UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA "JÚLIO DE MESQUITA
FILHO"
ENGENHARIA ELETRÔNICA E DE TELECOMUNICAÇÔES
RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA EXPERIMENTAL
Prática 3: Circuitos com LED e LDR
Bianca de Castro Palota - RA: 231490861
Emanuele Porto - RA: 231490801
Maria Fernanda Pancoti - RA: 231490585
São João da Boa Vista, 20 de agosto de 2025
Prática 3: Circuitos com LED e LDR
Sumário
1 Objetivo
3
2 Introdução Teórica
2.1 O Diodo Emissor de Luz (LED) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.1 A Invenção do LED Azul e seu Impacto Tecnológico . . . . . . . . .
2.2 O Resistor Dependente de Luz (LDR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
3
4
4
3 Materiais e Procedimentos
3.1 Material Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Procedimento Experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 Parte 1: Caracterização do LDR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2 Parte 2: Análise do Circuito com Acoplamento Óptico LED-LDR .
5
5
5
6
6
4 Resultados e Discussão
4.1 Apresentação dos Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Análise Teórica dos Resultados Esperados . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
6
8
8
2
Prática 3: Circuitos com LED e LDR
1
Objetivo
Esta prática investigativa tem como objetivo analisar o uso do resistor dependente da
intensidade luminosa (LDR) e do LED. O propósito é aplicar o LDR e LED em um
circuito e identificar o comportamento dos componentes. [1].
2
Introdução Teórica
Componentes optoeletrônicos são dispositivos que interagem com a radiação eletromagnética na faixa visível do espectro, seja emitindo-os ou alterando suas propriedades elétricas
em resposta a eles. No domínio da eletrônica, esses componentes são fundamentais para
uma vasta gama de aplicações. Nesta prática, dois dos mais comuns componentes desta
categoria são estudados: o Diodo Emissor de Luz (LED) e o Resistor Dependente de Luz
(LDR).
2.1
O Diodo Emissor de Luz (LED)
O LED (do inglês, Light Emitting Diode) é um diodo semicondutor que possui a propriedade de emitir luz quando polarizado diretamente. Sua estrutura é uma junção P-N,
similar à de um diodo comum, porém fabricada com materiais semicondutores de banda
proibida direta (direct bandgap) [4], como Arseneto de Gálio (GaAs), Fosfeto de Gálio
(GaP), ou, no caso do LED azul, Nitreto de Gálio (GaN).
O princípio de funcionamento do LED é um fenômeno de mecânica quântica conhecido
como eletroluminescência. Quando uma tensão é aplicada à junção P-N no sentido direto,
elétrons da banda de condução (nível de energia mais alto) da região N são forçados a
se recombinar com lacunas da banda de valência (nível de energia mais baixo) da região
P. Em um semicondutor de banda direta, essa recombinação não requer uma mudança
significativa de momento, permitindo que a energia liberada na transição seja emitida
eficientemente na forma de um fóton. A energia (Ef ton ) e, consequentemente, a cor da
luz emitida é diretamente determinada pela largura da banda proibida (Eg ) do material,
conforme a equação de Planck-Einstein:
Ef ton = Eg = h · f =
h·c
λ
onde h é a constante de Planck, c é a velocidade da luz, f é a frequência da luz e λ é o
seu comprimento de onda. Assim, a cor da luz não é uma escolha de design externo, mas
uma propriedade intrínseca do material semicondutor utilizado.
3
Prática 3: Circuitos com LED e LDR
2.1.1
A Invenção do LED Azul e seu Impacto Tecnológico
Por décadas, cientistas conseguiram produzir LEDs que emitiam luz vermelha e verde,
mas a criação de um LED azul eficiente e de baixo custo se mostrou um dos maiores
desafios da eletrônica moderna. A dificuldade residia em encontrar um material semicondutor com uma lacuna de banda ampla o suficiente para emitir fótons de alta energia
(correspondentes à luz azul) e que pudesse ser fabricado de forma prática.
A solução veio no início dos anos 1990, com o trabalho dos pesquisadores Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura. Eles desafiaram o consenso científico ao focar
no Nitreto de Gálio (GaN), um material que era considerado instável e impraticável para
a produção de diodos. O sucesso deles não apenas completou o trio de cores primárias
(RGB), essencial para a criação de telas coloridas, mas também foi a chave para uma
revolução na iluminação [3].
A invenção do LED azul rendeu aos três cientistas o Prêmio Nobel de Física em
2014 [2] por sua importância em dois pontos cruciais:
1. Iluminação de Estado Sólido e Luz Branca: O LED azul possibilitou a criação
de luz branca, essencial para iluminação geral. Isso é feito de duas maneiras: pela
combinação aditiva da luz de LEDs vermelhos, verdes e azuis ou, mais comumente
em lâmpadas, usando um LED azul para excitar uma camada de fósforo amarelo,
que reemite a luz em um espectro mais amplo, gerando a percepção de luz branca.
2. Eficiência Energética e Sustentabilidade: As lâmpadas de LED branco são
ordens de magnitude mais eficientes e duradouras que as tecnologias anteriores (incandescentes e fluorescentes). Isso representou uma economia maciça de energia
global, com impactos diretos na redução do consumo de eletricidade e na emissão
de carbono, além de diminuir o descarte de materiais perigosos.
2.2
O Resistor Dependente de Luz (LDR)
O LDR (Light Dependent Resistor ) é um sensor cuja resistência elétrica varia em função
da intensidade de luz que incide sobre sua superfície. Diferentemente de outros sensores
ópticos, o LDR é um dispositivo passivo que opera com base no efeito fotoelétrico interno.
Sua estrutura é composta por um material semicondutor fotocondutivo, como o Sulfeto
de Cádmio (CdS) ou Seleneto de Cádmio (CdSe).
A física por trás do LDR é a seguinte:
• Em condições de pouca luz ou escuridão, a resistência do material semicondutor é
extremamente alta. Nesse estado, há um número mínimo de elétrons livres disponíveis para a condução de corrente.
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Prática 3: Circuitos com LED e LDR
• Quando fótons de luz incidem sobre a superfície do LDR com energia igual ou
superior ao bandgap do material, essa energia é absorvida pelos elétrons da banda
de valência.
• A absorção de energia excita os elétrons, permitindo que eles saltem para a banda de
condução, tornando-se elétrons livres. Essa transição cria, simultaneamente, uma
lacuna na banda de valência. Juntos, o elétron livre e a lacuna formam um par
elétron-lacuna, que age como um portador de carga.
• Quanto maior a intensidade da luz, maior o número de pares elétron-lacuna criados,
resultando em um aumento da densidade de portadores de carga no material.
Esse aumento na densidade de portadores de carga eleva a condutividade elétrica do
LDR, que é o inverso da resistência. Consequentemente, a resistência do componente
diminui drasticamente. Em geral, os valores de resistência de um LDR podem variar de
1 MΩ no escuro para apenas 100 Ω sob luz intensa, uma variação que o torna um sensor
extremamente eficaz para detecção de luminosidade [1].
3
Materiais e Procedimentos
3.1
Material Utilizado
• 01 Fonte de Alimentação CC com tensão variável.
• 01 Multímetro digital;
• 01 Resistor de 15 kΩ;
• 01 Resistor de 330 Ω;
• 01 LED (diodo emissor de luz);
• 01 LDR (resistor dependente de luz);
• 01 Lanterna (fonte de luz externa);
3.2
Procedimento Experimental
O experimento foi dividido em duas partes principais.
5
Prática 3: Circuitos com LED e LDR
3.2.1
Parte 1: Caracterização do LDR
1. Medição da Resistência: Utilizando um multímetro na função de ohmímetro,
mediu-se a resistência do LDR sob três diferentes condições de iluminação, conforme
orientado pelo roteiro: baixa (em baixo da bancada), média (ambiente) e alta (com
lanterna).
2. Análise do Divisor de Tensão: Montou-se um circuito onde mediu-se a tensão
sobre o LDR (VLDR ) para as mesmas três condições de luminosidade.
3.2.2
Parte 2: Análise do Circuito com Acoplamento Óptico LED-LDR
1. Montagem do Circuito: Foi montado o circuito da Figura 1, posicionando o LED
para que sua luz incidisse diretamente sobre o LDR.
2. Coleta de Dados: Ajustou-se a tensão da fonte variável (Vvariável ) de 2,0 V a 10,0
V. Para cada valor, mediu-se a tensão no resistor de 15 kΩ (VR15kΩ ) e os dados foram
anotados.
3. Análise Gráfica: Como etapa final, foi solicitado gerar um gráfico de VR15kΩ em
função de Vvariável .
4
Resultados e Discussão
4.1
Apresentação dos Resultados
As tabelas a seguir apresentam os campos para a inserção dos dados coletados [1].
Tabela 1: Resultados da Medição da Resistência do LDR.
Incidência de Luz
Baixa
Resistência do LDR (Ω) 30 KΩ
Média
Alta
20,1 KΩ 0,33 KΩ
Tabela 2: Resultados da Medição da Tensão no LDR.
Incidência de Luz
Tensão no LDR (V)
Baixa
3,3 V
Média
2,86 V
Alta
0,08 V
Tabela 3: Tensão no Resistor de 15 kΩ (VR15kΩ ) vs. Tensão da Fonte (Vvariável ).
Vvariável (V)
2,0
VR15kΩ (V)
0,5 V
2,5
1,7 V
3,0
3,5 V
3,5
4,03 V
4,0
4,25 V
4,5
4,4 V
6
5,0
4,48 V
6,0
4,69 V
7,0
4,65 V
8,0
4,69 V
9,0
4,72 V
10,0
4,75 V
Prática 3: Circuitos com LED e LDR
Figura 1: Circuito de acoplamento óptico entre LED e LDR [1].
Figura 2: Gráfico da tensão no resistor de 15 kΩ em função da tensão da fonte.
Utilizando a linguagem de programação Python na plataforma Google Colab, foi aplicado o modelo matemático de saturação exponencial, apropriado para descrever situações
em que uma grandeza cresce rapidamente no início e, em seguida, aproxima-se de um
valor limite.
VR (V ) = A 1 − e−B (V −C)
Onde A é o valor máximo de VR , B é a taxa de crescimento exponencial e C é o ponto a
partir do qual a curva começa a subir.
7
Prática 3: Circuitos com LED e LDR
Para os valores coletados experimentalmente a formula se da por:
−1,074 (V −1,928)
VR (V ) ≈ 4, 73 1 − e
É possivel observar que a curva apresenta crescimento rápido para valores iniciais de
Vvariável e tende a uma saturação em torno de 4.73 V, valor correspondente ao parâmetro A do ajuste.
4.2
Análise Teórica dos Resultados Esperados
Com base na teoria apresentada, é possível prever o comportamento do circuito.
• Tabela 1: Espera-se que a resistência do LDR seja máxima na condição de baixa
luz e mínima na condição de alta luz.
• Tabela 2: No circuito realizado para medir VLDR , a tensão no LDR é dada por
RLDR
. Como RLDR diminui com o aumento da luz, espera-se
VLDR = Vfonte · RLDR
+R15kΩ
que VLDR seja maior no escuro e menor sob luz intensa.
• Tabela 3: No circuito da Figura 1, um aumento em Vvariável eleva a intensidade do
R15kΩ
LED. Isso diminui RLDR . A tensão no resistor fixo é VR15kΩ = Vfonte · RLDR
.
+R15kΩ
Como RLDR diminui, o denominador fica menor, fazendo com que VR15kΩ aumente.
4.3
Conclusão
Esta prática permitiu uma verificação experimental aprofundada dos princípios de funcionamento do LED e do LDR, demonstrando a interação entre luz e propriedades elétricas
de forma clara e mensurável. Os objetivos de analisar a resposta de cada componente e de
aplicar o conceito de acoplamento óptico em um circuito funcional foram integralmente
alcançados.
A primeira parte do experimento, que caracterizou o LDR, confirmou a teoria de que
sua resistência é inversamente proporcional à intensidade de luz. Observamos que na ausência de luz (baixa incidência), a resistência do LDR é significativamente alta, limitando
a corrente no circuito. À medida que a iluminação aumenta, os fótons incidentes fornecem
a energia necessária para que os elétrons de valência transitem para a banda de condução,
reduzindo a resistência elétrica do componente. Este comportamento fotocondutivo é o
cerne da funcionalidade do LDR como um sensor de luz.
Na segunda parte, a análise do circuito com acoplamento óptico entre o LED e o LDR
evidenciou um controle remoto e sem contato entre dois subsistemas elétricos. À medida
que a tensão de alimentação do circuito do LED (Vvariável ) foi aumentada, a corrente
através do LED cresceu, resultando em uma maior intensidade luminosa emitida. Essa
luz, ao incidir sobre o LDR, reduziu drasticamente sua resistência. Conforme a Tabela 3
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Prática 3: Circuitos com LED e LDR
e o Gráfico 2 gerado, a diminuição da resistência do LDR em um divisor de tensão faz
com que a tensão no resistor fixo (VR15kΩ ) aumente. Esta relação não linear entre Vvariável
e VR15kΩ ilustra de forma eficaz o princípio do acoplamento óptico e a resposta intrínseca
dos componentes.
Em suma, a prática não apenas confirmou a teoria básica, mas também proporcionou
uma compreensão prática da eletrônica optoeletrônica. Embora a montagem seja simples,
os conceitos explorados servem de base para aplicações mais complexas, como chaves de
luz automáticas, medidores de intensidade luminosa ou até mesmo comunicação de dados
via luz visível (Li-Fi). As limitações observadas, como a sensibilidade do LDR à luz
ambiente, ressaltam a importância de se considerar as condições de contorno em projetos
reais, abrindo caminho para o estudo de sistemas de filtragem e de compensação de sinal
em práticas futuras.
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Prática 3: Circuitos com LED e LDR
Referências
[1] Práticas Introdutórias Eletrônica I (NELET-1-T). (n.d.). Prática 3: Circuitos com
LED e LDR. Documento fornecido como roteiro de laboratório.
[2] The Nobel Prize in Physics 2014. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2024.
Acessado em 16 Ago 2025. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2014/
summary/
[3] Hoeijmakers, P. Invention of the blue LED. Hoeijmakers.net. Acessado em 17 Ago
2025. https://hoeijmakers.net/invention-of-blue-led/
[4] Sedra, A. S., & Smith, K. C. (2014). Microelectronic Circuits. Oxford University Press.
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