TECNOLOGIA DE LED - PDF

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URI – UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS 
MISSÕES 
CAMPUS DE FREDERICO WESTPHALEN 
PRÓ-REITORIA DE ENSINO 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS DA COMPUTAÇÃO 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TECNOLOGIA DA ILUMINAÇÃO COM UTILIZAÇÃO DE LED 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALESSANDRA TIBURSKI 
CAMILA MARCOLAN 
JULIANA MACALIN 
MAIARA GIACOMINI 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Frederico Westphalen, outubro, 2014 
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TECNOLOGIA DA ILUMINAÇÃO COM UTILIZAÇÃO DE LED 
 
 
 
Trabalho de pesquisa realizado na 
disciplina de Instalações I, apresentada ao 
Curso de Engenharia Civil do 
Departamento de Engenharias e Ciência da 
Computação da URI – Campus de 
Frederico Westphalen. 
 
Professor: Luiz Antônio Cantarelli 
 
 
 
 
 
 
 
Frederico Westphalen, outubro, 2014 
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IDENTIFICAÇÃO 
 
 
Instituição de Ensino/Unidade 
URI – Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões 
Campus de Frederico Westphalen 
 
Direção do Campus 
Diretora Geral: Silvia Regina Canan 
Diretora Acadêmica: Elisabete Cerutti 
Diretor Administrativo: Clóvis Quadros Hempel 
 
Departamento/Curso 
Departamento de Engenharias e Ciências da Computação – Chefe: Mauro Cesar Marchetti 
Curso de Engenharia Civil – Coordenador: William Widmar Cadore 
 
Disciplina 
Instalações I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO....................................................................................................................04 
2 TECNOLOGIA DA ILUMINAÇÃO COM UTILIZAÇÃO DE LED............................05 
2.1 Conceito e Utilização.........................................................................................................05 
2.2 Aplicações..........................................................................................................................07 
2.3 Funcionamento..................................................................................................................08 
3 CONCLUSÃO......................................................................................................................09 
REFERÊNCIAS......................................................................................................................10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
 
 Os sistemas de iluminação estão cada dia mais presentes em nossa vida, devido ao 
grande aumento da população e o crescimento das cidades, tornando-se mais evidente a 
preocupação com a sustentabilidade, as causas sociais e ambientais. A evolução e a busca de 
novas tecnologias são constantes, e uma das novas tecnologias que está no mercado é a 
iluminação em LED (diodos emissores de luz), que vem crescendo gradativamente a cada 
ano. 
 A iluminação em LED possui alto desempenho e capacidade de atender às atuais 
necessidades ambientais, energéticas, luminotécnicas e econômicas, porém possui um custo 
elevado em relação às lâmpadas incandescentes. Aos poucos essa tecnologia está se tornando 
mais acessível, com melhor eficiência e iluminando mais com menor consumo de energia. 
 Algumas das características da iluminação em LED é que ela não possui emissão de 
dióxido de carbono, que é um dos gases que provoca o efeito estufa, e vida útil longa, ou seja, 
é uma alternativa ambientalmente correta nos sistemas de iluminação. Além da baixa potência 
com boa eficiência luminosa, apresenta muitas vantagens em relação a outras tecnologias, o 
que a tornam o futuro da iluminação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2 TECNOLOGIA DA ILUMINAÇÃO COM UTILIZAÇÃO DE LED 
 
 
 A iluminação de ambientes é o que assegura a percepção visual. Deste modo, desde os 
tempos mais antigos o homem vem buscando formas de vencer as limitações impostas pela 
escuridão, promovendo iluminação no período noturno e em lugares nos quais a luminosidade 
natural não alcança. 
 A primeira barreira vencida pelo homem foi o domínio e conservação do fogo com o 
uso de combustíveis para que se pudesse ter luz e calor quando e aonde fosse pertinente. Com 
o passar do tempo foram surgindo novas soluções como tochas, candeeiros, velas, lampiões e 
por fim as lâmpadas elétricas. 
 As lâmpadas elétricas popularizaram e revolucionaram a iluminação, tornando esta 
mais segura. Logo após sua utilização já eram as escolhidas por aqueles que necessitavam de 
iluminação artificial. 
 Seguindo a cronologia, as primeiras lâmpadas desenvolvidas foram as incandescentes, 
em seguida surgiram as de descarga (em baixa e alta pressão). Ao longo do tempo estes 
recursos foram empregados em iluminações internas e externas. 
 Através da busca por formas de iluminação mais econômicas e sustentáveis surgiu o 
LED, que apesar de estar em evidência nos dias atuais, sua invenção ocorreu em 1963 por 
Nick Holonyac, somente na cor vermelha e com baixa intensidade luminosa. 
 No início os LED’s foram utilizados apenas para indicar o estado de funcionamento de 
equipamentos eletroeletrônicos (ligado, stand-by, em processamento, etc), após foram usados 
como elemento de sinalizadores (lâmpadas de emergência, semáforos, etc). Já o seu emprego 
para iluminação de ambientes é mais recente. 
 
2.1 Conceito e Utilização 
 
 O LED é um componente eletrônico do tipo semicondutor, ou seja, um diodo emissor 
de luz (L.E.D = light emitter diode), mesma tecnologia utilizada nos chips de computadores, 
controles remoto, etc, que tem por finalidade transformar energia elétrica em luz. 
 A utilização de materiais semicondutores para gerar luz apresenta-se como uma 
alternativa bastante interessante. Nestes materiais, a luz é emitida através da recombinação de 
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elétrons e lacunas em excesso que são produzidos por injeção de corrente. Este fenômeno é 
conhecido como eletroluminescência e é a base de funcionamento de todos os LED’s. 
 As vantagens da iluminação em LED em relação às lâmpadas incandescentes e 
fluorescentes são diversas, como por exemplo, a perda excessiva que ocorre nas lâmpadas 
constituídas por filamentos ou gases devido à geração de calor, fato que não ocorre nas 
lâmpadas de LED. 
 Além disso, outro grande benefício decorre da utilização dos dispositivos em estado 
sólido que reduz assim o consumo de energia. Atrelado a este fato encontra-se a questão 
ambiental, pois grande parte da energia do mundo é proveniente da queima de combustíveis 
fósseis como o carvão e o petróleo. Assim a redução do consumo de energia gera a redução de 
emissão de poluentes para a atmosfera. A iluminação em LED possui um tempo de vida útil 
de até 50 000 h, bom funcionamento a baixas temperaturas (até – 40 ºC), e elevada prova de 
choque, contrariando outros tipos de lâmpadas. 
Um dos pontos fracos da tecnologia é o seu custo de implantação que ainda é muito 
alto se comparado com o das outras soluções. Em pesquisa realizada em uma loja de 
iluminação no centro de Frederico Westphalen, obtivemos os valores para comparação do 
custo, tendo como base lâmpadas de 100W: uma lâmpada incandescente custa R$ 1,68, 
enquanto a fluorescente custa R$ 10,68 e possui garantia de 1 ano; já a lâmpada LED gira em 
torno de R$67,00 e não possui garantia, porém dura de 5 a 10 anos. Ou seja, a implantação de 
LED se torna até seis vezesmais cara inicialmente, apesar de se compensar com o tempo. 
Outro ponto que deve ser destacado é a existência de um sentimento de desconfiança 
com respeito à durabilidade e confiabilidade de sistemas de iluminação à base de LED’s, 
principalmente em aplicações externas com grandes variações de temperaturas de 
verão/inverno, já que os semicondutores são sensíveis ao calor e podem ficar danificados. 
 
Uma das formas de saber se é rentável a aquisição de determinado equipamento, é 
pelo tempo de vida útil desse equipamento. A vida útil de uma lâmpada indica o 
tempo de funcionamento no qual o fluxo luminoso tenha diminuído para um valor 
crítico, tal que a fonte de luz não é mais rentável e seja recomendável a sua 
substituição, tendo em conta o custo da lâmpada, o preço da energia consumida e o 
custo de manutenção. A vida útil de um LED consiste no número de horas em 
operação até emitir 70% do seu fluxo inicial. (SILVA apud SILVA, 2013, p.4). 
 
 
 Uma característica muito importante no bom funcionamento da lâmpada e no seu 
tempo de vida útil é a alimentação do LED aquando da sua instalação, pois este funciona a 
baixa tensão e opera em corrente contínua, portanto não pode ser ligada diretamente à rede 
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elétrica. Alguns fornecedores de iluminação apresentam recomendações nos seus catálogos 
referentes à instalação de equipamentos auxiliares, o que denota uma preocupação pelo bom 
funcionamento, garantindo o tempo de vida útil anunciado. (SILVA, 2013). 
 A luz emitida pode ser visível, infravermelho ou quase ultravioleta, e depende da 
composição química do material semicondutor utilizado. Os LED’s convencionais estão feitos 
com base numa grande variedade de materiais semicondutores inorgânicos produzindo cores 
variadas. Para cores mais frias (2000 K), o comprimento de onda é elevado e para as cores 
mais quentes (6000 K – 10 000 K) o comprimento de onda é menor. O comprimento de onda 
é inversamente proporcional, ou seja, quanto mais fria a temperatura de cor emitida, menos 
energia é necessária, e quanto mais quente a temperatura de cor emitida, mais energia é 
utilizada. 
 
2.2 Aplicações 
 
 O uso dos LED’s no formato de lâmpadas pré-existentes já é muito interessante, pois 
embora tenha um custo inicial elevado, o LED tem vida útil muito mais longa do que as 
incandescentes e fluorescentes, além de ter um consumo de energia muito baixo, o que 
compensa o custo inicial. 
 A utilização das “lâmpadas” compostas por LED’s é especialmente boa no uso 
externo, porque sua reprodução de cor ainda não é excelente. Embora já seja satisfatória, 
tende a melhorar ainda mais. Mas o fato de ter vida útil muito longa e consumo baixo torna 
seu uso excelente para um jardim, por exemplo, em que a reprodução de cor não é tão 
importante quanto em uma escrivaninha. Uma utilização comum em ambientes internos é para 
a iluminação de vitrines, já que esse tipo de lâmpada não “amarela” as roupas. 
 Outro exemplo de utilização caseira de LED que vale muito a pena é o uso dessas 
lâmpadas em “balizadores”. Seja para uma escada, um corredor ou mesmo indicar o caminho 
externo, os LED’s permitem que a luminária seja realmente mínima, podendo ser embutida 
em um contra piso convencional. E a luz não precisa ser forte, basta apenas ser um pontinho 
que indica o degrau ou o caminho de forma elegante e discreta. 
 As fitas LED’s já são um exemplo inicial de como a tecnologia poderá gerar novos e 
interessantíssimos produtos. A fita LED é uma fonte de luz vendida por metro linear e é muito 
útil para iluminar detalhes, sancas, rodapés e diversas outras formas de utilização de forma 
prática e com resultados excepcionais. 
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 O “chuveirinho” - aquele conjunto de LED’s que formam uma lâmpada mimetizada e 
que não agrada muito - também está com os dias contados. A novidade das fontes de luz de 
LED’s é o uso de um difusor de tamanho variável e que torna os LED’s invisíveis. O que se 
vê no uso desse difusor é algo como uma “folha” que se acende e, em breve, essa nova forma 
de se utilizar LED’s, de aspecto formal incrível, é o que veremos no mercado. 
 
2.3 Funcionamento 
 
 Na lâmpada LED, o componente responsável pela geração de luz é um diodo 
semicondutor. Quando uma corrente elétrica atravessa esse diodo, o processo de 
recombinação dos portadores de carga faz com que aconteça um estímulo à emissão, 
concentrada principalmente na faixa do infravermelho. 
 O LED é composto por dois terminais, um chamado anodo e o outro catodo. O elétron 
se locomove do anodo para o catodo, produzindo a luz, e isso faz com que o chip emita fótons 
ou feixes de luz. Alguns LED’s podem possuir mais de um semicondutor que produzem cores 
diferentes. 
A energia gerada em um LED é dissipada como luz e calor. A luz emitida a partir do 
chip semicondutor é irradiada em todas as direções, porém não irradiam calor como uma 
lâmpada convencional. O calor gerado é retido no interior do LED e deve ser eliminado 
através do dissipador de calor evitando falhas no mesmo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3 CONCLUSÃO 
 
 
A lâmpada LED tem se tornado a principal fonte de estudo quando se trata de 
iluminação, apesar de ainda apresentar um elevado custo de investimento inicial, este se paga 
a longo tempo devido à grande economia de energia apresentada. 
Além de melhor eficiência energética, esse tipo de lâmpada apresenta uma diminuição 
significativa de emissão de gases poluentes que causam o efeito estufa. Outra viabilidade é o 
numeroso emprego que esse tipo de iluminação apresenta, incluindo sinalizadores de 
emergência, iluminação interna e externa, iluminação de vitrines, iluminação pública, etc. 
A tecnologia de iluminação com diodos emissores de luz já pode ser considerada uma 
grande aposta para o futuro, com o melhoramento de suas características e de seu 
funcionamento o LED terá outras aplicabilidades, e até mesmo poderá ter seu custo reduzido, 
tornando seu uso mais viável. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
 
 
Como funcionam os LEDs. Disponível em: < http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/ 
como-funciona/733-como-funcionam-os-leds-art096>. Acesso em: 19 set. 2014. 
 
EECKE, David H. Como funcionam as lâmpadas de LED? Disponível em: 
<http://www.ehow.com.br/funcionam-lampadas-led-como_76051/>. Acesso em: 19 set.2014. 
 
FORTE, Fernando; FERRAZ, Rodrigo Marcondes. O que são LEDs e como podem ser 
usados? Disponível em:<http://casaeimoveis.uol.com.br/tire-suas-duvidas/arquitetura/o-que-
sao-leds-e-como-podem-ser-usados.jhtm>. Acesso em: 19 set.2014. 
 
Led – O que é e como funciona. Disponível em: <http://www.iar.unicamp.br/lab/luz/ 
dicasemail/led/dica36.htm>. Acesso em: 19 set. 2014. 
 
SILVA, Nuno Filipe Vasconcelos. Iluminação LED – Avaliação Econômica e Ambiental. 
2013, 80 f. Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente – Faculdade de Engenharia 
Universidade do Porto.