Neste artigo falaremos em detalhes sobre iluminação LED, pois nos próximos anos essas lâmpadas serão instaladas na maioria das lâmpadas dentro e perto de nossas casas. Você aprenderá quais tipos de lâmpadas LED existem, quais fatores determinam a vida útil de uma lâmpada LED, como fazer a escolha certa.
Em comparação com as lâmpadas domésticas habituais – com um filamento e fluorescente – a maioria de nós sabe muito pouco sobre equipamentos elétricos LED. Não, os LEDs comuns estão presentes no dia a dia há muito tempo, nos informando sobre como ligar eletrodomésticos ou brilhar com luzes coloridas na árvore do Ano Novo, mas como eles podem iluminar uma sala ou uma rua – os LEDs são tão pequenos, não são? Proponho examinar atentamente a iluminação LED de todos os lados, porque nos próximos anos essas lâmpadas serão instaladas na maioria das lâmpadas dentro e perto de nossas casas..
Menos custos de eletricidade – mais luz
Qualquer luminária elétrica converte a eletricidade recebida em radiação de luz, visível ao olho humano e medida em lúmens. Quanto maior a saída de luz, mais eficientes são essas luminárias..
Vamos comparar as lâmpadas LED e as “lâmpadas Ilyich”. Duas décadas antes, para melhorar a iluminação, as famílias substituíram, por exemplo, uma lâmpada incandescente de 100 W por outra mais potente de 150-200 watts, ou instalaram lâmpadas com vários cartuchos, aumentando em todo o caso o consumo de eletricidade. A relação entre a eletricidade consumida e a eficiência luminosa das lâmpadas incandescentes é – 1 watt cerca de 12 lumens. É possível aumentar a eficiência luminosa de tais lâmpadas apenas aumentando a temperatura de aquecimento do filamento de tungstênio, mas isso reduzirá seriamente sua já curta vida útil – uma lâmpada comum de 100 W não pode brilhar por mais de 1000 horas, pois o aquecimento destrói o filamento incandescente. A única forma de aumentar a vida útil é reduzir a já baixa eficiência, que não passa de 15%. Por exemplo, diminuindo o valor de eficiência para 4% ao reduzir a tensão consumida pela lâmpada, você pode aumentar sua vida útil em mil vezes – mas tal lâmpada brilhará completamente fraca.
As lâmpadas LED modernas para cada watt de eletricidade consumido produzem pelo menos 100 lumens, a intensidade do fluxo luminoso que geram excede a das lâmpadas incandescentes em cerca de 10 vezes. Por exemplo, os holofotes LED são mais eficientes e consomem menos energia do que os seus homólogos incandescentes. A eficiência luminosa de uma lâmpada LED depende do tipo e da temperatura de aquecimento do LED, das características da fonte de alimentação, bem como do seu design – elementos ópticos e difusores de luz localizados na base da lâmpada.
Para alcançar a máxima eficiência luminosa, equipar uma lâmpada apenas com LEDs de alta qualidade não é suficiente. O fabricante deve construir o regime térmico mais eficaz dentro dele – se a temperatura dos LEDs na região ativa (a zona de recombinação de elétrons na superfície do cristal) aumentar em 10 ° C, o fluxo luminoso de tal lâmpada diminuirá em 2,5%. Em outras palavras, uma lâmpada LED gerando um fluxo luminoso de 100 lumens, com aquecimento na zona de recombinação de elétrons em torno de 25 ° C, após a instalação em uma lâmpada fechada pode aquecer na zona ativa até 100 ° C – a intensidade de sua radiação luminosa neste caso diminuirá para 80 lumens.
Direcionalidade da radiação luminosa. As lâmpadas incandescentes e fluorescentes, instaladas nas luminárias, geram um fluxo luminoso uniforme em todas as direções – tal iluminação pode ser focada em uma direção apenas com o auxílio de um abajur ou refletor. A emissão de luz dos LEDs é sempre direcionada apenas em uma direção, portanto as lâmpadas LED são equipadas com um elemento ótico (ótica secundária) que muda a direção linear do fluxo luminoso de cada LED para o ângulo desejado, o que permite obter alguma dispersão da luz.
A linearidade do fluxo luminoso produzido por uma lâmpada LED é uma vantagem e uma desvantagem das lâmpadas deste tipo – por um lado, os lúmens não são desperdiçados e apenas iluminam as áreas necessárias, o que possibilita a instalação de lâmpadas de menor potência nas lâmpadas. Por outro lado, a construção de iluminação com lâmpadas LED deve ser tomada de forma especialmente responsável, pois a colocação incorreta dos dispositivos de iluminação levará à formação de áreas excessivamente expostas e muito escuras na sala.
Quanto tempo dura a lâmpada LED
Vários fabricantes falam em uma vida útil de 30.000-100.000 horas, ou seja, no primeiro caso, a lâmpada durará mais de 8 anos, no segundo – mais de 27 anos, desde que a lâmpada seja utilizada diariamente por 10 horas. Como mencionado acima, a vida útil das lâmpadas LED depende das características semelhantes do LED – vamos examiná-las mais de perto..
O primeiro critério que influencia a vida de um LED é a qualidade do cristal do LED e a uniformidade de sua estrutura. Durante a operação, o cristal se degrada por duas razões – como resultado de múltiplas violações da estrutura do cristal e devido à migração de átomos de metal formando os eletrodos.
a) construção de um LED convencional: 1 – ânodo; 2 – cátodo; 3 – condutor; 4 – cristal; 5 – lente de plástico
b) construção de um potente LED: 1 – corpo; 2 – condutor; 3 – dissipador de calor; 4 – cristal; 5 – lente; 6 – cátodoNas áreas do cristal onde a estrutura cristalina sofreu mais danos, a eletricidade é consumida apenas com a liberação de calor, ou seja, sem radiação luminosa. A causa exata desse defeito não foi estabelecida e acredita-se que seja causada por eletricidade estática..
Os átomos de metal que penetram na estrutura do cristal a partir dos eletrodos causam correntes de fuga – o movimento da corrente no cristal através de inclusões de metal em nível atômico, nenhuma luz é produzida. Com o aumento da corrente e da temperatura, o processo de penetração dos átomos de metal no cristal do LED aumenta drasticamente, enquanto a radiação da luz e a voltagem caem – tal LED irá falhar rapidamente. Esta desvantagem é inerente às lâmpadas LED com “overclock” de baixo custo, que têm um alto brilho com dissipação de calor insuficiente – fabricantes inescrupulosos preferem aumentar o desempenho de luz de seus produtos da maneira mais barata devido à vida útil do produto relativamente curta.
No entanto, não apenas o fabricante, mas também o usuário são frequentemente os culpados pelo aumento da temperatura dentro da lâmpada LED e, como resultado, pelo rápido desgaste. Um radiador que remove o calor dos LEDs deve transmiti-lo para o ar circundante ou para a parede onde a luminária está fixada. Se você instalar várias lâmpadas LED em um teto suspenso ou fechar sua lâmpada com um material adjacente, mesmo a lâmpada da mais alta qualidade superaquecerá rapidamente devido à falta de espaço para dissipação de calor. A propósito, será correcto instalar lâmpadas de tecto LED Armstrong no tecto falso, feito em forma de painéis.
A baixa dissipação de calor durante a operação da lâmpada LED também afeta o fósforo que cobre o cristal do LED e o sistema óptico integrado ao LED. Um sinal de desgaste do fósforo é uma tonalidade azulada da radiação de luz causada pela predominância da radiação direta do cristal. O sistema óptico, feito principalmente de silicone ou plástico, perde sua transparência, o que reduz a saída de luz dos LEDs.
De referir que os LEDs de quatro dos maiores fabricantes mundiais nesta área, nomeadamente a japonesa Nichia, a holandesa Philips, a americana Gree e a alemã Osram, apresentam o melhor desempenho e maior durabilidade. No que diz respeito à vida útil das lâmpadas LED, deve-se observar que elas podem gerar radiação luminosa por várias décadas, mas a intensidade dessa radiação diminuirá gradativamente pelos motivos descritos acima. Após 25.000 horas (ao trabalhar 10 horas por dia – 6,5 anos) de operação, a intensidade do fluxo luminoso diminuirá em 25-30%, o que, no entanto, atende aos requisitos dos padrões modernos.
Tipos de lâmpadas LED
Dependendo de sua finalidade, as lâmpadas LED são divididas em rua, industrial e doméstica.
As luminárias LED para exterior que emitem luz branca foram concebidas para iluminar estradas, parques e várias estruturas arquitectónicas; não têm lâmpada substituível. Sua carcaça tem duas finalidades – fornecer proteção máxima contra poeira e umidade, bem como atuar como um radiador que remove o calor para a atmosfera.
As luminárias de escritórios (luz branca), habitações e espaços comuns e oficinas industriais também não possuem elementos substituíveis e praticamente não necessitam de manutenção. Eles diferem das luminárias de rua porque atendem a requisitos mais rigorosos de qualidade de iluminação, reprodução de cores estável e condições de operação..
As lâmpadas LED domésticas (luz amarela) têm uma baixa potência (até 20 W), o seu design e características cumprem uma série de requisitos de qualidade de iluminação, segurança contra incêndio e elétrica, têm um aspecto decorativo. Normalmente, as luminárias domésticas são equipadas com lâmpadas LED substituíveis. Este grupo de candeeiros é o mais diversificado no seu desenho e localização de instalação – podem ser embutidos em tectos, pavimentos, paredes, móveis, suspensos, utilizados para iluminação de mesa, como candeeiro nocturno, focos, etc..
Seleção de lâmpada LED
A vida útil de uma lâmpada LED depende de uma série de características incorporadas a ela durante a produção, portanto, o nome do fabricante é importante na escolha – ou seja, apenas o critério de preço não determina sua qualidade. Vamos passar para a escolha – como não cometer erros ao comprar nenhuma lâmpada LED barata?
O critério de seleção usual – potência da lâmpada em watts – não é totalmente indicativo em relação às lâmpadas LED, uma vez que reporta apenas o seu consumo de energia por unidade, e precisamos saber a quantidade de radiação luminosa.
A emissão de luz, medida em lúmens (lm), caracteriza a capacidade de uma determinada lâmpada iluminar uma sala. Em alguns casos, o fabricante “esquece” de indicar o fluxo luminoso na embalagem da lâmpada, fazendo apenas uma comparação com uma lâmpada incandescente de determinada potência – dizem que esta lâmpada LED é totalmente consistente com ela em termos de qualidade de iluminação. Sugiro usar a tabela abaixo para determinar a relação entre a emissão de luz e a potência da lâmpada..
Potência da lâmpada incandescente (W) Lâmpada fluorescente, potência (W) Lâmpada LED, potência (W) Fluxo luminoso (lm) médio 20 5-7 2-3 250 40 10-13 4-5 400 60 15-16 8-10 700 75 18-20 10-12 900 cem 25-30 12-15 1200 150 40-50 18-20 1800 200 60-80 25-30 2500 Parece que esses dados são suficientes para fazer a escolha por uma lâmpada LED, mas não é assim – deve-se levar em consideração que as lâmpadas LED emitem luz de feixe estreito, ao contrário das lâmpadas fluorescentes e incandescentes. Os fabricantes ampliam o ângulo de iluminação da lâmpada com um elemento óptico, indicando o ângulo de divergência do feixe de luz na embalagem. Se o ângulo for de 120 °, isso significa o seguinte – o fluxo luminoso emitido pela lâmpada é reduzido à metade quando o fluxo de luz se desvia do eixo central em 60 °. O padrão de diretividade da radiação de luz com uma divergência de 120 ° é bastante amplo – o espaço sob essa lâmpada será iluminado sobre uma grande área com quase o mesmo brilho. As lâmpadas LED com um ângulo de divergência de 20 ° a 30 ° são adequadas apenas para iluminação de área (realce), não são adequadas para iluminação de ambiente normal.
Ótimo, você pode pensar, você deve escolher lâmpadas LED com divergência de 120 ° – não importa como seja! A iluminação de grande angular cria outro problema – alto brilho em grande angular, o que pode causar desconforto aos olhos das famílias. Por este motivo, as lâmpadas com um amplo ângulo de distribuição só podem ser instaladas em luminárias de teto e parede nas quais o requisito de um ângulo de proteção seja cumprido. Deixe-me explicar: o ângulo de proteção da luminária é o maior ângulo em que a própria fonte de luz (lâmpada) não cai na linha de visão direta do olho humano, ou seja, não ilumina os olhos. O ângulo de proteção nas luminárias é criado com a ajuda de telas de treliça, definidas a uma certa distância da lâmpada.
O próximo indicador é a temperatura da cor ou, em outras palavras, a tonalidade da cor da radiação luminosa gerada por uma determinada lâmpada. Se tudo era simples com as lâmpadas incandescentes – a sua luz era apenas amarela, no caso das lâmpadas fluorescentes e LED não é o caso. Ao escolher uma lâmpada, preste atenção à temperatura da cor indicada na embalagem em graus Kelvin:
- De 2700 a 3500 ° K – a chamada luz “quente” com uma tonalidade amarela, semelhante à radiação de luz das lâmpadas incandescentes. Ao mesmo tempo, as lâmpadas com uma temperatura de cor de 2700 ° K emitem uma luz amarela pronunciada, mas seu fluxo luminoso não é tão forte, e aquelas com uma temperatura de cor de 3500 ° K se distinguem por uma radiação de luz mais potente com tons de amarelo mais baixos (elas produzem mais luz branca do que amarela).
- De 4000 a 5000 ° K – emissão de luz branca neutra, proporcionando iluminação brilhante. Essas lâmpadas são comumente usadas em escritórios, empresas e instituições públicas;
- Mais de 6500 ° K – luz branca fria com alta eficácia luminosa. Este grupo de lâmpadas só é aplicável para iluminação pública.
Por fim, preste atenção ao índice de restituição de cor (índice de restituição de cor) indicado na embalagem da lâmpada – seu valor numérico caracteriza o quanto a cor dos objetos iluminados por esta lâmpada corresponderá à sua cor natural. O valor ideal deste indicador será um índice de renderização de cor de 70 e superior (ou um grau de renderização de cor de pelo menos 2A). Os postes de luz podem ter um valor de índice inferior de 60 (ou 2B), mas não inferior.
Iluminação LED – nuances
A Iluminação LED é a tecnologia de ponta para proporcionar aos ambientes vivos tons de luz únicos e personalizados. Com suas características, vantagens e excelente qualidade, a Iluminação LED oferece uma melhor experiência visual, desempenho luminotécnico superior e economia de energia. É a escolha ideal para ambientes que precisem de luz suave, atmosféricas e um excelente controle de luz.
Sistemas de engenharia Conteúdo material
A iluminação LED está se tornando cada vez mais popular devido às suas vantagens econômicas e ambientais. No entanto, existem diferentes tonalidades de luz LED, como branca quente, branca fria e neutra. Qual é a diferença entre essas nuances de iluminação e qual delas é mais adequada para cada ambiente? Agradeceria se alguém pudesse esclarecer minha dúvida.
Quais são as nuances da iluminação LED que devo considerar ao escolher as lâmpadas para minha casa? Há diferenças de temperatura de cor, durabilidade e consumo de energia entre os diversos tipos de LED disponíveis no mercado? Gostaria de saber mais sobre essas informações antes de fazer minha compra. Obrigado!
Qual é a diferença entre uma lâmpada LED e uma lâmpada convencional? E quais são as vantagens da iluminação LED em relação às outras opções disponíveis no mercado?