Capítulo 5 - Eficiência dos LEDs x outras fontes

Transcrição

1 Capítulo 5 - Eficiência dos LEDs x outras fontes Nesse aspecto temos de ter muito cuidado, pois se os LEDs são muito eficientes quando comparados às lâmpadas de filamento, poupando na faixa de 75 à 80% de energia, quando comparados às lâmpadas de descarga a história é um pouco diferente, vejamos: Produtos de LEDs: A eficiência energética/rendimento luminoso varia atualmente entre 50 até 80 lumens/watt nos produtos comercializados nas lojas para iluminação residencial/comercial. Alguns casos específicos, para uso mais técnico e especial ultrapassam 100 lumens por watt. Temos de considerar, portanto, para comparação, no aqui e agora, um máximo de 80 Lumens/W. Lâmpadas de Descarga: As lâmpadas de vapor de sódio têm rendimento luminoso/energético na faixa de 120 Lumens/W, mas não vamos colocar nessa comparação, como não colocamos os LEDs para usos especiais, que correspondem também aos locais onde as de sódio são aplicadas, especialmente na Iluminação Pública. Quadro comparativo entre a eficiência das diversas fontes de luz: Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

2 Fiquemos então nas fluorescentes de uso normal em residências e lojas, onde temos as tubulares T-5 com uma eficiência de mais de 100 Lumens/W. Mesmo as mais normais, como as fluorescentes tubulares T-8, ficam na faixa acima de 80 Lumens/W. Por falta de orientação na utilização de produtos de iluminação, muitos podem se enganar trocando uma fluorescente T-8 ou T-5 por um tubo de LEDs. Quando houver essa vontade, indico que comparem os dois produtos, dividindo o fluxo luminoso pela quantidade de watts consumidos. Surpresas podem aparecer nessa comparação. Os LEDs terão uma vantagem natural em função do direcionamento direto da luz, enquanto que as fluorecentes têm a perda pela utilização de luminárias, por isso o comparativo nominal deve ser feito, considerando-se a perda de luz no caso das fluorescentes. Porém, nota-se que não é aquela economia de energia toda que se propagou logo que começaram a aparecer produtos de LEDs. Quando se compara com lâmpadas de descarga, pode não chegar a ser relevante essa propalada economia de energia. Quanto à comparação com lâmpadas de filamento, inclusive as halógenas, a vantagem é muito grande, como vimos, e então a troca é indicada em qualquer circunstância, desde que o balizador seja o aspecto economia de energia. Vantagem dos LEDs: Direcionamento direto da luz Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

3 Sistema fluorescente: Perdas pela aplicação da lâmpada numa luminária Binning? Sempre ouví dizer que o Mauri fala sobre iluminação numa linguagem acessível e vem com um termo desses na abertura do parágrafo. O que é esse tal de Binning? Na verdade, vem de outra palavrinha, o BIN, que nada mais é do que, numa linguagem simplificada, lote, caixa, ou algo nesse sentido. Quando se fabrica LED, o componente LED, eles são separados por alguns aspectos, considerando-se que nem todos saem com características idênticas. Alguns quando produzidos apresentam mais luz, outros menos; alguns com uma cor, outro com uma cor ligeiramente diferente e por isso devem ser separados por lotes, que são conhecidos como BINS, quando tratamos de LEDs. Então, Binning, que parece uma palavra estranha, vem a ser o controle desses bins, ou seja, em última análise, um controle de qualidade para que, quando um produto de LEDs utilizar vários elementos-led, deve respeitar o que chamamos de binagem, ou seja, num mesmo BIN estejam LEDs com características bem semelhantes, para que a luz emitida por esse módulo de LEDs ou mesmo pela lâmpada de LEDs tenha uma luz homogênea, no tocante a cor e quantidade de luz. Quando isso não ocorre, teremos um efeito que se assemelha a uma camiseta de futebol dos time tricolores, como Fluminense, São Paulo, Bahia... Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

4 No caso abaixo, o módulo de LEDs foi feito num Binning ruim No exemplo acima, vemos uma iluminação com LEDs, onde não foi respeitado o conceito de escolha apropriada de bins, ocasionando o efeito que falei acima. Esta ecolha de Bins que se chama de Bin Selection, é feita respeitando-se intervalos de cor de luz, especialmente, como notamos no quadro a seguir: Vejam que sempre que a diferença de cor de luz for superior a 5 nanômetros(nm), ficará visível à nossa visão e então serão enquadrados em um novo BIN. Até 5 nm, a diferença é imperceptível ao olho humano. Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

5 Por exemplo, 465, 466, 467, 468, 469nm são considerados o mesmo azul, mas quando passa para 470nm, continua sendo azul, mas um azul mais claro e que nossa visão detecta, ocasionando a diferença na cor da luz. Essa rigorosa seleção é um dos fatores que encarecem o preço dos LEDs e, quando uma empresa não faz esse controle, seus produtos serão mais baratos e também menos confiáveis, porque produzidos com menor controle de qualidade. Capítulo 6 - Desmitificando os LEDs Logo que os LEDs começaram a ser conhecidos como possíveis de fazer iluminação eficiente, passando a serem LEDs de potência, começaram a aparecer, como não poderia ser diferente, muitas especulações e informações falsas vieram junto com essa novidade luminosa. Neste momento estudaremos algumas dessas lendas, que com o tempo foram sendo melhor explicadas, ficando mais fácil de podermos, conhecendo o real funcionamento, aplicarmos com autoridade essa maravilhosa e inovadora fonte de luz, chamada LED Diodo Emissor de Luz LED é muito caro Realmente, se considerarmos apenas o custo inicial de instalação, em alguns casos pode ser mais caro, porém, temos de considerar sempre o custo total do investimento, incluindo o chamado payback, ou seja, o tempo em que esse investimento inicial será amortizado, pela economia de energia, durabilidade etc. Quando comparamos com lâmpadas de filamento (incandescentes comuns ou halógenas) este retorno do investimento é muito rápido, pois estamos falando de uma economia de energia na faixa de 75 à 80% e numa durabilidade do produto, que na pior das hipóteses, será dez vezes maior. Na maioria dos casos atualmente, os LEDs se pagam e compensam o investimento inicial. Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

6 Há, porém, alguns cuidados para se tomar e não sermos enganados e nem enganarmos nosso cliente - consumidor, como por exemplo a utilização de LEDs na substituição de lâmpadas de descarga. Lâmpadas de descarga são eficientes naturalmente, com rendimento luminoso/energético na faixa acima de 80 Lumens/Watt. Algumas fluorescentes, quando comparadas com similares de LEDs chegam a ser mais vantajosas, como é o caso das fluorescentes tubulares T-5, que em algumas versões chegam a uma eficiência acima de 100 Lumens /W e com durabilidade maior do que horas, ou seja, para trocar um sistema fluorescente por um sistema de LEDs, há que se estudar e comparar para não trocar seis por meia dúzia. Lembro da época do famoso Apagão de 2001, quando o Governo, por absoluta falta de conhecimento e aconselhamento, disparou na chamada Grande Mídia, que fluorescentes compactas, vulgo eletrônicas ou econômicas, eram a salvação do sistema energético, pois poupavam muita energia. Com as bençãos do Governo as pessoas começaram a trocar todos os sistemas de iluminação por fluorescentes compactas. Quando tiravam uma incandescente e colocavam uma eletrônica, maravilha, poupavam energia na faixa de 75 à 80%, se essa eletrônica fosse de boa qualidade, o que quase nunca acontecia, porque em face da grande propaganda, a demanda cresceu de forma superlativa e houve uma falta indiscriminada desse tipo de lâmpada. A importação, incentivada pelo Governo, sem impostos, explodiu e tudo que era porcaria asiática chegou aos lares brasileiros, causando uma comoção no sistema brasileiro de iluminação e desacreditando o produto, como algo bom para ser utilizado. Queimavam em pouco tempo e normalmente eram numa cor de luz muito branca, acima de 6.000K, um horror. Mas o problema maior se constituiu quando a população trocou fluorescentes tubulares tradicionais, por fluorescentes compactas eletrônicas, acreditando que estavam poupando energia. Tiravam uma lâmpada com economia de 80% e colocavam outra bem mais feia e que necessitava mudar toda a instalação, com o mesmo consumo de energia, na melhor das hipóteses, pois algumas eram bem piores que as fluorescentes tubulares, como falamos acima. O Governo esqueceu-se de esclarecer que as fluorescentes tubulares já eram econômicas e também se esqueceu de dizer que a população deveria selecionar os produtos que chegavam aos borbotões e na grande maioria de baixa qualidade. Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

7 A verdade é que a população não tinha elementos para fazer a comparação e acabava comprando gato por lebre. Este efeito devastador e que resultou num grande atraso para a Cultura de Iluminação Brasileira, só foi ser solucionado muitos anos depois, quando a Abilux conseguiu impor ao Governo, que via INMETRO-PROCEL implantasse a Certificação Compulsória para Fluorescentes Compactas, separando o joio do trigo. Foi um processo longo, mas que resultou na evolução, na seleção e oferta ao público de fluorescentes compactas de qualidade. Devemos considerar este fator, e cuidar para que os LEDs não sigam o mesmo caminho das fluorescentes compactas. Para isso temos que selecionar produtos de qualidade para usarmos ou indicarmos e esse é um outro problema, pois no aqui e agora, o preço é relevante, já que não tem como se produzir bons produtos de LEDs com preços baixos. Usar neste caso, o que em vendas e marketing se chama o Prestígio do Preço, é fundamental. Quando um produto custa R$ 50,00 e o seu similar custa R$ 15,00, temos que desconfiar, pois não tem como haver um desvio tão grande nos custos para produtos semelhantes. Então, LEDs são caros? São, por enquanto os bons LEDs são caros, mas compensam pela durabilidade e poupança de energia, entre outro fatores. Com o crescimento do consumo de bons produtos de LEDs, a economia de escala tratará de fazer com que o preço venha para patamares mais baixos, como sempre acontece com os produtos inovativos Temperatura de Cor dos LEDs Até pouco tempo os LEDs eram apresentados ao mercado praticamente sem alternativa de cor de luz, pois como a descoberta do LED Branco é relativamente recente, fabricavam-se apenas produtos com luz muito branca, o que sempre é mais fácil, e que chamamos de luz de bailão. Por sorte e providências dos fabricantes do LED-componente, o branco foi trabalhado tecnicamente de tal forma que hoje temos produtos de LEDs com todas as cores do espectro visível e, particularmente no branco, cor de luz que mais nos interessa para Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

8 iluminação geral, temos as mesmas tonalidades que existem nas lâmpadas tradicionais, indo de 2.700/2800 até 6500K, para citar as mais utilizadas. Então no aspecto cor de luz, podemos usar LEDs em todos os segmentos que imaginarmos, das residências às lojas, passando por veículos e iluminação cênica, como teatro, cinema e TV LEDs duram mais de horas Este é o aspecto mais controvertido em relação a essa nova fonte de luz. Há alguns anos quando os LEDs avançaram na iluminação de ambientes essa era uma verdade que todos assumiam, ou quase todos. Hoje se sabe, como estudamos há pouco, que a vida de um LED depende de vários fatores, entre eles a boa disspação térmica, uma boa corrente estabilizada e, principalmente porque o componente LED não é auto-suficiente, ele precisa de componentes elétricos para funcionar, englobando contatos metálicos, ligações, entre outros materiais que têm vida bem mais limitada que ele, o LED componente. Com essa compreensão, os fabricantes passaram e especificar em seus produtos tempo de vida bem mais coerentes, como horas, e alguns com horas. Mesmo nesses níveis ainda há muitas dúvidas, pois os LEDs são ensaiados pelos bons fabricantes em torno de horas. Alguns avançam um pouco mais. Algumas normas internacionais hoje aceitas e adotadas no Brasil, indicam que o máximo de vida que pode ser estimada para um produto é de seis vezes o tempo ensaiado, no caso de um ensaio de horas, poderia ser indicado este produto como uma vida útil de horas. Deste modo podemos ver que ainda há boas discussões sobre a durabilidade dos produtos de LEDs. Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

9 No mundo há vários organismos preocupados com esse aspecto e que colocam regras para a medição de vida desses produtos e citamos alguns: Lighting Facts: O mais aceito nos USA, onde o fabricante se compromete a colocar no produtos apenas dados testados e comprovados. Energy Star: Uso residencial e comercial Design Lighting Consortiun: Definido por um grupo de concessionárias de energia elétrica Street Lighting Consortiun - Municipal Solid State: Para Prefeituras municipais. Zagha: Este é o mais famoso no mundo, por indicar padronização dos chips para SSL Solid State Ligthing. ABNT: No Brasil existe uma norma em andamento (CB03) e esperamos que ande rápido, para que possamos ter mais segurança na compra e utilização de produtos de LEDs. Em todos os selos e certificados acima, as empresas que se filiam a eles, se comprometem a fornecer produtos com a qualidade especificada. Como há alguns anos conseguimos a certificação compulsória para fluorescentes compactas eletrônicas e para reatores eletrônicos, melhorando muito a qualidade, temos esperança de que os estudos andem rapidamente para o bem de todos no mercado. Outro fator importante é que quando um fabricante diz que a vida de seu produto é de horas, deverá dizer também para que depreciação de fluxo luminoso. Caso não haja essa indicação, pode o produto durar horas, mas com horas de uso o fluxo luminoso estar a 40% do incial, ou seja, não iluminando mais de forma adequada. O normal é a empresa apresentar a durabilidade condicionada a depreciação do fluxo luminoso que ela estima e esse número deve estar nas especificações, seja na embalagem, seja no catálogo. Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

10 Exemplo: horas para L70. Que dizer que quando chegar nas horas este produto deverá estar produzindo 70% de luz, em relação ao fluxo luminoso inicial. L, no caso, significa vida útil. Alguns utilizam o T de tempo e seria, no caso, T70. Clareando um pouco mais: Um produto com durabilidade indicada de horas para L70, será bem melhor do que outro produto que especifica para L50. Assim fica claro que de nada adianta indicar a durabilidade de um produto de LEDs se não estiver indicado em que tempo de vida útil(l) custo benefício. Para terminar este assunto vida útil de uma forma bem humorada, cito um palestrante do 3ºLEDforum realizado em São Paulo em agosto-2012, que disse o seguinte: Hoje estamos melhorando na utilização dos LEDs, mas já faz mais de 10 anos que os fabricantes me apresentam produtos de LEDs com durabilidade de , , horas, ou seja, 5 e até 10 anos de vida útil. Quando pergunto qual a garantia do produto, dizem que é de um ano. Eu respondo que então não vou utilizar, pois se a garantia de seu produto é de um ano, nem vocês acreditam que dure 10 anos. O Palestrante, por sinal um dos melhores do 3º LEDforum, é Emmanuel Clair da Light Cibles da França. Claro que atualmente temos ótimos e confiáveis produtos de LEDs no aspecto vida útil, mas temos de tomar os cuidados citados aqui, que assim estaremos contribuindo para o rápido crescimento do mercado de bons produtos com a tecnologia da Luz em Estado Sólido ou Solid State Light, conhecidos pela sigla SSL. Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

11 6.4 - LEDs resistem a vibrações LEDs não possuem filamento e por isso são à prova de vibrações, enquanto que os produtos com filamentos, tipo incandescentes, sofrem com esse problema, os LEDs são resistentes à vibrações e esse é um aspecto fundamental na sua durabilidade, especialmente quando utilizados em regimes intensos, como por exemplo em semáforos, no sistema de iluminação de caminhões e veículos em geral. Na sinalização de trânsito - semáforos - é um grande ganho, pois seus antecessores eram lâmpadas de filamento e a troca era constante. Hoje a redução no custo de manutenção das chamadas sinaleiras ou faróis é muito grande e tem ainda alguns tipos de LEDs que podem ser instalados em módulos, ou seja, não há necessidade, em caso de queima, de trocar todo o farol Chaveamento Ilimitado LEDs resistem normalmente ao acende-apaga e por isso são indicados para locais com sensores de presença, gerando uma maior economia de energia, além da que já produz naturalmente. Nesse aspecto, aproveito para mencionar que em qualquer situação, seja com LEDs ou outro tipo de lâmpada que permita usar sensores de presença, optem por bons sensores, pois há alguns em que a pessoa fica espantando fantasmas ou fazendo aeróbica para que o acionamento aconteça e não raramente se obriga a caminhar alguns metros do escuro. Caso não consigam sensores de presença de qualidade e instalados estrategicamente, melhor usar as antiquadas, mas eficientes minuteiras. Por favor, fabricantes de sensores, não me xinguem, apenas produzam produtos de qualidade e há muitos excelentes no mercado, e orietem o instalador quanto a posição em que deva ser instalado no ambiente, para que essa função que falei jocosamente acima - espanta fantasma ou aeróbica - não precise acontecer. Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

12 6.6 - Uso em áreas externas umidade Partes metálicas do LED podem corroer, sendo necessária a proteção contra umidade e jatos d água e o Invólucro precisa de proteção IP. Mas para que haja o bom entendimento desse conceito, explico o que é Proteção IP. Na verdade é um índice de proteção definido por uma tabela que indica qual a proteção de um produto elétrico contra resíduos sólidos e líquidos, sendo que a primeira coluna tem um número que indica a proteção contra poeira etc, e na segunda coluna contra líquidos, conforme vemos abaixo. Quanto maiores forem esses números, maior será a proteção. Quem trabalha na área conhece a expressão: precisamos uma luminária com IP65. Falei luminária mas pode ser qualquer outro produto elétrico. Isso quer dizer que o produto terá índice de proteção 6 para sólidos e 5 para líquidos, podendo ser utilizado em áreas externas sujeitas a poeira e umidade. Na tabela, vemos todos esses parâmetros: Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

13 Vemos, então, que um IP68 protege de tal forma, que o produto poder ser submergido, como é o caso de iluminação de fundo de piscinas Mínimo consumo de energia Esta expressão escutamos muito até pouco tempo, quando realmente vieram as informações mais exatas, ou seja, LEDs são muito eficientes e quase 30% da energia é convertida em luz, mas não são milagrosos, como já vimos neste estudo. E depende da cada tipo de LED, pois: Maior fluxo luminoso, maior corrente e maior a potência. Alguns LEDs são particularmente eficientes, ou seja, emitindo mais luz com menos energia e, neste caso se destacam os LEDs da cor vermelha. Em média, os LEDs têm rendimento de 55 até 80 Lumens/W. Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/

14 Existem já disponíveis para usos especiais, LEDs com rendimento acima de 100 Lm/W e, eu não tenho dúvidas que logo ultrapassarão 150 lm/w, mas para uso residencial e comercial, estão ainda na faixa de 55 a 80 lm/w. Para iluminação pública e quadras esportivas esse rendimento já é, porque assim deve ser, maior, estando nessa faixa acima de 100 Lumens/W. Mais potência, resulta em mais iluminação e proporcionalmente em mais consumo, mas as pesquisas são muito fortes, para que essa proporção resulte cada dia mais em economia maior de energia Resumo das vantagens dos LEDs - A prova de vibração - Longa durabilidade - Ótima saturação de Cor - Dimensões Reduzidas - Chaveamento ilimitado - Sem Radiação UV e IR na faixa de luz - Alta eficiência Outras vantagens existem na utilização dos LEDs e entre elas a que me chama muito a atenção, é a de ser um produto de bem com a ecologia. Falaremos nisso mais na frente, explicando toda a sustentabilidade inerente aos LEDs. Um Iluminado abraço e até o próximo módulo! Workshop On-Line - Portal Lighting Now - Out/