Superled – Quebrando barreiras

 

Continuando a explorar os vários tipos de Leds, veremos um pouco sobre leds de potência que também ficaram conhecidos como superleds.

Os processos de fabricação evoluíram e permitiram uma construção diferente e mais eficiente dos diodos emissores de luz. A grande questão no desenvolvimento da tecnologia era como fazer para emitir mais luz (maior fluxo luminoso), sem comprometer o funcionamento do componente. A preocupação era que para aumentar o fluxo luminoso, ou seja, para “extrair” mais luz do componente, era necessário fornecer mais energia ou em outras palavras, aumentar a corrente de trabalho do LED e por consequência aumentar a potência do conjunto.

Até aí tudo bem, exceto pelo fato que aumentando a potência elétrica, aumenta o efeito joule, aquecendo o conjunto e provocando uma falha catastrófica da junção do componente, levando à destruição desta junção. O segredo então foi criar meios de retirar o calor da junção, controlando a temperatura e permitindo que o LED trabalhasse dentro de temperaturas seguras evitando o superaquecimento. É óbvio que novos materiais semicondutores mais eficientes que possibilitassem este aumento de potência com maior emissão de luz foram pesquisados.

As pesquisas para a solução dos problemas de luz x potência x calor, permitiram a fabricação do led de potência (ou superled), construído de uma forma diferente dos leds de plástico de 5mm alto brilho, em uma configuração capaz de ser montada em uma pequena placa dissipadora de calor que por sua vez pode ser montada em dissipadores de calor bastante eficientes. Esta solução já era conhecida em vários componentes eletrônicos tais como transistores, triacs, etc, onde a potência dissipada em forma de calor também é controlada com o uso de dissipadores térmicos, ajudando a refrigerar o sistema.

Na figura 1, à esquerda temos um exemplo de superled, montado em uma pequena placa em forma de estrela, que tem a função de permitir uma ligação elétrica eficiente por soldagem e ao mesmo tempo, é um pequeno dissipador de calor, com desenho mecânico que facilita a fixação do mesmo em dissipadores maiores. Ainda na figura 1, do lado direito temos um corte esquemático onde verificamos a construção interna do led. Note que é um conjunto bem mais sofisticado do que os leds de 5mm, mais robusto e mais eficiente.

figura 1 - Led de potência montado e em corte esquemático
figura 1 – Led de potência montado e em corte esquemático

Os superleds são sinônimos de inovação e abriram caminho para que o led se transformasse no grande sucesso dos dias atuais, aumentando cada vez mais a eficiência e sendo em muitos casos, uma alternativa viável às fontes de luz tradicionais existentes.

No próximo artigo, veremos um pouco mais desta evolução.

Mauro Marchesi

LED – O princípio

Existem vários tipos de Leds à venda, para as mais diversas aplicações. Quanto mais a tecnologia evolui, maior a quantidade de modelos que surgem para suprir diferentes necessidades.

Tudo começou com os leds de sinalização, aqueles que ficam acesos em nossos equipamentos eletrônicos tais como TVs e computadores entre outros, indicando quando estão em funcionamento ou em espera (standby).

LED 5mm
Led 5mm

Muito discretos e com potência bastante reduzida, ficaram restritos a essa aplicação por anos sem que o mundo entendesse que ali estava o futuro da iluminação. Pequenos, coloridos, feitos de material plástico e com diâmetros variando entre 3 e 7mm tipicamente, receberam uma evolução e passaram a existir na cor branca (com muitos desvios de cor).

Teste
Led 5mm branco – Esquema interno led 5mm

Devido ao tipo de invólucro plástico que não permite a necessária dissipação de calor gerada pela potência elétrica, trabalham em correntes muito baixas (entre 5 e 20 miliampéres), apresentando também baixo fluxo luminoso. A solução para aplicar em iluminação é o uso agrupado em grandes quantidades, permitindo assim aumentar o fluxo luminoso total. Algumas lâmpadas ainda são vendidas com esta tecnologia devido ao baixo custo, porém, com qualidade questionável.

Lâmpadas com led 5mm
Lâmpadas com led 5mm

Encontram aplicação garantida em produtos que necessitem de pouca luz e consumo muito baixo de energia tais como balizadores em geral e iluminação de emergência.

Na essência o led é o mesmo, ou seja, é um componente eletrônico conhecido como diodo semicondutor, que quando energizado convenientemente, emite luz.

 

Mauro Marchesi

 

LED….Qual devo escolher?

Existe uma dificuldade muito grande em saber qual escolha devo fazer quando o assunto é LED. As tecnologias existentes até o momento encontraram o nicho adequado através do tempo, ou seja, cada tipo de lâmpada encontrou seu ambiente mais adequado através de projetos e experiências profissionais ou pessoais.

As lâmpadas incandescentes comuns ocuparam o espaço doméstico; as halógenas passaram a ter uma aplicação mais técnica, valorizando ambientes e design, sendo muitas vezes a preferida dos arquitetos, projetistas e light designers. Uma prova disso foi a última edição da Casa Cor em meados deste ano (2014), onde a grande maioria das aplicações em ambientes internos mais sofisticados apresentou a aplicação de lâmpadas halógenas nas mais diversas versões.

Quando o assunto é área de trabalho ou estudo, as lâmpadas fluorescentes são as estrelas principais. Em áreas industriais, quadras de esporte, iluminação de fachadas entre outras, as lâmpadas de multivapor metálico dominam a aplicação. No setor de iluminação pública temos as lâmpadas vapor de sódio.

E o LED?? Bem, o LED tem a missão de substituir as lâmpadas em todas as suas aplicações e é exatamente por esse motivo que a escolha se torna um pouco confusa. Novos termos apareceram tais como: led 5mm, led alto brilho, led estrela de potência, led SMD, led COB, barras de led, placas de led, e assim por diante. Devido a uma quantidade tão grande de opções, o led apresenta a possibilidade de tomar o lugar de cada um dos tipos de lâmpadas, porém, com o modelo certo.

Vamos falar de cada tipo de LED a partir dos próximos artigos.

 

Mauro Marchesi

LED e eficiência energética em iluminação

Com a entrada no mercado de lâmpadas diversas utilizando led, lâmpadas tubulares com led e luminárias com sistema led integrado, várias dúvidas surgiram em relação à característica de economia desta tecnologia, visto que é um produto ainda com preço elevado.

Será que o investimento necessário para a troca das lâmpadas existentes vale a pena? Terei retorno desse investimento com a troca por lâmpadas de led? Bem, vamos por partes: Se o caso é a troca de lâmpadas comuns incandescentes, qualquer lâmpada, tanto fluorescente como também led, irá consumir muito menos e iluminar mais, retornando rapidamente o investimento inicial. Aliás, para quem tem lâmpada incandescente comum em casa, o aviso simples é que você está jogando dinheiro no lixo e já deveria ter trocado por lâmpadas mais eficientes.

Com relação às lâmpadas fluorescentes a coisa já é um pouco mais complicada. A troca de lâmpadas fluorescentes T8 de 32W ou 16W por lâmpadas de led tubulares, pode neste momento significar que o dinheiro investido deverá aguardar um retorno aproximado entre 5 e 7 anos, o que torna ainda inviável.

A troca de lâmpadas fluorescentes da tecnologia T5 de 14 ou 28W, em geral não retorna o investimento dentro da vida da lâmpada de led, sendo ainda mais inviável.

Vale ressaltar que a grande maioria das lâmpadas de led vendidas no mercado tem uma vida de aproximadamente 25.000 a 30.000 horas (algumas não chegam nem a 15.000horas), bem diferente da vida largamente divulgada de 50.000 horas do led.

Recentemente, a nova normalização de lâmpadas led entrou em vigor, o que deverá com o tempo permitir que somente produtos de qualidade cheguem ao mercado, porém, temos que aguardar que a certificação de lâmpadas conforme a norma se torne obrigatória.

Se você vai trocar suas lâmpadas por outras da tecnologia led, pesquise, pois pode ser mais vantajoso em alguns casos, esperar um pouco mais. A tecnologia evolui muito rápida e com certeza o que hoje ainda é duvidoso será totalmente vantajoso em curto prazo.

Aguarde mais informações sobre eficiência com led.

 

Mauro Marchesi

O que é Luz?

Antes de discutirmos qualquer conceito luminotécnico, é necessário entendermos sobre a grande “estrela” de nosso cotidiano que é a LUZ.

O conceito principal é de que a Luz é uma radiação eletromagnética que tem a capacidade de produzir sensações visuais. Dentro do conceito de ondas eletromagnéticas, temos desde raios cósmicos, raios gama, raios x, radar e tantas outras. As ondas eletromagnéticas são identificadas de acordo com o comprimento, o que nos permite classificar de forma precisa cada uma delas. Nem todas as ondas eletromagnéticas são visíveis, muito pelo contrário, a maioria é invisível ao olho humano.

A luz é uma onda eletromagnética, cujo comprimento de onda se inclui num determinado intervalo dentro do qual o olho humano é a ela sensível.

Qual intervalo??  Entre 380 nm e 780 nm (nano metros). Dentro deste intervalo estão todas as possibilidades visíveis da luz, incluindo-se as cores.

           

A definição de luz é bastante ampla dentro da física, porém, dentro do estudo luminotécnico este conceito básico permite um bom entendimento, mesmo porque estudamos os efeitos causados pela luz.

Uma vez entendido o que é luz, colocamos a seguinte questão: Os objetos já possuem cores definidas? A maioria responderá que sim, porém, a aparência de um objeto é resultado da iluminação que incide sobre a superfície do mesmo. Imagine olharmos um gramado totalmente verde sob a luz do sol. A luz branca incide sobre o gramado que por sua vez, absorve parte do espectro da luz e reflete somente o comprimento de onda da cor verde. A cor na realidade é o resultado de parte do espectro da luz refletida sobre o objeto observado. Em outras palavras, iluminamos um objeto; a luz incide sobre este objeto que absorve uma parte da luz e reflete outra, permitindo que nossos olhos identifiquem a cor através da parte refletida das ondas eletromagnéticas. Nós não vemos a luz incidente, mas sim a luz que é filtrada e refletida pelo objeto observado.

Filtrada? Refletida? Transmitida? Bem, este será o próximo assunto: Qual o comportamento da luz nas mais diversas situações e materiais?

 

Mauro Marchesi

A importância da luz

A evolução dos sistemas de iluminaçãoA evolução dos sistemas de iluminaçãoA evolução dos sistemas de iluminaçãoA evolução dos sistemas de iluminação

Qual a importância da iluminação em nosso dia a dia? Como seriam nossos dias sem a iluminação artificial? Vamos pensar em uma atividade de convivência social e de entretenimento que é o teatro. (Obs: As considerações abaixo são mera informação e não tem a pretensão de realizar qualquer tipo de estudo histórico)

– No início do teatro ocidental, todas as apresentações eram feitas durante o dia, onde a luz solar permitia apreciar as peças. Os locais onde as apresentações eram feitas, precisavam ficar longe de pântanos, em locais de boa salubridade evitando a infestação de insetos. As chuvas também eram um problema, pois os locais não tinham cobertura.

– Avançando um pouco no tempo, após a queda do império romano, temos o in idade média. Construções fechadas em igrejas permitiam atos litúrgicos com o uso de grandes vitrais para entrada da luz.

– A partir do século XVI, os teatros eram construções fechadas, com grandes janelas para a entrada de luz, e o uso de velas nas apresentações noturnas.

– Um século após, os teatros eram iluminados com grandes candelabros. Pouco depois, em torno de 1783/1784, apareceu o lampião a óleo.

– A partir de 1840, o uso do gás tornou-se normal nas apresentações.

– O lampião e as tochas tinham o inconveniente de provocarem fumaça, fuligem e mau cheiro. O gás além de produzir cheiro desagradável, era perigoso e causava sonolência por intoxicação.

– Alguns estudos sobre a lâmpada elétrica estavam em andamento desde o início dos anos 1800. Em 1874, Os inventores canadenses Henry Woodward e Mathew Evans registram a patente para uma lâmpada incandescente. Eles vendem a patente para o Thomas Alva Edison em 1879. A partir deste ponto, a equipe de Thomas Edison atualiza o produto e o torna comercial, dando início à era da luz elétrica.

– Outros acontecimentos importantes na história da iluminação:

. Em 1938 são comercializadas lâmpadas fluorescentes inventadas por Nikola Tesla. A invenção permitiu iluminar com um menor consumo de energia elétrica (maior eficiência).

. Em 1958 vieram as lâmpadas halógenas.

. Em 1961 foi inventado o Led. A invenção só foi utilizada como fonte de iluminação em 1999. Os leds hoje são uma realidade e deverão gradativamente substituir as fontes de luz com menor eficiência energética.

. No Brasil, em 2016 todas as lâmpadas incandescentes comuns não serão mais fabricadas. Isto já vem acontecendo gradativamente desde 2007.

 

Só um pouco de história…….imaginem sem a luz!!!!

 

Mauro Marchesi

Como utilizar LED para iluminação?

Como toda nova tecnologia, existe certa desconfiança ainda sobre a utilização do LED como iluminação eficiente. Falamos de iluminação eficiente porque existe outro espaço já utilizado pelo LED que é a iluminação decorativa, além da iluminação de balizamento ou de sinalização.

A principal dificuldade da utilização do LED é o desconhecimento dos parâmetros técnicos que permitam a escolha do produto correto. Na iluminação tradicional existente hoje, sabe-se facilmente dentro de cada tecnologia que a potência é diretamente responsável pelo nível de iluminação e pela eficiência daquela fonte de luz. Por exemplo, você sabe que uma lâmpada incandescente de 100W ilumina mais do que uma lâmpada incandescente de 60W ou que uma fluorescente de 40W ilumina mais do que uma de 20W.

No LED, os valores são analisados de forma um pouco diferente. As potências envolvidas são sempre muito baixas e a comparação direta da potência não é possível, pois o LED é uma tecnologia em franco processo de desenvolvimento, ou seja, a tecnologia ainda não se estabilizou e aparentemente, está longe disso. Traduzindo em linguagem simples, um led de 1W de hoje tem um fluxo luminoso muito maior do que o LED de 1W produzido há um ano; tornando impossível a comparação direta através da potência elétrica. Por esse motivo, outro fator de comparação é necessário.

A tecnologia LED tornou necessária a divulgação de outro parâmetro de comparação denominado “eficácia luminosa”, que é a capacidade que uma fonte luminosa apresenta em transformar a energia elétrica em luz. Os valores da eficácia luminosa são expressos em lumens/watt (lm/W) e indicam claramente a capacidade que uma fonte luminosa tem de iluminar em relação ao consumo de energia elétrica, ou seja, quantos lumens de fluxo luminoso são gerados por cada watt consumido da rede de energia elétrica.

Este novo parâmetro permite a comparação inequívoca dos diversos tipos de LED à venda, permitindo inclusive uma comparação direta com as lâmpadas de tecnologias diferentes.

Se você quer comparar lâmpadas de tecnologias diferentes e leds, procure sempre pelo parâmetro eficácia (já foi chamado de eficiência luminosa e de eficiência energética), ou seja, lumens por watt (lm/W). É simples assim?…..nem tanto. No caso de lâmpadas que não tem refletores próprios (por exemplo, as lâmpadas fluorescentes e fluorescentes compactas), a iluminação depende também da luminária, pois é ela que irá distribuir a luz no ambiente. Neste caso então, outro fator precisa ser considerado que é o rendimento da luminária, ou seja, explicando melhor: quando colocamos uma lâmpada dentro de uma luminária, por melhor que seja esta luminária ela irá impor algumas perdas no fluxo luminoso da lâmpada, pois a lâmpada emite luz para todos os lados e parte desta luz é perdida dentro da luminária, e esta perda reduz o rendimento da luminária, sempre especificado pelo fabricante.

No caso do led, não existe a emissão da luz para todos os lados, sendo que a luz é emitida somente para o ambiente e não para dentro da luminária. Isso quer dizer que a perda é menor.

Vamos fazer um exemplo bem simples, sem muitos detalhes técnicos: Suponha que você queira trocar as lâmpadas de suas luminárias fluorescentes de 2x32W em um escritório por lâmpadas de led (Tuboleds):

  1. Verifique o fluxo luminoso da lâmpada (no caso da lâmpada de 32W fluorescente, o fluxo luminoso dado pelo fabricante é de 2700 lumens por lâmpada).
  2. Verifique o rendimento da luminária (Vamos supor, como exemplo, que o catálogo do fabricante indique um rendimento de 70%. Nesse caso, multiplicamos o fluxo luminoso da lâmpada pelo rendimento da luminária com o objetivo de obtermos o fluxo efetivo: 2700 x 0,70 = 1.890 lumens.
  3. Com o valor de 1.890 lumens, você deverá procurar uma lâmpada de led tubular (Tuboled) que tenha aproximadamente este fluxo luminoso.
  4. Encontrada a lâmpada, agora a troca poderá ser feita com aproximadamente o mesmo nível de iluminação que você tinha antes.
  5. Para cada luminária, deverá ser feito isso utilizando o rendimento informado pelo fabricante.

OBS: O exemplo acima á bastante simplista e não leva em consideração todos os parâmetros necessários, porém serve como uma referência inicial.

 

Complicado? Nem tanto. Acompanhe, daremos mais dicas sobre o assunto.

 

Mauro Marchesi