Caraterísticas do LED: Porque é que são o futuro da iluminação

Introdução: O que é um LED?

O LED é um díodo emissor de luz que evoluiu ao longo dos anos como um novo dispositivo semicondutor que melhorou significativamente as tecnologias de iluminação global do mundo moderno atual. Para compreender as caraterísticas essenciais que constituem a tecnologia do LED, é necessário começar pelo modo de funcionamento do dispositivo, que é a junção pn. Ao aplicar o fluxo de energia através desta junção na direção da polarização para a frente, são emitidos fotões, o que, por sua vez, permite a geração de luz visível através de um processo conhecido como eletroluminescência.

Desde que os primeiros LEDs foram criados na década de 1960, tem havido um avanço significativo na tecnologia LED. Atualmente, a tecnologia LED abrange o domínio da física dos semicondutores, o que permite uma gestão precisa da intensidade da luz e da utilização de energia. A construção básica de um LED inclui várias camadas de diferentes materiais semicondutores cuja função básica é melhorar a eficiência da emissão de luz. Além disso, este tutorial sobre LEDs seria incompleto se não mencionasse que os LEDs modernos podem ser alimentados por uma gama de voltagem de 2-4 LEDs, o que os torna altamente úteis de muitas maneiras.

Principais caraterísticas físicas dos LEDs

Tamanho e fator de forma

Uma das caraterísticas mais distintivas do díodo LED é o seu tamanho compacto e a versatilidade do seu formato. Atualmente, os LED existem em muitas formas e tamanhos diferentes, mas as suas dimensões continuam a variar entre os pequenos LED SMD utilizados nos telemóveis e os módulos de alta potência de maiores dimensões construídos para sistemas de iluminação pública. Assim, as especificações físicas do perfil do LED ditam que existe uma flexibilidade razoável em termos de conceção e aplicação.

A expansão da tecnologia LED permitiu que os fornecedores criassem pacotes especiais de tamanhos e tipos variados, que podem ser utilizados para produzir tipos únicos de luz que não são possíveis com as lâmpadas convencionais. De acordo com as estimativas do Departamento de Energia dos EUA, a miniaturização da tecnologia LED resultou numa redução de 75% nas dimensões dos aparelhos de iluminação em comparação com os aparelhos de iluminação convencionais.

Durabilidade e robustez

A durabilidade e a resistência ao choque físico estão presentes nas caraterísticas das lâmpadas LED. São também bastante superiores às lâmpadas incandescentes ou fluorescentes normais, uma vez que não possuem componentes de vidro frágeis ou um filamento. Além disso, os componentes sólidos incorporados na construção do LED são industrialmente robustos, permitindo-lhes suportar uma quantidade razoável de impacto e vibração.

- Resistência máxima ao choque até 100G de aceleração

- Funciona na gama de temperaturas de -40°C a 85°C

- Isento de qualquer tipo de componentes nocivos, incluindo Mercúrio

- Altamente resistente a mudanças frequentes nos ciclos

Saída de luz direcional

O LED define uma saída de luz direcional que pode ser incorporada como uma caraterística notável. Ao contrário das lâmpadas de tungsténio normais ou das lâmpadas incandescentes, com a ajuda dos LED, não é necessário um refletor ou difusor, uma vez que a saída é direcional, ao contrário das lâmpadas anteriormente mencionadas que dispersam a luz em todas as direcções; em vez disso, as luzes direcionais destinam-se à iluminação de tarefas numa determinada área específica, o que significa que apenas determinadas aplicações necessitam de saída.

Com a ajuda de elementos ópticos avançados e da conceção de dissipadores de calor, os fabricantes podem melhorar o padrão de saída de luz graças ao seu investimento na conceção de semicondutores. Como resultado destas caraterísticas distintivas, o desperdício de luz é grandemente reduzido e a eficiência de todo o sistema melhora.

Caraterísticas eléctricas dos LEDs

A função e a aplicação da tecnologia LED são mais influenciadas pelas suas caraterísticas eléctricas. É necessário ter parâmetros de tensão e corrente como um requisito do LED para a sua correta aplicação. Com a adição da cor e do tipo, pode haver algumas variações, mas, em geral, os LEDs funcionam numa gama de tensão de 2 a 4 volts, sendo a direção de avanço a mais utilizada. O desenho do LED tem uma caraterística fundamental que é a utilização da tensão de avanço.

Ao especificar o LED, os aspectos mais essenciais incluem a relação entre a corrente direta e a queda de tensão através do LED. A lâmpada comum funciona se for ligada diretamente à rede eléctrica, mas um LED é um dispositivo de corrente e necessita de uma corrente eléctrica estável para funcionar. As resistências limitadoras de corrente podem ser colocadas em projectos de circuitos de LED simples ou noutros tipos de circuitos de alimentação de soluções para facilitar o processo. Os circuitos mais complexos incluem normalmente um díodo zener que reduzirá a corrente de sentido inverso para satisfazer adequadamente os requisitos de tensão do LED.

Caraterísticas ópticas dos LEDs

Espectro de emissão de luz e variabilidade de cor

As caraterísticas IV da tecnologia LED são tais que permitem um controlo sem precedentes do espetro de emissão de luz. Ao ajustar os materiais semicondutores, os fabricantes são capazes de produzir LEDs que emitem luz em todas as cores visíveis. Eis como os LEDs se tornam fabulosamente coloridos:

Síntese básica de cores:

- Vermelho - 620 - 645nm de comprimento de onda

- Verde - 520 - 550nm de comprimento de onda

- Azul - comprimento de onda de 460 - 475nm

- Âmbar - comprimento de onda de 590 - 600nm

Métodos de geração de luz branca:

Conversão de fósforo:

- LED azul + material de fósforo amarelo

- Luz branca quente a fria

- Comum na iluminação de uso geral

RGB Mistura:

- LEDs azuis/verdes/vermelhos

- Mais variedade de cores

- Para iluminação de ecrãs e entretenimento

Esta versatilidade de cores na produção é uma das principais caraterísticas da tecnologia LED. De acordo com a investigação realizada atualmente na indústria, os LEDs são capazes de atingir um índice de restituição de cor (CRI) superior a 90, o que está alguns graus abaixo da qualidade da luz natural clara do sol.

Recentemente, as tecnologias avançadas de controlo de cores tornaram-se facilmente disponíveis para compradores e utilizadores e a Wosen, um dos fabricantes fenomenais, está a capitalizar este tipo de tecnologias ao desenvolver os seus produtos LED. Os nossos candeeiros de teto LED RGB vêm ao encontro deste novo conjunto de possibilidades e permitem a manipulação de uma vasta gama de cores. Estes acessórios traduzem milhões de possibilidades de cores em numerosos brilhos e misturas de cores, permitindo que a tecnologia de mistura de cores LED seja bem utilizada nos sistemas de iluminação modernos.

Eficácia luminosa e níveis de brilho

As caraterísticas da tecnologia de díodos LED incluem melhorias notáveis na eficácia luminosa. A última geração de LEDs é extremamente eficaz na transformação de energia eléctrica em luz visível, não produzindo praticamente nenhuma radiação infravermelha ou luz UV como resíduo.

Como é que os LEDs são comparados com as tecnologias de iluminação tradicionais?

LEDs vs. lâmpadas incandescentes

As caraterísticas das lâmpadas LED destacam-se ainda mais em contraste com as lâmpadas incandescentes, em particular. As lâmpadas incandescentes funcionam de uma forma em que o filamento da lâmpada ou o fio da lâmpada é aquecido até ao ponto em que o emissor brilha, ao passo que um LED utiliza definições específicas de corrente e tensão para induzir um funcionamento muito mais eficiente.

Os estudos do Departamento de Energia dos EUA sugerem que os LEDs consomem até 75% menos energia quando comparados com as lâmpadas incandescentes, mas duram muito mais tempo.

O baixo consumo de energia da tecnologia LED é um dos seus aspectos mais notáveis. Ao contrário das lâmpadas incandescentes, que desperdiçam cerca de 90% da sua energia de entrada como calor, os LED utilizam principalmente a sua energia de entrada para produzir luz. Separados, estes melhores designs e elementos de arrefecimento traduzem-se num baixo consumo de energia e requisitos de arrefecimento.

LEDs vs. Lâmpadas Fluorescentes

Ao contrário de outras formas de iluminação, nomeadamente as lâmpadas fluorescentes, que contêm alguns materiais tóxicos, especialmente mercúrio, e que, por isso, requerem uma gestão especial no final da sua vida útil, os LED surgem como uma melhor alternativa, uma vez que geram muito menos resíduos. A maioria dos tubos vem com LEDs simples integrados nos seus circuitos, que, por sua vez, não requerem a necessidade adicional de balastros e outros componentes do género, o que simplifica os processos de instalação e manutenção.

Lâmpadas fluorescentes e lâmpadas LED - Qual delas é mais eficiente?

Vantagens energéticas dos LEDs em relação às lâmpadas fluorescentes:

- Não há qualquer atraso na iluminação, uma vez que podem acender até à sua capacidade máxima assim que são ligados

- Facilitam a eliminação fácil, uma vez que não contêm mercúrio

- As gamas que excedem os 50 graus Celsius são ideais para estes dispositivos, uma vez que funcionam melhor no frio

- Resiliente face à quebra e ao castigo

- A utilização da modulação por largura de impulso permite um maior controlo

Personalização e aspectos estéticos da iluminação LED

Opções de temperatura de cor

A utilização de LEDs também é informada por um controlo sem paralelo da temperatura da cor, por exemplo, do branco quente à luz fria do dia. A atual teoria dos LED permitiu aos fabricantes fabricar produtos LED brancos com quase todas as gamas de temperaturas de cor desejáveis, desde casas quentes e confortáveis a espaços çalışma luminosos. Estas tecnologias modernas tornaram possível conceber e produzir LEDs adequados em todo o espetro para praticamente todas as necessidades e actividades.

Além disso, os LEDs estão atualmente disponíveis em várias formas, como as tiras de luz, e permitem uma mistura uniforme de cores e de temperaturas de cor para proporcionar melhores soluções de iluminação para vários fins. A regulação da intensidade das luzes de acordo com o efeito desejado é facilmente possível, juntamente com ajustes de cor num grau muito mais elevado.

Caraterísticas de regulação da intensidade luminosa e de controlo

Alguns dos avanços tecnológicos nas luzes LED vêm com a capacidade de controlar o nível de brilho ou a temperatura, conforme preferir. Enquanto outras lâmpadas têm de utilizar reguladores de intensidade, os LED podem ser regulados através de vários métodos, incluindo a modulação da largura de impulsos, e este método proporciona uma mudança de cor eficaz e uniforme em toda a gama de intensidade. E isto não é outra coisa senão a combinação de díodos LED em forma de condução que permite ajustar a proporção da luz.

No que diz respeito a soluções LED personalizadas, a Wosen LED pode oferecer serviços de iluminação LED à medida para empresas. Uma empresa pode ter diferentes aplicações para as suas soluções de iluminação e, por conseguinte, uma aplicação pode ter um conjunto de especificações totalmente suficiente, razão pela qual podemos oferecer muitas opções. As nossas ofertas de LED incluem vários tamanhos e uma gama de temperatura de cor ajustável e fina, desde o branco quente (2700K) até à luz do dia (6500K +), juntamente com uma vasta gama de classificação de saída luminosa adequada para aplicações decorativas, gerais e de alto brilho. Para as aplicações que necessitam de uma reprodução exacta da cor, estão disponíveis especificações com um CRI de >70, 80 e >90. Também dispomos de capacidades RGB para as nossas luzes, o que permite alterar a cor e os efeitos.

Conclusão

As várias caraterísticas da tecnologia LED permitem compreender facilmente por que razão estes dispositivos são o futuro dos dispositivos de iluminação. Partindo de uma conceção fundamental de um díodo de junção pn, os LEDs possuem todas as caraterísticas de controlo da iluminação e o desempenho para cada uma das métricas é excecional. A tecnologia combina uma elevada eficiência térmica, uma longa vida útil, uma boa versatilidade de saída de luz e controlos remotos que garantem um maior desenvolvimento da tecnologia de iluminação.

A textura formidável, a qualidade visual excecional e a personalização sem paralelo das fontes de luz LED tornam a tecnologia de iluminação de ponta. Através da investigação e do melhoramento tecnológico, os LEDs serão melhorados para reforçar a sua aplicação na iluminação do futuro de forma holística.