Viabilizando a troca

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1 LEDs versus Lâmpadas Convencionais Viabilizando a troca Francis Bergmann Bley francis@bley.com.br Pós-graduação em Iluminação e Design de Interiores Resumo O presente artigo tem como principal objetivo dar subsídios para a conscientização das pessoas em relação à importância e viabilidade do uso de LEDs para iluminação. Aplicou-se um questionário que comprovou a demanda por este conhecimento. Foram, então, descritas características dos LEDs acompanhadas de algumas comparações em relação às lâmpadas convencionais. Partindo de referencial teórico e pesquisa qualitativa, foi desenvolvido um estudo comparativo dos LEDs em relação às lâmpadas incandescentes, halógenas e fluorescentes. Sobretudo para usos comerciais e residenciais, onde o gasto de energia elétrica com iluminação é bastante significativo. Primeiramente apresenta-se comparações por tipo de lâmpada, individualmente. Em seguida é exposto um estudo de caso. Através deste estudo é possível identificar a viabilidade da substituição das lâmpadas incandescentes e halógenas por LEDs, destacando as aplicações comerciais, onde o uso da iluminação é mais intenso, reduzindo o tempo de retorno do investimento. Palavras-chave: Iluminação; LED; Eficiência Energética. 1. Introdução Na última década, com o aprimoramento dos LEDs na área de iluminação, os brasileiros, inclusive profissionais da área, tem dificuldade em perceber as vantagens desta tecnologia e, principalmente, em acreditar que o alto investimento feito ao adquirir este equipamento pode se pagar em pouco tempo. Este fato ficou visível com o resultado da pesquisa (Anexo) realizada para avaliar o conhecimento de profissionais da área de iluminação e de arquitetura e usuários das classes média e alta, no que se refere aos LEDs para iluminação. Deste resultado obteu-se as seguintes informações: - A grande maioria dos entrevistados não utiliza os LEDs, mas pretendem utilizar mesmo tendo pouco conhecimento de seus benefícios; - Apenas os profissionais entrevistados afirmaram terem conhecimento da existência de LEDs que podem substituir lâmpadas convencionais tanto em quantidade quanto em qualidade luminosa. Apesar disso, somente uma minoria de todos os entrevistados não acredita na evolução desta tecnologia; - Muitos percebem a utilização dessas lâmpadas em ambientes comerciais, mas poucos dizem acreditar que o investimento na aquisição de LEDs para iluminação pode se pagar em pouco tempo; - O que mais desfavorece os LEDs em relação às lâmpadas convencionais, no ponto de vista

2 da grande maioria, é o seu elevado custo.

3 É necessária a conscientização das pessoas quanto à importância da utilização desta tecnologia devido às suas vantagens em relação à durabilidade, eficiência energética e baixo impacto ambiental. Assuntos esses de crescente interesse da sociedade atual que vê a necessidade de preservar o meio ambiente. Percebida esta necessidade realizou-se um estudo com o intuito de fornecer os subsídios necessários ao melhor conhecimento dos LEDs. Este estudo é descrito no presente artigo e composto de: uma breve explicação e histórico dos LEDs, descrição de suas características e desenvolvimento de estudo comparativo com as lâmpadas convencionais. Sobretudo na comparação do LED com as lâmpadas incandescentes, halógenas e fluorescentes; para uso residencial e comercial, por se tratarem dos usos onde é mais representativo o gasto de energia elétrica com iluminação, conforme será explanado posterioramente. 2. Conceito LED é a sigla de Light Emitting Diode que em português significa diodo emissor de luz. São componentes eletrônicos que emitem luz através de eletroluminescência, transformando energia elétrica em radiação visível (luz). O LED existe desde 1962 e era apenas utilizado para sinalização devido ao seu baixo fluxo luminoso (emissão de luz), restrita gama de cores e baixa potência. Foi em meados da década de 1990, após muitas pesquisas e investimentos, que o Dr. Shuji Nakamura da Nichia Chemical Corporation inventou o LED azul com alto fluxo luminoso que, juntamente com uma camada de fósforo, gera luz branca (CLARITEK). Com isso possibilitou-se a utilização do LED na iluminação. Desde então novas pesquisas se seguiram visando melhorar alguns aspectos desta tecnologia, como por exemplo: dissipação de calor, eficiência energética, índice de reprodução de cor e fluxo luminoso. Hoje já há um grande avanço nestes e em outros aspectos e a previsão é de que isto continue evoluindo rapidamente. 3. Características Fonte: Luxeon Figura 1: Evolução da eficiência energética das fontes de luz artificial

4 A seguir estão listadas características dos LEDs comparativamente às tecnologias convencionais das incandescentes, halógenas e fluorescentes.

5 3.1. Índice de Reprodução de Cores (IRC) O IRC é um índice utilizado para mensurar a qualidade de reprodução de cores de um objeto sob a incidência de uma fonte de luz artificial, comparada a uma situação determinada por um estudo que seria de aproximadamente um dia claro de verão por volta do meio-dia. Fonte: Silva (2004:39) Figura 2: Classificação de IRC Conforme pode ser observado na Figura 3, cada tipo de lâmpada possui IRC específico e os LEDs atingem um IRC próximo ao ideal, já sendo considerado muito bom Eficiência energética (lm/w) Fonte: Catálogo Brilia (2010:25) Figura 3: Eficiência, IRC e vida útil Eficiência energética compreende a relação entre fluxo luminoso e potência (lúmens/watt). Entende-se por fluxo luminoso a quantidade de luz emitida por segundo por uma fonte luminosa (CEMIG, 2003). Quanto mais lúmens produzidos para cada watt consumido mais eficiente é a lâmpada. Esta relação pode ser comparada na figura a seguir:

6 Fonte: Veja (2011) Figura 4: Eficiência, vida útil e preço médio Pode-se perceber através da figura acima que o LED é muito mais eficiente que as incandescentes, halógenas e algumas fluorescentes. Quando se trata de eficiência dos LEDs faz-se necessário analisar a eficiência do sistema como um todo, incluindo o driver e outros equipamentos auxiliares, e não apenas do diodo Infravermelho (IR) e ultravioleta (UV) Os raios infravermelhos e ultravioletas não são visíveis a olho nu. Os IR são percebidos na forma de calor e os UV são responsáveis pelo desbotamento de cores e prejudiciais ao ser humano. Cada lâmpada emite diferentes quantidades desses raios. Dentre as lâmpadas em foco neste estudo, as incandescentes são as que mais emitem IR e as fluorescentes são as que mais emitem UV, apesar de ser em pequena quantidade. Já os LEDs não emitem IR nem UV no facho luminoso, garantindo assim a qualidade dos objetos iluminados e não contribuindo com a elevação da temperatura ambiente (CLARITEK) Impacto ambiental Vários fatores geram impacto no meio ambiente. Alguns desses são relacionados com a iluminação, como o consumo de energia elétrica e resíduos tóxicos. Estudos da International Energy Agency (IEA) apontam que a iluminação representa 19% dos gastos com energia elétrica em todo o mundo (Figura 5). Já no Brasil este valor é de 24%. Dentro destes 24%, 35% é com aplicações residenciais, 41% comerciais, 19% públicas e 5% industriais (Figura 6). Além disso 95% do impacto ambiental da iluminação ocorre durante a sua utilização, conforme pode-se observar na Figura 7 (NOBREGA, 2011).

7 Fonte: Nobrega (2011) Figura 5: Gastos de energia com iluminação no mundo Fonte: Nobrega (2011) Figura 6: Gastos de energia com iluminação no Brasil por setor Fonte: Nobrega (2011) Figura 7: Ciclo de vida de uma lâmpada

8 Portanto, a iluminação é uma das principais áreas onde se deve buscar a diminuição do consumo de energia, principalmente nas aplicações residenciais e comerciais. Desta forma o LED pode contribuir significativamente, pois possui elevada eficiência energética, como mencionado anteriormente. Segundo Santos (2010:104) a diminuição da produção de resíduos é fundamental para a preservação do meio-ambiente. Portanto, o LED também contribui com a diminuição do impacto ambiental por se tratar de uma fonte de luz livre de elementos tóxicos em sua composição, sendo considerado lixo comum que não necessita de tratamento especial no seu descarte, diferentemente das lâmpadas fluorescentes que possuem mercúrio, elemento tóxico Durabilidade A durabilidade de uma lâmpada é medida em horas e representada através dos seguintes elementos: - Vida útil, que corresponde ao tempo de duração, em horas, até que, com a depreciação, seu fluxo luminoso chegue a 70% do inicial; - Vida mediana, que corresponde ao tempo em que 50% das lâmpadas ensaiadas ainda permanecem acesas; - Vida média, que corresponde a média aritmética do tempo de duração das lâmpadas ensaiadas. Os fabricantes normalmente especificam a vida mediana das lâmpadas por sempre se tratar do maior valor. Mas para os LEDs é muito importante que seja utilizado o valor da vida útil, já que a depreciação de 30% do fluxo ocorre muito antes da lâmpada queimar, necessitando a troca da lâmpada no final da sua vida útil. Para efeito de comparação deve ser utilizado o tempo necessário para se trocar cada lâmpada, independente deste ser a vida média, mediana ou útil. Isso varia de lâmpada para lâmpada. Uma das principais vantagens dos LEDs em relação às lâmpadas convencionais é a sua durabilidade, como pode-se observar a seguir: Lâmpadas Durabilidade Incandescentes comuns 750 a horas Halógenas a horas Descargas fluorescentes a horas Fluorescentes de indução magnética horas Descarga de alta pressão a horas LEDs Até mais de horas Fonte: Adaptado de Silva (2009:27) Tabela 1 Durabilidade média das fontes de luz artificial Como consequência da alta durabilidade tem-se uma baixa frequência de manutenção e descarte, gerando ainda mais economia além daquela gerada pela grande eficiência energética. Para instalação em lugares de difícil acesso os LEDs também são mais vantajosos já que a manutenção ocorre com menos frequência que a das lâmpadas convencionais Resistência mecânica

9 Os LEDs são componentes de estado sólido, não possuem vidro nem filamento, portanto são mais resistentes a impactos e vibrações do que as outras lâmpadas. Este fator possibilita que os LEDs sejam utilizados em instalações onde estarão sujeitos a vibrações e possam ser manuseados com mais facilidade Ótica O LED é uma fonte de luz de dimensões muito reduzidas. Isso contribui para um elevado controle ótico por ser mais simples desenvolver um sistema para uma saída de luz pontual. Além disso, o LED não emite luz para todos os lados, como as lâmpadas convencionais sem seus refletores, contribuindo também para um melhor direcionamento do facho luminoso e menor perda de fluxo luminoso pelas reflexões internas do sistema ótico. Sendo assim, o LED concentra melhor a luz no facho do que, por exemplo, uma lâmpada halógena Design Fonte: CEMIG (2003:7) Figura 8: Esquema de sistema ótico Conforme já mencionado anteriormente, o LED possui dimensões reduzidas e isto permite um design mais flexível das luminárias. Exemplos: Fonte: Ávila (2009) Figura 9: Luminária de LED

10 Fonte: Scheneider (2010) Figura 10: Luminária de LED

11 3.9. Cor Os LEDs coloridos emitem as cores de forma saturada sem que isso cause perda no fluxo luminoso como ocorre nas outras lâmpadas, onde é necessária a utilização de filtros coloridos que retém a luminosidade. Além disso os LEDs são as únicas fontes de luz artificial que emitem quase todos os comprimentos de onda da luz visível, individualmente. Os LEDs RGB (vermelho, verde e azul) permitem um dinâmico controle de cores além de poderem emitir a luz branca nas suas diversas temperaturas de cor Potência Os LEDs são característicos por sua baixa potência, consequência de sua grande eficiência energética. Este fator contribui para diminuição da bitola dos cabos, reduzindo os gastos com a instalação elétrica Dimerização A dimerização consiste no controle da intensidade luminosa de uma fonte. Todos os LEDs são dimerizáveis, porém, alguns drivers (equipamentos auxiliares) não são. Portanto é necessário verificar a possibilidade de dimerização do driver quando adquirir um equipamento com esta tecnologia. Além disso os LEDs não variam a temperatura de cor quando dimerizados, diferentemente de outras lâmpadas. Assim como os LEDs, as incandescentes e halógenas também são dimerizáveis, mas quando é necessária a utilização de transformadores, esses devem ser eletrônicos dimerizáveis. Já para as fluorescentes, [...] são necessários dimmers específicos e reatores eletrônicos dimerizáveis que possuam uma entrada de controle específica para variar a luminosidade do sistema (OSRAM) Retrofit Hoje os LEDs já permitem o retrofit (processo de modernização de um equipamento) das luminárias, pois existem lâmpadas de LED com o mesmo formato e bocal das lâmpadas convencionais. Isso facilita muito a imediata substituição em aplicações já existentes, onde é necessária apenas a substituição das lâmpadas, sem que isso influencie nas luminárias e na instalação elétrica. Reduz-se assim, os gastos com o investimento inicial.

12 Fonte: Philips Figura 11: Retrofit de lâmpadas

13 3.13. Binning Na fabricação dos LEDs existe uma variação de desempenho fazendo com que se produzam LEDs com diferentes fluxos luminosos, temperaturas de cor e tensões. Esta diferença é pequena porém perceptível. Portanto, é necessário que seja feita uma separação minuciosa desses LEDs de acordo com suas características, fazendo com que os mais semelhantes façam parte de um mesmo lote. Este processo chama-se binning e só é realizado por fabricantes de alta qualidade e confiabilidade. Isto evita que sejam instalados em um mesmo ambiente LEDs, principalmente, com temperaturas de cor muito diferentes (JACOB, p.17) Acionamento Os LEDs possuem rápido acionamento e não são sensíveis a altos ciclos de acendimento como as lâmpadas fluorescentes. Estas demoram para atingir o fluxo luminoso total após seu acionamento e caso a quantidade de acendimentos seja superior a 8 diários sua durabilidade diminuirá (SILVA, 2004:69) Corrente de funcionamento Os LEDs são dispositivos controlados por corrente (SEDRA, 2007:131), sendo assim sua intensidade luminosa varia de acordo com a corrente que passa pelo dispositivo. Quanto maior a corrente (Ampère), maior o fluxo luminoso e com isso a temperatura no dispositivo aumenta. A não dissipação deste calor reduz sua durabilidade Gerenciamento térmico Os LEDs são sensíveis ao calor, porém altamente eficazes em ambientes frios, diferentemente das fluorescentes que perdem em durabilidade se mantidas em locais de baixa temperatura. Além disso os LEDs aquecem muito e precisam de um dissipador térmico para liberar o calor gerado no dispositivo. Apesar disso, eles não chegam a esquentar o ambiente. O desempenho do LED depende muito da temperatura de operação do conjunto, pois quando a temperatura aumenta no LED ocorre redução da saída de luz, redução da vida útil e alteração da temperatura de cor. Portanto, a dissipação térmica é o fator mais importante a ser estudado e desenvolvido para que o LED possa ter mais potência e fluxo luminoso sem diminuir sua durabilidade Investimento A maior desvantagem dos LEDs atualmente é seu elevado custo. No entanto, segundo descreve o diretor-senior global da área de lâmpadas de LED da Philips Lighting, Guido van Tartwijk (2010), citado no artigo A era dos LEDs da revista Lumiére Eletric edição 143, estes valores vem diminuindo ao longo dos anos e tendem a diminuir cada vez mais. A cada ano o custo dos lumens vem sendo reduzido pela metade. Por exemplo, se hoje se tem um produto a um custo de US$100, existe uma forte tendência para daqui a um ano esse mesmo LED custar US$50. Tal redução se dá pela própria evolução da tecnologia e de processos de fabricação, à medida que a tecnologia vai sendo aperfeiçoada para extrair mais luz com menos consumo de energia. (Tartwijk, 2010 apud FREITAS, 2010:74)

14 Da mesma forma outras tecnologias foram desenvolvidas atingindo sua maturidade, e ao longo deste processo seus custos foram diminuindo e sua popularidade aumentando. 4. Estudo comparativo A partir das características apresentadas foi possível desenvolver uma planilha quantitativa que demonstra qual a economia e o retorno do investimento feito ao adquirir equipamentos com a tecnologia de LED para iluminação, se comparado às lâmpadas convencionais. Para tanto, foram considerados os itens: - Potência instalada por ponto; - Número de pontos; - Tempo de uso mensal; - Eficiência energética da lâmpada; - Tempo de uso anual de ar condicionado; - Custo da energia; - Preço da lâmpada; - Preço do equipamento auxiliar de cada lâmpada; - Durabilidade da lâmpada; - Durabilidade do equipamento auxiliar; - Custo da mão de obra para troca de cada lâmpada. Com isso foi possível obter os seguintes dados: - Economia de energia por ano, incluindo lâmpadas, equipamentos auxiliares e ar condicionado; - Economia em troca de lâmpadas, incluindo equipamentos e mão de obra; - Período de retorno do investimento; - Retorno sobre investimento (RSI), definido como a relação entre o dinheiro ganho ou perdido através de um investimento, e o montante de dinheiro investido. (Wikipédia, 2010) Através desta análise faz-se o comparativo unitário entre os LEDs e as lâmpadas convencionais, em uso residencial e comercial. Para tanto, foram considerados: - Preços médios de mercado das lâmpadas; - Tarifa de energia da COPEL Distribuição (Companhia Paranaense de Energia), uma das mais baratas do Brasil; - No caso de uso de ar condicionado: cada 3,5W consumidos pela iluminação acarretam em 1W de consumo de ar condicionado para retirar o calor gerado do ambiente; - Para uso residencial: uso diário de 5 horas, 7 dias por semana, sem uso de ar condicionado; - Para uso comercial: uso diário de 10 horas, 6 dias por semana, com uso de ar condicionado durante 5 meses no ano. Além disso não foi considerado custo de mão de obra para troca de lâmpadas. A seguir pode-se observar os resultados dessas comparações.

15 TOTAL GASTOS (R$) TOTAL GASTOS (R$) LEDs versus Lâmpadas Convencionais 4.1. LED x Incandescente Especificações: incandescente de 60W e bulbo de LED de 9W. Resultados: COMPARATIVO DE ECONOMIA TOTAL - USO RESIDENCIAL Lâmpadas Convencional vs LED Investimento Inicial R$ 1,80 R$ 170,00 Gasto total com Energia / ano R$ 54,75 R$ 8,21 Gasto médio total com Energia / mês R$ 4,56 R$ 0,68 Diferença anual R$ 46,54 Diferença mensal R$ 3,88 Gasto médio com Equip. Auxiliar / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Gasto médio com Lâmpada / ano R$ 3,29 R$ 12,41 Diferença anual -R$ 9,13 Gasto médio com mão de obra para troca / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Economia média total / ano R$ 37,41 Economia média total / mês R$ 3,12 Retorno do investimento 4,5 anos Retorno sobre investimento (RSI) 22,0% Diferença anual R$ 0,00 COMPARATIVO DE ECONOMIA TOTAL - USO COMERCIAL Lâmpadas Convencional vs LED Investimento Inicial R$ 1,80 R$ 170,00 Gasto total com Energia / ano R$ 106,60 R$ 15,99 Gasto médio total com Energia / mês R$ 8,88 R$ 1,33 Diferença anual R$ 90,61 Diferença mensal R$ 7,55 Gasto médio com Equip. Auxiliar / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Gasto médio com Lâmpada / ano R$ 5,62 R$ 21,22 Diferença anual -R$ 15,60 Gasto médio com mão de obra para troca / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Economia média total / ano R$ 75,01 Economia média total / mês R$ 6,25 Retorno do investimento 2,2 anos Retorno sobre investimento (RSI) 44,1% Diferença anual R$ 0,00 700,00 Análise de Retorno LED Convencional 1.200,00 Análise de Retorno LED Convencional 600, ,00 500,00 800,00 400,00 600,00 300,00 200,00 400,00 100,00 200,00 0, TEMPO RETORNO (anos) 0, TEMPO RETORNO (anos) Conclusão: Fonte: Elaborado pela autora Figura 12: Comparação LED x Incandescente - Apesar do alto investimento na aquisição de uma lâmpada de LED, com o tempo, a redução do consumo de energia e de substituição de lâmpadas proporcionadas pela mesma, compensam o investimento; - Na aplicação comercial obtem-se um retorno mais rápido do que na aplicação residencial, por conta do maior tempo de uso mensal e do uso de ar condicionado, tornando-se assim, mais viável o uso de LEDs.

16 TOTAL GASTOS (R$) TOTAL GASTOS (R$) LEDs versus Lâmpadas Convencionais 4.2. LED x Halógena Especificações: halógena PAR20 de 50W e PAR20 de LED de 9W. Resultado: COMPARATIVO DE ECONOMIA TOTAL - USO RESIDENCIAL Lâmpadas Convencional vs LED Investimento Inicial R$ 16,00 R$ 190,00 Gasto total com Energia / ano R$ 45,63 R$ 8,21 Gasto médio total com Energia / mês R$ 3,80 R$ 0,68 Diferença anual R$ 37,41 Diferença mensal R$ 3,12 Gasto médio com Equip. Auxiliar / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Gasto médio com Lâmpada / ano R$ 14,60 R$ 13,87 Diferença anual R$ 0,73 Gasto médio com mão de obra para troca / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Economia média total / ano R$ 38,14 Economia média total / mês R$ 3,18 Diferença anual R$ 0,00 COMPARATIVO DE ECONOMIA TOTAL - USO COMERCIAL Lâmpadas Convencional vs LED Investimento Inicial R$ 16,00 R$ 190,00 Gasto total com Energia / ano R$ 88,83 R$ 15,99 Gasto médio total com Energia / mês R$ 7,40 R$ 1,33 Diferença anual R$ 72,84 Diferença mensal R$ 6,07 Gasto médio com Equip. Auxiliar / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Gasto médio com Lâmpada / ano R$ 24,96 R$ 23,71 Diferença anual R$ 1,25 Gasto médio com mão de obra para troca / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Economia média total / ano R$ 74,09 Economia média total / mês R$ 6,17 Diferença anual R$ 0,00 Retorno do investimento 4,6 anos Retorno sobre investimento (RSI) 20,1% Retorno do investimento 2,3 anos Retorno sobre investimento (RSI) 39,0% 700,00 Análise de Retorno LED Convencional 1.400,00 Análise de Retorno LED Convencional 600, ,00 500, ,00 400,00 800,00 300,00 600,00 200,00 400,00 100,00 200,00 0, TEMPO RETORNO (anos) 0, TEMPO RETORNO (anos) Fonte: Elaborado pela autora Figura 13: Comparação LED x Halógena Conclusão: similar ao obtido no item 4.1, onde concluiu-se que: - Apesar do alto investimento na aquisição de uma lâmpada de LED, com o tempo, a redução do consumo de energia e de substituição de lâmpadas proporcionadas pela mesma, compensam o investimento; - Na aplicação comercial obtem-se um retorno mais rápido do que na aplicação residencial, por conta do maior tempo de uso mensal e do uso de ar condicionado, tornando-se assim, mais viável o uso de LEDs. A similaridade entre as conclusões das comparações com halógenas e incandescentes ocorre pois, apesar de as incandescentes serem menos eficientes e menos duráveis que as halógenas, são muito mais baratas.

17 TOTAL GASTOS (R$) TOTAL GASTOS (R$) LEDs versus Lâmpadas Convencionais 4.3. LED x Fluorescente Compacta Especificações: fluorescente compacta de 19W e bulbo de LED de 9W. Resultados: COMPARATIVO DE ECONOMIA TOTAL - USO RESIDENCIAL Lâmpadas Convencional vs LED Investimento Inicial R$ 14,00 R$ 170,00 Gasto total com Energia / ano R$ 17,34 R$ 8,21 Gasto médio total com Energia / mês R$ 1,44 R$ 0,68 Diferença anual R$ 9,13 Diferença mensal R$ 0,76 Gasto médio com Equip. Auxiliar / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Gasto médio com Lâmpada / ano R$ 4,26 R$ 12,41 Diferença anual -R$ 8,15 Gasto médio com mão de obra para troca / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Economia média total / ano R$ 0,97 Economia média total / mês R$ 0,08 Retorno do investimento 160,3 anos Retorno sobre investimento (RSI) 0,6% Diferença anual R$ 0,00 COMPARATIVO DE ECONOMIA TOTAL - USO COMERCIAL Lâmpadas Convencional vs LED Investimento Inicial R$ 14,00 R$ 170,00 Gasto total com Energia / ano R$ 33,76 R$ 15,99 Gasto médio total com Energia / mês R$ 2,81 R$ 1,33 Diferença anual R$ 17,77 Diferença mensal R$ 1,48 Gasto médio com Equip. Auxiliar / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Gasto médio com Lâmpada / ano R$ 7,28 R$ 21,22 Diferença anual -R$ 13,94 Gasto médio com mão de obra para troca / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Economia média total / ano R$ 3,83 Economia média total / mês R$ 0,32 Retorno do investimento 40,7 anos Retorno sobre investimento (RSI) 2,3% Diferença anual R$ 0, ,00 Análise de Retorno LED Convencional 8.000,00 Análise de Retorno LED Convencional 3.500, , , , , , , , , , , ,00 500, ,00 0, TEMPO RETORNO (anos) 0, TEMPO RETORNO (anos) Fonte: Elaborado pela autora Figura 14: Comparação LED x Fluorescente compacta Conclusão: o tempo de retorno para ambos casos é muito grande, não viabilizando a substituição. Isso se deve, principalmente, à eficiência da lâmpada fluorescente compacta.

18 TOTAL GASTOS (R$) TOTAL GASTOS (R$) LEDs versus Lâmpadas Convencionais 4.4. LED x Fluorescente Tubular Especificações: duas fluorescentes tubulares T8 de 36W com um reator 2x36W e duas tubulares de LED de 22W. Resultados: COMPARATIVO DE ECONOMIA TOTAL - USO RESIDENCIAL Lâmpadas Convencional vs LED Investimento Inicial R$ 26,30 R$ 656,00 Gasto total com Energia / ano R$ 65,70 R$ 40,15 Gasto médio total com Energia / mês R$ 5,48 R$ 3,35 Diferença anual R$ 25,55 Diferença mensal R$ 2,13 Gasto médio com Equip. Auxiliar / ano R$ 1,42 R$ 0,00 Gasto médio com Lâmpada / ano R$ 0,42 R$ 34,21 Diferença anual -R$ 32,37 Gasto médio com mão de obra para troca / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Economia média total / ano -R$ 6,82 Economia média total / mês -R$ 0,57 Retorno do investimento não se paga Retorno sobre investimento (RSI) -1,0% Diferença anual R$ 0,00 COMPARATIVO DE ECONOMIA TOTAL - USO COMERCIAL Lâmpadas Convencional vs LED Investimento Inicial R$ 26,30 R$ 656,00 Gasto total com Energia / ano R$ 127,92 R$ 78,17 Gasto médio total com Energia / mês R$ 10,66 R$ 6,51 Diferença anual R$ 49,75 Diferença mensal R$ 4,15 Gasto médio com Equip. Auxiliar / ano R$ 2,42 R$ 0,00 Gasto médio com Lâmpada / ano R$ 0,72 R$ 58,48 Diferença anual -R$ 55,33 Gasto médio com mão de obra para troca / ano R$ 0,00 R$ 0,00 Economia média total / ano -R$ 5,59 Economia média total / mês -R$ 0,47 Retorno do investimento não se paga Retorno sobre investimento (RSI) -0,9% Diferença anual R$ 0, ,00 Análise de Retorno LED Convencional ,00 Análise de Retorno LED Convencional , , , , , , , , , , , ,00 0, TEMPO RETORNO (anos) 0, TEMPO RETORNO (anos) Fonte: Elaborado pela autora Figura 15: Comparação LED x Fluorescente tubular Conclusão: não existe retorno do investimento, inviabilizando a substituição. Existe apenas economia de energia, porém não em manutenção. Isso se deve, principalmente, à grande eficiência da lâmpada fluorescente tubular. Portanto, para as lâmpadas T5, que são ainda mais eficientes, poderá levar muito tempo para surgirem no mercado LEDs capazes de substituílas.

19 4.5. Resultado das Comparações Nesta análise pode-se relacionar os fatores que contribuem significativamente na redução do tempo de retorno do investimento. São eles: - Maior custo de energia; - Menor preço do LED; - Maior eficiência do LED; - Uso de ar condicionado; - Maior tempo de uso mensal: dobrando-se o tempo de uso mensal reduz-se o tempo de retorno do investimento pela metade; - Tensão de 220V ao invés de 127V ou 12V: existe uma diferença entre o fluxo luminoso em lâmpadas de filamento (incandescentes e halógenas) de mesma potência e tensões diferentes. Isto se deve ao fato de que para manter a potência constante, diminuindo a tensão, aumenta-se a corrente na mesma proporção. Com isso a resistência elétrica do filamento tem que diminuir, ou seja, o filamento engrossa. O filamento mais grosso contribui com dois fatores para este maior fluxo luminoso: a superfície incandescente aumenta, aumentando a quantidade de luz emitida e a resistência mecânica aumenta permitindo que o filamento trabalhe com uma temperatura maior sem diminuir a durabilidade. Este aumento de temperatura faz com que o filamento emita mais luz, de acordo com a lei de Planck sobre a radiação de corpos negros. Portanto, as lâmpadas de filamento para 127V e 12V são mais eficientes que para 220V. Com isso o LED consegue, com mais facilidade, atingir os níveis de fluxo luminoso destas lâmpadas nas instalações de 220V. Fonte: Catálogo Philips, 2009 Figura 16: Especificações lâmpadas PAR Os fatores apresentados podem, com a redução do tempo de retorno do investimento, inclusive chegar a viabilizar substituições que, em princípio, são inviáveis. 5. Estudo de caso O resultado da análise quantitativa apresentada anteriormente pode ser exemplificado através do estudo de caso apresentado a seguir. O estudo foi realizado para um salão de beleza de alto padrão na cidade de Curitiba. Para tanto, foram analisadas características do uso da iluminação e do ar condicionado neste estabelecimento, sendo elas: - 12 horas de uso diário da iluminação, 6 dias por semana; - 8 meses de uso de ar condicionado por ano; - Tensão de alimentação da instalação elétrica de 220V;

20 TOTAL GASTOS (R$) TOTAL GASTOS (R$) LEDs versus Lâmpadas Convencionais - Valor da mão de obra para manutenção das lâmpadas de R$ 5,00 por ponto. Foi, também, realizado um levantamento da quantidade de lâmpadas de cada tipologia existente no estabelecimento: - 29 lâmpadas dicróicas GU10 de 50W; - 84 lâmpadas PAR 20 de 50W; - 97 lâmpadas PAR 30 de 75W; - 14 lâmpadas AR 70 de 50W, incluindo transformadores; - 15 lâmpadas AR 111 de 50W, incluindo transformadores; - 90 lâmpadas bolinhas de 25W. Além destas lâmpadas foi levantada uma grande quantidade de fluorescentes tubulares. No entanto, estas não foram inclusas no estudo já que não é viável substituí-las por LED, conforme concluído no item 4.4. A comparação entre as lâmpadas convencionais e as de LED foi realizado para cada tipologia, considerando lâmpadas que realmente são equivalentes em termos de fluxo luminoso, ângulo de abertura, bocal e dimensões. Portanto, foram utilizadas as seguintes lâmpadas para comparação com as existentes: COMPARATIVO DE ECONOMIA TOTAL - ESTUDO DE CASO - 29 dicróicas GU10 de LED de 6W; - 84 PAR 20 de LED de 9W; - 97 PAR 30 de LED de 13W; - 14 AR 70 de LED de 7W, incluindo drivers; - 15 AR 111 de LED de 15W; - 90 bolinhas de LED de 2W. Lâmpadas Convencional vs LED Investimento Inicial R$ 5.103,80 R$ ,00 Gasto total com Energia / ano R$ ,00 R$ 6.163,87 Gasto médio total com Energia / mês R$ 3.169,83 R$ 513,66 Diferença anual R$ ,13 Diferença mensal R$ 2.656,18 Gasto médio com Equip. Auxiliar / ano R$ 36,92 R$ 43,80 Gasto médio com Lâmpada / ano R$ 8.975,62 R$ 6.150,75 Diferença anual R$ 2.817,98 Gasto médio com mão de obra para troca / ano R$ 3.831,36 R$ 155,29 Os preços das lâmpadas levantados correspondem aos preços de mercado Análise Comparativa Economia média total / ano R$ ,17 Economia média total / mês R$ 3.197,35 O resultado deste estudo comparativo pode ser observado a seguir: Retorno do investimento 1,2 anos Retorno sobre investimento (RSI) 75,2% Diferença anual R$ 3.676,07 COMPARATIVO DE ECONOMIA TOTAL - ESTUDO DE CASO Lâmpadas Convencional vs LED Investimento Inicial R$ 5.103,80 R$ ,00 Gasto total com Energia / ano R$ ,00 R$ 6.163,87 Gasto médio total com Energia / mês R$ 3.169,83 R$ 513, , ,00 Análise de Retorno LED Convencional Diferença anual R$ ,13 Diferença mensal R$ 2.656, ,00 Gasto médio com Equip. Auxiliar / ano R$ 36,92 R$ 43,80 Gasto médio com Lâmpada / ano R$ 8.975,62 R$ 6.150,75 Diferença anual R$ 2.817, ,00 Gasto médio com mão de obra para troca / ano R$ 3.831,36 R$ 155,29 Economia média total / ano R$ ,17 Economia média total / mês R$ 3.197,35 Diferença anual R$ 3.676, , ,00 Retorno do investimento 1,2 anos Retorno sobre investimento (RSI) 75,2% ,00 Análise de Retorno LED Convencional 0,00 Fonte: Elaborado pela autora TEMPO RETORNO (anos) , , , ,00

21 Figura 17: Estudo de caso A partir destes resultados pode-se concluir que: - A economia anual de energia, incluindo lâmpadas e ar condicionado, seria de R$ ,13; - A economia média total mensal, incluindo energia e manutenção, seria de R$ 3.197,35. Considerou-se média porque não seria exatamente esse valor todos os meses, variando de acordo com o momento da manutenção. - A aquisição de equipamentos de LED é um investimento que neste caso rendeu 75,2% (RSI) ao ano, um valor muito difícil de alcançar com outros tipos de investimentos. - Apesar do alto investimento feito na aquisição dos equipamentos de LED, através da economia de energia e da redução da frequência de manutenção, ele se paga em menos de 1 ano e 3 meses. E após o investimento se pagar, a utilização dos LEDs gerará apenas economia em relação as lâmpadas substituídas. - O intenso uso de iluminação e ar condicionado influenciou significativamente no resultado de curto tempo de retorno do investimento. Portanto, nesta aplicação, a substituição das lâmpadas convencionais por lâmpadas de LED é muito viável. 6. Conclusão Este estudo permitiu perceber as vantagens dos LEDs em relação às lâmpadas convencionais e a importância ambiental da sua utilização. Ficou comprovado que o investimento feito na aquisição de lâmpadas de LED já é viável em aplicações onde o uso da iluminação é intenso, como em ambientes comerciais. Isto se deve à eficiência energética e durabilidade dos LEDs. Desta forma é possível ter o retorno do investimento em curto prazo. Outro fator que contribui com este é a economia gerada no caso de uso de ar condicionado, também mais frequentes em espaços comerciais, pois quanto menor for a potência consumida pela lâmpada, menor será o consumo desse para retirar o calor transferido para o ambiente. Estas vantagens que viabilizam os LEDs para aplicações comerciais não são tão frequentes em ambientes residenciais, dificultando a viabilização nesta aplicação. Os LEDs estão sendo aprimorados e chegarão a sua maturidade, da mesma forma que vem acontecendo com as lâmpadas convencionais. Até lá eles evoluirão bastante e em grande velocidade, como já vem ocorrendo. Com essa evolução os preços também diminuirão e, com isso, tornar-se-á cada vez mais viável a substituição de lâmpadas convencionais por LEDs. Desta forma faz-se necessária a continuação e adaptação do estudo apresentado neste artigo, para que acompanhe esta evolução. Vale destacar a importância de especificar e adquirir equipamentos de alta confiabilidade, pois existem no mercado vários produtos de procedência duvidosa e baixa qualidade que contribuem para uma percepção equivocada dos LEDs. Enfim, é possível conscientizar os usuários e profissionais da área de iluminação das reais condições de aquisição de lâmpadas de LED através das informações descritas neste artigo; principalmente dando subsídios para que os profissionais possam especificar, com consciência e conhecimento, equipamentos com esta tecnologia. Contribuindo, assim, com atitudes mais comprometidas com o meio ambiente.

22 7. Referências ÁVILA, Janaína. A luminária LED vencedora do Red Dot Design, Disponível em: Acesso em: julho de CEMIG. Manual de Instalações Elétricas Residenciais, Disponível em: -Conceitos-sobre-Grandezas-Fotometricas. Acesso em: julho de CLARITEK. Iluminação LED. Disponível em: Acesso em: julho de ERICSON, Nils. LEDs Tecnologia do Futuro a serviço do presente. Lume Arquitetura. São Paulo: no. 31, p , abr/mai, FREITAS, Luciana. A era dos LEDs. Lumière Eletric. São Paulo: no. 143, p , mar, JACOB, Edson. Manual de Utilização de LEDs e Fontes de Alimentação. Disponível em: df. Acesso em: julho de NOBREGA, Igor. PHILIPS Tecnologias e Produtos. In: PALESTRA DA PHILIPS SOBRE LEDS PELO IPOG, Curitiba: OSRAM. Ferramentas e Catálogos. Disponível em: Geral/Lmpadas_fluorescentes_tubulares_e_circulares/index.html#answ210. Acesso em: julho de Linha de Produtos. São Paulo: 2009/2010. PAULA, Caco de. Encarte Manual de Etiqueta 3.0. Veja. São Paulo: ano 44, no. 26, jun, PHILIPS. Catálogos de Iluminação. Disponível em: Acesso em: julho de Catálogo de Lâmpadas e Reatores. São Paulo: POLIDORO, Eduardo. PHILIPS Iluminação Eficiente com LEDs. Disponível em: Acesso em: julho de Programa Sol Amigo. Lâmpadas Fluorescentes. Disponível em: Acesso em: julho de SANTOS, Marcos de Oliveira. Fique atento às diferenças e faça a melhor escolha. Lume Arquitetura. São Paulo: no. 47, p. 104, dez/jan, 2010/2011. SCHNEIDER, Clarissa. Luminária inspirada em arte milenar japonesa, Disponível em: Acesso em: julho de SCOPACASA, Vicente. Diodos Emissores de Luz Os LEDs: de pequenos notáveis a titãs do futuro. Lume Arquitetura. São Paulo: no. 43, p , abr/mai, SEDRA, Adel S.; SMITH, Kenneth C. Micro Eletrônica. 5a ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2007, 848p. SILVA, Mauri Luiz da. Luz Lâmpadas e Iluminação. 3a ed. Rio de Janeiro: Ciência Moderna Ltda., 2004, 157p. Iluminação Simplificando o Projeto. Rio de Janeiro: Ciência Moderna Ltda., 2009, 172p.

23 Espaço para seus comentários. LEDs versus Lâmpadas Convencionais Anexo Este questionário tem como objetivo avaliar o seu conhecimento e a sua opinião em relação à tecnologia de LEDs para iluminação. Considere, para efeito de comparação, as lâmpadas convencionais: incandescentes, halógenas e fluorescentes Você tem conhecimento dos benefícios dos LEDs? Sim Alguns Não Qual opção abaixo se aproxima mais da sua opinião em relação ao LED? É uma excelente tecnologia É boa mas precisa melhorar em alguns aspectos Prefiro as lâmpadas convencionais Desgosto totalmente Você acha que o investimento feito ao adquirir equipamentos com esta tecnologia pode se pagar em pouco tempo? Onde? Sim Não em pouco tempo Não se paga Você utiliza lâmpadas de LED? Sim, em minha residência Sim, em meu local de trabalho Sim, em ambos Não e não tenho interesse em utilizar Não, mas pretendo utilizar Você tem percebido, no seu dia-a-dia, a utilização de LEDs para iluminação? Sim Não Você acha que os LEDs vão tirar do mercado as lâmpadas convencionais? Sim, em pouco tempo Sim, a longo prazo Não totalmente Não Você acha que existem LEDs que já atingem a quantidade e qualidade de luz das lâmpadas convencionais? Sim, em quantidade Sim, em qualidade Sim, em ambas Não Você se considera um defensor do LED? Sim Um pouco Não Qual sua visão negativa em relação aos LEDs?

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