A eficiência do LED em iluminação industrial

No ano de 2008 quando iniciei trabalhos no seguimento de sustentabilidade comecei a conhecer o componente LED, alias eu ja o conhecia desde os anos 70 quando esses componentes serviam somente para a iluminação de aparelhos eletro eletrônicos, permitiam ver quando estavam ligados ou desligados as velas lâmpadas baionetas estavam com seu final de vida decretada

BAIONETA                                           PINGO D'ÁGUA 

O tempo foi passando até que esse componente começou a ser estudado e aprimorado o LED. 

Os LEDs possuíam baixo fluxo luminoso, não sendo ainda conveniente iluminar um ambiente e substituir lâmpadas fluorescentes que emitem um fluxo luminoso bem maior (quando comparado aos módulos de LEDs). 

Só para se ter uma ideia, o módulo de LED DRAGONpuck (3,6W) composto por 3 leds é o que emite maior fluxo luminoso, porém o mesmo é de apenas 285cd. 

Já uma lâmpada fluorescente emite bem mais que isso. Desta forma, os LEDs são mais utilizados como sinalização, iluminação de destaque, luminosos, etc.

Candela
É a intensidade luminosa de uma fonte de luz produzida ou refletida por uma superfície iluminada. Esta relação é dada entre candelas e metro quadrado da área aparente (cd/m²). A luminância depende tanto do nível de iluminação ou iluminância, quanto das características de reflexão das superfícies.
Simbolo:(cd)

Até então, todos esses LEDs apresentavam no máximo 4.000 a 8.000 milicandelas, com um ângulo de emissão entre 8 a 30 graus, foi quando no final dos nos 90 apareceu o primeiro LED de potência o LUXEON, o qual foi responsável por uma verdadeira revolução na tecnologia LEDs, pois apresentava 30 a 40 lúmens e com um ângulo de emissão de 110 graus.

Hoje em dia temos LEDs de 1,0 – 3,0 e 5,0 watts, disponível em várias cores, responsáveis pelo aumento considerável na substituição de alguns tipos de lâmpadas em várias aplicações de iluminação.

Os LEDS NÃO LIBERAM CALOR

A luz emitida pelos LEDs é fria devido a não presença de infravermelho no feixe luminoso, entretanto os LEDs liberam a potência dissipada em forma de calor e esse é um fator que se deve ser levado em consideração quando o projeto de um dispositivo com LEDs, pois na observância desse fato poderá levar o LED a uma degradação acentuada do seu fluxo luminoso, bem como redução de sua vida útil. Boa parte da potência aplicada ao LED é transformada em forma de calor gerado seja dissipado adequadamente ao ambiente, permitindo que a temperatura de junção do semicondutor (Tj) esteja dentro dos limites especificados pelo fabricante.

Nessa figura o led (cor amarela) esta sendo inserido em um dissipador de calor

Exitem vários modelo de dissipadores de calor, os dissipadores são produzidos de acordo com o modelo de luminária que deverá ser projetada.

Quais as vantagens dos LEDs sobre as tecnologias de iluminação convencionais?

Os LEDs são fontes de luz pontual e emitem luz focalizada. Eles são extremamente pequenos e permitem uma grande liberdade de design para aplicações de iluminação. Contrariamente às lâmpadas incandescentes, os seus componentes de luz e calor são separados. Os LEDs não contêm componentes UV ou infravermelhos na sua luz. Isso significa que eles podem ser utilizados mais flexivelmente, principalmente em áreas sensíveis ao calor, como a iluminação de alimentos ou cosméticos ou em aplicações com espaço muito limitado.

Os LEDs têm uma vida útil consideravelmente mais longa do que outras fontes de luz. Um LED branco com mais de 50,000 horas durará entre três e sete vezes mais do que lâmpadas fluorescentes e lâmpadas de economia de energia convencionais e 50 vezes mais do que uma lâmpada incandescente.

Os LEDs são produtos "verdes": Eles não contêm substâncias prejudiciais ao meio ambiente como o mercúrio ou o chumbo. A estimativa do ciclo de vida de lâmpadas LED confirmou o respeito dos LEDs pelo meio ambiente, mesmo durante a fabricação.

Os LEDs brilham em cores saturadas, permitindo uma variedade muito grande. Não há necessidade de filtros de cor. Eles também podem ser infinitamente dimerizados e com perdas baixas.

Os LEDs brancos proporcionam melhor reprodução de cor do que as tecnologias de iluminação convencionais. Na iluminação de rua, onde são frequentemente utilizadas lâmpadas de vapor de sódio amareladas, o seu índice de reprodução de cor é visivelmente melhor.

Em algumas áreas, o custo total de propriedade – os custos verificados ao longo de todo o ciclo de vida da aplicação - é já mais baixo do que o das lâmpadas convencionais. Estão incluídas a iluminação de balcões refrigerados, de museus e a iluminação pública.

BENEFÍCIOS NO USO DOS LEDS

* Maior vida útil: Dependendo da aplicação, a vida útil do equipamento é longa, sem necessidade de troca. Considera-se como vida útil uma manutenção mínima de luz igual a 70%, após 50.000 horas de uso

* Custos de manutenção reduzidos: Em função de sua longa vida útil, a manutenção é bem menor, representando menores custos.

*Eficiência: Apresentam maior eficiência que as Lâmpadas incandescentes e halogenas e, hoje, muito próximo da eficiência das fluorescentes ( em torno de 50 lumens / Watt ) mas este número tende a aumentar no futuro.

* Baixa voltagem de operação: Não representa perigo para o instalador.

* Resistência a impactos e vibrações: Utiliza tecnologia de estado sólido, portanto, sem filamentos, vidros, etc, aumentando a sua robustez.

* Controle dinâmico da cor: Com a utilização adequada, pode-se obter um espectro variado de cores, incluindo várias tonalidades de branco, permitindo um ajuste perfeito da temperatura de cor desejada.

* Acionamento instantâneo: Tem acionamento instantâneo, mesmo quando está operando em temperaturas baixas.

* Controle de Intensidade variável: Seu fluxo luminoso é variável em função da variação da corrente elétrica aplicada a ele, possibilitando, com isto, um ajuste preciso da intensidade de luz da luminária.

* Cores vivas e saturadas sem filtros: Emite comprimento de onda monocromático, que significa emissão de luz na cor certa, ( veja espectro de cores ) tornando-a mais viva e saturada. 

Os LEDs coloridos dispensam a utilização de filtros que causam perda de intensidade e provocam uma alteração na cor, principalmente em luminárias externas, em função da ação da radiação ultravioleta do sol

* Luz direta, aumento da eficiência do sistema: Apesar de ainda não ser a fonte luminosa mais eficiente, pode-se obter luminárias com alta eficiência, em função da possibilidade de direcionamento da luz emitida pelo LED.

* Ecologicamente correto: Não utiliza mercúrio ou qualquer outro elemento que cause dano à natureza.

* Ausência de ultravioleta: Não emitem radiação ultravioleta sendo ideais para aplicações onde este tipo de radiação é indesejada. Ex.: Quadros – obras de arte etc...

* Ausência de infravermelho: Também não emitem radiação infravermelho, fazendo com que o feixe luminoso seja frio.

* Com tecnologia adequada P.W.M, é possível a dimerização entre 0% e 100% de sua intensidade, e utilizando-se Controladores Colormix Microprocessados, obtém-se novas cores, oriundas das misturas das cores básicas. Que são: branco, azul, verde, azul, verde, amarelo, vermelho.

* Ao contrário das lâmpadas fluorescentes que tem um maior desgaste da sua vida útil no momento em que são ligadas, nos LEDs é possível o acendimento e apagamento rapidamente possibilitando o efeito “flash”, sem detrimento da vida útil

Os LEDs são ecologicamente corretos?

Um estudo sobre o equilíbrio ecológico das lâmpadas de LED pelos semicondutores Opto da OSRAM demonstrou que a última geração de luzes é já extremamente ecologicamente correta. 

No contexto deste estudo foi investigado todo o ciclo de vida. Foi realizada uma investigação sobre quanta energia e quantas matérias-primas são consumidas pela lâmpada durante a sua fabricação, utilização e descarte e qual o respectivo impacto ambiental. A vida útil da lâmpada - 25,000 horas - foi usada como base para comparação. Isso significa que uma lâmpada LED Parathom foi comparada com lâmpadas com economia de energia 2.5 e 25 lâmpadas incandescentes. 

O resultado: As atuais lâmpadas de LED obtêm os mesmos valores de equilíbrio ecológico que as lâmpadas fluorescentes compactas e se encontram a milhas de distância das lâmpadas incandescentes convencionais.

O estudo realizado em colaboração com especialistas da Siemens Corporate Technology (centro de inovações Eco), demonstrou que: Tais como, lâmpadas fluorescentes compactas, as lâmpadas baseadas em LED consomem cerca de 98% da energia fornecida durante a operação, ou seja, na geração da luz. Menos de 2% é utilizado na produção. Isto contradiz o receio de que a fabricação de LEDs pode consumir muita energia. 

Contrariamente ao consumo primário de energia das lâmpadas incandescentes de 3300 kWh, menos de 700 kWh são utilizados para fabricar e operar as lâmpadas de LED. 

Por isso, as lâmpadas de LED são consideravelmente mais eficientes do que as lâmpadas incandescentes convencionais. Visto que a eficiência dos LEDs está aumentando continuamente, podemos esperar ainda melhores resultados em termos de equilíbrio ecológico nas lâmpadas de LED no futuro.

Fonte: Estudos de Casos da OSRAM

Por: Antonio Carlos Galeazzi Gomes