O documento discute as características e aplicações dos LEDs de alto rendimento, também chamados de Super LEDs. Em três frases: (1) Os Super LEDs oferecem maior eficiência energética, longevidade e qualidade de iluminação em comparação com as lâmpadas tradicionais; (2) Eles direcionam a luz melhor ao objeto, podem ser controlados remotamente, e não emitem radiação prejudicial; (3) Análises de caso mostram que os Super LEDs podem gerar economias significativas de energia e redução
1. LED – Nova Fronteira Tecnológica da Iluminação
Josemar Brancacci
São Paulo
Julho / 2009
6º Congresso Brasileiro de Eficiência Energética
Josemar@HorusEnergia.com.br
2. Sumário :
- Evolução da Tecnologia
- Perímetro da Apresentação
- Conceitos
- Características
- Considerações para Análise de Viabilidade
- Exemplos de Aplicações
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3. Cronologia :
Super LEDs Já é a mais rápida evolução tecnológica ocorrida
Super LEDs
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4. Foco da Apresentação :
LEDs Elevado Rendimento > Super LEDs LEDs Ø 3 / 5mm e Similares
LED
Placa Circuito
Impresso
Solda Convencional
Chumbo 70% Estanho 30%
PRINCIPAIS APLICAÇÕES:
- Sinalização
- Utensílios (Lanternas, etc)
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5. Características dos Super LEDs
Construtiva
LED: = Componente Eletrônico - Estado Sólido (Diodo)
Longevidade pode ser superior a 100.000 h @ 10% de Depreciação Fluxo Luminoso
O LED é um diodo semicondutor (junção P-N)
que quando energizado emite luz visível por isso
LED (Diodo Emissor de Luz). A luz não é
monocromática (como em um laser), mas
consiste de uma banda espectral relativamente
estreita e é produzida pelas interações
energéticas do elétron. O processo de emissão
de luz pela aplicação de uma fonte elétrica de
energia é chamado eletroluminescência.
Em materiais, como o arseneto de gálio (GaAs) ou o
fosfeto de gálio (GaP), o número de fótons de luz
emitido é suficiente para constituir fontes de luz
bastante eficientes.
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6. Características dos Super LEDs
Construtiva
LED: = Eletrônica, Transmissão de Calor e Ótica
Qualidade é a conjunção de vários elementos:
- Procedência do ´Chip´
e
- Conjunto Ótico
e
- Projeto Térmico
OBS > Projeto Térmico:
e Customizado para o conjunto
- Fonte de Alimentação
O mesmo para a Luminária:
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7. Características dos Super LEDs
Emissões de Ultra Violeta e Infra Vermelho
Distribuição Espectral :
• Isento de Ultra Violeta e Super LEDs
Infravermelho
Visibilidade
humana
UV IV
sódio
mercúrio
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8. Características dos Super LEDs
Ponto Ótimo da Visão Humana
Visão : Agente foto receptor = Retina 508 555 Distribuição Espectral :
Foto-receptores = Cones e Bastonetes 1
Eficácia Luminosa espectral
0,9
Obturador = Pupila
0,8 Visão Fotópica
0,7
0,6 Visão Escópica
Diurna
relativa
Visão Fotópica 0,5
0,4
Responsáveis: Cones 0,3
Visão Central 0,2
0,1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
38
42
46
50
54
58
62
66
70
74
78
Crepuscular
Visão Mesópica Com prim ento de Onda em nanom etro
Responsáveis: Cones e Os Super LEDs
estão próximos do
Bastonetes Ponto Ótimo da Distribuição Espectral
Visão Humana Super LEDs – Luz Branca
Temperatura de Cor
Noturna
Visão Escópica
Responsáveis: Bastonetes
Visão Periférica
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9. Características dos Super LEDs
Luz Direcionada ao Objeto
Sistemas Atuais:
• Lâmpada > A Luz propaga-se em todas as direções
• Há significativa depreciação luminosa durante o ciclo de vida
• É necessário considerar o desempenho fotométrico de todo o conjunto (luminária + reator + lâmpada)
RENDIMENTO X RENDIMENTO
DOS CONJUNTOS
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10. Características dos Super LEDs
Distribuição do Fluxo Luminoso
Luminárias / Projetores
• Podem ser especificadas para uma distribuição totalmente uniforme
• Dimerizáveis (Protocolo de Controle DMX)
• Resposta Instantânea (Reacendimentos)
• IRC ( Indice Reprodução de Cores )
MAIOR QUE 75%
• Não Provoca Ofuscamento
Curva do Projetor ALPER – LACTEC – Fev 2009
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11. Características Super LEDs
Meio Ambiente
Relevante: Os materiais devem possuir Certificação quanto a
composição. Exemplo: RoHS
RoHS (Restriction of Certain Hazardous Substances, Restrição de Certas Substâncias
Perigosas) é uma diretiva européia que proíbe que certas substâncias perigosas sejam
usadas em processos de fabricação de produtos: cádmio (Cd), mercúrio (Hg), cromo
hexavalente (Cr(VI)), bifenilos polibromados (PBBs), éteres difenil-polibromados (PBDEs) e
chumbo (Pb).
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12. Características Super LEDs
Meio Ambiente - Tendências
Emissões de CO2 – Duas Vias : CERs – Kyoto
1ª Mercado
VERs – Mercado Voluntário
2ª Tributário
EUA
Brasil
China
Europa
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13. Características Super LEDs
Viabilidade em IP - Exemplo
Depreciação
Simulação: η
No Período: Fluxo
Luminoso Homogêneo
+Qualidade ao Usuário
100 %
100.000 Luminárias
Potência Média = 265 W ( Lâmpada + Reator )
Luminárias com Super LEDs = 90 W 50 % h
Tempo Utilização = 12 h / dia
Manutenções M1 M2 M3 M4 M5
Evitadas
Resultados: Resíduos Evitados R1 R2 R3 R4 R5
com Chumbo + Mercúrio
CONVENCIONAL
Demanda Evitada: 17,5 MW SUPER LEDs
Consumo Evitado: 76.650 MWh - Ao Ano ou 0,76 MWh ano / Luminária Super LEDs
Emissões Evitadas (base Brasil): 13.727 TCO2 – Ao Ano
Emissões Evitadas Durante o Ciclo de Vida dos Super LEDs : 315.000 TCO2 ou 3,15 TCO2 / Luminária
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15. Características Super LEDs
Análise de Viabilidade
Conjunto Atual ( Lâmpada + Reator + Luminária):
Simulação : Inicial: US$ 150
Manutenções - Materiais no Período: US$ 150
1 Luminária ( U$25 x 4 ) + ( U$25 x 2 )
Serviços de Manutenção (4 x US$ 50)
Preço ( - ) Preço LED
Geração Evitada ( + ) US$ 350,00 *
Conjunto Atual Evitado ( + ) US$ 150,00
Materiais e Serviços Evitados no Período ( + ) US$ 200,00
Valor ou Investimento Líquido = - Preço LED + US$ 700,00 (Setor Público)
Valor ou Investimento Líquido = - Preço LED + US$ 350,00 (Setor Privado)
Pay Back em anos = Investimento Líquido ÷ [( 0,76 MWh x Valor MWh ) + (0,14 TCO2 x Valor TCO2)]
* Não considerado Transmissão Evitada
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16. Características Super LEDs
IP
Análise de Viabilidade - RCB
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17. Características Super LEDs
Análise de Viabilidade - RCB
Procedimento de Análise: ANEEL – Manual para Elaboração do Programa de
Eficiência Energética
Simulação Valor Luminária Super LEDs x RCB – Área Concessão SP
Variação do RCB x Custo do Sistema Instalado com Super LEDs
1,1 R$ 1.935 R$ 2.221
1,0
R$ 1.973
0,9
R$ 1.794
Limite de Viabilidade 0,8
0,7
RCB
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
Custo [R$]
Concessionárias: (A) (B) (C) (D)
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18. Características Super LEDs
Análise de Viabilidade
CONCLUSÃO: VÁRIOS ASPECTOS PRECISAM SER CONSIDERADOS PARA
ANÁLISE DE VIABILIDADE.
Financeiros: Meio Ambiente: Qualitativo:
Investimento Emissões Diretas IRC > 75%
Investimentos Evitados Emissões Indiretas Uniformidade
Custos Diretos / Indiretos Resíduos – Chumbo / Mercúrio Luz Branca
Ativo - Imagem Dimerizável
Eficiência Visual
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19. Exemplos - Aplicações
Imagens da Câmera de Segurança
Sódio LED
Visão Diurna
2700 lux 900 lux 300 lux 100 lux
Visão Noturna
100 lux
Vado Tunel
A1 Highway, Itália
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20. Exemplos - Aplicações
ANTES:
POTÊNCIA INSTALADA = 5,14 kW
DEPOIS : POTÊNCIA INSTALADA = 0,948 kW
SÓDIO
Super LEDs
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21. À Organização do Evento;
Todos Presentes;
Obrigado !
Josemar Brancacci
MGD Engenharia / Hórus Energia
11 3864 3755 www.mgd.com.br
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