10 junho 2014

Luminária em LED Alto Brilho vs. Vapor de Sódio


Se compararmos os lúmens emitidos por uma fonte de luz de vapor de sódio a uma equivalente em LED, veremos que os números são amplamente favoráveis ao vapor de sódio.

No entanto, visualmente podemos perceber a maior eficácia da iluminação a LED. Por que isso acontece? Por que uma luminária em LED produzindo 4 a 5 vezes menos lúmens é mais efetiva do que uma luminária a vapor de sódio? Por que um projetor LED de 60 Watts substitui com absoluta vantagem a iluminação efetiva de uma lâmpada em vapor de sódio de 120 Watts?

Um estudo realizado em 2008 pelo Departamento de Energia dos EUA comprovou que, apesar da quantidade de lúmens por metro quadrado (lux) do LED ser numericamente inferior, o resultado perceptível da iluminação à LED é igual ou superior ao do vapor de sódio.

O resultado é determinado pela sensibilidade humana aos comprimentos de onda de luz emitidos por cada uma destas fontes de luz.

No olho humano existem dois tipos de células sensíveis à luz: os Bastonetes e os Cones. Os Bastonetes são células foto receptoras da retina que conseguem funcionar com níveis de luminosidade baixos. São basicamente responsáveis pela visão noturna e tem a capacidade de reconhecer a luminosidade. Já os Cones são as células que tem a capacidade de reconhecer as cores.


Os bastonetes são sensíveis aos comprimentos de onda menores, com pico a 507 nm (nanômetro - unidade utilizada para medir comprimento de ondas de luz visível, equivalente a um bilionésimo de metro), enquanto os cones são sensíveis aos comprimentos de onda maiores, com pico a 555 nm. Estes comprimentos de onda e a sensibilidade relativa dos olhos são mostrados no gráfico a seguir:


Os bastonetes nos dão a capacidade de visão noturna (Escotópica), enquanto os cones nos dão a capacidade de visão diurna (Fototópica). As áreas representadas pelas curvas verde e azul definem os comprimentos de ondas úteis para a iluminação.

Desta forma, para ser eficientemente percebida pelo olho humano uma fonte de luz ideal deverá emitir comprimentos de onda entre 507 e 555 nm.

O gráfico abaixo mostra a potência espectral das ondas de luz da luminária em vapor de sódio de baixa pressão, comparada às áreas úteis Escotópicas e Fototópicas. Quase que a totalidade da energia emitida pela lâmpada de vapor de sódio de baixa pressão está concentrada em 589 nm, Quase a totalidade da área Escotópica não está coberta, ficando óbvio o por que de apesar do alto poder de emissão de luz o resultado é tão ineficiente.


A introdução das lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão foi um grande avanço para a eficiência da iluminação. A iluminação com vapor de sódio de alta pressão produz um comprimento de onda um pouco mais abrangente e atingindo uma melhor cor. Veja na figura a seguir:


Apesar da grande melhora (em relação à iluminação gerada a partir de lâmpadas de baixa pressão), as lâmpadas a vapor de sódio de alta pressão ainda deixa muito a desejar. Note que a maior parte da distribuição de energia concentra-se entre 570 e 600nm, atingindo boa parte da área Fototópica. Todavia, pouco ou quase nenhuma energia se sobrepõe à área Escotópica.

No gráfico a seguir, a área em amarelo mostra a luz útil da lâmpada de vapor de sódio de alta pressão.


A seguir, vamos analisar o gráfico de uma luminária de LED de alto brilho.


Note que a totalidade da área Fototópica é atingida, assim como significativa área Escotópica. Dessa emissão de ondas provém toda a eficiência de iluminação do LED de alto brilho. Por este motivo, mesmo com uma entrega de lúmens inferior ao do vapor de sódio, a efetividade da iluminação é muito superior.


Enquanto a lâmpada de vapor de sódio de alta pressão atinge cerca de 20 a 25% do espectro útil de iluminação, a luminária em LED alto brilho atinge cerca de 75%, como pode ser visto no comparativo abaixo:


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Além do aspecto fisiológico da capacidade de percepção do olho humano, existem também diversas outras vantagens da iluminação LED em relação à iluminação à vapor de sódio:

  • Uma lâmpada de vapor metálico tem vida útil de 5.000 a 20.000 horas, enquanto o LED de alto brilho dura de 50.000 a 100.000 horas;
  • Uma lâmpada de vapor de sódio terá apenas 40% de sua luminescência após metade de sua vida útil, enquanto o LED de alto brilho permanecerá com índice acima dos 90%;
  • Cerca de 60% da luz emitida pela lâmpada de vapor de sódio dispersa-se em direção diferente à desejada, enquanto a dispersão da luz em uma luminária LED é diretamente focada na área a ser iluminada;
  • O LED é RoHS, ou seja, é produzido seguindo os critérios mais rigorosos de controle de substâncias que agridem o Meio Ambiente. As lâmpadas de vapor metálico possuem altas quantidades de Mercúrio e demandam cuidados especiais para serem dispensadas após queimadas;
  • O LED não emite raios UV e permite uma renderização de cores superior às lâmpadas de vapor metálico;
  • As luminárias LED funcionam na faixa de 100 à 250 Vac, são muito mais leves e não necessitam de reator;
  • Por último, uma lâmpada de vapor metálico necessita de 4 a 6 minutos para acender quando acionada, e quase o dobro desse período para reacender caso haja queda de luz. O LED acende e reacende imediatamente quando acionado.

Luminária LED 100 Watts

Conclusão...

Junte-se a esses fatos o consumo inferior, a melhor renderização de cores, a maior durabilidade e a garantia dada pelos fabricantes entende-se porque se considera a luminária em LED de alto brilho não apenas uma evolução, mas uma revolução no conceito de iluminação.
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Vapor de Sódio x LED

Vapor de Sódio x LED

Vapor de Sódio x LED


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