Como ligar LEDs com uma miniplaca solar

As miniplacas solares, também chamadas de minipainéis solares, possuem a capacidade de converter a luz solar em energia elétrica. Esses dispositivos são comumente utilizados em câmeras se segurança, robôs, maquetes, no carregamento de baterias e outras aplicações em dispositivos portáteis.

Neste projeto, vamos mostrar como utilizar uma mini placa solar de 5V e 200mA para ligar LEDs. Fique atento a todas as especificações.

As miniplacas solares têm valores de tensão e corrente especificados pelo fabricante; no entanto, esses valores podem variar de acordo com a intensidade da luz solar. Ao medir a tensão da miniplaca solar de 5V com um multímetro, registramos valores variando de 5,87V a 6,01V. No entanto, essas medições foram realizadas diretamente na placa e sem qualquer carga conectada, condição que normalmente resulta em uma queda na tensão observada. Portanto, para os cálculos, consideraremos uma tensão de pico de 5,5V.

No nosso tutorial, vamos ligar o máximo de LEDs possível nesta mini placa solar. Para isso, é necessário realizar os cálculos para determinar quantos podemos conectar em paralelo e em série. A tensão de cada LED varia de 2,5V a 3V, e cada um possui uma corrente de 20mA. Considerando que a mini placa solar fornece até 200mA, para descobrir quantos LEDs será possível ligar em paralelo, devemos dividir a corrente total disponível pela corrente de cada LED, ou seja:

$$\frac{200 \text{mA}}{20 \text{mA}} = 10$$

Portanto, podemos concluir que é possível ligar até 10 LEDs em paralelo.

Porém, para descobrir quantos LEDs podem ser ligados em série, o cálculo é diferente. Precisamos dividir a tensão da miniplaca pela tensão do LED. Calculando:

$$\frac{5.5 \text{v}}{2,5\text{v}} = 2,2 $$

obtemos 2,2, portanto, podemos concluir que 5,5V é possível ligar apenas 2 LEDs em série. Portanto, podemos conectar 20 LEDs, sendo 10 em paralelo e, a cada um, ligar outro LED em série. No entanto, ainda precisamos calcular qual resistor usar. Para isso, subtraímos o valor de tensão consumido pelo LED do valor fornecido pela placa e dividimos pela corrente do LED:

$$\frac{5.5V – 3V}{20mA} = 125 \Omega$$

Portanto, o resistor necessário para proteger o LED é de 125Ω.

Em nosso teste, optamos por utilizar um resistor de 220Ω, que é um dos valores mais comuns para operação de LEDs. Observamos que, mesmo com a redução da corrente causada pelo resistor, os LEDs continuam emitindo uma intensidade de brilho muito boa. Para calcular a nova corrente de cada LED, adaptamos a fórmula anterior, substituindo o valor da corrente por uma variável e igualando ao valor do resistor.

$$220\Omega = \frac{5.5V – 3V}{I}$$

$$I = \frac{2.5V}{220\Omega}$$

$$I \approx 0.011A$$

Assim, o novo valor da corrente é de aproximadamente 11 mA sobre cada LED. Na prática, confirmamos essa informação ao medir a corrente sobre um dos LEDs com um multímetro, como ilustra a Figura 2.

Agora que já sabemos todos os dados necessários vamos para a montagem.

MATERIAIS UTILIZADOS

1x Miniplaca solar fotovoltaica 5V 200mA
1x Kit com 20 LEDs brancos difusos 5mm
1x Kit de resistor 220 Ohms
1x Protoboard 830 Furos
1x Kit de Cabo Jumper Macho x Macho 10 cm

ESQUEMÁTICO DE LIGAÇÃO

Observe quais os pinos dos LEDs são positivos (ânodo) e quais são negativos (cátodo) para evitar que sejam conectados de maneira invertida.

Em seguida, monte o circuito conforme a Figura 4.

Ao realizar a montagem do circuito, observe os seguintes pontos:

• Insira os primeiros 10 LEDs na protoboard e adicione um resistor a cada LED para configurá-los em paralelo;
• Conecte um LED adicional em série com cada um dos LEDs já instalados na protoboard;
• Por fim, alimente o circuito usando a placa solar. Conecte os terminais positivo e negativo da mini placa solar ao barramento positivo e negativo da protoboard, respectivamente.

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