collegata al catodo.
• Un LED montato al contrario non si accende ma non si rompe; giralo e riprova.

Perché un LED non va collegato senza resistenza?

Un LED non limita da solo la propria corrente. Appena si supera di poco la tensione diretta, la corrente sale rapidissima e il LED può guastarsi in pochi secondi; anche il pin di Arduino può danneggiarsi. Per questo al LED si collega sempre una resistenza in serie. Il valore si trova con questa formula:

R = (Tensione di alimentazione − Tensione del LED) / Corrente del LED

Per esempio, con Arduino a 5 V, un LED rosso (circa 2 V) e 15 mA: R = (5 − 2) / 0,015 = 200 Ω. Si usa il valore standard più vicino, 220 Ω. Per vedere subito questo calcolo e la corrente reale, usa il calcolatore di resistenza per LED.

Tensioni dei LED per colore

Trovi i valori tipici e massimi di tutti i colori nella tabella delle tensioni dei LED.

Collegare un LED ad Arduino

1. Collega un pin digitale di Arduino (es. il 9) a una resistenza da 220 Ω.
2. Collega l'altro capo della resistenza al piedino lungo (anodo) del LED.
3. Collega il piedino corto (catodo) del LED al pin GND di Arduino.
4. Nel codice imposta il pin come uscita con pinMode(9, OUTPUT) e accendilo e spegnilo con digitalWrite.

const int LED = 9;

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Yavaşça parlat / fade in (PWM, 0-255)
  for (int i = 0; i <= 255; i++) { analogWrite(LED, i); delay(4); }
  // Yavaşça söndür / fade out
  for (int i = 255; i >= 0; i--) { analogWrite(LED, i); delay(4); }
}

Che cos'è un LED RGB?

Un LED RGB contiene tre LED in un unico contenitore: rosso, verde e blu. Regolando separatamente con il PWM la luminosità di ciascun colore ottieni migliaia di colori: rosso + verde = giallo, verde + blu = ciano, tutti e tre = bianco. I LED RGB possono essere a catodo comune (piedino comune a GND) o ad anodo comune (piedino comune a 5 V); con l'anodo comune la logica del codice si inverte.

LED indirizzabili (WS2812B, NeoPixel)

I LED intelligenti come il WS2812B contengono ciascuno un piccolo chip di controllo. Così puoi controllare centinaia di LED con un solo pin dati e accenderli tutti di colori diversi. Nelle strisce ogni LED assorbe circa 60 mA a pieno bianco, quindi le strisce lunghe richiedono un alimentatore a 5 V separato.

Errori comuni

• Collegare più LED in parallelo con una sola resistenza: la corrente non si divide in modo uguale; metti una resistenza per ogni LED.
• Prelevare troppa corrente da un pin di Arduino: non superare 20 mA per pin e 200 mA per l'intera scheda.
• Provare il PWM su un pin senza PWM: la luminosità non cambia, il LED si accende o si spegne soltanto.
• Usare una resistenza grande con LED blu e bianchi su schede a 3,3 V (ESP32, Pico): il LED risulta molto fioco.