CEIP – Centro de Excelência em Iluminação Pública LABELO – Laboratórios Especializados em Eletro-Eletrônica

1. CEIP – Centro de Excelência em Iluminação Pública LABELO – Laboratórios Especializados em Eletro-Eletrônica PUCRS – Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul Iluminação a LED (Diodo Emissor de Luz):  desempenho e normalização Bento Gonçalves, 29 de abril de 2010 II FORUM BRASILEIRO DE ENERGIA

2. INTRODUÇÃO • Iluminação a LED : desempenho e normalização • LED - conceitos e construção • Características dos LEDs • Normalização (nacional e internacional) • Vantagens e desvantagens dos LEDs • Requisitos de segurança e desempenho • Comparativo iluminação LED X sistema convencional - Exemplo • Pontos em questão • Conclusões

3. CEIP - CENTRO DE EXCELÊNCIA EM ILUMINAÇÃO PÚBLICA • LABELO • Criação em 1988; • Prestação de serviços tecnológicos ; • Laboratório de terceira parte, neutro • e independente, com acreditação pelo • INMETRO e organismos internacionais; • Calibração e ensaios.

4. CEIP - CENTRO DE EXCELÊNCIA EM ILUMINAÇÃO PÚBLICA • Índice de Proteção de Invólucros • Fios e Cabos • Ensaios Climáticos • Corrosão • Polímeros • Tecnologia da informação • Ventiladores de teto • Cadeiras plásticas • Equipamentos para áreas classificadas • etc. • Área de iluminação • Reatores • Lâmpadas • Luminárias • Reles fotoelétricos • Porta-lâmpada • Capacitores • Algumas normas acreditadas INMETRO – NBR IEC 60598-1, NBR IEC 662, NBR 13953, NBR 15129, NBR 5123, etc.

5. CEIP - CENTRO DE EXCELÊNCIA EM ILUMINAÇÃO PÚBLICA • ATIVIDADES REALIZADAS EM LABORATÓRIO Ensaios em luminárias LABELO/PUCRS Ensaios em lâmpadas LABELO/PUCRS

6. CEIP - CENTRO DE EXCELÊNCIA EM ILUMINAÇÃO PÚBLICA • ATIVIDADES REALIZADAS EM LABORATÓRIO Ensaios em reatores Labelo/PUCRS Ensaios em relés fotoelétricos Labelo/PUCRS

7. LED – CONCEITOS E CONSTRUÇÃO • O que são LEDs: • LED (Light Emitting Diode) = Diodo Emissor de Luz Lacunas Princípio de funcionamento Material Semicondutor • Elétrons se movem para a área P e lacunas se “movem” para a área N • Liberam energia na forma de luz

8. LED – CONCEITOS E CONSTRUÇÃO TIPOS DE LED 3, 5 mm LED COB (Chip on board) SMD (Surface Mounting Device)

9. LED – CONCEITOS E CONSTRUÇÃO • EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DOS LEDS • Iluminação geral, automotiva, cênica, pública, semafórica, TV, celular, equipamentos médicos, equipamentos portáteis, etc Equipamento de medição Vão de medição

10. CARACTERÍSTICAS DO LED - CONSTRUÇÃO

11. CARACTERÍSTICAS DO LED - TEMPERATURA • Tj (junction temperature) = Temperatura de Junção • Fluxo e vida útil são diretamente relacionados ao Tj Saída de luz relativa Temperatura de Junção – Tj = oC Importante!!!!! LEDs emitem calor. Luz que não tem componentes IR e UV. LEDs não suportam altas temperaturas.

12. CARACTERÍSTICAS DO LED – MANUTENÇÃO DO FLUXO LUMINOSO • LEDs degradam ao longo do tempo % Fluxo Luminoso Tempo (horas) Importante!!!!! Como avaliar a degradação do LED? Fluxo pode cair significativamente e afetar desempenho do sistema

13. CARACTERÍSTICAS DO LED–MANUTENÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS Depois de menos de um ano de uso, um equipamento a Led com materiais de baixa qualidade ou mal projetado, pode mudar de cor, perder fluxo luminoso, fornecer iluminação irregular, consumir igualmente e iluminar menos, entre outros problemas.

14. CARACTERÍSTICAS DO LED • Eficácia lm/W Eficácia (lm/W) Ano Importante!!!!! Deve ser avaliada Eficácia do conjunto e não da fonte de luz

15. CARACTERÍSTICAS DO LED • Características óticas • Intensidade luminosa, fluxo luminoso, Temperatura de cor, IRC.

16. CARACTERÍSTICAS DO LED • Temperatura de cor e IRC. Tcc = Led com 2700 K até 6500 K IRC = 70% até 89% Fonte - Cooper

17. Normas brasileiras • ABNT NBR 5101 / 1992 - Iluminação Pública - Fixa requisitos mínimos necessários a iluminação de vias públicas; • ABNT NBR 5181 / 1976 – Iluminação de túneis; • ABNT - NBR IEC 60598 / 1999 – Luminárias e suas normas particulares; • ABNT - NBR 15129/ 2004 - Luminárias para iluminação pública; • ABNT NBR - IEC 60662 / 1997 - Lâmpadas a vapor de sódio a alta pressão; • ABNT NBR IEC 1167 – Lâmpadas a vapor metálico; • ABNT NBR – 13593 / 2003 - Reator e ignitor para lâmpada a vapor de sódio a alta pressão; • ABNT NBR - 5123 / 1998 - Relé fotoelétrico e tomada para iluminação; • NBR 5413 – Iluminância de interiores • Outras : Postes, lâmpadas a vapor de mercúrio, capacitores, etc.

18. NBR 5101 • Nível de iluminação atual • Nível de iluminação revisão NBR 5101

19. Normas internacionais • CIE – Comissão internacional de iluminação – CIE 115 – 1995 – Recommendations for the lighting of roads for motor and pedestrian traffic • CIE 127 - 2007 Measurement of LEDs

20. Normas internacionais Recomendaçoes IESNA • IESNA – IlluminatingEngineeringSocietyof North America • IESNA LM-79 – ElectricalandPhotometricMeasuremensofSolid-StateLightingProducts • IESNA LM-80 – MeasuringLumenMaintenanceof LED Light Sources

21. Normas para LED • Normas IEC IEC 61347-2-13 – Lamp controlgear – Particular requirements for d.c. or a.c. supplied electronic control gear for LED modules – Safety IEC 62384 d.c. or a.c. supplied electronic control gear for LED modules – Performance IEC 62838-2-2 – Particular requirements – connectors for LED modules IEC 61547 – EMC immunity requirements IEC 62031 – Led modules for general lighting – safety

22. Normas e regulamentos • ANSI NEMA C78.377-2008- Specifications for the cromaticiy of solid state lighting devices • NEMA – Solid state lighting – Recomendations for sub-assembly interfaces for luminaires - LSD45-2009 • Energy Star Program – U.S. Department of Energy • UL 8750, the Standard for Safety of Light Emitting Diode (LED) Equipment for Use In Lighting Products – ~ U$ 463,00

23. Normas para LED • Desafio: Deixar claro além dos conceitos da iluminação a led, uma forma clara e precisa de avaliação dos equipamentos em relação a segurança, durabilidade e eficiência. Prover a fabricantes e consumidores a forma e critérios de avaliação dos produtos a LED.

24. VANTAGES DO LED • Diminuição da manutenção; • Luz dinâmica; • Fotometria otimizada; • Miniaturização; • Segurança – Tensão reduzida. • Vida útil mais longa – 50.000 horas com perda de fluxo de 30% (Tj~85 oC); Luz branca(quente e fria), azul, verde, vermelha com possibilidade de variação de cores.

25. VANTAGES DO LED Não utilização de mercúrio Religamento instantâneo Dimerização não danifica o LED Potencial para Soluções de iluminação diferenciada Alta eficiência em aplicações com cores (sem uso de filtro) Liga/desliga frequente não danifica o LED

26. DESVANTAGES DO LED • Alto valor de investimento inicial; • Tecnologia em desenvolvimento e evolução; • Falta/desconhecimento de normas e padrões; • Incerteza quanto a manutenção; • Dificuldade de avaliação técnica para o consumidor final.

27. REQUISITOS DE SEGURANÇA E DESEMPENHO • EQUIPAMENTOS PARA AVALIAÇÃO DOS PRODUTOS A LED • Ensaio fotométrico (luminárias) – INMETRO E CEPEL - RJ

28. REQUISITOS DE SEGURANÇA E DESEMPENHO • EQUIPAMENTOS PARA AVALIAÇÃO DOS PRODUTOS A LED • Item 7 - Construção • Graus de porteção mínimos • IP 55, para o compartimento ótico • IP 33, para o compatimento do reator

29. REQUISITOS DE SEGURANÇA E DESEMPENHO • EQUIPAMENTOS PARA AVALIAÇÃO DOS PRODUTOS A LED • Ensaios elétricos, térmicos, mecânicos, etc (luminárias) – LABELO – PUCRS • Analisador de segurança elétrica • Ensaios de vibração • Ensaios de resistência mecânica • Fiação, terminais • Ensaios no reator – driver. Ensaios em luminárias LABELO/PUCRS

30. REQUISITOS DE SEGURANÇA E DESEMPENHO • EQUIPAMENTOS PARA AVALIAÇÃO DOS PRODUTOS A LED LUMINANCÍMETRO Equipamento de medição de campo LUXÍMETRO Esfera Integradora Vão de medição Espectroradiometro

31. CARACTERÍSTICAS DOS EQUIPAMENTOS – Iluminação pública Equipamento a LED novo Equipamento antigo

32. COMPARATIVO - ILUMINAÇÃO PÚBLICA • Sistema atual • Sistema convencional eficiente (vapor de sódio ou vapor metálico) • Sistema a LED

33. EXEMPLO DE UTILIZAÇÃO – CAMPO • Fotografia e inspeção visual (diurna e noturna); • Medições luminotécnicas noturnas:iluminância na pista, iluminância na calçada, luminância da via; • Coleta de amostras e envio para o laboratório do CEPEL.

34. FATORES CONSIDERADOS – Avaliação em campo • Características fotométricas da luminária a LED; • Características do local / via onde a luminária está instalada; • Dimensões e configuração do local avaliado; • Comparativo com o sistema antigo (ineficiente); • Adequação às normas vigentes.

35. CARACTERÍSTICAS DO LOCAL 1 metro 11 metros 7,6 metros 33,5 metros

36. CARACTERÍSTICAS DO LOCAL

37. LOCAL DA MEDIÇÃO Ponte Rosinha Felippo na cidade de Guaratinguetá

38. EXEMPLO DE UTILIZAÇÃO Iluminação Pública – Ponte Rosinha Felippo em Guratinguetá O olho humano não é uma câmera

39. FOTOGRAFIAS DAS MEDIÇÕES • Locais iluminados com LVS – luminária inadequada - “manchas de luz”

40. RESULTADOS - COMPARATIVO

41. VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA • AVALIAÇÃO LEDS • Nível de iluminação; • Uniformidade; • Consumo efetivo de energia elétrica ....... Comparação; • Luz branca; • Qualidade da iluminação; • Depreciação; • Distorção harmônica; • Projeto (custo e quantidade de material);

42. Algumas verdades (aplicáveis a LEDs) PONTOS EM QUESTÃO • O produto foi concebido sem considerar a norma; • Acesso restrito às normas técnicas existentes (ABNT e IEC); • Nem todas empresas tem departamentos de Engenharia preocupados espontaneamente com a questão da conformidade com as normas; • Baixa cobrança do mercado; • Atuação limitada dos órgãos de fiscalização; • Concorrência desleal; • Necessidade em muitos casos de desenvolver um produto novo.

43. PONTOS EM QUESTÃO Leds são ecológicos? Leds consomem menos e iluminam mais? Leds tem vida dez vezes superior a outras fontes de luz? Leds tem menor consumo de energia? Leds tem melhor reprodução de cores? Leds tem melhor controle de dispersão da luz? Leds reduzem os custos de instalação?

44. PONTOS EM QUESTÃO • QUAL VIDA ÚTIL DO LED INSTALADO NAS LUMINÁRIAS? • ADEQUAÇÃO DAS LUMINÁRIAS ÀS NORMAS TÉCNICAS ; • NACIONAIS E INTERNACIONAIS – NBR IEC 60598-1; • FOTOMETRIA E CONFIGURAÇÃO NECESSÁRIA; • CONDIÇÕES ESPECÍFICAS – Equipamentos a LED são aplicáveis em qualquer situação existente?

45. PONTOS EM QUESTÃO • VIDA ÚTIL DO REATOR (DRIVER); • SUBSTITUIÇÃO COMPLETA DO CONJUNTO – CUSTOS DE REPOSIÇÃO – Mudam os conceitos de manutenção; • ACOMODAÇÃO DO OLHO HUMANO EM RELAÇÃO A LUZ BRANCA E ESPECTRO DO LED EM RELAÇÃO A OUTRAS FONTES DE LUZ; • OFUSCAMENTO; • ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA.

46. PONTOS CRÍTICOS • COMO COMPROVAR A DURABILIDADE (ensaio de vida acelerada)? • COMO COMPROVAR O RETORNO DO INVESTIMENTO? • QUAL O PERÍODO DE RETORNO? • O LED JÁ É A MELHOR ALTERNATIVA PARA UTILIZAÇÃO EM TODOS TIPOS DE ILUMINAÇÃO?

47. CONCLUSÕES Necessidade de ampliar os estudos referente ao uso do LED em iluminação Necessidade da criação de programa nacional para avaliação dos produtos a LED

48. OBRIGADO POR SUA ATENÇÃO! E-mail : ceip@pucrs.br Fone : 51 3320-3914 www.labelo.com.br www.ceiprs.com.br 48