Uma lâmpada LED,[1] lâmpada de tecnologia LED ou mais simplesmente lâmpada LED (com LED como acrônimo para tecnologia de diodo emissor de luz, diodo emissor de luz), é uma lâmpada de estado sólido que usa LEDs (diodos emissores de luz) como fonte de luz. Como a luz emitida por um LED não é muito intensa, para atingir uma luminosidade semelhante à das lâmpadas incandescentes ou fluorescentes compactas, as lâmpadas LED são constituídas por grupos de vários LEDs, dependendo da intensidade luminosa desejada.
Atualmente, as lâmpadas LED podem ser utilizadas para qualquer aplicação comercial, desde iluminação decorativa e rodoviária. Apresentam certas vantagens, incluindo considerável economia de energia, partida instantânea, resistência ao ligar e desligar contínuo e maior vida útil, embora seu custo inicial seja elevado. Em teoria, a vida útil de um único LED é de 100.000 horas.[2].
Os diodos operam com energia elétrica de corrente contínua (CC), portanto, as lâmpadas LED devem incluir circuitos internos para operar com corrente alternada normal. Os LEDs são danificados em altas temperaturas, por isso as lâmpadas LED possuem elementos de gerenciamento de calor, como dissipadores de calor e aletas de resfriamento. As lâmpadas LED têm longa vida útil e grande eficiência energética, mas seu custo inicial é superior ao custo das lâmpadas fluorescentes. A vida útil de uma lâmpada LED[3] varia dependendo do fabricante, mas estima-se que possa durar entre 25.000 e 50.000 horas. Aumenta significativamente a vida útil das lâmpadas incandescentes e halógenas que têm vida útil de 1.000 horas e 3.000 horas respectivamente.
Descrição da lâmpada led
Contenido
La iluminación para usos normales necesita luz blanca. Los ledes emiten luz en una banda de longitudes de onda muy estrecha, fuertemente coloreada. El color es característico de la banda prohibida de energía del material semiconductor usado para fabricar cada led. Para emitir luz blanca es preciso combinar ledes de luz roja, verde y azul, o usar fósforo para convertir parte de la luz a otros colores.
Conversão para iluminação LED
Introdução
Em geral
Uma lâmpada LED,[1] lâmpada de tecnologia LED ou mais simplesmente lâmpada LED (com LED como acrônimo para tecnologia de diodo emissor de luz, diodo emissor de luz), é uma lâmpada de estado sólido que usa LEDs (diodos emissores de luz) como fonte de luz. Como a luz emitida por um LED não é muito intensa, para atingir uma luminosidade semelhante à das lâmpadas incandescentes ou fluorescentes compactas, as lâmpadas LED são constituídas por grupos de vários LEDs, dependendo da intensidade luminosa desejada.
Atualmente, as lâmpadas LED podem ser utilizadas para qualquer aplicação comercial, desde iluminação decorativa e rodoviária. Apresentam certas vantagens, incluindo considerável economia de energia, partida instantânea, resistência ao ligar e desligar contínuo e maior vida útil, embora seu custo inicial seja elevado. Em teoria, a vida útil de um único LED é de 100.000 horas.[2].
Os diodos operam com energia elétrica de corrente contínua (CC), portanto, as lâmpadas LED devem incluir circuitos internos para operar com corrente alternada normal. Os LEDs são danificados em altas temperaturas, por isso as lâmpadas LED possuem elementos de gerenciamento de calor, como dissipadores de calor e aletas de resfriamento. As lâmpadas LED têm longa vida útil e grande eficiência energética, mas seu custo inicial é superior ao custo das lâmpadas fluorescentes. A vida útil de uma lâmpada LED[3] varia dependendo do fabricante, mas estima-se que possa durar entre 25.000 e 50.000 horas. Aumenta significativamente a vida útil das lâmpadas incandescentes e halógenas que têm vida útil de 1.000 horas e 3.000 horas respectivamente.
Descrição da lâmpada led
Contenido
La iluminación para usos normales necesita luz blanca. Los ledes emiten luz en una banda de longitudes de onda muy estrecha, fuertemente coloreada. El color es característico de la banda prohibida de energía del material semiconductor usado para fabricar cada led. Para emitir luz blanca es preciso combinar ledes de luz roja, verde y azul, o usar fósforo para convertir parte de la luz a otros colores.
El primer método (ledes RGB), usa múltiples ledes, cada uno emitiendo una longitud de onda diferente en las proximidades, para formar el amplio espectro de luz blanca. La ventaja de este método es que la intensidad de cada led puede ser ajustada para "afinar" el carácter de la luz emitida. La mayor desventaja es su alto costo de producción.
El segundo método, led de fósforo convertido (pc LED), usa un led de corta longitud de onda (usualmente azul o ultravioleta) en combinación con el fósforo que absorbe una porción de la luz azul y emite un espectro más amplio de luz blanca (el mecanismo es similar a la forma de una lámpara fluorescente que emite luz blanca de un sistema de iluminación UV de fósforo). Su ventaja es el menor costo de producción, alto IRC (índice de reproducción cromática), mientras que sus desventajas son la incapacidad para cambiar dinámicamente el carácter de la luz y el hecho de que la conversión de fósforo reduce la eficiencia del dispositivo. El bajo costo y el desempeño adecuado lo hacen la tecnología más utilizada hoy en día.
Un solo led es un dispositivo de estado sólido de baja voltaje "Tensión (electricidad)") y no funciona si se le conecta directamente en la corriente alterna, por ello requiere de algún tipo de circuito para controlar el voltaje aplicado y el flujo de corriente a través de la lámpara. Se pueden usar una serie de diodos y resistores (resistencias) para controlar la polaridad de la corriente y limitar la intensidad, pero esto sería ineficiente, ya que la mayor parte de la tensión aplicada se desperdicia en forma de calor en la resistencia. Una cadena única de ledes en serie podría minimizar la pérdida de la caída de tensión, pero el fallo de un solo led podría apagar toda la cadena.Por ello normalmente se usan cadenas en paralelo redundantes para aumentar la fiabilidad, usándose por lo general tres o más cadenas. Pueden ser útiles para la iluminación del hogar o en espacios de trabajo, debe colocarse un número de ledes juntos en una lámpara para combinar sus efectos de iluminación. Esto es porque cada led emite solamente una fracción de la luz de las fuentes de luz tradicionales.
Cuando se utiliza el método de la mezcla de colores, puede ser difícil lograr una distribución de color uniforme, mientras que la adaptación de ledes blancos no es crítica para el equilibrio de color. Además, la degradación de ledes diferentes en varios momentos en una lámpara de colores combinados puede producir errores en la uniformidad de la salida de color. Las lámparas de ledes usualmente consisten en grupos de ledes en una cubierta con dispositivos electrónicos, un disipador y óptica.
No se han descrito las temperaturas óptimas ambientales de funcionamiento, sin embargo, se ha demostrado que pueden trabajar entre –40 °C y +50 °C.
Las lámparas led[4] sacan ventaja del hecho de que se deban colocar muchos ledes para lograr una iluminación uniforme al conectarlos en serie, el número de ledes que se pueden conectar depende de la tensión de la red eléctrica. Por ejemplo, con 120 voltios de entrada y considerando que cada led funciona con aproximadamente 3 voltios, se pueden conectar hasta 40 ledes y dado que la conexión es en serie la lámpara entera consumirá la misma corriente que si se conecta un solo led a una fuente de 3 voltios.
Si el voltaje es mayor, por ejemplo 240 voltios, entonces se podrían conectar hasta 80 ledes en serie y seguiría circulando la misma corriente, sin embargo el consumo total de la lámpara sería del doble, pues la misma intensidad de corriente multiplicada por el doble de tensión igual al doble de potencia.
Cabe mencionar que cualquiera que sea la tensión total y el número de ledes siempre es necesario conectar una (o varias) resistencia(s) en serie con los ledes para limitar la cantidad de corriente que circule por ellos y evitar que se quemen o desgasten prematuramente por exceso de corriente.
Iluminação colorida
As lâmpadas LED oferecem melhor desempenho em termos de iluminação colorida, como é o caso dos semáforos ou das lanternas traseiras dos carros. Até agora, a cor era conseguida através de um filtro que só permitia a passagem da luz da cor desejada (vermelho, verde, âmbar,...) mantendo o resto do espectro de emissão da lâmpada, pelo que foi necessário instalar uma lâmpada mais potente para atingir a intensidade luminosa necessária, o que reduziu muito o desempenho e aumentou o consumo de energia. Mas como a cor é característica do bandgap de energia do material semicondutor utilizado na fabricação de cada LED, utilizando diretamente uma lâmpada LED da cor adequada, o filtro não é necessário, para que o fluxo luminoso da lâmpada seja totalmente aproveitado. Se somarmos o maior desempenho das lâmpadas LED, discutido acima, em comparação às antigas lâmpadas incandescentes, estes são motivos suficientes para que ela seja cada vez mais utilizada nestes dispositivos que requerem luz colorida.[5].
LEDs nPola
Em 5 de julho de 2012, a Seoul Semiconductors apresentou o nPola LED, cinco vezes mais brilhante que o LED comum. O novo LED atinge 500 lúmen/w em comparação com 100 lúmen/w para dispositivos padrão. Um avanço que permite substituir com vantagem as lâmpadas fluorescentes compactas. Para a produção de uma lâmpada LED que substitui uma lâmpada de 60 W para uso doméstico, em geral foram utilizados cerca de 10 a 20 LEDs antigos. Para se ter uma ideia, a mesma intensidade de luz do LED nPola pode ser alcançada com apenas um ou dois nPola LEDs.[6].
Equivalências entre tecnologias de iluminação
O quilowatt-hora é a unidade utilizada para medir o consumo de energia elétrica nos países que utilizam o SI, ou seja, quase todos (incluindo Espanha). Supondo um custo de eletricidade de 0,09 por quilowatt-hora. De acordo com a unidade adimensional,[8] a fórmula para calcular o custo da energia é:.
O custo do consumo de eletricidade (2019) de 3 lâmpadas de diferentes tecnologias (incandescentes, CFL e LED) para uma saída luminosa igual de 1100 lúmens é comparado abaixo:
[5] ↑ Curiosamente, en el caso de las luces de posición de los vehículos automóviles, las lámparas led tiene una duración mucho mayor que la vida media de los vehículos.
El primer método (ledes RGB), usa múltiples ledes, cada uno emitiendo una longitud de onda diferente en las proximidades, para formar el amplio espectro de luz blanca. La ventaja de este método es que la intensidad de cada led puede ser ajustada para "afinar" el carácter de la luz emitida. La mayor desventaja es su alto costo de producción.
El segundo método, led de fósforo convertido (pc LED), usa un led de corta longitud de onda (usualmente azul o ultravioleta) en combinación con el fósforo que absorbe una porción de la luz azul y emite un espectro más amplio de luz blanca (el mecanismo es similar a la forma de una lámpara fluorescente que emite luz blanca de un sistema de iluminación UV de fósforo). Su ventaja es el menor costo de producción, alto IRC (índice de reproducción cromática), mientras que sus desventajas son la incapacidad para cambiar dinámicamente el carácter de la luz y el hecho de que la conversión de fósforo reduce la eficiencia del dispositivo. El bajo costo y el desempeño adecuado lo hacen la tecnología más utilizada hoy en día.
Un solo led es un dispositivo de estado sólido de baja voltaje "Tensión (electricidad)") y no funciona si se le conecta directamente en la corriente alterna, por ello requiere de algún tipo de circuito para controlar el voltaje aplicado y el flujo de corriente a través de la lámpara. Se pueden usar una serie de diodos y resistores (resistencias) para controlar la polaridad de la corriente y limitar la intensidad, pero esto sería ineficiente, ya que la mayor parte de la tensión aplicada se desperdicia en forma de calor en la resistencia. Una cadena única de ledes en serie podría minimizar la pérdida de la caída de tensión, pero el fallo de un solo led podría apagar toda la cadena.Por ello normalmente se usan cadenas en paralelo redundantes para aumentar la fiabilidad, usándose por lo general tres o más cadenas. Pueden ser útiles para la iluminación del hogar o en espacios de trabajo, debe colocarse un número de ledes juntos en una lámpara para combinar sus efectos de iluminación. Esto es porque cada led emite solamente una fracción de la luz de las fuentes de luz tradicionales.
Cuando se utiliza el método de la mezcla de colores, puede ser difícil lograr una distribución de color uniforme, mientras que la adaptación de ledes blancos no es crítica para el equilibrio de color. Además, la degradación de ledes diferentes en varios momentos en una lámpara de colores combinados puede producir errores en la uniformidad de la salida de color. Las lámparas de ledes usualmente consisten en grupos de ledes en una cubierta con dispositivos electrónicos, un disipador y óptica.
No se han descrito las temperaturas óptimas ambientales de funcionamiento, sin embargo, se ha demostrado que pueden trabajar entre –40 °C y +50 °C.
Las lámparas led[4] sacan ventaja del hecho de que se deban colocar muchos ledes para lograr una iluminación uniforme al conectarlos en serie, el número de ledes que se pueden conectar depende de la tensión de la red eléctrica. Por ejemplo, con 120 voltios de entrada y considerando que cada led funciona con aproximadamente 3 voltios, se pueden conectar hasta 40 ledes y dado que la conexión es en serie la lámpara entera consumirá la misma corriente que si se conecta un solo led a una fuente de 3 voltios.
Si el voltaje es mayor, por ejemplo 240 voltios, entonces se podrían conectar hasta 80 ledes en serie y seguiría circulando la misma corriente, sin embargo el consumo total de la lámpara sería del doble, pues la misma intensidad de corriente multiplicada por el doble de tensión igual al doble de potencia.
Cabe mencionar que cualquiera que sea la tensión total y el número de ledes siempre es necesario conectar una (o varias) resistencia(s) en serie con los ledes para limitar la cantidad de corriente que circule por ellos y evitar que se quemen o desgasten prematuramente por exceso de corriente.
Iluminação colorida
As lâmpadas LED oferecem melhor desempenho em termos de iluminação colorida, como é o caso dos semáforos ou das lanternas traseiras dos carros. Até agora, a cor era conseguida através de um filtro que só permitia a passagem da luz da cor desejada (vermelho, verde, âmbar,...) mantendo o resto do espectro de emissão da lâmpada, pelo que foi necessário instalar uma lâmpada mais potente para atingir a intensidade luminosa necessária, o que reduziu muito o desempenho e aumentou o consumo de energia. Mas como a cor é característica do bandgap de energia do material semicondutor utilizado na fabricação de cada LED, utilizando diretamente uma lâmpada LED da cor adequada, o filtro não é necessário, para que o fluxo luminoso da lâmpada seja totalmente aproveitado. Se somarmos o maior desempenho das lâmpadas LED, discutido acima, em comparação às antigas lâmpadas incandescentes, estes são motivos suficientes para que ela seja cada vez mais utilizada nestes dispositivos que requerem luz colorida.[5].
LEDs nPola
Em 5 de julho de 2012, a Seoul Semiconductors apresentou o nPola LED, cinco vezes mais brilhante que o LED comum. O novo LED atinge 500 lúmen/w em comparação com 100 lúmen/w para dispositivos padrão. Um avanço que permite substituir com vantagem as lâmpadas fluorescentes compactas. Para a produção de uma lâmpada LED que substitui uma lâmpada de 60 W para uso doméstico, em geral foram utilizados cerca de 10 a 20 LEDs antigos. Para se ter uma ideia, a mesma intensidade de luz do LED nPola pode ser alcançada com apenas um ou dois nPola LEDs.[6].
Equivalências entre tecnologias de iluminação
O quilowatt-hora é a unidade utilizada para medir o consumo de energia elétrica nos países que utilizam o SI, ou seja, quase todos (incluindo Espanha). Supondo um custo de eletricidade de 0,09 por quilowatt-hora. De acordo com a unidade adimensional,[8] a fórmula para calcular o custo da energia é:.
O custo do consumo de eletricidade (2019) de 3 lâmpadas de diferentes tecnologias (incandescentes, CFL e LED) para uma saída luminosa igual de 1100 lúmens é comparado abaixo:
[5] ↑ Curiosamente, en el caso de las luces de posición de los vehículos automóviles, las lámparas led tiene una duración mucho mayor que la vida media de los vehículos.