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Tecnologia LED – O Futuro da Iluminação

Tecnologia LED – O Futuro da Iluminação

A tecnologia de LED de luz branca nasceu no fim dos anos 90 com as pesquisas do japonês Shuji Nakamura, que atualmente trabalha no Departamento de Materiais da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara (EUA). A invenção de Nakamura surgiu a partir de uma pesquisa para melhorar os LEDs convencionais, que até então só emitiam luzes coloridas. A descoberta da luz branca foi praticamente acidental, quando o pesquisador obteve um semicondutor que emitia uma luz azulada.
Atualmente, existem várias tecnologias de LED de luz branca, a maior parte delas adotando a propriedade de fluorescência do fósforo ao reagir com a emissão de raios ultravioleta. Há também tecnologias mais conceituais, que permitem mudar a cor da luz, explorando o fato de que a luz branca resulta da combinação das cores primárias. Desde que foram lançadas, as lâmpadas a LED têm evoluído em relação a uma característica que é chamada IRC (Índice de Reprodução de Cor). Nesse índice, a referência é a luz do sol, que é considerada 100%. Inicialmente, as lâmpadas LED apresentavam entre 60% e 65% de IRC; atualmente estão entre 85% e 90%, com tendência a subir.

Luminárias a LED

Em particular, a necessidade de aprimorar o aspecto térmico de projeto de luminárias deverá também mudar a composição de custos de fabricação dos produtos com tecnologia a LED, acredita o pesquisador do IPT. Atualmente, uma luminária pública a LED custa cerca de R$ 2.000 para o consumidor final e estima-se que cerca de 65% do seu custo de fabricação é representado pela integração de módulos a LED e seus drivers (fontes de alimentação), 30% refere-se à produção do corpo da luminária (estrutura mecânica) e o restante (5%) refere-se ao processo de montagem.
O preço para o consumidor final deve cair para cerca de um terço em dez anos. O perfil dos custos de fabricação, no entanto, deverá ser significativamente alterado, refletindo a maior sofisticação de projetos, novas exigências do consumidor final, necessidade de certificações e maior escala de fabricação (barateamento dos módulos a LED e suas fontes). Estima-se que o percentual relativo ao custo da produção do corpo da luminária deve se tornar central (cerca de 55% do custo de fabricação) devido a dificuldades tecnológicas complexas inerentes ao projeto térmico e produção deste componente.
Portanto, a penetração da tecnologia LED no mercado de iluminação depende, num primeiro momento, do barateamento dos componentes associados ao LED (módulos e drivers), mas deverá depender, no médio e longo prazo, da capacidade dos fabricantes em dominar as tecnologias de materiais e fabricação do corpo da luminária, visando um projeto energeticamente eficiente e termicamente confiável.

Desempenho óptico


Imagem mostrando o comparativo de rendimento, durabilidade, luminosidade e médias para diversos tipos de lâmpadas encontradas.
Outro ponto que deverá atrair projetos de inovação no segmento é quanto ao desempenho óptico das luminárias a LED. Isso, no entanto, deverá amadurecer quando as condições de mercado permitirem ampliar o potencial de exploração da tecnologia. “Atualmente, o mercado é bastante focado na substituição de lâmpadas convencionais por dispositivos a LED”, afirma Sanchez.
O pesquisador acredita que a versatilidade e eficiência da tecnologia motivarão uma verdadeira revolução nos serviços de iluminação. “Será possível repensar o modo de atender as necessidades do usuário”, diz Sanchez. Ele observa que, por exemplo, as lâmpadas a LED podem ser facilmente dimerizadas (com intensidade ajustável), característica que, se atendida em projeto, proporcionará um serviço que se harmoniza com a iluminação natural, sem excedentes ou carência de energia luminosa em cada ambiente.
Os controles deste tipo de iluminação (com sensores de presença, sensores de ambiente, programação de acordo com a atividade e interação com redes inteligentes) abrem novas possibilidades que poderão tornar o seu acionamento integrado ao ambiente e mais amigável ao usuário.
Por conta dos materiais mais compactos, a infraestrutura com LED pode ser menos dispendiosa e os projetos mais flexíveis. Outra tendência é o abandono de fios e cabos, o que também será um dos vetores da revolução que se espera. “Haverá menos impactos ambientais em todos os aspectos”, prevê Sanchez.

Análise do Ciclo de Vida

Não se deve esquecer que a fase do projeto do produto é a mais importante do ponto de vista do seu comprometimento com requisitos ambientais. Mas para que os ganhos ambientais se efetivem, a indústria também precisará dotar seus projetos dos instrumentos de Análise do Ciclo de Vida (ACV), competência que hoje está se ampliando horizontalmente no IPT para que todos os projetos possam ter abordagem sustentável.
Basicamente, a técnica de ACV consiste na realização do inventário dos fluxos de materiais, insumos e energia utilizados e das emissões (para o ar, terra e águas) realizadas em todos os processos ao longo do ciclo de vida do produto.Também permite identificar e mensurar os impactos ambientais associados a estes fluxos, o que representa uma maneira eficaz para avaliar ambientalmente qualquer bem ou serviço.
Avalia-se que o advento da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) e o Programa Brasileiro de Avaliação do Ciclo de Vida (PBACV) devam impulsionar as inovações para o segmento.

Mercado de LEDs no Brasil

No Brasil, existem poucos fabricantes de lâmpadas e a maior parte das empresas do setor atua com fabricação de luminárias para os segmentos residencial, comercial e industrial. O estado de São Paulo tem grande concentração de empresas. Segundo a Abilux, 58% das indústrias estão na Grande São Paulo e 17% no interior do estado – outros estados atuantes são Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Bahia e Pernambuco. O setor também é dominado por empresas pequenas e médias. “É um setor muito competitivo”, afirma Sanchez, que acredita que a concorrência deverá ser combustível para as inovações nos próximos anos.
A iluminação pública, que conta com cerca de dez empresas de porte médio no País, também deverá atrair projetos de inovação, sobretudo porque as exigências dos processos licitatórios em empresas públicas são cada vez maiores. Os governos municipais tendem a valorizar a abordagem ambiental em seus projetos, visto que a União e os estados estão compromissados com acordos globais de redução dos Gases do Efeito Estufa (GEE). Um dos municípios que está à frente nessa corrida é Guarulhos (SP), que desenvolveu um projeto para recuperar componentes usados, com suporte do grupo do IPT, por meio do LED.

Normas de Importação e Legislação

Os anos de 2014 a 2016 foram decisivos na vida e subsistência da tecnologia LED no Brasil, onde normas e padrões da indústria que regulamentam as lâmpadas e luminárias foram estabelecidos e prazos foram firmados para o cumprimento das regras.
Desde que as primeiras lâmpadas a LED foram colocadas no mercado, já se passaram mais de 10 anos e muita tecnologia foi descoberta e a evolução deste mercado nos últimos 3 anos foi a maior da indústria. Chegou-se a comparar a evolução da tecnologia LED com a invenção da Lâmpada Elétrica por Thomas Edson em 1879. Ou seja, mais de 100 anos se passaram para a tecnologia de iluminação em geral sofrer uma mudança radical.

Selo presente em todas as lâmpadas LED desde 2016 para garantir sua qualidade e a certificação.















Selo do PROCEL com logo do Inmetro e da Eletrobras são obrigatórios em lâmpadas e luminárias LED desde 2016. Atualmente, são certificados somente as lâmpadas LED com driver integrado estão previstas na norma. Isso inclui todos os modelos que não precisam de reator ou fonte externa, como as que imitam as incandescentes (A60), tubulares, PAR, AR 111, GU 10, etc.A ENCE (Etiqueta Nacional de Conservação de Energia) comprova que um modelo passou pelo processo, segue o padrão do PBE (Programa Brasileiro de Etiquetagem) e será obrigatória nas embalagens. O selo deve informar potência (W), fluxo luminoso (lm), eficiência luminosa (lm/W) e um número que identifica o registro de certificação junto ao selo da OCP (Organismo de Certificação de Produto), que realizou a certificação.
Modelo de etiqueta de padronização das lâmpadas de LED que serve para apresentar sua eficiência, durabilidade e qualidade comparativa.











Um detalhe é que a certificação LED avaliará a eficiência dos produtos analisados, mas não obrigará o mercado a seguir um padrão de potência. Como cada fornecedor trabalha com um produto diferente, pode ser que uma lâmpada de 9,5W de potência seja mais eficiente que uma de 12W. Por isso, conferir o fluxo luminoso e a eficiência luminosa é muito importante.
No selo será possível identificar o quanto a lâmpada ilumina, pelo fluxo luminoso; o quanto ela consome de energia, pela potência; e o quanto ela ilumina por watt consumido, conceito chamado de eficiência luminosa. Além disso, deve constar o número do registro no órgão que acompanha o processo, o OCP (Organismo de Certificação de Produto), o símbolo do Inmetro, do PBE (Programa Brasileiro de Etiquetagem) e do Procel.

Utilização e Penetração do LED no mercado residencial

As lâmpadas de LED oferecem três grandes vantagens em relação às lâmpadas fluorescentes: gastam menos energia, demandam menos manutenção e duram muito mais. O apontado pelos especialistas é que o uso do LED pode diminuir em mais de 50% a conta de luz das áreas comuns dos condomínios residenciais e 20% das contas de cada casa individual.
Com tantos benefícios, é difícil entender por que ainda são poucos os condomínios que aderiram ao LED, e que continuam usando as lâmpadas comuns. E a resposta está, principalmente, no preço. Apesar de estarem ficando cada vez mais acessíveis, uma lâmpada de LED ainda pode custar até cinco vezes o preço de uma lâmpada fluorescente comum.
Em contrapartida, outro ponto positivo a respeito do LED é a sua eficiência energética. Por quase não apresentar perdas, essa tecnologia usa com mais responsabilidade a energia elétrica, o que também deveria pesar no momento da compra. Há também a comodidade de lâmpadas de LED poderem se adaptar aos soquetes já existentes no local, não precisando de grandes alterações na maioria dos casos.

Manutenção

A baixa manutenção é outro ponto relevante a ser considerado pelo síndico ou proprietário, já que uma das grandes demandas de um condomínio é a necessidade frequente de substituição de lâmpadas queimadas. Isso, além de custar caro, demanda tempo dos funcionários encarregados e é mais um motivo para reclamações por parte dos moradores. Outro item importante de comparação do LED com as lâmpadas fluorescentes diz respeito ao uso de sensores de presença. Enquanto as comuns apresentam perda na vida útil em quase 40%, o LED apresenta perda zero. LEDs de boa qualidade têm garantia de dois a três anos. Ou seja, se o produto “queimar” antes disso, o fornecedor deve trocá-lo.

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