Continue navegando
Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA FACULDADE DE ARQUITETURA E URBANISMO DEPARTAMENTO DE PROJETO, REPRESENTAÇÃO E TEORIA CONFORTO II SEMINÁRIO ILUMINAÇÃO À LED GRUPO: Augusto Brandão Glaucy Hellen Herdy Juliana Aquino Luiz Pereira Wellington Júnior PROFESSOR: Ernani Machado Juiz de Fora, abril de 2015. I. Apresentação: O que é LED. LED (sigla vem do inglês light emitting diodes) trata-se de um diodo semicondutor, empregado na iluminação de estado sólido (SSL, tamém do inglês solid-state lighting), e que quando energizado emite luz visível. Criado em 1962, inicialmente na cor vermelha, os LEDs são componentes eletrônicos que geram luz com baixo consumo de energia, sendo encontrados em TVs, computadores, relógios digitais, rádios, semáforos, lâmpadas, luminárias etc. O uso comercial dessa tecnologia só foi concretizado em 1998, graças ao desenvolvimento dos LEDs brancos de alta potência, aperfeiçoados por três cientistas japoneses (Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura) que receberam o prêmio Nobel de física em 2014. Os três inventaram, na década de 90, o emissor de luz azul de diodo que, combinada com os LEDs verdes e vermelhos já existentes, possibilitou a criação de lâmpadas de luz branca mais duradouras e eficientes do que as demais existentes. Os LEDs ainda são uma tecnologia em evolução, mas são tidos como a grande revolução no campo da iluminação, pois são associados a características como eficiência energética, facilidade na instalação e manutenção e elevada durabilidade. II. Tipos de LED e opções no mercado. O LED vem ganhando espaço no mercado brasileiro. Várias opções de lâmpadas, fitas e luminárias estão sendo utilizadas nas residências, no comércio, na indústria e também nas áreas públicas. Existem quatro tipos de LED, sendo eles: - LEDs de 5mm: são de baixa potência, possuem uma lente em resina epóxi transparente e são muito utilizados para sinalização, no stand by de aparelhos eletrônicos, na decoração de árvores de natal, sinalizadores utilizados em bicicletas, lanternas e outros. Algumas lâmpadas utilizam esse LED, porém o resultado de sua iluminação não é satisfatória e a vida útil é pequena por causa da degradação da lente. - LEDs de potência (PowerLEDs): são de alta potência e muito utilizados para iluminação de ambientes, nas paredes ou estantes para destacar objetos, nas fachadas dos edifícios e outros. Emitem mais luz, possuem maior vida útil por seu chip semicondutor ser imerso em um fluido de silicone e o resultado de sua iluminação é mais satisfatório. - SMD: é uma placa de circuito com vários LEDs, sua vantagem é que, por utilizar a placa, o espaço ocupado pelos componentes como resistências, diodos, transitores e circuitos integrados, é reduzido. Possuem alto brilho e consomem menos energia que um LED comum. - COB LED: é uma nova forma de montagem dos LED. Múltiplos chips de LED são colocados dentro de apenas um módulo. A sua vida útil é aumentada porque seu chip e fixado em uma placa de circuito de alumínio com isso o calor e dissipado de maneira mais rápida o que ajuda aumentar sua eficiência também. Com essa tecnologia torna possível diversas possibilidades de utilização. A tecnologia LED torna possível diversas possibilidades de utilização e, talvez por isso, existem muitas fabricantes com vários produtos no mercado. Apesar de serem mais caras que as outras opções disponíveis, as lâmpadas de LED se revelam uma boa escolha para o uso, garantindo economia, durabilidade, eficiência e versatilidade no projeto, já que possuem diversas cores e alguns modelos possuem dimerizador (dimmer), dispositivo que torna possível controlar a intensidade de luz. Algumas das principais marcas que existem no mercado hoje são: Philips, Golden, SUPERLED, Empalux, Cree, OSRAM e LLUM. III. Possibilidades do LED As diversas possibilidades de uso do LED o tornam uma opção muito atraente no mercado. Conforme já mencionado no item acima, é possível encontrar LED de várias cores, com dimerizador e até mesmo com controle remoto. Mas como funcionam essas funções? A cor obtida de uma lâmpada depende do material do semicondutor. Os semicondutores podem ter diversas combinações para cada cor, por exemplo, para conseguir o vermelho usa o arsenieto de gálio e alumínio, para o amarelo o fosfato de alumínio, índio e gálio, para o verde o fosfato de gálio e para o azul o nitreto de gálio. Existe uma lâmpada que pode gerar várias cores e podendo escolher qual cor será emitida, isso é possível através da combinação de três LEDs um vermelho, um verde e um azul (lâmpada Philips Hue). Já a dimerização do LED consiste em ajustar a intensidade da luz, podendo ser controlado por controles remotos ou um interruptor com chaves seletoras. Os LEDs com dimmers são mais caros que os LEDs normais e, com a utilização do dimerizador é possível conseguir maiores variedades de iluminação criando várias ambiências no espaço. Alguns LEDs utilizam de controle remoto para controle de cor e de intensidade da luz. Modelos mais recentes possuem aplicativos que podem ser instalados no celular, tablet ou no computador, possibilitando também controlar cor e intensidade de luz dos LEDs. IV. Comparações. Como já dito, o LED já é utilizado a algum tempo na iluminação, entretanto essa tecnologia demorou um pouco até que chegasse em nossas residências devido ao alto preço do produto, justificado por uma tecnologia mais alta nos circuitos eletrônicos utilizados na lâmpada, como também por mecanismos para diminuir a emissão de calor e controlar a quantidade de luz. As lâmpadas LED possuem uma duração cerca de 25 vezes mais do que a incandescente (que vem passando por um processo gradativo de restrição de venda, com previsão de banimento total para 2016) e três vezes mais que as fluorescentes compactas, girando em torno de 25 mil horas a mais de iluminação (fala-se entre 40 mil a 90 mil horas no total), além de juntarmos ao fato de que a lâmpada LED não queima, só fica mais fraca. O aquecimento das lâmpadas incandescentes é o principal motivo do alto gasto de energia porque, no geral, este tipo de lâmpada transformam cerca de apenas 5% a 10% de energia em luz desperdiçando o resto em calor. Com as lâmpadas de LED a situação é diferente, elas transformam 60% de energia elétrica em luz, não produzindo raios UV e dissipando o restante em calor, sendo assim bem mais eficientes que as incandescentes. As lâmpadas LED ainda tem mais vantagens comparando-as com os outros modelos, como por exemplo, a utilização de dimmers para controlar o brilho, além da opção, assim como nas fluorescentes, de escolher uma lâmpada de cor mais fria ou mais quente. Segundo dados, temos o comparativo entre as três principais tipologias de lâmpadas existentes no mercado brasileiro (GALHARDI, 2014): INCANDESCENTES FLUORESCENTES LEDs PREÇO (un) R$2,00 à R$4,00 R$8,00 à R$20,00 R$40,00 à R$160,00 VANTAGEM (S) - Mais barata; - Aproxima mais à iluminação natural; - Mais econômica que a incandescente; - Uso amplo em escritórios, indústrias e residências; - Ilumina mais e consome menos; - Permite direcionamento; - Não emite calor e nem raio UV; - 12% mais eficiente e 90% mais econômica; DESVANTAGEM (S) - Desperdício de 80% de energia em calor; -Não pode ser direcionada (filamento de tungstênio dissipa a luz em todos os sentidos); - Dano ambiental de contaminação do solo e da água devido ao mercúrio em sua composição; - Alto custo; VIDA ÚTIL 1 mil horas 10 milhoras 50 mil horas V. O LED na arquitetura. Por ser uma tecnologia vinculada a conceitos de sustentabilidade, principalmente pelo menor consumo de energia e por não utilizar mercúrio na composição, o uso do LED na arquitetura vem crescendo cada vez mais. Segundo a Dra. Frances Saunders, presidente do Instituto de Física “20% do consumo de energia no mundo é usado na iluminação. Calcula-se que o uso de luzes LED reduziria essa porcentagem para 4%” (ARCEO, 2015). A função primordial dos LEDs é permitir diferentes formas de iluminação num mesmo ambiente, contando como todos os benefícios que o LED dá. Alguns exemplos de iluminação em arquitetura e urbanismo com LED nos chama atenção devido à fatores específicos (criatividade, inovação, cores, etc). Listamos alguns dos principais projetos: Iluminação externa - YAS Hotel em Abu Dhabi: O uso do LED foi optado nesse projeto arquitetônico devido a possibilidade de mudar a coloração da luz e programar a ativação das luzes através de computadores. Essas características são muito utilizadas na iluminação de exteriores onde grandes superfícies podem ser iluminadas de modo dinâmico. Iluminação interna - Loja My.Suit em Nova York: Há alguns anos atrás o uso de LED na arquitetura de interiores não era muito recomendado, devido ao efeito desagradável gerado por essas luzes, o que gerava uma sensação de falta de cor nos espaços. Hoje em dia não há mais esse problema, o uso do LED nos espaços interiores está cada vez mais frequente, como exemplo disso está a loja My Suit em Nova York, onde o LED é utilizado em um forro quadrado com luz indireta, com fitas de LED demarcando algumas vitrines e lâmpadas de LED embutidas no teto iluminando manequins. Iluminação de parques desportivos - Estádio Maracanã no Rio de Janeiro: Uma outra vantagem da lâmpada de LED é seu alto poder de iluminação combinado a um consumo baixo, se comparado as demais lâmpadas no mercado. São indicadas a instalações que requerem altos níveis de iluminação, como é o caso do Maracanã. Iluminação de espaços públicos - Centro Histórico da Cidade do México e Campus da UFJF: Está se tornando cada vez mais frequente o uso de LED nos espaços públicos. Assim como ocorre em parques desportivos, as lâmpadas LED são uma boa opção para se atingir maior grau de iluminação com baixo consumo de energia. São exemplos a Cidade do México, onde o governo concluiu uma exaustiva substituição as antigas lâmpadas dos postes por lâmpadas de LED e o campus da UFJF, que será detalhado no próximo item. VI. Exemplificação: o caso do LED na Iluminação Pública (IP) da UFJF. Núcleo de Iluminação Moderna (NIMO) do curso de Engenharia Elétrica da UFJF, conveniado com a Eletrobrás, concebeu esse projeto com o objetivo de viabilizar o emprego e avaliação de luminárias de estado sólido (usando LEDs de alta potência) em uma via de trânsito de veículos típica, que pudesse ser monitorada ao longo de um período de 12 meses (ELETROBRAS PROCEL, 2013). O projeto que abrangeu primeiramente o patamar da Faculdade de Engenharia e, por ter alcançado os objetivos, teve ampliação para o restante do Campus, refere-se à troca das lâmpadas à base de vapor de sódio por lâmpadas LED em toda a IP da Universidade. Em conversa com o professor doutor Danilo Pereira Pinto, um dos responsáveis pelo projeto, pudemos tirar algumas dúvidas acerca do projeto e das lâmpadas LED e de sua utilização. 1) [grupo] Professor, o que motivou o projeto? [Professor Danilo] A motivação se deu em 2009 a partir do interesse do Laboratório (NIMO e LEENER) em aprofundar os estudos já existentes na iluminação em LED e da parceria técnico-financeira da Eletrobrás na promoção do projeto. Além disso, houve o interesse da Universidade Federal de Juiz de Fora em melhorar a iluminação do Campus, visando mais qualidade de iluminação, redução de consumo de energia, iluminação de pontos escuros e previsão de iluminação para as ampliações em andamento e futuras. 2) [grupo] O que o Sr. nos diz quanto aos preços - custo e manutenção - do uso da LED? [Professor Danilo] O custo inicial ainda é mais caro, por se tratar de uma tecnologia nova, mas que vem tornando mais acessível. Com relação à manutenção, ela é completamente diferente da manutenção da iluminação feita com lâmpadas de sódio, pois o LED em si não queima facilmente, o que pode vir a deteriorar é o driver ou o sistema de proteção. Na plataforma da Engenharia, tivemos uma experiência de um total de quatro manutenções no período de 3 anos em que o sistema foi implantado, sendo que nenhum deles se refere à queima de lâmpada. Resumindo, a manutenção das lâmpadas de LED, comparado com as lâmpadas vapor de sódio, é muito mais barata e rápida, além de a vida útil da LED ser muito maior. 3) [grupo] O Sr. poderia fazer um comparativo do antes x depois da instalação das lâmpadas de LED? [Professor Danilo] Posso dizer com base nas análises que já temos das LEDs na plataforma da Engenharia, pois o projeto do Campus ainda não atingiu o prazo final para análise. Com as lâmpadas de vapor de sódio tínhamos maior gasto com energia elétrica e com manutenção, pois a lâmpada consome mais energia, o sistema estava superdimensionado e a vida útil da lâmpada é inferior, além haver uma certa falta sensibilidade com as necessidades humanas, pois a luz amarela não é confortável à vista, não possui qualidade iluminativa suficiente para que, à noite, as cores possam ser vistas com clareza e o sistema deixava vários pontos escuros, o que causava insegurança. Com o sistema de iluminação com as lâmpadas LED tivemos a expansão do número de pontos de iluminação e a redução do gasto com energia, pois a LED precisa de menos potência para iluminar tanto ou mais que a vapor de sódio, melhoria da qualidade da iluminação e melhoria na manutenção e controle do sistema. O projeto foi tão bem sucedido que foi ampliado para todo o Campus, restando hoje somente o anel viário para que a Universidade tenha sua IP executada 100% por lâmpadas LED. 4) [grupo] Como ficou a iluminação depois da troca? [Professor Danilo] A iluminação melhorou muito, pois a LED é muito mais confortável ao olho humano e permite que as pessoas enxerguem as cores com muito mais intensidade e clareza mesmo à noite. Além disso, o alcance da iluminação aumentou muito devido à compatibilização do sistema com a arborização do Campus (que necessitava de poda em alguns pontos de conflito com a iluminação) e ao aumento do número de pontos de iluminação também. 5) [grupo] Resumindo: valeu a pena a troca e implantação das LEDs? [Professor Danilo] Devido à todos os fatores já ditos, com certeza podemos afirmar que valeu sim a pena e que foi um projeto que mostrou que é possível uma IP de qualidade com uso de tecnologia avançada. VII. Conclusões. A partir das pesquisas acerca do tema, pudemos concluir que, embora a tecnologia LED não seja tão recente, a utilização dela em iluminação (mais especificamente em arquitetura) ainda se mostra tímida, porém com aumento tendencioso. A principal determinante para que se opte por outros sistemas em detrimento da utilização de lâmpadas LED é o maior custo inicial. Contudo, como já demonstrado neste trabalho, o sistema a médio e longo prazo se mostra mais econômico e eficiente, ou seja, a tecnologia LED se paga com o tempo: com a maior durabilidade das lâmpadas, o menor gasto de energia elétrica e com a manutenção do sistema, aliada à maior iluminação proporcionada, o LED torna-se uma opção a ser considerada como solução de projeto. Além disso, ao apresentar uma vasta variedade de produtos (entre lâmpadas, fitas e luminárias) o sistema torna-se compatível com uma gama diferenciada de projetos, forao fato de acompanhar os avanços da tecnologia globalizada, ao integrar, por exemplo, controle das cores da luz e da iluminação propriamente dita, e comandos de liga-desliga por controle remoto ou através de dispositivos móveis (tablets e smartphones), por meio de aplicativos específicos. Por fim, é válido destacar que, por apresentar as características citadas nesta pesquisa, a tecnologia LED aparece, também, como uma solução a ser explorada no que diz respeito a iluminação pública de vias e de espaços livres, conforme demonstrou a experiência realizada no campus da UFJF. Espera-se, no entanto, que os investimentos passem a adotar critérios de custo-benefício baseados não apenas do custo inicial, pois, como prova a iluminação LED, a melhor solução pode não ser aquela mais barata num primeiro momento, mas sim aquela que, a médio e longo prazo, apresente o desempenho esperado com baixo custo de manutenção e operação do sistema. VIII. Referências bibliográficas. ARCEO, Daniela. Cinco obras que exemplificam a versatilidade do LED. In: ArchDaily. 07 de Janeiro de 2015. Disponível em: http://www.archdaily.com.br/br/759886/cinco-obras-que-exemplificam-a-versatilidade- do-uso-do-led. Acesso em Abril de 2015. ALECRIM, Emerson. Criadores do LED azul ganham Prêmio Nobel da Física. In: Portal R7: Tecnoblog. Outubro de 2014. Disponível em: https://tecnoblog.net/166914/nobel-led- azul/. Acesso em Abril de 2015. ELETROBRAS PROCEL. Iluminação Eficiente: Iniciativas da Eletrobras Procel e Parceiros/Organizadores: Luiz Eduardo Menandro de Vasconcellos e Marcos Alexandre Couto Limberger. - Rio de Janeiro: Eletrobras/Procel, 2013. GALHARDI, Raul. Compare as Vantagens das Lâmpadas LED. In: Estado de São Paulo Economia: Notícias. 16 de Outubro de 2014. Disponível em http://economia.estadao.com.br/noticias/geral,compare-as-vantagens-das-lampadas- de-led,1577724. Acesso em Abril de 2015 PINTO, Danilo Pereira; NOGUEIRA, Fernando José. A Experiência da UFJF com Projetos de Iluminação Pública com LEDs. - Apresentação de PowerPoint utilizada no NIMO da UFJF e feita em 2012. Uso cedido pelo autor em abril de 2015. POGUE, David. Lâmpadas de LED duram décadas e economizam energia, mas preço alto afasta consumidores. In: Uol Noticiais: Tecnologia. 25 de Março de 2013. Disponível em: http://tecnologia.uol.com.br/noticias/nyt/2013/03/25/lampadas-de-led- duram-decadas-e-economizam-energia-mas-preco-alto-afasta-consumidores.htm. Acesso em Abril de 2015. NAKAMURA, Juliana. Iluminação com LED: Apontados como a grande revolução no campo da iluminação, os leds (light emitting diode) são associados a características como durabilidade, eficiência e flexibilidade de instalação. In: AU: Tecnologia. Agosto de 2012. Disponível em: http://au.pini.com.br/arquitetura- urbanismo/221/como-especificar-iluminacao-com-led-264526-1.aspx. Acesso em Abril de 2015. NOGUEIRA, Fernando J.; VITOI, Laís A.; GOUVEIA, Luiz H.; CASAGRANDE, Cristiano G.; PINTO, Danilo P.; BRAGA, Henrique A. C.. Street Lightning LED Luminaires Replacing High Pressure Sodium Lamps: Study of Case. In: IEEE/IAS International Conference on Industry Applications (INDUSCON). 2014, Juiz de Fora. Uso cedido pelo autor em abril de 2015. *Entrevista com Professor Doutor Danilo Pereira Pinto no galpão do Curso de Engenharia Elétrica no Campus da Universidade Federal de Juiz de Fora, sobre o Projeto de substituição das lâmpadas à vapor de sódio por lâmpadas LED na Faculdade de Engenharia e no Campus da UFJF, além de outras considerações acerca da tecnologia LED na iluminação. Em 7 de Abril de 2015.
Materiais relacionados
Perguntas relacionadas
