Dicas
Usando um diodo LED como fotodetector (fotodiodo)
Será que um diodo LED (emissor de luz) pode ser usado como fotodetector (receptor de luz)? A resposta é sim, ele tem toda estrutura interna para transformar fótons em elétrons. Vamos primeiramente conhecer a estrutura interna de um LED, para depois ver como utilizá-lo como receptor.
Basicamente um diodo LED é composto por uma junção PN e alguma dopagem, podendo ser Arseneto de Gálio ou Fosfato de Gálio (ou outras) responsável pela cor do mesmo. Ao ser percorrido por uma corrente elétrica estes materiais são excitados e então emitem radiação visível. A cor vai depender da sua composição químico-física.
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Fonte: https://www.meetoptics.com/academy/light-emitting-diodes
De acordo com a imagem acima, a emissão de luz visível ocorre no movimento dos elétrons entre a camada de condução e a de valência. É justamente este efeito, que executado do lado contrário, permite ao diodo LED ser um detector de luz.
Mas este efeito é prático e usual, seria possível usar um diodo LED comercialmente para detectar luz? A resposta é quase que certamente não, por alguns detalhes importantes:
- O encapsulamento do LED (a cor) atrapalha na detecção de cores diferentes daquelas de que o mesmo é feito,
- A própria química do LED, que define sua cor (em encapsulamentos transparentes) , atrapalha na detecção de comprimentos de onda diferentes.
Fora que o conjunto óptico (fisicamente) de um LED é diferente daquele de um fotodiodo, por exemplo. O fotodiodo é fisicamente feito para receber a maior quantidade de luz possível, enquanto o diodo LED é feito para emitir a maior quantidade de luz possível.
O experimento
Mesmo assim vamos experimentar a utilização de um diodo LED como fototransistor, com um circuito simples de se fazer em casa. Vamos precisar de dois diodos LED (podem ser iguais ou diferentes) e um transistor NPN. No meu caso utilizei um BC547 que tinha disponível, em encapsulamento TO-92.
Fonte: https://www.codrey.com/electronics/the-led-photodiode-trick/
A montagem em protoboard ficou conforme abaixo. Estou utilizando como fonte de alimentação os 5V da porta USB, através de uma pequena plaquinha que transforma de USB para pinos 2.54mm.
Fonte: o autor
O LED mais abaixo é o detector, enquanto o LED mais acima funciona como indicador de detecção. Percebi que o conjunto não é sensível o suficiente para detectar a lâmpada do meu escritório nem a luz do sol pela janela. O circuito precisou que eu aproximasse a lanterna do celular do LED detector, para poder acionar o LED indicador.
Veja o vídeo com o experimento completo: https://youtube.com/shorts/teDNgxlvpOs?feature=share
Conforme comentei acima, nem a luz do sol nem do teto do meu escritório foram capazes de acionar o diodo LED indicador. Isto poderia ser minimizado ou até mesmo resolvido utilizando-se um transistor Darlington. Este tipo de transistor apresenta um ganho de corrente bem maior que um transistor comum.
Para se ter uma ideia o ganho de corrente de um BC547 é entre 110 e 800 (de acordo com seu datasheet https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/BC546.pdf ). Já de um transistor darlington como o TIP120 pode passar de 2500 (datasheet: https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/tip120-d.pdf ) .
Pra finalizar
Dependendo do projeto, especialmente projetos maker caseiros, utilizar um diodo LED como fotodetector pode ser uma ótima opção. Especialmente quando não se pode ou não se quer gastar muito adquirindo um componente tão específico como um fotodiodo ou fototransistor.
O par “LED + transistor darlington” pode vir a “salvar” um projeto com prazo apertado ou até mesmo como desafio para o próprio criador. Agora é sua vez, comente abaixo se alguma vez já usou um diodo LED como fotodetector?
Autor
Engenheiro eletricista e técnico em eletrônica, tem um interesse por sistemas embarcados (aos quais chama de "plaquinhas") e eletrônica desde muito cedo. Tem um blog em Inglês (FritzenLab.net) e outro em Português (FritzenLab.com.br), onde posta tutoriais e reviews das "plaquinhas".
