Projectos de Iluminação com LED s A ponte para o Futuro

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1 Projectos de Iluminação com LED s A ponte para o Futuro Um pouco de História: A importância da iluminação na história do Homem vem desde os tempos mais remotos, através da utilização da luz natural. A descoberta do fogo foi determinante na possibilidade de iluminar artificialmente, dando origem a vários objectos de iluminação como por exemplo o candeeiro a petróleo. Desde então a iluminação artificial sempre foi essencial para o Homem. No dia 31 de Dezembro de 1879, Thomas A. Edison fez a sua primeira demonstração pública da lâmpada incandescente com filamento em tungsténio. Desse dia em diante a iluminação pública, decorativa e arquitectónica tem sofrido grandes avanços tecnológicos. Hoje em dia, são os LED que dominam o avanço da iluminação. Definição de LED: O LED (Light Emitting Diode, ou Díodo Emissor de Luz) é um componente electrónico semicondutor (junção P-N) que quando sujeito a uma tensão emite luz visível. Nos LEDs a transformação de energia eléctrica em luz é feita na matéria, o processo é chamado de electro-luminescência. Em qualquer junção P-N, polarizada directamente, na zona próxima da junção (camada activa) ocorrem combinações de lacunas e electrões. Essas recombinações implicam que os electrões livres, passem a ocupar níveis de energia mais baixos, sendo que parte da sua energia é liberta sob a forma de calor ou fotões de luz Representação Simbólica epoxy leadframe cavity chip bond wire substrat

2 A camada onde prevalecem as cargas negativas é chamada de região N (Cátodo), pois existe um excesso de electrões disponíveis para a condução. A camada onde não existem as cargas negativas é chamada de região P (Ânodo), devido à não abundância de electrões. Os materiais básicos que compõem os díodos são o silício e o germânio. Nestes a maior parte da energia é liberta em forma de calor devido à opacidade do respectivo material que os constitui, sendo insignificante a luz emitida Já em outros materiais, como o Nitrato de arsénio e gálio (GaAsN) ou o fosfato de gálio (GaP), o número de fótons de luz emitido é suficiente para constituir fontes de luz bastante eficientes. A luz emitida é monocromática, sendo a cor, portanto, dependente do cristal com que o componente é fabricado. Hoje em dia já é possível produzir leds brancos, mas estes são geralmente leds emissores de cor azul, revestidos com uma camada de fósforo, convertendo este a luz azul em luz branca com diferentes tonalidades (como as lâmpadas fluorescentes). SISTEMA RGB Existem também LEDs formados por três "chips": Vermelho (R Red) Verde (G Green) Azul (B Blue). Cada chip é controlado individualmente, o que permite obter uma dinâmica de cores utilizando apenas um LED (Colormix). Para o efeito é necessário um controlador ou sequenciador afim de poder fazer o respectivo controlo. QUAIS AS VANTAGENS DOS LEDS? Maior vida útil Baixo consumo Custos de manutenção reduzidos Ecológico: Não utiliza chumbo, mercúrio ou qualquer outro elemento que cause dano à natureza. Ausência de infravermelho Resistência a impactos e vibrações Bom rendimento luminoso Controle dinâmico da cor Sistema RGB

3 PLANIFICAÇÃO E DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA LED RGB Quando dimensionamos um sistema LED RGB temos que ter em atenção alguns pormenores muito importantes. Temos que fazer uma boa escolha dos módulos LED a utilizar, das fontes de alimentação como também dos respectivos controladores ou sequenciadores. O sucesso de um projecto RGB é fazer uma boa planificação do nosso projecto. Planeamento de um sistema LED RGB EXEMPLO DE UM PROJECTO LED: Pretendemos iluminar uma sanca com 8,5 metros lineares com um sistema LED RGB onde o controlo das respectivas cores é feito manualmente. Vamos seguir de perto o esquema do planeamento de um sistema LED RGB.

4 Escolha dos módulos LED O primeiro passo, conforme o gráfico da planificação é escolher os módulos LED: OSRAM LINEARlight RGB Flex (fita autocolante flexível) (Os produtos utilizados são apenas um exemplo e não a única solução existente.) Cada módulo OSRAM LINEARlight RGB Flex tem um comprimento total de 4 metros e funciona com transformadores de 24V. Cálculo da potência total dos LEDs PLED Passo 1: Calculo da quantidade necessária de módulos LED: 8500mm 4000mm = 2,125módulos Serão necessários 3 rolos de OSRAM LINEARlight RGB Flex Passo 2: Cálculo do consumo total (máximo) dos módulos LED. - Consumo LED Vermelho (R) 12 W 2,125 = 25, 5W - Consumo LED Verde (G) P LED = 25, = 117, 3W 24 W 2,125 = 51W - Consumo LED Azul (B) 19,2W 2,125 = 40, 8W

5 Selecção das unidades de controlo Uma vez que o controlo deverá ser feito manualmente vamos escolher um controlador que permita controlar cada cor individualmente (RGB). Para este efeito existe um controlador que juntamente com 3 potenciómetros permitirá ajustar cada cor ao nosso gosto (OSRAM OPTOTRONIC DIM ). De salientar que teremos que ter algum cuidado na escolha dos potenciómetros. R Pot kω = 100 n= número de controladores ligados ao potenciómetro. n Cálculo das perdas das unidades de controlo PCont Consumo LED Vermelho Consumo LED Verde Consumo LED Azul Logo P V, Uni. Cont. = 1,1 W + 1,7W + 1,3W = 4, 1W P Systema = 117,3W + 4,1W = W Cálculo do número total de fontes de alimentação O cálculo do número total de fontes de alimentação está dependente com a potência total do sistema. Sabemos que essa potência é de 121.1W e queremos usar as fontes de alimentação de 75W instaladas em paralelo. n = 75.º F. Alim = 1.62 logo vamos necessitar de 2 fontes de alimentação ligadas em paralelo

6 (OSRAM OPTOTRONIC 75E ). Realização do sistema LED RGB Solução: As duas fontes de alimentação terão que ser instaladas em paralelo e alimentar os 3 controladores a 24V DC (OSRAM OPTOTRONIC DIM ). Estes terão ligado à entrada um potenciómetro de 100KΩ afim de poder controlar cada cor individualmente e assim tornar o ambiente mais dinâmico. Exemplos de aplicações LED OSRAM LINEARlight RGB no Casino da Madeira Fotos cedidas por Vasconcelos e Abreu.