Utilização de LEDs em projecto luminotécnico

(continuação da edição anterior)

6› IMPLEMENTAÇÃO DAS SOLUÇÕES

6.1› Comando e controlo da iluminação artificial

Antes do mais recordamos o que é um LED (Light Emitting Diode). É semicondutor que quando atravessado por uma corrente eléctrica emite luz num ou mais comprimentos de onda. A cor emitida pelos LEDs depende das propriedades do material semicondutor usado no seu fabrico.

Existem hoje no mercado LEDs brancos que procuram usar o mesmo princípio de funcionamento das lâmpadas fluorescentes, em que se tem uma camada de fósforo que ao ser estimulada por uma radiação de um dado comprimento de onda torna-se ela própria emissora de luz branca.

Salientemos ainda que a principal causa para a depreciação do fluxo luminoso do LED é o calor gerado na zona de junção, uma vez que os aumentos da temperatura causam efeitos directos no fluxo emitido decrescendo em função das horas de utilização.

A vida útil dos LEDs decresce consideravelmente se se aumentar a corrente que os atravessa ou se permitirmos que a temperatura da junção se eleve (gráficos).

O fluxo emitido aumenta com a corrente que atravessa o LED. Analisando as especificações técnicas, dadas por um fabricante, relativos à temperatura de cor, eficiência lumínica e índice de restituição de cor IRC verifica-se o seguinte:

• LEDs com temperaturas de cor mais frias (na ordem dos 6.500º K) têm maiores eficácias mas menor IRC;
• LEDs com temperaturas de cor mais quentes (na ordem dos 2.700º K) têm menores eficiências mas maior IRC.

A vida útil dos LEDs está dependente das fontes de alimentação e da temperatura no próprio alimentador, geralmente designado por “driver”. Será fácil de entender que um mesmo driver para temperaturas ambientes muito elevadas se revelará muito menos eficiente.

Dada a necessidade de garantir as condições de funcionamento do LED no seu todo é indispensável que os projectistas não deixem de avaliar o fluxo realmente utilizado e ser esse que deverá ser comparado com as outras fontes. Salientemos que também com as lâmpadas a luminária pode alterar e prejudicar o seu desempenho. Tanto nos LEDs como para as luminárias de lâmpadas o projectista deve avaliar a depreciação ao longo da vida útil do equipamento.

A vida dos LEDs só por si não basta, será sempre da maior importância a vida média do conjunto electrónico que suporta o funcionamento dos LEDs. Também aqui o paralelo com as luminárias com lâmpadas terá que ser estabelecido incluindo as depreciações a vida útil dos diferentes acessórios (incluindo os balastros electrónicos utilizados quando se trate de lâmpadas fluorescentes).

Efectuámos uma pequena recolha de dados disponibilizados por fabricantes de LEDs considerados “credíveis”. Fazendo uma análise do custo unitário dos LEDs versus características técnicas verificámos o seguinte:

• há unidades de LED com temperatura de cor 3.100º K, IRC de 85% e eficiência luminosa de 48 lumen/W, cujo preço unitário ronda os 9€;
• há unidades de LED com temperatura de cor 4.100º K, IRC de 70% e eficiência luminosa de 76 lumen/W, cujo preço unitário ronda os 9€;
• há unidades de LED com temperatura de cor 6.500º K, IRC de 70%, eficiência luminosa de 95 lumen/W cujo preço unitário ronda os 9€.

Ainda no mesmo fabricante encontrámos o seguinte:

• há unidades de LED com temperatura de cor 6.500º C, IRC de 70% e eficiência luminosa de 115 lumen/W cujo preço unitário ronda os 20€;
• há unidades de LED com temperaturas de cor 3.000º K, IRC de 90% e eficiência luminosa de 63 lumen/W cujo preço unitário ronda os 6,50€;
• há uma unidade de LED com temperatura de cor 3.000 K, IRC de 90% e eficiência luminosa de 100 lumen/W cujo preço unitário ronda os 20€.

Do que acabamos de salientar resulta que nenhum técnico poderá  afirmar, de forma gratuita, que as soluções com LEDs são muito mais eficientes. Por outro lado, o projectista não poderá garantir, refugiando-se na ignorância e aproveitando os dados mais desfavoráveis que os LEDs não terão qualquer vantagem.

Como tudo na vida as diferentes soluções são possíveis. Também aproveitamos a oportunidade para salientar a enorme responsabilidade das fiscalizações para evitar que se venda gato por lebre, permitindo que fornecedores sem escrúpulos prejudiquem uma solução que a todos os títulos se revela com grandes potencialidades no sentido de reduzir as potências e assim reduzir os consumos energéticos na iluminação.

Nas soluções de LEDs como nas soluções com os diversos tipos de lâmpadas será da maior importância que os estudos incluam a vida média dos equipamentos e a mão-de-obra para substituição, além dos consumos energéticos mas sempre tomando como base os utilizadores e os ambientes que se pretendem. Iluminar não é só uma questão de valores quantitativos mas a criação de ambientes que garantam satisfação aos utilizadores no desempenho das suas actividades ou no seu repouso e bem-estar.

Outros factores que temos vindo a constatar é que nos processos de fabrico existe uma percentagem de erro e de desperdício que vai sendo aperfeiçoada à medida que o tempo de fabrico aumenta. Consequentemente quando estamos a falar de uma tecnologia recente com produtos novos a sair todas as semanas, este tempo de aperfeiçoamento não acontece e os próprios integradores de luminárias de LED não têm tempo de conhecer o produto, pois aparecem rapidamente outros fornecedores concorrentes com outros modelos com LEDs ainda melhores.

Outro ponto importante a considerar é o facto da deteção de avarias e de defeitos de produto ser dispendiosa, refletindo-se necessariamente no preço final dos equipamentos e nos prazos de entrega.

Então como é que é? O fabricante que lança o produto mais barato sem custos de controlo de qualidade e passado 3 anos constata que dois terços dos aparelhos de 50.000 horas só duraram 5.000 horas permitindo assim que no mercado de possa dizer ”Afinal os LEDs são uma porcaria, vamos rejeitar a solução!!!” merece ser obviamente separado e desmascarado. Esta velocidade no aparecimento de boas e más soluções é muito preocupante, pois poderá causar a morte prematura de uma tecnologia com grande potencial.

No início havia a ideia que ao colocar uma luminária de LEDs nunca mais se teria que aceder ao equipamento para fazer manutenção. Como projectistas devemos salientar que independentemente da credibilidade dos equipamentos será necessário assegurar o acesso aos aparelhos, para manutenção e limpeza (Quadro Síntese).

Quadro síntese
Principais caraterísticas das fontes param iluminação artificial.

Na concepção é fundamental a consulta dos catálogos de características das lâmpadas, devendo o projectista seleccionar, de forma muito clara, os tipos e potências das lâmpadas. Os balastros ou reactâncias e todos os acessórios necessários deverão ser também seleccionados, uma vez que têm grande influência na duração e rendimento das lâmpadas e fontes seleccionadas.

Salientamos as informações a garantir pelos fornecedores de luminárias com fonte de luz LED para permitir aos projectistas e utilizadores uma selecção correta:

• Fluxo útil emitido pela luminária, em lm;
• Potência nominal do sistema de LEDs (número de LEDs e a sua potência nominal individual), em W;
• Eficiência do sistema de LEDs, em lm/W;
• Temperatura de cor das LEDs utilizadas, em K;
• Fotometria da luminária;
• Vida média do sistema de LEDs, em horas;
• Factor de manutenção a utilizar no cálculo luminotécnico;
• Vida média do conjunto electrónico complementar ao sistema de LEDs, em horas e % de avarias;
• Limites de temperatura ambiente a que as luminárias podem funcionar sem alterações das suas especificações.

Observação: Estes pontos são os considerados como necessários em conformidade com as regulamentações existentes pela ANFALUM (Associação Espanhola dos Fabricantes de Iluminação) e pela ANIMEE (Associação Portuguesa das Empresas

do Sector Eléctrico e Electrónico). Como complemento juntamos duas simulações para uma mesma sala na qual se substituíram de forma directa lâmpadas fluorescentes por tubos de LEDs deixando que tirem aos leitores as conclusões que se lhes afigurem mais convenientes.

Terminaremos por salientar alguns aspetos que julgamos da maior importância:

• O aparecimento e a notável evolução dos LEDs permite afirmar serem as luminárias com sistemas que aplicam sistemas de LEDs nas condições actuais uma solução a tomar como possível para diminuir a mão-de-obra de substituição de lâmpadas, e em determinadas circunstâncias reduzir os consumos energéticos;
• Não são os LEDs só por si uma forma eficaz para reduzir os consumos se necessitarmos de manter os níveis e as condições luminosas dos locais;
• A forma como os LEDs penetraram nos mercados conduziram a que os investigadores de lâmpadas sobretudo no que se refere a lâmpadas fluorescentes incentivassem os seus técnicos investigadores, estando hoje a aparecer no mercado novas lâmpadas com durações muitíssimo superiores (da ordem das 60.000 horas) e aumentos significativos das eficiências (sugerem-se que, muito em breve, teremos acesso a lâmpadas tubulares com 120 e até 140 lm/W);

• O controlo da qualidade das luminárias de LEDs é indispensável e só com a adequada informação e formação dos técnicos poderemos evitar que oportunistas arrasem a solução criando descrenças conseguidos através de promessas irreais que arrastam políticos e técnicos menos preparados. Quando se aplicam as soluções erradas os utilizadores começarão a reclamar pois não corresponde a realidade ao que lhes anunciaram.

Na equipa a que pertencemos acreditamos nas soluções com LEDs, lutamos para que se evitem os anúncios pouco credíveis e estamos convictos que o aparecimento desta nova tecnologia contribui para o aperfeiçoamento da tecnologia das lâmpadas com benefícios que a médio prazo que superam todas as nossas expectativas.

Se a par destes novos materiais nos aplicarmos em estudar com humildade todas as opções será muito provável que se consiga garantir condições óptimas de conforto com muito menos consumo de energia e produzindo muito menos lixo.

Lazaro Garcia Vazquez, Rui Pedro Raimundo Garcia
Engenheiros Eletrotécnicos, Membros do CPI