PAINEL SOLAR CONSTRUÍDO COM LEDS PARA CARREGAMENTO DE CELULAR

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ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS 
DEPENDÊNCIA - DP 
 
 
Painel Solar Construído com Led’s para Carregamento de Celular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SANTANA DE PARNAÍBA 
NOVEMBRO/2017 
 
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SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 4 
2. TIPOS DE GERAÇÃO DE ENERGIA, FONTES E A VIABILIDADE DE CADA ENERGIA NO BRASIL ......... 5 
2.1 Tipos de geração de energia ....................................................................................................... 5 
2.2 Fontes de energia ........................................................................................................................ 8 
3. ENERGIA SOLAR ............................................................................................................................. 10 
5. ASSOCIAÇÃO DE LED’S EM SÉRIE E PARALELO. ............................................................................ 14 
6. TIPOS DE DIODOS E APLICAÇÕES .................................................................................................. 15 
7. CONCLUSÃO .................................................................................................................................. 18 
8. REFERÊNCIAIS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................... 19 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
Neste projeto contém informações sobre os tipos de geração de energia 
e a forma de obtenção das mesmas, bem como, as fontes renováveis e não 
renováveis. A energia solar provinda da luz e calor do Sol, é considerada 
sustentável, renvável e inesgotável, sendo que abordei a duas formas de 
energia solar: fotovoltaica e térmica. A energia solar não é muito utilizada por 
conta de seus custos elevados, mas aos poucos seu aproveitamento vem 
crescendo. 
Os Leds (light emitting diode, tradução: Diodo emissor de luz), tem como 
principal caracteristica emitir luz, grande maioria possui dois terminais, sendo 
um positivo e outro negativo, há muitos tipos e formatos de leds, que podem 
ser utilizados dem várias formas. 
 
 
 
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2. TIPOS DE GERAÇÃO DE ENERGIA, FONTES E A VIABILIDADE DE CADA 
ENERGIA NO BRASIL 
 
2.1 Tipos de geração de energia 
 
A energia movimenta o mundo, é praticamente impossível pensar em 
viver sem energia, basicamente tudo depende da energia, é dela que as 
empresas dependem para a produção, comercialização e distribuição de seus 
produtos, além do uso pessoal em nossas casas, no trabalho, nos aparelhos 
eletrônicos (que ganharam um imenso espaço em nossas vidas), para a 
comunicação e em outros meios do convívio social. A facilidade de transporte 
da eletricidade e seu baixo índice de perda energética durante conversões 
incentivam o uso da energia em grande escala no mundo todo, inclusive no 
Brasil. 
Existem várias formas de produção de energia elétrica, os principais 
tipos de geração de energia são: energia hidrelétrica, energia eólica, energia 
nuclear, energia solar e energia termelétrica, abaixo segue a descrição das 
mesmas. 
 
 Energia Hidrelétrica: é gerada em uma usina hidrelétrica e tem como fonte de 
produção a força da água em movimento. A grande maioria da energia gerada 
e consumida no Brasil é hidrelétrica, isto ocorre pelo enorme potencial 
hidrelétrico que o país tem. A abundância de rios e os longos percursos desses 
permitiram a construção de inúmeras usinas hidrelétricas por aqui. A grande 
vantagem da energia hidrelétrica é que ela limpa, ou seja, não é poluente o que 
contribui para o equilíbrio ambiental. 
 
 Energia Eólica: é produzida usando a força dos ventos para movimentar 
enormes aero-geradores que são conectados a turbinas para a geração da 
energia elétrica. Assim como outras energias, a eólica também é limpa e 
renovável o que a torna muito atraente para os dias atuais. Para a sua produção 
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são necessários a instalação dos aero-geradores em locais com abundância 
de ventos, tanto em volume como em regularidade, ou seja, não basta ter 
ventos fontes é preciso que eles sejam constantes. A velocidade dos ventos 
precisa ser superior a 3,6 m/s. Assim como a energia hidrelétrica, o Brasil tem 
um grande potencial para a produção de energia eólica, visto que há regiões 
onde a presença dos ventos favorecem a instalação de parques eólicos. Neste 
cenário destacam-se os estados do Rio Grande do Norte e Ceará, ambos na 
região nordeste do país. Atualmente os principais parques eólicos do Brasil 
são: Complexo eólico Alto Sertão I no estado da Bahia, Parque eólico de Osório 
no Rio Grande do Sul e Usina de energia eólica de Praia Formosa no Ceará. 
 
 Energia Nulear: a energia nuclear se produz a partir de uma reação 
denominada fissão, a fissão segundo o Dicionário Priberan da Língua 
Portuguesa, é para a física nuclear a divisão de um núcleo de átomo pesado 
(urânio,plutônio, etc.) em dois ou vários fragmentos, determinada por um 
bombardeamento de neutrões, e que liberta uma enorme quantidade de 
energia e vários neutrões =CISÃO. E é a partir da fissão do núcleo de um átomo 
que bombardeia uns contra os outros ocasionando o rompimento do núcleos 
e gerando grandes quantidades de energia. As usinas nucleares, apesar de ser 
mais uma opção de gerar energia elétrica, também provocam acidentes graves 
no ecossistema, assim como ocorreu nas usinas de Three Miles Island, nos 
EUA, em 1979, e Chernobyl, na Ucrânia, em 1986, pois a extração do núcleos 
dos átomos ocorre a liberação de dejetos radioativos que altera a genética, 
provoca o câncer, além de danificar de modo incalculável o meio ambiente. Só 
no Brasil existem duas usinas nucleares em funcionamento, (Angra 1 e 2), no 
município de Angra dos Reis, RJ. 
 
 Energia Solar (térmica e fotovoltaica): a energia térmica é gerada a partir de 
coletores solares que ao captar a energia provinda do Sol transfere à água, 
utilizada geralmente em chuveiros elétricos, pois a água é totalmente aquecida 
quando recebe a energia térmica. Já a energia fotovoltaica, possui duas 
possíveis formas de ser coletadas, seja por lâminas ou por painéis conhecidos 
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por painéis fotovoltaicos, tanto um como o outro são compostos de um material 
que possui capacidade de capturar a radiação liberada pelo sol e produzir 
energia elétrica. A energia fotovoltaica possui mais um fator interessante, ela 
poder ser utilizada diretamente ou então pode ser abrigada em baterias para 
ser utilizada quando não houver sol. A grande vantagem da energia provinda 
do sol, térmica ou fotovoltaica, é que é uma energia limpa, isto é, não ocasiona 
a poluição, alem de dispensar a utilização da turbinas e geradores, no entanto, 
o custo para a realização desses processos ainda encontram-se elevados. 
 
 Energia Termelétrica: conhecida também por calorífica, esta energia é 
resultante da combustão de materiais de fontes não renováveis, por exemplo, 
carvão, petróleo e gás natural, e também outros de fontes renováveis como a 
lenha, o bagaço de cana, etc. A energia termelétrica pode ser utilizada tanto 
como energia mecânica como também por eletricidade. Depois de conhecer os 
tipos de energia elétrica que temos como opção, nos dê sua opinião sobre qual 
delas poderia ser muito útil a nós e não causaria tantos danos ao meio 
ambiente. 
 
A medida que países vão se desenvolvendo e se industrializando a 
demanda por energia aumenta. A Alemanha que é o 6° país mais 
industrializado do mundo, embora possui 1/3 da população que o Brasil possui, 
tem 33% mais capacidade instalada de energia que nós. A Alemanha possui 
por volta de 200GWp enquanto o Brasil acabou de alcançar os 152GWp (2017). 
O Brasil possui a matriz energética mais renovável do mundo. Mais de 45,3% 
dos tipos de energia no Brasil utilizados são proveniente de hidroelétricas,biomassa e etanol, eólicas e uma micro participação da fonte Solar 
Fotovoltaica. As usinas hidrelétricas são responsáveis pela geração de mais de 
75% da eletricidade do País. Quando enfrentamos a seca, o que esta cada vez 
mais frequente, este número cai substancialmente e as poluentes e caras 
termelétricas são acionadas. 
 
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2.2 Fontes de energia 
 
As fontes de energia podem ser renováveis e não renováveis. As fontes 
renováveis, como a força das águas, dos ventos ou a energia do sol e recursos 
fósseis, estão entre os combustíveis usados para a geração da energia elétrica. 
Por meio de turbinas e geradores podemos transformar outras formas de 
energia, como a mecânica e a química, em eletricidade. 
 
Fontes de energia renováveis: 
 
 Biomassa: é usada na produção de energia a partir de processos, como por 
exemplo, a combustão de material orgânico. 
 Carvão vegetal: é usado como combustível para aquecedores, 
churrasqueiras, lareiras. 
 Energia eólica: é a energia que provém do vento. 
 Energia geotérmica: é a energia obtida a partir do calor que vem do interior 
da Terra. 
 Energia hidráulica: é a energia obtida a partir da energia potencial de uma 
massa de água. 
 Energia maremotriz: é a forma de geração de energia por meio do uso da 
movimentação da água dos oceanos, que é provocada pelas marés. 
 Ondas: vem do aproveitamento das ondas oceânicas. 
 Energia das correntes marítimas: é uma forma de energia marinha que é 
obtida por meio do aproveitamento da energia cinética das correntes marítimas. 
 Energia solar: é a energia proveniente do sol. 
 
 
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Fontes de energia não renováveis: 
 
 Carvão mineral: é uma rocha sedimentar combustível. 
 Gás natural: é uma mistura de hidrocarbonetos leves que é encontrada no 
subsolo. 
 Petróleo: é uma propriedade oleosa, inflamável. 
 Energia nuclear: é a energia liberada numa reação nuclear 
 
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3. ENERGIA SOLAR 
 
A energia solar é proveniente da luz e do calor do Sol, que é aproveitada 
e utilizada por meio de diferentes tecnologias, principalmente como o 
aquecimento solar, energia solar fotovoltaica, energia heliotérmica e arquitetura 
solar. A energia solar é considerada uma fonte de energia renovável e 
sustentável. A energia solar é considerada como inesgotável do ponto de vista 
humano. O potencial de energia solar é excepcional em comparação com todas 
as outras fontes de energia. Existem duas formas de aproveitamento da energia 
solar: a fotovoltaica e a térmica. No primeiro caso, são utilizadas células 
específicas que lançam mão do chamado “efeito fotoelétrico” para a produção 
de eletricidade. No segundo caso, utiliza-se o aquecimento da água tanto para 
uso direto quanto para a geração de vapor, que atuará em processos de 
ativação de geradores de energia, lembrando que podem ser utilizados também 
outros tipos de líquidos. 
No mundo, em razão dos elevados custos, a energia solar ainda não é 
muito utilizada. Todavia, gradativamente, seu aproveitamento vem crescendo 
tanto com a instalação de placas em residências, indústrias e grandes 
empreendimentos quanto com a construção de usinas solares especificamente 
voltadas para a geração de energia elétrica. 
 
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4. TIPOS E PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE LEDS E CAPACITORES. 
 
LED (light emitting diode, tradução: Diodo emissor de luz) é um 
componente eletrônico cuja principal característica é a emissão de luz. O led é 
um tipo de diodo de junção PN que se diferencia dos demais diodos 
principalmente pelo fato de emitir luz. Os leds são polarizados e na maioria dos 
casos um led possui dois terminais, um positivo ou ânodo/anodo (terminal 
maior) e um negativo ou cátodo/catodo (terminal menor). Uma vantagem é o 
consumo reduzido de energia, resistência física elevada, reduzida dimensão e 
uma vida muito longa se as condições de funcionamento forem respeitadas. O 
LED é um díodo semicondutor (P-N) que quando sujeito a energia emite luz de 
espetro reduzido. A luz emitida pode ser visível, ou não visível (Infravermelhos, 
ultravioletas). 
O circuito de ligação deve ter o + para o ânodo e - para o cátodo. O 
cátodo é a ponta mais curta e deve ter um corte no lado da cápsula do LED. Se 
olharmos para o interior do led o ânodo é o elétrodo maior. Os leds podem ficar 
danificados por ligação incorreta ou na soldadura. O risco a soldar é baixo 
exceto se demorar demasiado tempo. Não são necessárias precauções 
especiais para soldar a maior parte dos leds. 
 
Dentre os tipos e formatos de leds podemos destacar: 
 
 leds difusos comuns: sua luz é distribuída sobre o seu encapsulamento 
plástico, ou seja sua luz é difusa, espalhada, dispersa e normalmente o 
seu encapsulamento plástico é opaco exatamente para se conseguir 
esse efeito de difusão da luz, mas ainda assim ele possui pontos em seu 
encapsulamento plástico onde a luz é mais forte e pontos onde a luz é 
mais fraca. 
 
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 leds de alto brilho: sua luz possui um brilho mais intenso que a dos leds 
difusos e normalmente seu encapsulamento plástico é transparente e 
sua luz é focada, concentrada, em uma direção e um ângulo. 
 
 
 fitas de leds: é uma fita, que pode ser de vários tamanhos, e que possui 
minúsculos leds ligados um após o outro, e esses leds podem ser 
controlados em conjunto, acendendo, piscando e variando suas cores 
(dependendo do modelo). 
 
 leds bicolores: possuem duas cores, normalmente verde e vermelho, 
mas existem de outras cores também, podem ter dois ou três terminais 
e podem ser difusos ou transparentes, e podem ter suas cores 
combinadas para formarem outras cores. 
 
 
 leds RGB ou tricolor: é um led que possue três cores, são elas: vermelho 
(R), verde (G) e azul (B). Você pode acender essas cores 
individualmente ou em conjunto para que formem outras cores. Eles 
podem ser difusos ou transparentes. 
 
 led SMD: são leds muito pequenos, muito encontrados em fitas de leds, 
e em placas como o Arduino e Raspberry PI, podem ser difusos, 
transparentes e multicores (RGB). 
 
 
 matriz de leds: é um conjunto de leds dispostos em linhas e colunas, que 
podem acender, pisca e mudar de cor (dependendo do modelo) 
individualmente ou em conjunto. Podem ser usados para exibir letras e 
números e até gráficos com pouca resolução. 
 
 led ou display de 7 segmentos alfanuméricos: possui sete leds dispostos 
de tal forma que são capazes de exibir letras e números. Existem 
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variações desse tipo de display com duas, três, quatro ou mais unidades 
de sete segmentos. 
 
 
 led ou display de 16 segmentos alfanuméricos: possui dezesseis leds 
dispostos de tal forma que são capazes de exibir letras maiúsculas e 
minúsculas e números. Existem variações desse tipo de display com 
duas, três, quatro ou mais unidades de dezesseis segmentos. 
 
 led infravermelho: é um tipo de led que emite uma luz infravermelha, 
invisível ao olho humano. São usados comumente em sensores, 
controles remotos e como parte de aparelhos de visão noturna. 
 
 
 ed de alta potência ou HPLEDs: High-power leds são leds muito potentes 
capazes de substituir lâmpadas. Normalmente são usados na 
iluminação de ambientes, lanternas e faróis de carros. 
 
 leds orgânicos (OLEDs): são leds muito pequenos, quase microscópicos 
que são usados na construção de TVs, telas de smartphones e tablets, 
monitores, telas flexíveis e etc. 
 
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5. ASSOCIAÇÃO DE LED’S EM SÉRIE E PARALELO. 
 
 
É recomendado que a ligação de leds seja feita em série uma vez que 
esta resistência tem como função limitar a corrente do LED para que não fique 
com um valor que exceda a corrente máxima permitida, assim o led sendo um 
diodo, tem a tensão caracteristica de sua barreira potencial. A ligação entre os 
vários leds é efetuada ligando o cátodo de um led ao ânodo do LED seguinte. 
Para calcular a resistência limitadora as tensões dos leds são somadas. 
 Ligar leds emparalelo com apenas uma resistência de carga, não é 
viável, pois se os led's tiverem uma tensão(volts) de funcionamento diferente, 
apenas o led de menor tensão acenderá e possivelmente ficará destruído. Se 
os leds forem idênticos, podem ligar-se em paralelo, raramente este tipo de 
ligação oferece benefícios, é preferível e aconselhável usar cada um dos leds 
com a sua resistência limitadora ou uma ligação em série com vários leds. 
O led e a resistência estão em série, a tensão no led é o somatório da 
tensão sobre o resistência será igual a tensão da fonte (Vfonte)(Vf). Para 
calcular precisamos saber o valor da tensão sobre a resistência. 
 
Vf = Vfonte = tensão da fonte em volt(V); 
R = Vres.(Ω) / iled (A); 
R = resistência em ohms (Ω); 
Vres. = tensão sobre o resistor em volts (V); 
iled = corrente sobre o led em amperes (A); 
Vled = tensão do led em volts(V); 
 
 
 
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6. TIPOS DE DIODOS E APLICAÇÕES 
 
 
Um díodo é um componente eletrônico de dois terminais, tendo dois 
elétrodos ativos, entre os quais se permite a transferência de corrente em 
apenas um sentido, bloqueando a passagem no sentido oposto, sendo utilizado 
para converter corrente alternada em corrente contínua e extrair informação de 
um sinal modular em amplitude (AM). 
Díodos são conhecidos pela sua propriedade de corrente unidirecional, 
em que, a corrente elétrica é deixado fluir numa direção. Basicamente, os 
díodos são utilizados para criar formas de onda o caso dos retificadores, pode 
ser usada dentro de fontes de alimentação ou dentro de detetores de rádio. 
Podem também ser usados em circuitos onde o efeito de circulação em apenas 
um sentido é necessário. 
 
Alguns dos diferentes tipos de diodos são os seguintes: 
 Diodo varicap: díodos de junção têm uma região de depleção 
entre as camadas P e N. Um diodo varicap é um diodo que tem 
uma capacidade variável em função da tensão aplicada. São 
basicamente diodos construídos especificamente para 
funcionarem como condensadores (capacitores) variáveis cuja 
capacitância varia de acordo com a tensão aplicada. 
 
 Fotodíodo: Uma junção PN pode emitir luz sob ação de uma 
corrente elétrica (díodo LED). E o processo inverso também é 
possível, ou seja, a luz pode gerar uma corrente elétrica em uma 
junção PN. Seção transversal de um fotodiodo comum de silício. 
É um díodo de junção com caraterísticas construtivas para 
direcionar a incidência de luz para a camada P. Esta, por sua vez, 
é bastante fina e sua espessura tem relação com o comprimento 
de onda da luz a detetar. 
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Um fotodiodo pode operar no modo fotovoltaico, isto é, sem 
nenhuma polarização. Uma vez que a tensão gerada é muito 
baixa, é comum o uso de um amplificador operacional. Neste 
circuito, os pulsos de saída são invertidos em relação aos pulsos 
de luz na entrada. 
 
 Diodos schottky: Nos díodos schottky utiliza-se em vez de 
material semicondutor tipo P um metal, não haverá lacunas que 
possam armadilhar eletrões vindos dos outros materiais durante 
a corrente direta. Diodos de junção metálica e semicondutor não 
são recentes. Os primitivos rádios de galena, do início do século 
XX, usavam um fio metálico e um cristal de galena (sulfeto de 
chumbo) para formar um diodo detetor de radiofrequência. 
 
 Diodos tunel: São diodos de junção PN com elevadas 
concentrações de impurezas (dopagem) em ambas as camadas. 
Nesta situação, a região de depleção é muito estreita, na faixa de 
"algumas dezenas de átomos" de espessura. A proximidade das 
partes ativas das camadas permite o efeito túnel. 
O resultado é o comportamento de resistência negativa, isto é, a 
corrente diminui com o aumento da tensão, em uma parte da 
curva de polarização direta. 
 
 Diodo Gunn: O diodo GUNN é usado como oscilador local 
cobrindo as frequências de microondas de 1Ghz a mais de 
100Ghz. O diodo Gunn tem uma característica bastante 
particular: é construído apenas com semicondutor tipo N, ao 
contrário do par PN. Na realidade, é um oscilador de microondas. 
Denominado-se Diodo Gunn em homenagem a J Gunn que, em 
1963, descobriu o efeito de produção de microondas por 
semicondutores N. 
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 Diodo Pin: O nome deve-se à existência de uma camada I 
("intrínseca" - silício sem dopagem), entre as camadas P e N. 
Quando diretamente polarizado, buracos e elétrões são injetados 
na camada intrínseca I e as cargas não se anulam de imediato, 
ficam ativas por um determinado período. O efeito resulta numa 
carga média na camada que possibilita a condução. Na 
polarização nula ou inversa, não há carga armazenada e o diodo 
comporta-se como um condensador (capacitor) em paralelo com 
a resistência própria do conjunto. Com tensão contínua ou de 
baixa frequência, o diodo PIN tem um comportamento próximo do 
diodo de junção PN. Em frequências mais altas, de períodos 
inferiores ao tempo de duração das cargas, a resistência 
apresenta uma variação característica com a corrente. Isso dá ao 
componente aplicações variadas em altas frequências 
(atenuadores, filtros, limitadores). 
 
A maioria dos díodos são semicondutores de silício, no entanto, o 
germânio é também por vezes usado. Díodos, vamos chamar mais 
especializados, executam funções especificas tais como variação da 
capacidade em função da tensão (varicap), regulação de tensão (zener), 
emissão de luz (LED) para além de outros menos usados mas com funções 
muito especificas. 
 
 
 
 
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7. CONCLUSÃO 
 
 
Com este projeto pude me interar sobre os tipos de geração de energia, 
e as formas de obtenção de cada uma delas e as fontes de energia, (renováveis 
e não renováveis), além disso, compreendi o crescimento da energia solar no 
mundo, apensar do seu elevado custo. 
Busquei os vários tipos de leds e suas funcionalidades, bem como, os 
tipos de diodos e as aplicações. 
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8. REFERÊNCIAIS BIBLIOGRÁFICAS 
 
CCEE. Câmara de Comercialização de Energia Elétrica. Disponível em: 
<https://www.ccee.org.br/portal/faces/pages_publico/onde-
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CasaDicas. Tipos de Energia e Principais Fontes de Energia. Disponível em: 
<http://www.casadicas.com.br/casa/tipos-de-energia-e-principais-fontes-de-energia/> 
Acesso em 16 de Setembro de 2017. 
 
Educação. Tipos de energias: hidrelétrica, eólica, nuclear, solar, térmica, etc. 
Disponível em: <http://www.educacao.cc/ambiental/tipos-de-energias-hidreletrica-
eolica-nuclear-solar-termica-etc/>. Acesso em 25 de Outubro de 2017. 
 
Fontes de energia. Disponível em: 
<http://www.cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo2B/Hidraulica/energia_recurso.
htm>. Acesso em 25 de Outubro de 2017. 
 
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<http://brasilescola.uol.com.br/geografia/fontes-energia.htm>.Acesso em 25 de 
Outubro de 2017. 
 
Com fazer as coisas. Led, o que é, para que serve, tipos e como funciona. 
Disponível em: <http://www.comofazerascoisas.com.br/led-o-que-e-para-que-serve-
tipos-e-como-funciona.html>. Acesso em 25 de Outubro de 2017. 
 
Eletronica. Led, Diodo Emissor de Luz. Disponível em:< https://www.electronica-
pt.com/led>. Acesso em 29 de Outubro de 2017. 
 
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