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Funcionamento geral de LEDs, mas mais destinados a iluminação, - Iluminação do estado sólido, (SSL)

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  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) LÂMPADAS A LED’s: Solid State Lighting (SSL)04-11-2012 Por : Luís Timóteo 1
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Introdução!..... A evolução da espécie humana Era Recolectora & de CaçaIluminação a LEDs 5 milhões – 10.000 Anos AC (500.000 gerações) 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 2
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Introdução!..... A evolução da espécie humana Tecnologias da Era Recolectora & de Caça  Transporte:  A pé.  Energia:  Queima de madeira.  Informação:  Pinturas rupestres.Iluminação a LEDs  Língua falada. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 3
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Introdução!..... A evolução da espécie humana Era da AgriculturaIluminação a LEDs 10,000 AC – 1700 DC (1,170 Gerações). 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 4
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Introdução!..... A evolução da espécie humana Tecnologias da Era da Agricultura  Transporte:  Cavalos, navios.  Rodas, carruagens.  Energia:  Madeira, hidro, carvão.  Informação:Iluminação a LEDs  Linguagem escrita  Livros. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 5
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Introdução!..... A evolução da espécie humana Era IndustrialIluminação a LEDs 1700 - 1960 (2.6 Gerações) 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 6
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Introdução!..... A evolução da espécie humana Tecnologias da Era Industrial  Transporte:  Máquina a vapor, comboio..  Automóveis.  Aviões.  Energia:  Electricidade.  Carvão, petróleo, gás natural..Iluminação a LEDs  Informação:  Jornais.  Telégrafo, telefone, rádio.  Televisão. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 7
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Introdução!..... A evolução da espécie humana Era da InformaçãoIluminação a LEDs 1960 – 2010 (1/2 Geração). 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 8
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Introdução!..... A evolução da espécie humana Tecnologias da Era da Informação  Transporte:  Voo espacial.  Minivans, SUVs…  Energia:  Combustíveis fosseis.  NuclearIluminação a LEDs  Alternativas: -Eólica, solar… 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 9
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Introdução!..... A evolução da espécie humana Tecnologias da Era da Informação (Cont.)  Informação:  Transmissão Digital.  armazenamento digital…  Computadores, PCs.  Internet/Web.  E-mail.  Telemóveis.Iluminação a LEDs  Busca Web (Google).  Blogging.  Texting.  Redes sociais: (Facebook/Twitter) 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 10
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Introdução!..... A evolução da espécie humana Será o crescimento Futuro sustentável?  Custo elevado da energia.  Mudanças climáticas.  Degradação do meio Ambiente.  Crescimento populacional  Pobreza, fome, doença…  Conflitos políticos, terrorismo…Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 11
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Introdução!..... A evolução da espécie humana Possibilidades para um Futuro sustentável…  Energias renováveis.  Agricultura sustentável.  Transporte de massas.  Estabilização populacional.  Biotecnologia.  Nanotecnologia.Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 12
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... A evolução na iluminação 1ª Geração 2ª Geração 3ª Geração 4ª GeraçãoIluminação a LEDs 4ª- Geração: SSL: Solid state Light. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 13
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Breve história (recente) da iluminação 1901 2000 Tubo ~1990 Demonstração de 2012 Fluorescente “LEDs de alto Brilho” Lâmpada de LEDs Produção de lâmpadas Vermelho, Laranja, brancos com eficácia LEDs que excedem 169 1919 Amarelo, & Verde incandescente de 17 lm/W 1879 Lâmpada de lm/W Lâmpada de Vapores de sódio 2005 1970s 1995 Lâmpada de LEDs Edison “LEDs de alto brilho” LED Vermelho branco demonstra LED Azul e Verde eficácia deIluminação a LEDs fluorescência de (70 lm/W) Sinais Monocromáticos Calculadoras Indicadores Sinais a Cores Solid State Lighting 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 14
  •  Porque é que a ,iluminação tem impacto na conservação da energia? A iluminação consome cerca de 25% o da electricidade gerada. Cerca de 8% do total do consumo de energia. Custa muitos milhões de €/ano. Liberta milhões de toneladas de CO2 na atmosfera por ano. Muita da sua tecnologia são dos séculos 19/20 com muito pouca eficiência.
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... A iluminação é um dos factores de maior relevância no que toca ao consumo de energia eléctrica…Cerca de 25% da electricidade, é consumida em iluminação doméstica/industrial/Pública.Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 16
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... % da Energia eléctrica Sectores dedicada á iluminação Sector Residencial Escritórios 50% Refrigeração Outros 5% Electrodomésticos 3% 5% Informática 1% Hospitais 20-30% Aquecimento Cozinha 36% Industria 15% 10% Iluminação Escolas 10-15% 13% ACS 27% Comércio 15-70% Hotéis 25-50% Sector Terciário Residencial 10-15% IluminaçãoIluminação a LEDs Outros 25% 21% Sector Industrial ACS Iluminação 11% 15% Refrigeração Aquecimento 19% 36% Outros 85% 2009: http://www.energylab.es 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 17
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Grandezas e Unidades Luminosas Equivalente Designação Aquilo que Símbolo Como é Medido Unidade Comentários Radiométrico Fotométrica é Medido Variavél 1 Lúmen, produz numa Potência Luminosa que Sai de Definido em termos Potência Fluxo superfície esférica de 1 m2 1 uma Fonte de Luz lm Lúmen Φ , F , P lm = Cd · sr da Candela Radiante Watt Luminoso Lúmen à distância de 1 metro, a Φ = 683 ∫ Pλ V(λ) dλ d Φ = I · dω Intensidade de 1 Candela 1 Candela, radiante duma Potência Luminosa que Sai de Definido em termos Intensidade Intensidade superfície esférica de 1 m2, 2 uma Fonte de Luz pontual, por Cd Candela I Cd = lm ⁄ sr do Fluxo Luminoso Radiante Watt ⁄ sr Luminosa Candela foi produzida por 1 Lúmen ângulo sólido, dω I = dΦ ⁄ dω à distância de 1 metro. Independente da Luminância Intensidade Luminosa Lúmenes Reflectidos da Cd ⁄ m2 Radiância Watt L distância r à Superfície 3 Candela ⁄ m2 que Sai de uma área Superfície AS,por ângulo sólido Candela sr · m2 L =dI ⁄ ( dAS cos θ ) dAS ~ Fotómetro elementar dAS da Superfície AS dω, e por área elementar dAS metro2 L=d2Φ ⁄ dω dAScos θ Sensação da Por comparação com Psicológico 3.1 Brilho bril B Luminância outras Sensações Subjectivo Diminui com o Inverso do Lúmenes Incidentes na Iluminância Luz Incidente que Entra numa Quadrado da Distância r, Irradiância Watt Superfície AD, por área lx EE = 4 ( Iluminação ) área elementar dAD às Fontes Emissoras dAS m2 elementar dAD Lux (dΦ ⁄ dAD) cos θ Lux E ~ Luxímetro da Superfície AD E = ( I dω ⁄ dAD ) cos θ Lux = Lúmen ⁄ m2 E = ( I ⁄ r2 ) cos θ Com 1 Candela/ m2 Luminância L da Fonte, Td Iluminação Luz Incidente que Entra numa numa Pupila Ap deIluminação a LEDs 4.1 Multiplicada pela Área Td Troland Retiniana Troland área elementar da Retina. 1 mm2 da Pupila do Olho, Ap Td = L · Ap teremos 1 Troland Equivalente da Luz Reflectida Lúmenes Reflectidos Iluminação! Emitância Emitância Watt que Sai de uma da Superfície AS, lx MM = Diminui com o Inverso do 5 Luminosa m2 área elementar dAS por área elementar dAS Lux (dΦ ⁄ dAS) cos θ Quadrado da Distância r Lux M ~ Luxímetro da Superfície AS Lux = Lumen ⁄ m2 M = ( I dω ⁄ dAS ) cos θ M = ( I ⁄ r2 ) cos θ Percentagem da Luz Medindo o Reflectido Superfície Lambertiana; Reflectância Incidente em dAD Medindo o Incidente Unidades um Luxímetro Mede os dAS = dAD 6 Reflectido ρ = M ⁄ E dAS = dAD Reflectida de dAS Reflectido < Lux Iguais Mesmos Valores em Lux a Incidente ( M ⁄ E ) x 100 % Incidente > Lux Entrar E, ou a Sair M. Percentagem da Luz Medindo o Reflectido Reflectância L/E = dI/dAS ⁄ dΦ/dAD L/E Incidente em dAD Medindo o Incidente Unidades L dAS = dAD 6.1 Reflectido ~ dI/dΦ ~ 1/dω ~ 1/sr Reflectida de dAS Reflectido < Candela / m2 Diferentes E dAS = dAD Incidente L ~ E / dω ; E ~ L · dω (L⁄E) Incidente > Lux 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 18
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Termos Básicos…  Lúmen: (símbolo: lm) é a unidade de medida de fluxo luminoso (Φ). Mede a quantidade total de luz saída de uma fonte Ex: lâmpada incandescente de 100 W: 1000 lm;.  KW/hora: Quilowatt-hora (kWh) equivale a 1.000 Wh ou 3,6×106 joules. Mede o ritmo de consumo de energia. 1 kW é o mesmo que 1000 W. Se o valor da potência do aquecedor é 1000 W. Se ele estiver ligado 1 hora, consome 1000 W x 1 h = 1 kWh.  Candela : A unidade de intensidade luminosa (I) é a candela (cd). LuzIluminação a LEDs produzida por 1 lúmen à distância de um metro…  Eficiência luminosa: é a relação entre o fluxo luminoso emitido por uma lâmpada e a potência eléctrica desta lâmpada. Ex: lâmpada incandescente de 100W-10 lm/W. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 19
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Termos Básicos…  Iluminância (E) : é o nível de iluminação de um local ou seja a densidade de fluxo luminoso na superfície sobre a qual este incide. A unidade é o LUX, definido como o iluminamento de uma superfície de 1 m2 recebendo de uma fonte puntiforme a 1m de distância, na direcção normal, um fluxo luminoso de 1 lúmen, uniformemente distribuído. E= Lux (= lm/m2) é medida com um Luxímetro.  Luminância (L) : quantidade de luz reflectida por unidade de superfície (na direcção da observação). A quantidade de luz recebida pelo olho vinda do local de observação ou seja, brilho. (mede-se em cd/m2).Iluminação a LEDs  Índice de reprodução de cor (IRC): é o valor percentual médio relativo à sensação de reprodução de cor, baseado em uma série de cores padrões. Um IRC em torno de 60 pode ser considerado razoável, 80 é bom e 90 é excelente. (Color Rendering Index – CRI) 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 20
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Termos Básicos… Média de Luminância de 150 cd/m2 Área da Pupila (100-200 cd/m2) (19.6 mm2 para uma diâmetro de 5mm). Luminância IluminânciaIluminação a LEDs Intensidade Iluminância retinal (2945 Trolands para uma retina de 5mm). Fluxo 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 21
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Termos Básicos… Potência fornecida à lâmpada Eficácia de Lâmpada = Lúmenes fornecidos pela lâmpada Lúmenes fornecidos P/Lâmpada x BF System Efficacyfluor = Potência fornecida ao Balastro/Driver Lúmenes fornecidos pela Luminária Eficácia de Luminária = Potência fornecida ao Balastro/DriverIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 22
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Níveis e Valores de Iluminação… O nível de iluminação, e que se exprime em lux, deve ser adequado ao tipo de actividade, à duração do trabalho e à idade dos trabalhadores. As actividades mais minuciosas e/ou mais demoradas exigem maiores níveis de iluminação. Efectivamente, consultando uma tabela de níveis de iluminação adequados a diversas actividades verificamos, por exemplo:Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 23
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Níveis e Valores de Iluminação…Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 24
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Níveis e Valores de Iluminação… Níveis e Valores de ILUMINAÇÃO Recomendados Passeios e Escadarias 100 a 150 Lux Armazéns e Depósitos 100 a 150 Lux Trabalho Geral de Oficina 300 a 500 Lux Trabalho Duro Máquinas 300 a 500 Lux Trabalho Médio Máquinas 500 a 700 Lux Lojas e Escritórios 750 a 1000 Lux Trabalho Fino em Linhas 1000 a 1500 LuxIluminação a LEDs Inspecção Com Pormenores 1500 a 3000 Lux Trabalho Muito Detalhado 3000 a 5000 Lux A Unidade Alternativa da Iluminação ou Iluminância, é a Foot-candle, sendo 1 Foot-candle = 10.76 Lux 1 Lux = 1 Lumen / metro2 = 0.0929 Foot-candle / 1 Foot-candle = 1 Lumen / foot2 = 10.76 Lux 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 25
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Cor…IRC Representa quanto bem uma fonte luminosa reproduz as cores. IRC < 60Iluminação a LEDs Fraco (T12 Fluorescent, High Pressure Sodium). IRC 60-70 Razoável (T12 Fluorescent, Mercury Vapor, Metal Halide). IRC 70-80 Bom (T8/T12 Fluorescent, Metal Halide). IRC 80-90 Muito bom (T5/T8 Fluorescent, Ceramic Metal Halide). IRC 90+ Excelente (Incandescent, Halogen, Ceramic Metal Halide, Sunlight). (Color Rendering Index – CRI) 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 26
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Cor…IRC Color Rendering Index (CRI) CRI é uma medida da capacidade de uma fonte de luz para processar cores relativas a uma fonte de luz de referência (lâmpada incandescente). CRI pode ser comparado apenas para fontes de luz de CCTs iguais.Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 27
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!.....  Temperatura da Luz Encarnado Laranja Amarelo Verde Azul Violeta .780 .620 .597 .577 .492 .455 a .620 μm a .597 μm a .577 μm a .492 μm a .455 μm a .390 μm f 1800 K 4000 K 5500 K 8000 K 12000 K 16000 K Kº = Cº-123 Tonalidades Quentes Tonalidades Frias “Temperatura da Luz ?“- Então porque se mede a tonalidade da luz como “Temperatura”? Tudo começou nos finais do sec. XIX, quando um físico Inglês chamado William Kelvin aqueceu um bloco de carbono. Ele verificou que o bloco emitia uma luz de diferentesIluminação a LEDs tonalidades, a diferentes temperaturas. Inicialmente o bloco mudou para encarnado, aumentou para um amarelo mais brilhante á medida que a temperatura subia, até uma tonalidade de branco azulado nas mais altas temperaturas. Em sua honra, a temperatura das cores é medida em graus Kelvin (Kº), que não mais que uma variação da escala de graus centigrados/Celsius (Cº), mas que não tem nada a ver com a temperatura dos filamentos da lâmpadas que produzem luz, mas sim com o balanceamento da luz branca ter uma tonalidade mais amarelada ou mais azulada. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 28
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!.....  Temperatura da Luz A temperatura da cor, é medida em escala Kelvin, usada por cientistas, baseada na quantidade de luz emitida por metais quando aquecidos. Se uma barra de metal é aquecida a 1.000º K, emite a mesma luz que uma vela. A 3.000 K, a barra aumenta o brilho visivelmente com uma intensidade de luz semelhante à lâmpada residencial, e a 6.000 K, a barra parece ter um brilho branco azulado, fornecendo a mesma luz que o Flash de uma câmara….Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 29
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Temperatura da LuzIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 30
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Temperatura da Luz Céu Nublado 6500 -7500ºK Sol do Meio-dia 5500ºK CFLs ,Fluorescentes LEDs 2700-6500ºK HalogénioIluminação a LEDs 3000ºK Luz de Vela 2000ºK Incandescente 2700ºK 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 31
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Fontes de Luz Natural Filamentos Descarga SSLIluminação a LEDs Sol Incandescentes Fluorescentes LEDs Halogéneo CFLs ÕLEDs HID 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 32
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Família de Lâmpadas  Há 10 famílias de lâmpadas, mas de acordo com o seu principio de emissão de luz ficamos com 5 categorias. Sódio Mercúrio Baixa Alta Filamento Pressão Pressão de MetalIluminação a LEDs Tungsténio Halidos Sódio Alta Tungsténio Pressão Fluorescente Indução Halogénio LED/OLED Descarga Incandescente 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 33
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Características das Lâmpadas Fluxo Luminoso (Lúmenes) Mede a quantidade de luz. Quanto maior for o número, maior quantidade de luz é emitida. Fluxo Luminoso (Lúmenes) 840 Watts Watts 9 Mede a quantidade de electricidade Eficiência: Lúmenes/Watt 93 (Potência) fornecida. Quanto menos potência menos energia é gasta. Índice de Reprodução Pureza da Cor de Cor (CRI) Índice de Reprodução de Cor(CRI) 87 Mede a pureza da cor . Eficiência (L/W) A reprodução da cor é o efeito do Mede a eficácia. Quanto maior for o espectro da luz da Lâmpada, sobre a número mais eficiente é o produto. Cor da Luz cor aparente dos objectos. Temperatura da cor correlacionada (CCT) 3100 (Branco Quente) Temperatura da CorIluminação a LEDs Correlacionada (CCT) Warm White Bright White Daylight Mede a cor da luz. 2600 K 3200 K 4500 K 6500 K “Cool”- Fria Têm uma temperatura Kelvin mais elevada (3500-5500ºk); “Warm”-Quente têm uma temperatura mais baixa (2700-3500ºk) Marca & Modelo 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 34
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Eficiências das LâmpadasIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 35
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Tipos de fontes de luz : Como Funciona?  O Sol é uma estrela, fornece-nos calor e luz. Pros: Sol  Fonte grátis de luz;  Excelente reprodução de cores (CRI=100).Iluminação a LEDs Con:  Pode causar ofuscamento se não for controlada/projectada adequadamente.  Janelas/clarabóias podem aumentar aquecimento - perda/ganho em arrefecimento/aquecimento. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 36
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Tipos de fontes de luz : O SolIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 37
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Tipos de fontes de luz : Lâmpada incandescente Como Funciona – A corrente eléctrica passa através de um filamento; A resistência causa o seu aquecimento e incandescência e brilho. Pros – Baixo custo. – Variedade de tamanhos e formas. – Luz de excelente qualidade (CRI 95+).Iluminação a LEDs Cons – 90% da energia é convertida em calor. – Curta duração. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 38
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Tipos de fontes de luz : Lâmpada Halogéneo /HIR  Como Funciona – Lâmpada incandescente com regeneração de filamentos.  Pros – Eficiência energética 20-40% superior. – Maior duração. – Luz de excelente qualidade (CRI 95+) – Controlo do feixe/spot.  ConsIluminação a LEDs – Mais cara. – Compromisso entre performance e eficiência. – Poucos tamanhos e configurações disponíveis. HIR-Halogen Infrared 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 39
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Tipos de fontes de luz : Lâmpada Fluorescente  Pros – Muito eficiente. – Longa duração – Muitos tamanhos e cores.  Cons – Difícil controlo.Iluminação a LEDs – Sensível à Temperatura. – Precisa de balastro. – Contém Mercúrio. http://home.howstuffworks.com/fluorescent-lamp5.htm  Como Funciona – Arco eléctrico excita vapores de mercúrio que produzem UVs; revestimento de fósforo transforma UVs em luz visível. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 40
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Tipos de fontes de luz : Lâmpadas Fluorescentes Compactas Actualmente, a alternativa acessível e eficiente às lâmpadas incandescentes  Da família das fluorescentes: – Lâmpadas fluorescentes compactas (CFL’s)  Casquilho de rosca.  Blocos de encaixe – Fluorescentes lineares. – Fluorescentes de indução.Iluminação a LEDs  Pros  Cons  Muito eficiente. ◊ Controlo S/C.  Balastro electrónico incorporado. ◊ Sensível à Temperatura.  Longa duração. ◊ Preço.  Muitos tamanhos e cores. ◊ Contém Mercúrio. ◊ Formas e dimensões não standard. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 41
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Tipos de fontes de luz : Lâmpadas Fluorescentes Compactas  Todas as lâmpadas fluorescente precisam de Cobertura balastro. de Vidro Lâmpada – Ignição do arco voltaico para arranque da lâmpada. Revestimento – Regula a corrente da lâmpada. de Fósforo – Magnético (pouco eficiente). – Electrónico - eficiente, durável, fiável, caro. Vapores de Mercúrio Argon  Todas as lâmpadas fluorescente precisam de Mercúrio.Iluminação a LEDs Balastro Afecta essencialmente o sistema nervoso Electrónico central, sistema cardiovascular, sistema motor e sistema reprodutor, é persistente e tóxico no meio ambiente e é mantido no ciclo da água daí que certas espécies de peixes em determinados Alojamento lugares apresentam níveis elevados de do Balastro Mercúrio, peixes esses que não devem ser usados na alimentação humana, (especialmente Casquilho mulheres grávidas) ou animal. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 42
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Tipos de fontes de luz : Lâmpadas descarga de alta intensidade (HID)  Como Funciona – O arco voltaico excita os vapores de Mercúrio, produzindo luz visível.  Pros – Eficiência relativa – Longa duração. – Insensível à temperatura.Iluminação a LEDs  Cons – Requer tempo de aquecimento (warm up time). – Por vezes tem fraco CRI. – Contém Mercúrio. – Mais utilizada em iluminação pública. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 43
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Tipos de fontes de luz : Lâmpadas metal Halide (sais metálicos) Lâmpada de descarga, fonte de Luz branca com qualidade de luz e eficiência melhoradas, mais usadas em iluminação pública.  Standard • Fraca manutenção de lúmenes (65%). • Reprodução de cor marginal (CRI ~ 60-75).  Pulse Start • Consumo de energia reduzido. • Manutenção de lúmenes melhorada(75-85%).Iluminação a LEDs  Ceramic • Excelente índice de reprodução de cor (CRI > 90). • Novas potências mais fracas (track lighting, etc.). 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 44
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Qual produz mais luz? 1 kWh = 600 Gr CO2 50-watt 200-watt < =Iluminação a LEDs 200-watt 50-watt = Eficiência eléctrica reduz as emissões de CO2 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 45
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!.....  Mas…. A publicidade pode enganar…Iluminação a LEDs ≠ 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 46
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Tipos de fontes de luz : Lâmpada incandescente LEDs são semicondutores, não “Lâmpadas”… LEDs são intrinsecamente direccionais…Iluminação a LEDs Source: Cree 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 47
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Luminárias e Ópticas: introdução A Óptica é o ramo da física que envolve o comportamento e as propriedades da luz, incluindo as suas interacções com a matéria e a construção de instrumentos que a utilizam ou detectam Luminária - Aparelho que distribui filtra ou Fonte de Luz transforma a luz de uma ou mais lâmpadas, incluindo apoio, fixação e protecção das Luminária lâmpadas, mas sem incluir as próprias lâmpadas. Parte Óptica: distribui, filtra e transforma a luz, A óptica primária do LED (silicone dome) para evitar encandeamentoIluminação a LEDs está colocada directamente no chip do LED, definida para melhorar o ângulo de visão e aumentar a eficácia óptica do LED. Os critérios para determinar que reflector, difusor e lente a utilizar, depende da aplicação. As Reflector Difusor Lente características do LED também devem ser tomadas em conta… 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 48
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Luminárias e Ópticas: introdução Os Reflectores são utilizados de modo a reflectir a luz para a direcção pretendida. São principalmente feitos de alumínio ou de plástico metalizado. É usada folha de alumínio de alta reflexão “Alanod / Almeco” que tem uma reflectância total superior a 96%. Quatro geometrias básicas de um reflector: Reflectores com várias estruturas de superfície Elipse Hipérbole Parábola Zonas LED FIluminação a LEDs LED LED LED F F F F Elliptical Hyperbolic Parabolic Zonal 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 49
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Luminárias e Ópticas: Reflectores Reflectores Lentes + eficientes menores dimensões04-11-2012 Por : Luís Timóteo 50
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Luminárias e Ópticas: Difusores Difusor direcciona a luz por dispersão e difusão, através das características do seu seu material. Luz difusa é também obtida, fazendo a luz reflectir-se difusamente a partir de uma superfície branca. Os difusores baseados em mecanismo de difusão são divididos nos seguintes tipos: Opal,  Gaussian, Difusor prismático. LUZ LUZ LUZIluminação a LEDs Micro-partículas dispersoras Estrutura fina criada por jacto de areia Opal Gaussian Prismatic 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 51
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Luminárias e Ópticas: Difusores O Difusor Microprismático é um difusor feito a partir de material plástico transparente com forma geométrica especial no interior do qual acontecem as leis da refracção da luz.Iluminação a LEDs A Curva de distribuição da luz tem uma forma de coseno. Luminária LED equipada com um difusor micro- prismático único, que cria o efeito dinâmico um anel 3D. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 52
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Luminárias e Ópticas: Lentes Lente: é um dispositivo ótico com perfeita ou aproximada simetria axial , que transmite e refracta a luz, convergindo ou divergindo o feixe.Iluminação a LEDs Uma lente simples consiste de um único elemento óptico. Uma lente composto é um conjunto de lentes simples (elementos) com um eixo comum. O uso de elementos múltiplos permite mais efeitos ópticos que podem ser projectados por uma única lente. As lentes são tipicamente feitas de vidro ou plástico transparente. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 53
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Luminárias e Ópticas: Lentes LED Função da lente. Convergir ou divergir… LENTE Tipos diferentes de lentes usadas com LEDsIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 54
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Luminárias e Ópticas: Materiais Materiais para a óptica de reflexão - com características diferentes estão disponíveis a fim de alcançar os diferentes tipos de reflexão. Existem três tipos básicos de reflexão: reflexão espelho, difusa e mista. A diferença entre os tipos de reflexão é, devida á proporção do espelho e da peça de reflexão difusa. Tipos diferentes de reflexões produzidas…Iluminação a LEDs Reflexão ideal de espelho Reflexão real de espelho Reflexão difusa de ideal Reflexão Mista Reflexão lambertiana Lambertiana com reflexão por espelho Materiais para a ópticas de refracção - Várias peças ópticas precisam de diversos materiais ópticos. Alumínio com vários tipos de acabamento, e folhas de metal e com revestimento em pó são utilizadas para reflectores. Policarbonato transparente (PC), poliestireno, e polimetilmetacrilato (PMMA) são utilizados para difusores micro-prismáticas e lentes. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 55
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência de calor: Introdução  Todas as fontes de luz(?), convertem energia eléctrica em luz visível e calor, em diversas proporções.  LEDs têm melhor eficácia do que as fontes tradicionais incandescentes ou lâmpadas fluorescentes. No entanto, a temperatura nos LEDs é uma questão de preocupação. O calor pode ser transferido por três maneiras: Condução, Convecção e Radiação. Panela Quente Aquecedor aquece ar frio O Sol aquece a TerraIluminação a LEDs Condução (COND): O calor é Convecção (CONV): O calor é Radiação (RAD): O calor é transferido entre objectos transferido entre fluidos transferido através do espaço sólidos. (gases e líquidos). sem medium. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 56
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência Térmica: Comparações  No caso de fontes tradicionais de luz incandescentes ou lâmpadas fluorescentes, o calor é transferido da fonte de luz para o ambiente na mesma direcção que a luz visível através de radiação infravermelha (IR). Uma vez que os LEDs apenas emitem uma pequena radiação IR , é possível a transferência de calor, predominantemente por condução e por convecção. A área activa do LED tem de ser mantida á temperatura mais baixa possível durante a operação (até 70 ° C… pela regra do dedo..) O Design térmico é essencial para a concepção geral de luminárias á base de LEDs. Luminária com controle térmico inadequado causa acumulação de calor na área activa do LED que levarão à sua destruição. Incandescente LED Radiação Luz VisívelIluminação a LEDs Luz Visível Condução Condução+Convecção Convecção Ao contrário das fontes tradicionais de luz, nos LEDs a dissipação de calor depende, principalmente, da Condução e Convecção. O calor produzido pela fonte de luz LED, tem de ser dissipado da forma mais eficiente, a fim de garantir o melhor desempenho de uma luminária… 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 57
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência Térmica: Comparações Os produtos de iluminação LED: usam diodos emissores de luz, parta produzir em Iuz muito eficiente. O movimento de Electrões através de um material semicondutor ilumina fontes minúsculas de luz a que chamamos LEDs. Uma quantidade pequena de calor é libertada para um dissipador de calor. Um produto LEDs bem projectado é normalmente frio ao toque. Luz Calor Lâmpadas incandescentes: produzem luz através da passagem de electricidade através por um filamento metálico , que ao ficar quente brilha produzindo luz. As lâmpadas Luz incandescente libertam 90% de sua energia na forma de calor…Iluminação a LEDs Luz CFL: a corrente eléctrica é conduzida através Calor de um tubo contendo gás. Esta reacção produz luz ultravioleta que é transformada em luz visível pelo revestimento fluorescente (chamado de fósforo) na parede interior do tubo. A CFL liberta cerca de 20% da sua Calor energia como calor. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 58
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência Térmica: Comparações Tipos de fontes de luz : Lâmpada Halogéneo /HIRIluminação a LEDs LEDs transferem calor através de condução, não irradiação… LEDs não queimam, variam de brilho com o tempo… Source: Cree 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 59
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência Térmica: Conversão de potência A energia eléctrica consumida por uma fonte de luz é convertida em luz visível, em radiação IR/UV e em calor em várias porções, dependendo do tipo de fonte de luz utilizada. Luz Luz Luz Luz VisívelIluminação a LEDs Cond+Conv. Radiação (RAD) emite directamente para o ambiente, na mesma direcção da luz visível. Suponha uma fonte de energia eléctrica com a potência de entrada de 20W, o calor dissipado por condução e convecção através de fontes de luz será: LED: CalorCOND+CONV = 20W x 75% = 15W Mais de dois terços do calor é retirado por Fluorescente: CalorCOND+CONV = 20W x 42% = 8.4W condução & Convecção. No entanto o LED tem Incandescente; CalorCOND+CONV = 20W x 19% = 3.8W a melhor eficácia, a gestão térmica é crucial e sistema de refrigeração é essencial para o design de luminárias baseadas em LEDs. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 60
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência Térmica: Geração de calor A estrutura genérica dum módulo de luz LED consiste:  de um chip de LED  uma placa de circuito impresso  um sistema de arrefecimento fixado: Chip de LED Quando é ligado, o chip de LED, produz luz visível e gera calor O  fonte de luz calor. calor é extraído do chip de LED pela placa de circuito impresso e Placa de Circuito Impresso dissipador de calor e, posteriormente, libertado para a atmosfera.  ligação eléctrica com chip de LED. Dissipador  melhora a dissipação de calor por condução e convenção. LED chip PCBIluminação a LEDs LED Dissipador O CALOR é retirado do chip, para o ambiente. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 61
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência Térmica: Geração de calor Temperatura da junção - quando os LEDs se ligam, um subproduto da produção de luz emitida é o calor. É importante manter a temperatura da junção de LED ao menor valor possível. O termo "junção" refere-se à junção PN dentro da pastilha do semicondutor. Você pode encontrar o valor máximo recomendado para cada LED na folha de dados (datasheet). Uma vez que a temperatura da junção é a temperatura mais elevada no interior do LED, representa a figura de mérito para Junção (área Activa) predizer a longevidade do LED.Iluminação a LEDs A Temperatura da junção é afectada por muitos factores, Temperatura da junção -Tj tais como o sistema de refrigeração, meio ambiente, material de interface, etc. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 62
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência Térmica: Geração de calor  Resistência térmica - é a razão entre a diferença de temperatura e a energia consumida ( C/W). Mostra o quão boa é a transferência de calor entre os materiais / componentes.Iluminação a LEDs Resistência térmica entre junção e Configuração simplificada para ambiente. simulação térmica com parâmetros entrada / saída 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 63
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência Térmica: Geração de calor Objectivo reduzir a temperatura do LED, de modo a ter maior saída, e um tempo de vida mais longo. A temperatura ambiente máxima a que os LEDs podem funcionar é determinada pela temperatura de junção PN: T j  A temperatura máxima da junção é: T j m ax, mas o objectivo é o de manter T j baixo. R1 + R2Iluminação a LEDs R1 + Rh + R2  Potência dissipada: P V I  Temperatura da junção :T j Ta Rth j a P  Dissipador: absorve o calor e dissipa-o por condução ou convecção.  Mas, ao adicionarmos um dissipador (heatsink), estamos também a adicionar uma resistência  é preciso determinar o seu valor máximo… 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 64
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência Térmica: Sistema de Refrigeração Os LEDs, como todos os dispositivos electrónicos, são dependentes da temperatura. O desempenho dos LEDs depende fortemente da temperatura ambiente. A operação de luminárias á base de LEDs em altas temperaturas sem design térmico adequado, pode sobreaquecer os LEDs, e, eventualmente, levar a uma vida útil curta ou falha do dispositivo. Um Sistema de refrigeração bem projectado é necessário para manter a vida longa e alta eficácia da luminária.Iluminação a LEDs A gestão térmica é a parte mais crítica no design de luminárias LED. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 65
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência Térmica: Sistema de Refrigeração O excesso de calor afecta directamente a curto e longo prazo, o desempenho LED. Curto prazo: mudança de cor e redução da emissão de luz.  A longo prazo: Acelera depreciação luminosa e redução de vida útil.Iluminação a LEDs Luminárias de LEDs com ventoinha LEDs com dissipadores de calor 1 & 2: Ventoinha, 3: LED, 4: Reflector de luz  Sistemas de arrefecimento Naturais e forçados são usados ​para a dissipação de calor … 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 66
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência Térmica: Sistema de Refrigeração Sistemas de arrefecimento Naturais e forçados são usados ​para a dissipação de calor … Sistema de arrefecimento natural (Passivo): com dissipador de calor, com tecnologias ou recursos de design, usados ​para esfriar a fonte de luz, sem consumo de energia. Sistema de arrefecimento forçado (Activo): com ventilador ou jacto sintético, consome energia extra a fim de conduzir o calor para fora da fonte deIluminação a LEDs refrigeração da luz. Com o mesmo módulo LED, dois diferentes sistemas de refrigeração são aplicados, devido a diferentes ambientes de trabalho. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 67
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Transferência Térmica: Sistema de Refrigeração Com o mesmo módulo LED, dois diferentes sistemas de refrigeração são aplicados, devido a diferentes ambientes de trabalho. Luminária LED com arrefecimento Luminária LED com arrefecimento natural-Iluminação a LEDs forçado - Jacto sintético dissipador de calor Imagem da esquerda mostra um Na imagem da esquerda, há um sistema de refrigeração forçada sistema de refrigeração natural no no módulo LED, que é chamado módulo, chamada de dissipador . É de jacto sintético. É um tipo de um componente ou montagem, que fluxo de jacto que é sintetizada a transfere o calor gerado dentro do partir do ar ambiente. módulo de LED para o ar exterior. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 68
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Design térmico: Refrigeração passivaEspaçamento LED – A maioria da energia eléctrica no LED, é dissipada na forma de calor. O espaçamento mais apertado dos LEDs proporciona uma menor área de dissipação de calor, o que resulta em temperaturas mais altas de junção. Os LEDs devem ser espaçados tão distantes, quanto os “packs” dos mesmos e o design das ópticas o permitam. Exemplos de espaçamento de LEDs04-11-2012 Por : Luís Timóteo 69
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Design térmico: Refrigeração passivaForma - convecção é o processo de fluidos, seja no ar ou em líquido, no qual a energia do calor, é transferida da superfície para o ambiente.Quanto maior for a área da superfície, mais a convecção ocorre. Um dos exemplos é do dissipador de calor. O objectivo do desenho da geometria é maximizar a área de superfície de convecção. As aletas aumentam eficazmente a área de superfície, permanecendo confinada a um volume de espaço reduzido (footprint). O acabamento da superfície - A emissividade do material (geralmente ε escrito ou e) é a capacidade relativa da sua superfície para emitir energia por radiação. É a razão entre a energia irradiada por um determinado material e energia irradiada por um corpo negro à mesma temperatura. Um radiador de corpo negro ideal tem um ε = 1 enquanto qualquer objecto real teria ε <1.Revestimentos de alta emissividade: são usados ​para aumentar a taxa de transferência de calor para o meio. Em geral, quanto mais baço e mais negro é um material, mais próxima a sua emissividade é de 1. Quanto mais um material é reflector, mais a sua emissividade é próximo de 0.04-11-2012 Por : Luís Timóteo 70
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Design térmico: Refrigeração passivaPCB: Placa de circuito impresso – os LEDs são montados em multi-camadas FR4 ou em placas de circuito impresso com núcleo de metal (MCPCB). Para assegurar uma operação óptima, a resistência térmica do PCB deve ser mantido tão baixo quanto possível.FR4 PCB - FR4 é material padrão para MCPCB - Consiste de uma camada de cobre, PCBs. O número de LEDs por cada uma camada de dieléctrico e um difusor de PCB depende da potência de entrada calor de alumínio, ou de chapa de cobre. do LED, condições de espaçamento, Aumentando a espessura de cobre e um etc. Vias térmicas são o método para dieléctrica mais fino, com alta condutividade transferir o calor a partir do PCB para o térmica, reduziria drasticamente a resistência sistema de refrigeração. térmica.04-11-2012 Por : Luís Timóteo 71
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Design térmico: Refrigeração passivaRugosidade - Anexar um dissipador de calor para um pack de semicondutores, requer um contacto sólido entre as duas superfícies. Infelizmente, não importa o quão bem preparadas, as superfícies sólidas nunca são realmente planas ou suaves o suficiente para permitir o contacto íntimo. Todas as superfícies têm uma certa rugosidade devido aos montes e vales microscópicos. Sobreposta a esta rugosidade da superfície, existe uma não planaridade macroscópica ,sob uma forma côncava, convexa ou torcida. Quando tais superfícies são postas em contacto, apenas as colinas das superfícies entram em contacto físico. Os vales são separados e formam espaços cheios de ar.Material de interface térmico - material condutor térmico, que é aplicado para aumentar a condutividade térmica através de juntas de superfícies sólidas, tal como entre a PCB e do dissipador de calor, a fim de aumentar a eficiência da transferência térmica, pois os espaços entre as superfícies que estão em contacto mecânico são enchidos com o ar, que é um condutor muito pobre. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 72
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Controlo Electrónico: LED driver Lembra-se da ligação de lâmpadas incandescentes á rede eléctrica? Mas os LEDs trabalham com uma tensão muito menor (3-5 V) e é um dispositivo DC. Por esta razão os LEDs não podem ser ligados directamente à rede. Para ligar LEDs á rede eléctrica, usa-se um circuito electrónico simples, chamado LED driver (também chamado de Balastro electrónico, ReactorIluminação a LEDs Electrónico, fonte LED…) que muda a tensão AC em DC, reduzindo a condução de corrente nos LEDs. As Luminárias modernas, com valor acrescentado (possibilidade de controlo de luminosidade, unidade de emergência, sensor de presença, controle remoto) requerem circuitos electrónicos mais complexos. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 73
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Controlo Electrónico: LED driver – Tipos e parâmetros  De acordo com o tipo de sinal de  Parâmetros mais importantes LED saída, temos três grupos de drivers driver. de LED: Corrente Constante (CC) Voltagem/Corrente nominal LEDs estão ligados em serie, o driver Valor predefinido de voltagem/corrente. fornece um valor preciso de corrente. Bom para controlo de luminosidade Potência Nominal (Dimmer). Potência de saída do driver. Eficácia Voltagem Constante (VC) Relação entre a potência de saída e a potência LEDs estão ligados em paralelo, ideal para de entrada em percentagem - maior númeroIluminação a LEDs tiras decorativas de LEDs. significa melhor driver. Podem ser ligados muitos LEDs. Não recomendado para dimmer. Especial (CC+VC) Podem ser ligados LEDs em série e em paralelo. Solução mais cara. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 74
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Controlo Electrónico: LED driver – Recursos adicionais Interface analógico - maneira mais fácil de controlar o brilho de uma luminária. Interface Analógico - usado na industrial de iluminação , para controlo de luminosidade (dimming): TE/LE - trailing/leading edge (Regulação a Tiristor) - Somente para controlo de uma luminária. 0-10 V, 1-10 V dimming – suporta controlo sobre mais do que uma luminária.  Sistema mais utilizado, no controlo de luminosidade em estabelecimentos comerciais (Ex. luzes de montras - “spots”). - Não é possível desligar a luminária através do controlador analógico. Interface Digital - comunicação sofisticada com a luminária.Iluminação a LEDs Possibilidade de ligação de vários controladores de LED através do interface digital, e controlá-los de forma independente. Suporta a leitura do estado de cada luminária. Suporta “dimming”, sensor de presença, controlo remoto, sistemas ajustáveis ​de tonalidade de cores da luz, etc.,. Interface Digital é usado nos seguintes sistemas de controlo de iluminação: DALI - Digital Addressable Lighting Interface. DSI - Digital Signal Interface. DMX - Digital MultipleX. KNX - Worldwide standard for all applications in home and building control. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 75
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Controlo Electrónico: LED driver – Recursos adicionaisPrimeiro Circuito para “Dimming” LEDs, a partir do controlo a TRIACs usado para lâmpadas incandescentes.04-11-2012 Por : Luís Timóteo 76
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Controlo Electrónico: LED driver – Recursos adicionais04-11-2012 Por : Luís Timóteo 77
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Controlo Electrónico: LED driver – Recursos adicionais Interface Digital (Cont.) - comunicação sofisticada com a luminária.  Solução para instalações / projectos com grande número e variedade de tipos de luminárias. Branco Ajustável Se duplicarmos algumas peças Electrónicas dentro do driver, pode-se ligar e controlar dois tipos de LEDs com CCT diferentes (temperatura de cor correlacionada) - branco frio, e branco quente.  + Possibilidade de "afinar" CCT da luz de uma luminária e usá-la em várias aplicações de bem-estar.Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 78
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Controlo Electrónico: LED driver – Recursos adicionais Feedback Térmico LED driver pode controlar a temperatura dos LEDs. Com base na temperatura real, o LED Driver pode diminuir a corrente, a fim de evitar o sobreaquecimento dos LEDs, em caso de temperatura ambiente excessiva.Iluminação a LEDs  + A vida útil da fonte de luz LED pode ser facilmente mantida por este modo.. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 79
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Controlo Electrónico: LED driver – Recursos adicionais Controlo Remoto LED driver pode facilmente ter implementado a função de controle remoto para controle sem fios da luminária. Pack de Emergência LED driver com o Pack de emergência, monitora continuamente a rede eléctrica, e em caso de apagão, alimenta a fonte de luz através de baterias. São usadasIluminação a LEDs unidades de emergência standard ​com baterias que podem alimentar a luminária em modo de emergência por 1 a 3 horas.  + Uma das características mais importantes, exigidas por todas as instalações públicas... 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 80
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Controlo Electrónico: LED driver – Recursos adicionais Controlo RemotoIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 81
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Controlo Electrónico: LED driver – Recursos adicionais Controlo Remoto Ajuste automático para a quantidade de LEDs em série. 1-12 LEDs x 3W04-11-2012 Por : Luís Timóteo 82
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Eficiência energética dos LEDs: Eficiência de um LED [%] : P P PEL IV P Responsividade de um LED [W/A] : R I Largura de Banda de um LED [Hz] : 1 B (pequenos sinais) 2 P : Potência óptica de saída PEL : Potência eléctrica dissipada : Corrente de luz : LED Rise time04-11-2012 Por : Luís Timóteo 83
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Eficiência energética dos LEDs: Depende de vários factores Eficácia do dispositivo LED Controlo Térmico do LED Eficiência do driver/Fonte de Alimentação Design da Luminária LED04-11-2012 Por : Luís Timóteo 84
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Vantagens dos LEDs: Alta eficácia A eficácia de LEDs é melhorada de dia para dia. Os dados mais recentes, apresentam eficácias em laboratório acima de 230 lúmenes por watt. No entanto, em aparelhos de iluminação real, temos que considerar vários factores:  O desempenho do módulo de controle.  Depreciação do fluxo de luminoso com a temperatura de junção.Iluminação a LEDs  Perdas ópticas, etc. - que reduzem a eficácia global do sistema. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 85
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Eficiências dos LEDsEff. Luminosa (lm/Watt) =K* ηelec* ηEQI* ηextrac* ηconv Final Corrente. Eficiência eléctrica 95% 80% Eficiência Quantum interna 100% 80% Eficiência da extracção 90% 70% Eficiência da conversão branco 100% 60% K= Eficácia luminosa de branco a 6500K com EQI de 100% (340lm/watt). Eficiência Quantum Externa = ηIQE* ηextrac. Wall-Plug Efficiency = ηelec* ηIQE* ηextrac04-11-2012 Por : Luís Timóteo 86
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Vantagens dos LEDs: Controlabilidade LEDs podem ser integrados no sistema de controlo electrónico, o que permite o controlo do equilíbrio da cor e da intensidade, independentes um do outro, mantendo o índice de reprodução de cores (CRI).Iluminação a LEDs  Isto é impossível com as fontes de luz tradicionais. Para a iluminação geral, os LEDs têm a capacidade de escurecer (dimming) a partir 0.1 % a 100%... 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 87
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Vantagens dos LEDs: Dimensões O tamanho do LED é muito pequeno, permitindo aos designers criar luminárias de quaisquer formas e dimensões, dependendo das aplicações.Iluminação a LEDs LEDs Lâmpadas incandescentes Tubos Fluorescentes 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 88
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Vantagens dos LEDs: Direccionalidade Graças à natureza direccional da emissão de luz, os LEDs têm uma maior eficiência de aplicação do que outras fontes de luz em certas aplicações de iluminação. LED Incandescente As lâmpadas fluorescentes e Luz perdida incandescente padrão, emitem luz em todas as direcções. Grande parte da luz produzida pela lâmpada é perdida no interior do aplique, reabsorvida pela lâmpada, ou fugas a partirIluminação a LEDs do aplique numa direcção que não é útil para a aplicação pretendida. Lâmpada incandescente LED tradicional  Assim, muitos tipos de apliques, incluindo luminárias embutidas, luminárias gerais e sob armários, têm relação de fluxo luminoso abaixo de 60%. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 89
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Vantagens dos LEDs: Direccionalidade LEDs emitem luz numa direcção específica, reduzindo a necessidade de reflectores e difusores para dirigir a luz.  No entanto, apliques e sistemas de iluminação bem desenhados e usando LEDs podem potencialmente fornecer luz mais eficiente para o local pretendido.Iluminação a LEDs Durabilidade Os LEDs são altamente resistentes. Eles não têm filamentos que possam ser danificados devido a vibrações mecânicas e choques.  Luminárias LED pode ser especialmente apropriadas em aplicações com forte probabilidade de quebra da lâmpada (à prova de vandalismo). 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 90
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Vantagens dos LEDs: Funcionamento a baixa temperatura As temperaturas baixas, apresentam um desafio para lâmpadas fluorescentes. A baixas temperaturas, maior é a tensão necessária para iniciar a lâmpada fluorescente, e o fluxo luminoso é diminuído. Em contraste, o desempenho do LED é inerentemente aumentado a baixas temperaturas de operação. Este recurso predestina LEDs para supermercados, instalações frigoríficas, e aplicações no exterior…Iluminação a LEDs Centro Comercial Iluminação de Natal 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 91
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Vantagens dos LEDs: Ligação instantânea e comutação rápida Ao contrário de outras fontes de luz tradicionais, fluorescentes ou lâmpadas de iodetos metálicos, os LEDs alcançam a luminosidade total instantaneamente, e sem atraso. Na iluminação geral, por sua vez, a ligação instantânea pode ser desejável tanto para segurança como parta comodidade. Em contraste com as fontes de luz tradicionais, a vida útil do LED e manutenção do fluxo luminoso não serão afectados pela comutação frequente.Iluminação a LEDs Ligação Instantânea Comutação frequente  A capacidade de comutação, faz dos LEDs, um dispositivo adequado para uso com todos os tipos de controlos “on-off”, sensores de presença ou da luz do dia. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 92
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Vantagens dos LEDs: Sem emissão de UVs LEDs emitem uma quantidade desprezível de luz ultravioleta (UV) e muito pouca radiação infravermelha. Um pequena quantidade de calor irradiado por LEDs torna-os adequados para as mercadorias que são sensíveis ao calor. A falta de radiação UV (com desenho apropriado da parte óptica) torna-os atraentes para a iluminação de objectos delicados como obras de arte, bem como para materiais sujeitos a degradação por UV. Aplicações de iluminação:Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 93
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Vantagens dos LEDs: Fiabilidade e durabilidade Ao contrário de outras fontes de luz, os LEDs não "queimam" eles só perdem lentamente sua saída de luz ao longo do tempo. Este factor é importante na vida útil dos LEDs. Os fabricantes estão agora afirmando a manutenção do fluxo luminoso a 70% durante a sua vida útil, que pode variar dependendo das condições operacionais (temperatura, humidade), e do tipo de LED.Iluminação a LEDs  Existem inúmeros factores, que podem encurtar a vida do LED, mas a principal causa de diminuição de luz, é o calor gerado pela junção do LED. O calor deve ser removido do dispositivo por condução ou convecção. Sem dispositivo de gestão térmica, a temperatura irá subir, e vai causar a diminuição de saída contínua de luz. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 94
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Vantagens dos LEDs: Impacto ambiental Através dos LEDs podemos reduzir o impacto ambiental em diversas áreas. Maior vida útil das lâmpadas significa que menos recursos são necessários para a sua manutenção. Eles também usam nenhum mercúrio e menos fósforo do que as alternativas fluorescentes. Estes factos, combinados com LEDs de alta eficiência, fazem uma escolha inteligente que ao mesmo tempo reduz o impacto humano sobre a natureza.Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 95
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação de escritórios A iluminação de instalações para áreas de escritórios devem cumprir vários requisitos:  Fornecer o fluxo luminoso ideal conforme os requisitos do ambiente de trabalho. Manter o índice de reprodução de cor (CRI)  Alcançar os requisitos normativos para o sistema óptico de luminárias LED ou seja luminância máxima da área do emissor de luz deve ser inferior a 1500 cd/m2 no ângulo de 65 °  Minimizar o consumo de energia e fazer a instalação de iluminação mais confortável, combinando sistemas de controle de iluminação, com reguladores de tensão, sensores de luz do dia, etc  Além dos requisitos obrigatórios, as luminárias LED podem oferecer outras vantagens como a regulação CCT da luz branca, permitindo aos utilizadores ajustar seu ambiente, conforme as suas necessidades.Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 96
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação de escritórios Luminárias para iluminação geral com diferentes sistemas ópticos: Difusores: Um difusor microprismático, tem a estrutura da sua superfície optimizada para moldar o fluxo luminoso para a curva de rotação simétrica da distribuição de luz. Esta característica garante a uniformidade excelente da iluminação horizontal. Também limita a luminância da luminária para valores máximos especificados por standard (padrão). Estrutura microprismática Este tipo de sistema óptico, também garante um elevadoIluminação a LEDs rácio de saída da luminária. Distribuição indirecta de luz : A Luminária com design típico (cobrindo completamente a fonte de luz LED) é muito popular para iluminação de escritórios e todas as outras áreas onde alta percentagem de luz difusa é necessária. Com o sistema reflector traseiro, o fluxo luminoso sai da luminária por reflexão difusa resultando uma uniformidade superior de iluminação, alta de iluminação vertical, e contrastes suaves. Distribuição indirecta de luz 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 97
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação de espaços comerciais A iluminação adequada num ambiente comercial tem uma importância fundamental uma vez que melhora a aparência dos produtos e leva ao aumento das vendas.  A instalação de iluminação LED em Centros Comerciais, ajuda os comerciantes a economizar energia, eliminar a degradação de produtos sensíveis à radiação infravermelha e ultravioleta, graças á luz criada por LEDs, mantendo simultaneamente uma elevada qualidade da luz utilizada.Iluminação a LEDs Luminárias LED em calha, iluminam produtos Shopping iluminado por luminárias LED suspensas num estabelecimento comercial (OMS Elite – Rebell LED) (OMS Elite - Vario Track LED) 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 98
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação de espaços comerciaisIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 99
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação de corredores Para os requisitos de intensidade de iluminação para corredores (100-200 lx), não há maneira de pensar sobre diferentes fontes de luz que não sejam os LEDs..  Especialmente para projectores equipados com reflectores de rotação simétrica, para garantir uma iluminação perfeitamente uniforme para corredores. Dependendo da altura de montagem, é possível escolher a partir de saídas de diferentes intensidades (até 3000 lm).  Combinado com detector de movimento, o consumo de energia pode ser diminuído ainda mais. AIluminação a LEDs comutação frequente não influencia a vida dos LEDs.  Para aplicações decorativas ou de eventos, é possível utilizar módulos de LED RGB-cor no interior das luminárias. Corredor iluminado por focos a LEDs (OMS Downlight Castor) 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 100
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação residencial Tem havido um crescimento acelerado nos últimos anos para a iluminação residencial a LED, direccionado para a iluminação geral, para substituição de lâmpadas incandescentes e fluorescentes.  As razões do crescimento encontram-se nas qualidades ecológicas de iluminação residencial a LEDs, tais como a poupança de energia, não-toxicidade, sem manutenção, e graças á diminuição do desperdício a longo prazo, devido á longa vida das luminárias á base de LEDs.Iluminação a LEDs Espaço habitacional iluminado por linha de Escada iluminada por pilares iluminação contínua(OMS - Line Range) (OMS – Eula) 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 101
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação Arquitectural LEDs estão reinventando o visual e a sensação de arranha-céus, pontes, fachadas e outras superfícies arquitectónicas ao redor do globo. A lâmpada incandescente está sendo substituíra por LEDs energeticamente eficientes, que são amigos do ambiente e têm um custo-benefício superior.Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 102
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação de Emergência As luzes de emergência são um importante requisito de segurança e legalmente exigido em edifícios públicos.  No caso de emergência, como um incêndio, o seu funcionamento é crítico, a fim de proteger a segurança humana.  Pelo design, o sinal de emergência pode operar 24 horas por dia e pode consumir grandes quantidades de energia. Muitos sinais de emergência instalados actualmente usam as antigas fontes luminosas incandescentes ou fluorescentes.  Com LEDs, o consumo excessivo de energia e a manutenção deIluminação a LEDs sinais de emergência torna-se insignificante graças às vantagens da tecnologia LED.  Luminárias á base de LEDs com interruptor de emergência e pack de baterias proporcionam um nível suficiente de iluminação para saídas de emergência ou de iluminação anti-pânico. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 103
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação de vias públicas Principais vantagens da iluminação pública LED incluem:  A Visibilidade nocturna é melhorada graças a renderização mais elevada da cor, maior temperatura de cor e maior uniformidade da luminância:. Significativamente maior vida útil. Reduz o consumo de energia. Redução dos custos de manutenção. Instant-on sem atrasos.Iluminação a LEDs  Nenhum mercúrio, chumbo ou outros metais perigosos.  Reduzido impacto ambiental. Uma oportunidade para implementar controlos programáveis (Por exemplo, iluminação bi-Nivel). Passeio público iluminado por postes de iluminação LED(Forstreet Sinistra) 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 104
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação de Parques de estacionamento As Luzes de parques de estacionamento tem de emitir luz branca, clara e bem visível, mantendo o consumo de energia num nível mais baixo possível. Estas são razões pelas quais luzes de LEDs são preferidas hoje:  Principais características da luzes de parques de estacionamento incluem: Uniformidade de iluminação. Longa vida. Baixo consumo de energia. Operação de 24 horas. Possibilidades de escurecimento (dimming).Iluminação a LEDs Operação em baixa temperatura (sem diminuição do fluxo luminoso). Parque iluminado por luminárias a LEDs (Garage lighting) 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 105
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Sinalização de TrânsitoIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 106
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação de vias públicasIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 107
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Medicina Benefícios Variação da temperatura da cor; Correcção de sombra; Matriz Multilentes; Conceito ergonómico de esterilização operacional. Durabilidade excelente. Isenção de infravermelhos; "Cool" light.04-11-2012 Por : Luís Timóteo 108
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação automóvel 2007 - Lançamento dos primeiros faróis LED. LEDs com luz da temperatura e cor de luz de HID, possibilitam a criação de um estilo de marca.Courtesy: OSRAM04-11-2012 Por : Luís Timóteo 109
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação automóvel O que se espera ver nas estrada nos próximos anos?  Audi R8: Sistema de iluminação 100% LED.Introdução do sistema Daytime Running Lights (DRL),Especialmente com LEDs.- Evitar o uso de médios (LB “Low Beam”) ou mínimos durante o dia. -Desperdício deenergia.Regulamentos e standards serão formulados para o uso de LEDs nos faróis dianteiros e traseiros dos automóveis, Xenons e CCFLs04-11-2012 Por : Luís Timóteo 110
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Efeitos luminosos04-11-2012 Por : Luís Timóteo 111
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações dos LEDs: Iluminação ornamental 3D PedLED™ bulb beam spread A19 Style Bulb; when fixed in a parabolic reflector 75 LED Elements 38 LEDs Plant Bar LEDTRONICS, INC.04-11-2012 Por : Luís Timóteo 112
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações gerais dos LEDs:04-11-2012 Por : Luís Timóteo 113
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Aplicações gerais dos LEDs:04-11-2012 Por : Luís Timóteo 114
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Futuro da iluminação a LEDs: o Futuro . LEDs de alto brilho representam o desenvolvimento mais significativo na iluminação geral, desde a invenção da lâmpada incandescente, há mais de um século. Eles permitem-nos criar, soluções de iluminação únicas, energeticamente eficientes e com baixos custos de manutenção. Além disso, com o aumento do investimento e investigação contínua e os aumentos de produtos disponíveis no mercado, tendem para a descida dos preços. Actualmente, os LEDs são comummente usados ​em aplicações de indicativos, como semáforos e iluminação automóvel. LEDs RGB têm sido utilizados com maior frequência na indústria do entretenimento, como casinos ou casas nocturnas ao longo dos últimos anos.  Hoje em dia, os LEDs estão e penetrar fortemente na iluminação branca em geral, principalmenteIluminação a LEDs nos mercados residencial, comercial e de negócios. O Departamento dos EUA de Energia estima que se a iluminação LED for rápida e amplamente adoptada nos Estados Unidos nos próximos 20 anos, a tecnologia irá: Proporcionar uma economia de cerca de $ 265 bilhões de dólares Reduzir a procura por energia eléctrica de iluminação em 33% até 2027. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 115
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Futuro da iluminação a LEDs: Materiais condutores de Luz – Edge Lighting . Edge Lighting: incorpora dezenas a centenas de LEDs colocados de maneira uniforme ao longo das bordas da tela. A luz é dispersa sobre a tela em si, através de acrílico PMMA (com partículas de difusão). É possível ter dispositivos muito finos utilizando este método de iluminação. PMMA, Polymethylmethacrylate (Acrylic). A PMMA padrão clara, conduz luz por meio de reflexão interna total. Os raios de luz permanecemIluminação a LEDs dentro da folha, apenas saindo através das bordas. Usando partículas difusoras dentro PMMA, os raios de luz vão sair da folha de PMMA difundindo luz em toda a sua extensão. Arquitectura Publicidade Sinalética Design de interiores Terapia 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 116
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Futuro da iluminação a LEDs: Retrofitagem da iluminação LEDRetrofitagem dos LEDs são o primeiro passo para a tecnologia LED entrar no mercado, mas não é a etapa ideal. A Luminária LED adequada para iluminação geral tem que cumprir vários requisitos, tais como: Distribuição ideal de luz. Sistema de alta eficácia. Alto CRI. Vários CCTs estabilizados. Baixas taxas de ofuscamento. Possibilidades Dimming. Longa vida útil. Durabilidade. Retrofitagem dos LEDs é comparáveis ​ao primeiro carro. Você pode dirigi-lo, mas com um monte de compromissosDiferentes tecnologias pedem diferentes abordagens para a construção, óptica, gestão térmica e de solução Electrónica. Portanto substituição do padrão de fontes de luz por retrofitagem de LEDs usando aparelhos de iluminação original não oferecem a solução esperada, apenas no entretanto.04-11-2012 Por : Luís Timóteo 117
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes?  Porquê LEDs?…  Eficiência energética até 90% mais eficiente do que as fontes tradicionais de iluminação.  Longa duração, até 100.000 horas.  Grande variedade de cores.  Baixo custo de manutenção.  Sem irradiação de UV.Iluminação a LEDs  Não contém Mercúrio.  Ligação instantânea, sem tempo de aquecimento.  Funcionamento silencioso.  Contribui para a diminuição das emissões de Carbono. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 118
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Como o LED produz Luz? Modelo do ÁtomoIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 119
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Frequência da Luz De acordo com a teoria de Planck, a luz é constituída por partículas chamadas FOTÕES. O fotão é um pequeno pacote de ondas electromagnéticas. A energia do Fotão está relacionada com a frequência das ondas electromagnéticas : EPH = h h é a constante de Planck, h = 6.626 x 10-34 J-sIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 120
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Níveis de Energia Os electrões circulam á volta do núcleo em órbitas fixas: Existem muitas teorias sobre órbitas de electrões, mas para entender a luz temos que conhecer apenas uma regra: um electrão ocupa uma órbita natural, mas se se aplicar energia ao átomo, ele pode saltar para órbitas superiores. Um fotão de luz é produzido sempre que um electrão que está numa órbita superior do que a normal, volta para sua órbita. Durante aIluminação a LEDs queda da órbita superior para a normal, o electrão cede energia sob a forma de um fotão (um pacote de energia) com características bastante específicas. O fotão tem uma frequência ou cor que está exactamente de acordo com a distância que o electrão decai. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 121
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Níveis de Energia 3º Nível de Energia 2º Nível de Energia Absorção de EnergiaIluminação a LEDs 1º Nível de Energia Cedência de Energia Núcleo 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 122
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Níveis de Energia  Bandas de Energia dos Semicondutores: Banda de Condução, Banda de Valência… Excitação térmica ou Átomo Simples: Relaxação após óptica.. excitação térmica ou óptica EIluminação a LEDs E = Energia necessária O Electrão regressa á órbita para excitar o electrão a anterior e emite um fotão com saltar para uma órbita a energia E. superior. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 123
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Níveis de Energia Num cristal Semicondutor:  No átomo as orbitas sucedem-se uma ás outras formando BANDAS.  A Banda mais baixa torna-se a BANDA DE VALÊNCIA.  A órbita mais alta torna-se a BANDA DE CONDUÇÃO, Geração Recombinação Emissão de Fotão: E E=h gIluminação a LEDs Cristal Semicondutor Electrões excitados podem mover-se Átomo Simples (Electrões livres). Electrões excitados não podem mover-se. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 124
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Níveis de Energia Num cristal Semicondutor: Electrão livre Banda de Condução Banda de Valência Lacuna livre  O Nível mínimo de energia necessária para ionizar um electrão é chamada de: ENERGY BANDGAP EG. Emissão de FotõesIluminação a LEDs EPH = G  Como resultado da recombinação (electrão – lacuna), o electrão emite um fotão com uma energia aproximadamente igual á energia do BANDGAP do semicondutor. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 125
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Energia do fotão  Comprimento de onda – Cor da Luz EPH = h c c h = 6.626 x 10-34 J-s c=3 x 108 m/s é a velocidade da Luz.Iluminação a LEDs v=Frequência (Hz) 1.9878 x10-25 EPH [J] [m] Joules não é uma boa unidade de medida da energia do fotão; Metros também não o é, para medir o comprimento de onda… 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 126
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Energia do fotão “Electrão – Volt” – Unidade de energia na electrónica quântica: 1 eV = 1.6 x 10-19 Joules. Micrometros – Unidade conveniente para medir comprimento de onda.  [m] = [ m] x 10-6 Substituindo na expressão da energia do Fotão EPH, vem:Iluminação a LEDs 1.24 EPH [eV] λ [μμm 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 127
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? BANDGAP- É a diferença de energia (em eV) entre o nível do topo da BANDA DE VALÊNCIA (BV) e o nível mais baixo da BANDA DE CONDUÇÃO (BC), nos isoladores e nos semicondutores. Direct Bandgap- Significa que a BANDA DE CONDUÇÃO se situa directamente acima da BANDA DE VALÊNCIA em momentum espacial. Um semicondutor com “Direct Bandgap”, pode ser usado para emitir luz. Os semicondutores com “Indirect Bandgap”, tais como o silício cristalino, não o fazemIluminação a LEDs tão eficientemente. Indirect Bandgap- Significa que o nível mínimo da BANDA DE CONDUÇÃO, é desviada por um vector K (k-vector), determinada pela estrutura cristalina do material semicondutor. Banda Proibida –É a zona espacial do Bandgap. (Entre a Banda de Valência e Banda de Condução). 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 128
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Princípio de funcionamento Ao ser aplicada uma tensão que polariza directamente o LED, ocorre que muitos electrões não têm a energia suficiente para passarem da banda de valência para a banda de condução, ficando na zona interdita ou proibida. Como não podem permanecer nessa zona voltam à banda de valência tendo para esse efeito de perder energia, o que fazem emitindo luz (fotões). Banda de condução Energia Electrão Nível de Fermi Banda ProibidaIluminação a LEDs Electrão Banda de condução Luz Banda proibida Lacuna Banda de valência Banda de valência 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 129
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Princípio de funcionamento Energia do electrão p n + Ec p n+ eVo Eg Ec h - Eg Eg EF EF Ev eVo Ev Electrão na BC V Distância interna Lacuna na BVIluminação a LEDs Diagrama das bandas de energia da junção (homojunção) p-n+ (altamente dopado com n- ). Sem qualquer polarização o potencial de barreira Vo impede os electrões de se movimentarem da parte superior n+. Ao ser aplicada uma polarização, Vo é reduzida, permitindo os electrões, serem injectados na zona p-. Recombinações electrão lacuna acontecem na zona de difusão entre a junção (activa-zona proibida..), produzindo emissão de fotões. © 1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall) 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 130
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Produção de fotãoIluminação a LEDs ❶A excitação dum átomo através de energia… ❷Causa um electrão saltar para um nível de energia superior… O electrão regressa de novo á sua órbita, libertando energia sob a forma de fotão …Luz… 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 131
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Produção de fotão Princípio de funcionamento …Essa energia é libertada soba aIluminação a LEDs forma buracos corrente decircula A Quando um circulam a Luz. Os de a fotão um amplitude do diodo, os electrões do através energia mais baixo do nível de da “queda” de carga negativa, movem-se de electrão, determina o livres, que os electrões nível energiasentido enquanto que osvez num do quando os por sua portanto fotão, que electrões determina nesse da luz.de carga buracos a cor nível, Uma maior caiem ou lacunas perdem “queda” produz umnofotão com positiva se movem energia… sentido oposto. maior nível de energia, a que corresponderá uma luz com frequência mais elevada. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 132
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Produção de luz Princípio de funcionamento LUZ P N Junção P-nIluminação a LEDs Camada Activa Calor Camada barreira Os electrões atravessam a junção P-N recombinando-se com cargas positivas(buracos) produzindo Luz (fotões). A cor da luz (λ),depende do material semicondutor e do seu Bandgap. Quanto maior Bandgap menor comprimento de onda (λ) da luz emitida. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 133
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Produção de luz Princípio de funcionamento O LED produz luz pela combinação de cargas positivas e Negativas num cristal de Indium-Gallium-Nitride (InGaN). Camada tipo P Lacuna (Buraco) Camada Activa (Bandgap)Iluminação a LEDs Fotão Camada tipo N Subtracto de suporte Electrão Os fotões emitidos não têm todos a mesma direcção e a mesma fase… “Luz incoerente”!... 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 134
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Produção de luzIluminação a LEDs http://zeiss-campus.magnet.fsu.edu/tutorials/leddiagram/leddiagram.swf 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 135
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Extracção de Luz Lei de Sn ell : n1 sin 2 n2 sin 2 nt sin90 C Arcsin ni  A Luz não pode escapar para c ângulos maiores que ϴc .Iluminação a LEDs  ϴc define um ângulo sólido = projecção da área de superfície: Ω=2π(1-cosϴ) 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 136
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Extracção de Luz; Diferentes geometrias para aumentar a extracção de LuzIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 137
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Comprimento de onda e a Cor. Os diferentes elementos da tabela periódica (III-V) usados como semicondutores (Ex. Ga, As, In). Com a junção polarizada directamente emitem fotões de diferentes comprimentos de onda…Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 138
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Comprimento de onda e a Cor. O comprimento de onda, e portanto a cor, depende do espaçamento entre as bandas do material semicondutor. Encarnado: GaAlAs Azul: InGaN UV: InGaAsIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 139
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Comprimento de onda e a Cor. O primeiro LED comercial, foi o Led encarnado (R), mas para iluminação, temos que ter as 3 cores básicas das Luz – RGB. Só em 1995, o engenheiro Nakamura, nos laboratórios da Nichia Chemical Industries, desenvolveu de forma eficiente, os LEDs Azul (B) e o Verde (G) a partir de heteroestruturas de GaN, que veio possibilitar a construção de LEDs de luz branca.Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 140
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Comprimento de onda e a Cor. LEDs – Variação das Cores Combinações de materiais Light Emitting Diode Color Variations Wavelength Semiconductor Color Name (Nanometers) Composition Infrared 880 GaAlAs/GaAs Ultra Red 660 GaAlAs/GaAlAs Super Red 633 AlGaInP Super Orange 612 AlGaInP Orange 605 GaAsP/GaP Yellow 585 GaAsP/GaPIluminação a LEDs Incandescent 4500K (CT) InGaN/SiC White Pale White 6500K (CT) InGaN/SiC Cool White 8000K (CT) InGaN/SiC Pure Green 555 GaP/GaP Super Blue 470 GaN/SiC Blue Violet 430 GaN/SiC Ultraviolet 395 InGaN/SiC 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 141
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Comprimento de onda e a Cor. LEDs – Variação das Cores Combinações de materiais04-11-2012 Por : Luís Timóteo 142
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Lente Estrutura interna do LED (epoxy) Copo Reflector Terminal Tipo-P positivo Junção Tipo-N Terminal negativoIluminação a LEDs Fotão Buraco Electrão Terminal Negativo Copo Reflector 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 143
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Estrutura interna do LED LED ”Indicator” O termo SSL (Solid State Lighting), é um termo comum usado na tecnologia LED para aplicações de iluminação. Refere-se a uma tecnologia em que a luz é emitida por electroluminiscência de dispositivos do estado sólido, contrapondo ás lâmpadas de filamentos (que usam irradiação térmica). Copo Terminal Reflector Positivo Luz emitida Terminal Negativo GaN Tipo P Lente (epoxy) Região activa GaN Tipo N Ligação ao Ânodo Fotão BuracoIluminação a LEDs Ânodo Electrão (+) Cátodo (-) O Chip (die) (área activa do LED) está encapsulado num invólucro de plástico ou de cerâmica, que pode conter um ou mais chips. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 144
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Estrutura interna do LED LED ”Illuminator” Lente LED Chip Cátodo Base de Calor SilícioInvólucro Dissipador Exterior Térmico Fio de ligação Phillips Lumiled Luxeon K2s04-11-2012 Por : Luís Timóteo 145
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Estrutura interna do LED LED ”Illuminator” Lente de Plástico Encapsulante de silicone Cátodo (Terminal) Fios de Ouro Substrato de Silício Calor LED Chip Dissipador (InGaN)04-11-2012 Por : Luís Timóteo 146
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Estrutura interna do LED LED ”Illuminator” Diodo ESD Lente Ligação Ânodo Cátodo Estrutura de Dissipador Chip Alojamento ESD- electrostatic discharge04-11-2012 Por : Luís Timóteo 147
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? High Power LED PCB Acriche”, the World First Semiconductor Light Source CREE XML T6 Luminus Up to 6000 lumens @ ~100 lm/W High Power Led Emitter White Z-LED - P4 [WW-P05A5SWUA] Cree XLamp® 7090 Luxeon Emitter High power LED Power Cool White Phillips Lumiled Luxeon K2s04-11-2012 Por : Luís Timóteo 148
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? High Power LED Package LED Chip Determina o brilho e a eficácia. Sistema de Fósforo Determina a cor e a sua estabilidade. Package Protege o chip e o fósforo. Ajuda a extracção de luz e calor. Factor determinante do tempo de vida útil do LED.04-11-2012 Por : Luís Timóteo 149
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Refrigeração LED chip LED PCB Dissipador O CALOR é retirado do chip, para o ambiente.04-11-2012 Por : Luís Timóteo 150
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? Estrutura interna do LED Extracção de Luz Dirigida LED+ Cristal Fotónico Cristal Fotónico Contactos Metálicos p-GaN GaN (n=2.4) n-GaN Safira (n=1.7) Safira QW(*) região Activa QW: Incorporando cristais fotónicos nos LED’s de indium-gallium-nitride, aumenta-se a eficiência quântica interna e a quantidade de luz extraída. A Luz é produzida na região activa de poços quânticos (quantum Wells (QW).04-11-2012 Por : Luís Timóteo 151
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco Os LEDs são dispositivos monocromáticos (uma cor).A cor é determinada pela amplitude da banda proibida (bandgap) do semicondutor usado para o seu fabrico; Encarnado, Verde, Amarelo e Azul, são os mais comuns. White LED Spectrum A Luz Branca contém todas as cores e não 1,2 pode ser criada só com um único LED. Na verdade a cor comum do LED Branco Resposta Relativa 1 "white" é que não é realmente branco (varia 0,8 com a Temperatura”). 0,6 É um LED Azul de Nitrito de Gallium, pigmentado com Fósforo que, quando 0,4 excitado pela Luz do LED Azul, emite luz de um largo espectro, que adicionada áIluminação a LEDs 0,2 luz Azul, dá uma luz aproximadamente 0 branca. 400 500 600 700 800 300 Comprimento de onda (λ) em nm. A luz branca actual, tem uma tonalidade azulada, similar á luz das lâmpadas de vapor de mercúrio, usadas na iluminação pública. Na curva do spectrum mostrado acima, o pico da esquerda corresponde ao menor comprimento de onda ( ) da componente azul do LED. O lóbulo da direita, de maior comprimento de onda, corresponde á emissão do Fósforo. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 152
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco Espectro do LED  Os LEDs brancos têm uma grande componente Azul, devido á maneira como são construídos. LED Azul circundado por fósforo Amarelo. Luminescência FosforescênciaIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 153
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco Benefícios da luz Natural…  A luz solar excita todos os três tipos de cones no olho humano…(Cones são as células sensíveis à cor)… No entanto são mais sensíveis ao verde e amarelo.Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 154
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco As fontes artificiais de luz têm falta de Azul…Iluminação a LEDs  A pupila permanece mais aberta, perdendo percepção em profundidade e detalhe… 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 155
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco GaN+GaP = GaAs (1+x)Px Transição do bandgap correspondente ao de próximo IR até laranja-vermelho, parte Resposta espectral do espectro visível. do olho humano. eVIluminação a LEDs GaP= indirecto mas quando ligado com GaAs, o bandgap ficará directo a x = 0.45 1.997eV GaP = 2.26eV GaAs = 1.42eV Indirect ----------- > Direct GaAs (1+x) Px 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 156
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco Temperatura das cores:Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 157
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco RGB- Mistura Aditiva de Cores Red Green BlueIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 158
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco CMY- Mistura subtractiva de Cores CMYK Cian Magenta Yellow BlackIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 159
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco Tecnologias  Há outros tipos de LEDs “Brancos” que são fabricados com vários “chips” de LEDs de diferentes cores, reunidos num único encapsulamento. Esta técnica não tem tido grande sucesso, conduzindo a mudanças de cor, dependente do ângulo de visão, pelo que o balanceamento das cores não é realmente o melhor. Red+Blue+Green LEDs UV LED+RGB Phosphor Blue LED+Yellow Phosphor UV LED Phosphor Combined Phosphor Spectrum Emission Combined Spectrum Emission Blue Peak Red Peak Spectrum Blue LED Green Peak SpectrumIluminação a LEDs 470 525 590 630 700 470 525 590 630 800 430 470 525 590 630 Ajuste dinâmico da cor;  Ajuste dos brancos por  Simplicidade de criar meio do fósforo; branco; Cor excelente (Rendering);  Cor excelente (Rendering);  Cor excelente (Rendering). Cor cintilante (Gamut).  Simplicidade de criar Branco. Há várias Tecnologias para criar LEDs Brancos, cada qual com as suas vantagens e inconvenientes!... 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 160
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco Tecnologias Multi chip RGB Red+Blue+Green LEDs Blue Peak Red Peak Green Peak 470 525 590 630 800Iluminação a LEDs Ajuste dinâmico da cor; Cor excelente (Rendering); Cor cintilante (Gamut). Melhor eficiência (Teórica) Led Verde c/baixa eficiência (80 lm/W) Custo elevado – 5% do mercado. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 161
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco Tecnologias Multi chip RGB A luz branca pode ser formado por mistura de luzes de cores diferentes, o método mais comum é a utilização de vermelho, verde e azul (RGB). Por isso, o método é chamado de LEDs brancos multicolor (por vezes referido como LEDs RGB). Porque estes necessitam de circuitos electrónicos para controlar o processo de mistura e difusão de cores diferentes, e porque os LEDs de cores individuais têm tipicamente padrões de emissão ligeiramente diferentes (conduzindo a variações de cor em função da direcção), mesmo se feitos como uma unidade única, estes são raramente usado para produzir luz branca. No entanto, este método é particularmente interessante em muitos usos, devido à flexibilidade da mistura de cores diferentes, e, em princípio, este mecanismo também tem maior eficiência quântica para produzir luz branca. Vantagens:  Excelente CRI.Iluminação a LEDs  Alta eficiência Lúmenes/Watt.  Temperatura da cor pode ser afinada pelo ajuste das três cores separadamente.  Mais eficiente em comparação com LED branco á base de fósforos. Desvantagens:  Dificuldade de conseguir “puro” Branco.  Variação de cor de “lâmpada” para lâmpada. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 162
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco Tecnologias Espectro do LED RGBIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 163
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco (Pseudo) Tecnologia: LED Azul + Fósforo Amarelo Blue LED+Yellow Phosphor Fósforo Branco Phosphor Combined Emission Spectrum Blue LED Spectrum 470 525 590 630 700Iluminação a LEDs  Simplicidade de criar branco; Calor  Falta espectro verde e encarnado Chip LED Azul  Cor excelente (Rendering).  CRI <80.  Actualmente 160 L/w. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 164
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco (Pseudo) Tecnologia: LED Azul + Fósforo Amarelo Fósforo remotoIluminação a LEDs Luz Reflectida Camara de Reflexão Chip LED Azul Abrir este Link http://player.vimeo.com/video/37590070 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 165
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco (Pseudo) Tecnologia: LED Azul + Fósforo AmareloIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 166
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco (Pseudo) Tecnologia: LED Azul + Fósforo Verde e vermelho (Sialon) Fósforo BrancoIluminação a LEDs Calor Chip LED Azul 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 167
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco (Pseudo) Tecnologias: LED Azul + FósforoIluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 168
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco (Pseudo) Tecnologia: LED Azul + Fósforo Vantagens:  Estabilidade de temperatura da cor.  Maior facilidade de criar do que LED RGB.Iluminação a LEDs  CRI aceitável. Desvantagens:  Menor eficiência.  Menos Lúmenes/Watt.  Emissão de espectro.  Menor durabilidade que outros tipos de LEDs. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 169
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco Tecnologia: LED UV + Fósforo RGB Fósforo UV LED+RGB Phosphor  Ajuste dos brancos por meio do fósforo;Iluminação a LEDs  Cor excelente (Rendering);  Simplicidade de criar UV LED Combined Phosphor Emission Branco. Spectrum Spectrum  CRI 90 Calor 430 470 525 590 630 Chip UV LED 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 170
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco Outras Tecnologias Dicromáticas TricromáticasIluminação a LEDs Tetracromáticas 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 171
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco Lâmpadas a LED‘s Equivalente a 100W incandescenteIluminação a LEDs Switch100W-537×367  A Switch LED, apresentou em 2011 a primeira Lâmpada LED dos seu género, equivalente a 100W, fornecendo 1700 lúmenes, para uso comercial e residencial. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 172
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco Óptica (Difusor) Óptica LEDs (Fósforo (Chips) Remoto) Reflector Interface Térmico Dissipador PCB Térmico DriverIluminação a LEDs (Interno) Encapsulante Térmico para circuito de potência Casquilho Phillips Lumiled Luxeon K2s 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 173
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como o LED produz Luz? LED branco CREE Introduz em Maio, 2009  LRP-38: 12 watts, 500 lúmenes, Temperatura de cor 2700K.Iluminação a LEDs 92 CRI, Durabilidade: 50.000 horas 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 174
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes? Parâmetros dos LEDs Eficácia do LED - Relação entre a luz de saída (em lúmenes) e potência de entrada (em watts). Quanto maior número de lm / W melhor LED. Color Rendering Index (CRI) – Índice de Reprodução de Cor (IRC) – É a habilidade de uma fonte de luz para reproduzir fielmente a cor dos objectos iluminados, em referência a uma fonte de luz ideal (sol ou lâmpada incandescente). Correlated Color Temperature (CCT) - Temperatura de Cor Correlacionada (TCC) - Temperatura de um radiador negro ideal, que irradia luz, comparável ao tom da fonte de luz que o ilumina.Iluminação a LEDs Standardized color sample set to define CRI 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 175
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes?  LEDTVs Monitores LED: Os televisores actuais comercializados como "TVs de LED" não são efectivamente LED TVs. Eles são TVs de LCD que utilizam LEDs para a retroiluminação. Os LCDs a LEDs são energeticamente eficiente em comparação com os "regulares" LCDs(CFLs) e plasmas, que ainda não são tão eficientes como os de OLEDs. No que respeito à diferença entre o LED e OLED, o último, usa materiais que incluem carbono ("orgânica") para criar a luz, quando é percorrido por uma corrente . Numa explicação extremamente simplista e generalizada, os LEDs são como pequenas lâmpadas, enquanto os OLEDs são “superfícies” emissoras de luz. A verdadeira “LED TV", uma TV que usa os LEDs para a própria imagem, é um protótipo da Sony Cristal LED. Se esta tecnologia passar da fase de protótipo, teremos notícias no futuro, daqui até lá algo semelhante só os ecrãs gigantes em estádios e publicitários exteriores…Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 176
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Como é que os LEDs são diferentes?  LEDs TV: Os Painéis de LEDs são ideais para: Sessões de treino, onde os funcionários precisam de reter uma grande quantidade de informação visual.  Eventos de lançamento de produto, pois o vídeo de alta definição, som e recursosIluminação a LEDs de exibição de fotos, transmitem a mensagem. Reuniões de directoria. Em sessões de reuniões de associações. No corredor ou halls de entrada de reuniões e / ou de hotel, para os participantes poderem acompanhar os médias sociais, através de vídeo streaming vindo do evento. Painéis publicitários, informativos, etc. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 177
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!.. Como é que os LEDs são diferentes?  LEDs TV:  os monitores reais de LEDs, as são uma escolha mais nova e potencialmente melhor se você estiver a  Pixéis procura no mercado de um novo monitor para seu computador ou televisão. Tendo em conta que os monitores LCD são feitos com luzes fluorescentes ou LEDs de backlight, os monitores de LED com diodos LED, têm inúmeras vantagens que só pode fazer um monitor LED com um investimento superior pode dar…Iluminação a LEDs Longa duração. Melhor cor. Melhor contraste. Uso outdoor. Dimensão escalável. 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 178
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Eficácia Típica dos LEDs Comparada com as Tecnologias de Iluminação Convencionais no Mercado em 2011 Product Type Typical Luminous Efficacy (in lm/W) LED cool white package 130 LED warm white package 93 LED A19 lamp (warm white) 64 LED PAR38 lamp (warm white) 52.5 High intensity discharge (high watt) 120 Lamp and ballast 111 Linear fluorescent 118Iluminação a LEDs Lamp and ballast 108 High intensity discharge (low watt) 104 Lamp and ballast 97 Compact fluorescent lamp 63 Halogen 20 Incandescent 15 Source: 2011 DOE SSL Multi-Year Program Plan 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 179
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!.....  Eficiência… Tecnologia Tradicional Comparação entre as tecnologias de iluminação disponíveis Compactas Diodos Emissores Incandescente Halogénio Fluorescentes (CFL’s) de Luz (LED’s) Efi. energética Muito Baixa Baixa Alta Muito Alta Cor/Temperatura Quente Quente Quente/Fria Qualidades Quente/Fria Controlo Parcial (mas há CFL’s Parcial (mas há LED’s Luminosidade Reg.Completa Reg.Completa especiais reguláveis) especiais reguláveis)Iluminação a LEDs 400-500 40W 28-29W 9-11W 9W Fluxo 800-1000 60W 41-43W 13-16W 12,5W Luminoso 1100-1300 75W 51-53W 18-23W (Lúmens) 1600-1800 100W 70-72W 25-30W 1000 horas 3000 horas 8000 horas Custos Durabilidade ** (aprox. 1 ano). (aprox. 3 ano). (aprox. 8 ano). Operacionais Custo Energético Anual*** Aprox. 5€ Aprox. <4€ Aprox. 1,5€ 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 180
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!.....Iluminação a LEDs 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 181
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Evolução….. Alvo ….280lm/W  Em Dezembro de 2009, a eficiência luminosa do LED branco era até 186 lúmenes por watt, e alguns produtos comerciais, em seguida, começaram a oferecer aos clientes produtos com fluxo luminoso total de 139 lúmenes, a eficiência luminosa de 132 lúmenes/Watt… - Mas… muito caros!...Iluminação a LEDs  Projecções do U.S. Bureau of Energy (DOE) para 2015 – LEDs poderiam alcançar a eficiência luminosa de 188 lúmenes /watt, e a luz quente ( 3000ºK), a eficiência de 138 lúmenes por watt … em 2012, essas metas já foram ultrapassadas… Source: The industry, PIDA finishing (10/2009) LED luminous efficiency in the laboratory and commercial progress 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 182
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... Previsão na evolução da eficiência dos LEDs. 200 Luminous Efficiency (lumens / watt) 150 LED 100 White LED FluorescentIluminação a LEDs 50 Reflector Halogen Incandescent 0 1920 1940 1960 1980 2000 2020 Source: Lumileds 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 183
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Iluminação!..... 200 Previsão na evolução da eficiência dos LEDs. 186 LPW ? anos 180 R&D Anúncios 160 161 LPW ~2 anosCW Lumens/watt 140 131 LPW 3 anos HID 120 Linear XP-E XP-G Fluorescentes 100 XR-E High Volume Production 80 XR-E 60 40 CFL LED 20 Incandescentes 0 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 201204-11-2012 Por : Luís Timóteo 184
  • Monitores, Displays LEDs -Solid State Lighting (SSL) Dúvidas? 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 185
  • LEDs -Solid State Lighting (SSL) Bibliografias http://www.prof2000.pt/users/lpa http://www.acuitybrandsoled.com/oleds/oled-technology/ www.ecse.rpi.edu www.lightemittingdiodes.org/ http://www.solidstatelightingdesign.com/© 1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall) http://www.iar.unicamp.br/lab/luz/ld/Livros/Luminotecnica.pdf http://www.dfisica.ubi.pt/~hgil/FotoMetria/Iluminacao.1.html http://www.ledonoled.com/en/technology.html Perils & Possibilities (2011)Rob Kaulfuss Prof. of EconomicsMiddlesex Community College http://www.explainthatstuff.com/how-oleds-and-leps-work.html http://www.omslighting.com/ledacademy/442/download http://www.universaldisplay.com/ http://www.moree.de/bilder/Gifs/2009_11_04%20RGB%20Bulb/Gif-animation.gif 04-11-2012 Por : Luís Timóteo 186