tcc eletrotecnica
DESCRIPTION
Projeto Lampada de LEDTRANSCRIPT
![Page 1: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/1.jpg)
Lâmpada de LEDs
Escola Técnica Eléctra
Madureira
Douglas
Eletrotécnica
4685
Rio de Janeiro, 14 de fevereiro de 2014
![Page 2: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/2.jpg)
Douglas Melo Batalau
Eletrotécnica
4685
Projeto para iluminação de ambientes com LEDs
Escola Técnica Eléctra, Av. Edgard Romero, 345
Madureira – Rio de Janeiro – RJ
21360-201
Rio de Janeiro, 14 de fevereiro de 2014
![Page 3: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/3.jpg)
Aos meus pais,
Pelo apoio e incentivo,
a eles eterna gratidão
![Page 4: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/4.jpg)
Aos meus colegas
e amigos pelo trabalho
em equipe, e apoio de uns para
com os outros.
![Page 5: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/5.jpg)
Sumário
1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................................... 5
2. DESENVOLVIMENTO ............................................................................................................ 8
3. TESTES E ANÁLISES DOS DADOS ...................................................................................... 9
4. CONCLUSÃO ......................................................................................................................... 11
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 12
6. FOLHA DE APROVAÇÃO .................................................................................................... 13
7. TEMPO UTILIZADO: ............................................................................................................. 14
8. ANEXO A: ............................................................................................................................... 15
9. ANEXO B: ............................................................................................................................... 16
10. ANEXO C: ............................................................................................................................... 17
11. ANEXO D: ............................................................................................................................... 18
12. ANEXO E: ............................................................................................................................... 19
13. ANEXO F: ............................................................................................................................... 20
14. ANEXO G: ............................................................................................................................... 22
![Page 6: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/6.jpg)
5
INTRODUÇÃO
A luz é um item primordial para a vida dos seres humanos. Porém, no início do século XVIII,
pesquisas evidenciam o uso da energia elétrica para geração de luz, através de uma máquina
de descarga incandescente em um vácuo imperfeito. E em 1879, foi criada a primeira lâmpada
elétrica considerada comercialmente viável.
O princípio de funcionamento destas lâmpadas é baseado no aquecimento de um filamento de
tungstênio através da passagem de corrente elétrica. Enquanto houver corrente elétrica
circulando pelos terminais da lâmpada este filamento se mantém aquecido tornando-se
incandescente. Estas lâmpadas foram utilizadas durante muitos anos, principalmente em
iluminação de interiores. No entanto, este é um método pouco eficaz, pois a maior parte da
energia elétrica consumida é convertida em calor (aproximadamente 92%), e apenas uma
reduzida parte (aproximadamente 8%) é convertida em luz visível. Por isso foram
introduzidas no mercado as lâmpadas fluorescentes, que apresentam rendimento superior às
lâmpadas incandescentes.
A lâmpada fluorescente possui princípios de funcionamento diferente das lâmpadas
incandescentes. Ela está classificada entre as lâmpadas de descarga. Nas lâmpadas de
descarga, a luz é produzida pala passagem de corrente elétrica em um gás ou mistura de gases
contidos em um tubo. Isso acontece quando uma tensão elevada é aplicada em seus eletrodos,
vencendo a rigidez dielétrica do meio gasoso, esse processo é conhecido como ignição da
lâmpada.
![Page 7: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/7.jpg)
6
Comparada às incandescentes, as fluorescentes apresentam vida útil e eficácia luminosa
superiores. Não produzem calor excessivo (por isso são chamadas de lâmpadas frias) e sua
temperatura de cor é elevada (apresentam luz branca), o que estimula a atividade física, sendo
uma vantagem para aplicações em ambientes como escritórios, cozinhas, oficinas, etc.
Em 1957, o físico Nick Holonyak começou a trabalhar em uma empresa e conheceu Robert
Hall, um outro cientista que até então já havia desenvolvido pesquisas sobre o laser
semicondutor. Foi ele quem desenvolveu o primeiro laser semicondutor capaz de transmitir
dados e que hoje é usado em CDs e DVDs.
Durante seus estudos, Nick, Robert e outros cientistas notaram que os semicondutores
emitiam radiação, incluindo luz visível, quando atravessados por eletricidade. Cinco anos
depois, em 1962, Nick Holonyak teve uma idéia, artesanalmente, ele poliu e lapidou o
primeiro semicondutor que converteu a corrente elétrica em luz visível. Esse tipo de LED não
era branco e sim vermelho.
O LED é um dispositivo semicondutor que tem como princípio de funcionamento a
eletroluminescência, emitindo luz através da combinação de elétrons e lacunas e um material
sólido. Possuem a característica de emitir luz em uma faixa específica do espectro visível,
principalmente na cores: azul, verde, vermelho, branco e suas combinações. Também são
encontrados LEDs operando na faixa de ultravioleta e infravermelho.
Primeiramente, eram utilizados em iluminação indicativa (indicando quando os equipamentos
elétricos e eletrônicos estavam ligados), mas o desenvolvimento de LEDs mais potentes e
com maior luminosidade tornou possível a sua utilização em outras aplicações como
![Page 8: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/8.jpg)
7
semáforos, iluminação de emergência, lanternas, iluminação de ambientes. Atualmente, estes
dispositivos apresentam maior eficácia luminosa agregada à longa vida útil comparados às
lâmpadas fluorescentes. Além disso, o índice de reprodução de cores e a temperatura de cor
são satisfatórios para o uso em iluminação de interiores. Sua descrição é outra vantagem na
arquitetura por serem dispositivos de tamanho reduzido. Os LEDs normalmente são
alimentados em corrente contínua, possuem tensão de condução baixa, e não necessitam de
ignição, diferentes das lâmpadas fluorescentes. Estas características tornam-se vantajosas
quando se deseja alimentá-los através de uma bateria.
O LED é uma tecnologia limpa, de baixo consumo energético e alta eficiência. Uma nova
fonte de luz que aos poucos está revolucionando o sistema de iluminação, assim como as
lâmpadas incandescentes transformaram a sociedade no século passado. As lâmpadas de LED
são mais eficientes, mais duráveis e não poluem o meio ambiente. E com o avanço da
tecnologia no final dos anos 90, apareceu o primeiro LED de potência ou Super LEDs.
Atualmente, os LEDs de potência são responsáveis por uma verdadeira revolução nas
tecnologias de iluminação, oferecem baixíssimo consumo de energia, duram muito mais e são
mais decorativos.
As lâmpadas de LED também se destacam por sua durabilidade. Sua vida útil média é de
50.000 horas. Isso significa que durante toda a sua vida útil, pode-se economizar, em
substituição de lâmpadas queimadas, a compra de 50 lâmpadas incandescentes, 15 lâmpadas
halógenas e 5 lâmpadas compactas fluorescentes.
Essas lâmpadas hoje são compradas por um valor muito elevado, quanto maior a potência,
mais alto o preço, e optamos em fazer uma lâmpada de LEDs para ver se seria possível
![Page 9: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/9.jpg)
8
alcançar uma iluminação ideal com menor custo, tendo em vista a possibilidade de todos
poderem comprá-las.
DESENVOLVIMENTO
Foi feito um circuito ligado diretamente na rede elétrica em 127V comum fornecida pela
concessionária de energia. Para isso utilizamos quatro diodos 1N4007, um capacitor
eletrolítico de 470µF/250V, seis resistores de 3k9Ω / 10W e trinta LEDs de cor branca de alto
brilho (2,5V/40mA), placa de fenolite virgem, ferro de solda, fio de solda, sugador de solda,
alicate de bico, alicate de corte, alicate universal, chaves de fenda e philips, furador de placa,
cortador de placa e percloreto de ferro.
O diodo 1N4007 tem por finalidade retificar a corrente elétrica alternada transformando-a de
corrente contínua. Sua tensão inversa de pico máxima (Vrrm) é de 1000V e sua tensão
máxima em circuito retificador de meia onda com carga capacitiva (Vef) é de 500V.
O capacitor tem por finalidade básica apresentar uma capacitância em um circuito, ou seja,
armazenar cargas elétricas, e através desse armazenamento ter determinados efeitos sobre um
circuito, que neste caso será de segurar a tensão caso haja variação na rede.
Um resistor pode ser definido como sendo um dispositivo eletrônico que tem duas funções
básicas: ora transforma energia elétrica em energia térmica (efeito joule), ora limita a
quantidade de corrente elétrica em um circuito, ou seja, oferece resistência à passagem de
elétrons. Que neste circuito sua função foi de limitar a passagem de corrente elétrica,
permitindo somente a passagem da corrente necessária para o acendimento dos LEDs.
![Page 10: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/10.jpg)
9
O LED é um componente eletrônico semicondutor, ou seja, um diodo emissor de luz ( L.E.D
= Light emitter diode ), mesma tecnologia utilizada nos chips dos computadores, que tem a
propriedade de transformar energia elétrica em luz, a transformação de energia elétrica em luz
é feita na matéria, sendo, por isso, chamada de Estado sólido ( Solid State ).
O LED é um componente do tipo bipolar, ou seja, tem um terminal chamado anodo e outro,
chamado catodo. Dependendo de como for polarizado, permite ou não a passagem de corrente
elétrica e, conseqüentemente, a geração ou não de luz.
Hoje, no mercado existem diferentes tipos de LEDs, os de sinalização (comum e alto-brilho) e
os de potência. Os LEDs de potência são indicados para aplicações que exigem maior maior
eficiência, e intensidade luminosa. Cada LED de potencia de 1Watt gera mais luz que dezenas
de LEDs de sinalização. Com sua utilização a economia na conta pode chegar a 90%. Um
LED de 7W ilumina igualmente a uma lâmpada fluorescente de 15 W, ou uma incandescente
de 60W.
TESTES E ANÁLISES DOS DADOS
A montagem inicial do circuito foi em placa de teste (protoboard), com alimentação
em 127V alternados, inserindo quatro diodos retificadores 1N4007 montados como
ponte retificadora, o capacitor eletrolítico de 470µF/250V foi colocado em paralelo
com as saídas da ponte retificadora nos pólos positivo (+) e negativo (-), ligando em
seguida um resistor de 3k9Ω / 10W no pólo positivo do circuito e então os trinta LEDs
ligados em série. Observou-se que o brilho obtido não era muito forte, então retirou-se
dez LEDS e o brilho aumentou pouquíssimo. Nesse momento em que os trinta LEDs
![Page 11: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/11.jpg)
10
foram ligados em série apresentaram uma tensão 90.5V, e em cada LED marcava uma
tensão de 2.9V.
No momento em que foi retirado os dez primeiros LEDs a tensão passou para 60.3V e
cada LED marcava 3.0V .
Um novo teste foi realizado utilizando somente dez LEDs e observou-se que a
intensidade cresceu um pouco mais, porém, ainda insuficiente. Enfim, reduziu-se para
cinco LEDs e verificou que o brilho aumentou significativamente, sendo que seu
campo de iluminação estava limitado a uma pequena área. Com os dez LEDs somente
a tensão variou para 32V, onde, cada LED consumia 3.2V. E retirando cinco a tensão
passou para 90.7V e cada um marcava 3.3V.
Com a intensão de aumentar esta área de iluminação, foi acrescentado ao circuito mais
cinco resistores com cinco leds em série, totalizando trinta LEDs em seis grupos com
cinco LEDs cada. Avaliou-se que a intensidade do brilho se manteve, porém,
aumentou o campo de iluminação.
Um teste feito com um LEDs de alta potência com 01Watts, sendo alimentado por
uma fonte de 6 Volts, percebemos que sua intensidade luminosa é bem superior a
qualquer um dos testes feitos anteriormente. Sua tensão foi de 4.5 V e sua corrente de
220 mA
![Page 12: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/12.jpg)
11
CONCLUSÃO
Após os testes e experimentos podemos verificar que ainda não é possível fazer uma
lâmpada de LED com resultados melhores e com custo baixo, pois nestes testes
gastamos um valor de noventa reais e não usamos os LEDs com os quais teríamos
melhores resultados.
Os LEDs de alto brilho não são indicados para criar lâmpadas de iluminação para o
nosso cotidiano. Sua eficiência luminosa não pode ser comparada com os LEDs de
potência. Podemos encontrar os LEDs de alto-brilho no valor entre R$ 0,50 (centavos)
até R$ 1,50 (um real e cinqüenta centavos), já os de potência de 01Watts no valor
entre R$ 2,50 (dois reais e cinqüenta) até R$ 6,00 (seis reais).
![Page 13: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/13.jpg)
12
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.ledobrasil.com.br/saiba-mais/tecnologia-led
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/ideias-dicas-e-informacoes-uteis/47-
diodos/2687-ip253
http://www.sabereletronica.com.br/artigos/2353-tudo-sobre-capacitores
http://www.brasilescola.com/fisica/resistores.htm
http://www.iar.unicamp.br/lab/luz/dicasemail/led/dica36.htm
http://cascavel.cpd.ufsm.br/tede/tde_arquivos/7/TDE-2009-02-12T120630Z-
1881/Publico/RAFAELADAIMEPINTO.pdf
![Page 14: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/14.jpg)
13
FOLHA DE APROVAÇÃO
ESCOLA TÉCNICA ELÉCTRA
XA d r ia n o S a n t 'A n n a C a r v a lh o
XD o u g la s M e lo B a t a la u
XÉ r ic k R a n g e l C a la b r ia
XL e o n a r d o A lv e s M e r e n c io
XL e o n a r d o S a n t o s P in t o
XR a f a e l L im a d e S o u z a R a m o s
![Page 15: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/15.jpg)
14
TEMPO UTILIZADO:
Vinte e um dias
![Page 16: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/16.jpg)
15
ANEXO A:
Cronograma
Cronograma feira tecnológica Electra
Data Descrição Observação
16/11/2013 Decisão quanto ao projeto
Mudança de
projeto
18/11/2013 desenho do circuito com o seria feito
20/11/2013 Compra dos Materiais
24/11/2013 início da montagem em protoboard
25/11/2013 Período de testes e
experimentos
em protoboard
à em protoboard
01/12/2013 em protoboard
02/12/2013
Desenho e confecção do
circuito
em placa de
fenolite
03/12/2013 montagem do circuito
em placa de
fenolite
04/12/2013 início do relatório para apresentação
06/12/2013 término do relatório para apresentação
14/12/2013 exposição do projeto na expoelectra
![Page 17: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/17.jpg)
16
ANEXO B:
Custos do desenvolvimento do projeto.
Produto Descrição
Valor
Unitário Quantidade
Valor
Total
Capacitor 470µ / 250 V - Eletrolítico R$ 9,51 1 R$ 9,51
Diodo 1N4007 R$ 0,20 10 R$ 2,00
LEDS LEDS Alto Brilho - Branco R$ 1,38 30 R$ 41,40
Resistor 3K9Ω /10W - Resistor de Fio R$ 4,13 6 R$ 24,78
Placa Placa de fenolite 10 x 15 cm R$ 12,07 1 R$ 12,07
Total Geral R$ 89,76
![Page 18: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/18.jpg)
17
ANEXO C:
Lista de materiais
01 - Placa de fenolite 10 x 15 cm
01 - Capacitor eletrolítico 470µ / 250 V
06 - Resistores de 3K9Ω / 10 W
04 - Diodos 1N4007
10 - LEDs de alto brilho de cor branca
![Page 19: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/19.jpg)
18
ANEXO D:
Esquema elétrico do circuito.
![Page 20: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/20.jpg)
19
ANEXO E:
Layout da placa de circuito.
![Page 21: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/21.jpg)
20
ANEXO F:
Fotos do projeto
![Page 22: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/22.jpg)
21
![Page 23: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/23.jpg)
22
ANEXO G:
Relatório de práticas
![Page 24: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/24.jpg)
23
![Page 25: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/25.jpg)
24
![Page 26: Tcc Eletrotecnica](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050617/563dbcb8550346aa9ab0a996/html5/thumbnails/26.jpg)
25