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MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 1
Manual de Iluminao Pblica Volume 2 Componentes de Iluminao
2010
EDP Distribuio ISR UC
05-07-2010
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 2
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 3
ndice Lista de Figuras ................................................................................... 5
Lista de Tabelas ................................................................................... 9
Abreviaturas ...................................................................................... 11
1. Introduo .................................................................................. 13
2. Lmpadas .................................................................................... 14
2.1. Tecnologias Antigas ................................................................. 15
2.1.1. Incandescentes ................................................................. 16
2.1.2. Vapor de Mercrio ............................................................. 18
2.2. Tecnologias do Presente ........................................................... 21
2.2.1. Compactas Fluorescentes (CFLs) ......................................... 21
2.2.2. Lmpadas de Vapor de Sdio .............................................. 24
2.2.3. Iodetos Metlicos .............................................................. 28
2.3. Tecnologias Emergentes ........................................................... 31
2.3.1. Lmpadas de Induo ........................................................ 31
2.3.2. LEDs ................................................................................ 33
2.4. Tecnologias do Futuro .............................................................. 41
2.4.1. Plasma ............................................................................. 41
2.4.2. Outras tecnologias ............................................................. 44
2.5. Concluses ............................................................................. 49
3. Luminrias .................................................................................. 55
3.1. Constituio e Caractersticas .................................................... 55
3.1.1. Eficincia de uma Luminria ................................................ 58
3.2. Classificao de Luminrias ...................................................... 61
3.2.1. Classificao Antiga ........................................................... 61
3.2.2. Classificao Nova ............................................................. 63
3.2.3. Resumo ........................................................................... 67
3.3. Tipos de Luminrias ................................................................. 69
3.4. Concluso .............................................................................. 70
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 4
4. Suportes para Luminrias ............................................................ 72
4.1. Postes ou Colunas de Iluminao ............................................... 72
4.2. Cabos de Suspenso ................................................................ 74
4.3. Braos em Fachadas de Edifcios ............................................... 75
5. Balastros e Fontes de Alimentao .............................................. 76
5.1. Introduo e Conceitos ............................................................ 76
5.2. Balastros Electromagnticos (ferromagnticos) ............................ 81
5.2.1. Balastro Indutivo ............................................................... 82
5.2.2. Balastro Autotransformador ................................................ 83
5.2.3. Balastro Autoregulador ....................................................... 84
5.2.4. Vantagens e Desvantagens ................................................. 85
5.3. Balastros Electrnicos .............................................................. 86
5.3.1. Introduo ....................................................................... 86
5.3.2. Balastros Electrnicos Convencionais .................................... 87
5.3.3. Balastros Electrnicos Regulveis (regulao de fluxo) ............ 89
5.3.4. Vantagens e Desvantagens ................................................. 94
5.4. Classes de Eficincia ................................................................ 97
5.5. Fontes de Alimentao para LEDs (Drivers) ................................. 99
5.6. Concluso ............................................................................ 101
6. Sistemas de Controlo e de Gesto de Energia ............................ 106
6.1. Introduo ........................................................................... 106
6.2. Sensores Crepusculares ......................................................... 106
6.3. Relgio Astronmico .............................................................. 108
6.4. Reguladores de Fluxo a instalar cabeceira do sistema de IP ...... 110
6.5. Sistemas de Telegesto Avanados .......................................... 117
6.6. Sistemas integrantes dos sistemas de telegesto dinmicos ........ 119
6.7. Concluso ............................................................................ 120
7. Conjuntos Funcionais ................................................................ 122
8. Referncias ............................................................................... 128
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ISR UC | EDP Distribuio 5
Lista de Figuras
Figura 1.1 Diagrama tpico de custos, aps 25 anos de vida til, de uma rede
de iluminao pblica ............................................................................. 13
Figura 2.1 - Esquema e constituio de uma lmpada incandescente ........... 17
Figura 2.2 Espectro de emisso luminoso de uma lmpada incandescente . 17
Figura 2.3 Lmpada de mercrio e tubo de descarga. ............................. 19
Figura 2.4 Espectro de emisso luminoso de lmpadas de vapor de mercrio
.......................................................................................................... 20
Figura 2.5 Lmpada de mercrio de luz mista. ...................................... 21
Figura 2.6 Espectro de emisso luminoso de uma lmpada fluorescente
standard .............................................................................................. 23
Figura 2.7 Esquema de funcionamento de uma lmpada de vapor de sdio
de alta presso ..................................................................................... 24
Figura 2.8 - Detalhes de lmpadas de vapor de sdio de alta presso. ......... 26
Figura 2.9 Espectro de emisso luminoso de lmpadas de vapor de sdio de
alta presso .......................................................................................... 26
Figura 2.10 Detalhes de uma lmpada de vapor de sdio de baixa presso.
.......................................................................................................... 27
Figura 2.11 Espectro da lmpada de Vapor de Sdio de baixa presso ...... 28
Figura 2.12 - Lmpadas de iodetos metlicos. .......................................... 29
Figura 2.13 - Detalhes construtivos de uma lmpada de iodetos metlicos. .. 30
Figura 2.14 Espectro de emisso luminosa das lmpadas de iodetos
metlicos ............................................................................................. 30
Figura 2.15 Lmpada fluorescente de induo. ...................................... 31
Figura 2.16 Espectro de emisso luminoso da lmpada de induo ........... 32
Figura 2.17 Estrutura de um LED montado em circuito impresso (esquerda)
e vista de perfil do LED (direita) .............................................................. 34
Figura 2.18 - Representao interna do princpio de funcionamento de um
LED. .................................................................................................... 34
Figura 2.19 A energia de um foto igual largura de banda proibida (Eg)
.......................................................................................................... 36
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 6
Figura 2.20 Cor branca atravs da juno de uma camada de fsforo a um
LED azul ou ultra-violeta ........................................................................ 37
Figura 2.21 Cor branca atravs da combinao de LEDs de vrias cores ... 37
Figura 2.22 Processo de binning [Fonte: Philips] .................................... 38
Figura 2.23 Luminria de iluminao pblica de LEDs ............................. 38
Figura 2.24 Espectro de emisso luminoso de um LED de cor branca ........ 40
Figura 2.25 Lmpada de Plasma ......................................................... 41
Figura 2.26 Curvas de evoluo da eficincia luminosa (roxo) e do fluxo
luminoso por custo de produo (vermelho) da tecnologia plasma [Fonte: DOE]
.......................................................................................................... 43
Figura 2.27 Distribuio espectral de potncia de duas lmpadas de plasma
.......................................................................................................... 43
Figura 2.28 Utilizao do laser para aumentar a eficincia da lmpada
incandescente ....................................................................................... 44
Figura 2.29 - Camadas do OLED de cor branca. ....................................... 46
Figura 2.30 Timeline do nvel de produo de OLEDs pelos diversos
fabricantes ........................................................................................... 47
Figura 2.31 Estrutura do COLED .......................................................... 48
Figura 2.32 Diagrama com os tipos de lmpadas existentes .................... 49
Figura 2.33 Evoluo da eficincia luminosa dos vrios tipos de lmpadas . 50
Figura 2.34 Aspectos a considerar na escolha de uma lmpada ................ 50
Figura 3.1 Luminria Full Cut-Off ......................................................... 62
Figura 3.2 - Luminria Semi Cut-Off ....................................................... 62
Figura 3.3 Luminria Non Cut-Off ........................................................ 63
Figura 3.4 Esquematizao do ngulo [Fonte: Indalux] ........................ 64
Figura 3.5 ngulo com o plano vertical ................................................. 64
Figura 3.6 Esquematizao da Disperso [Fonte: Indalux] ...................... 65
Figura 3.7 Tipos de luminrias segundo a classificao da CIE (1965) ....... 67
Figura 3.8 Visualizao dos graus possveis de alcance e disperso de uma
luminria [Fonte: Indalux] ...................................................................... 68
Figura 3.9 Comparao grfica entre os trs tipos de luminrias definidas . 71
Figura 4.1 Vrios tipos de postes de iluminao existentes nas redes de IP 72
Figura 4.2 Embate de um carro a 35 km/h num poste flexvel ................. 74
Figura 4.3 Exemplo de um cabo de suspenso numa rede de iluminao
pblica ................................................................................................. 75
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 7
Figura 4.4 Exemplo de um brao numa fachada de edifcio ...................... 75
Figura 5.1 Esquema do processo de ignio de uma lmpada de descarga . 78
Figura 5.2 Esquematizao de um condensador ..................................... 80
Figura 5.3 Esquema do circuito com balastro indutivo ............................ 83
Figura 5.4 Esquema do circuito com balastro autotransformador .............. 84
Figura 5.5 - Esquema do circuito com balastro autoregulador ..................... 85
Figura 5.6 Diagrama de blocos genrico de um balastro electrnico .......... 87
Figura 5.7 Diagrama de blocos de um balastro electrnico com as
respectivas formas de onda .................................................................... 89
Figura 5.8 Grfico das bandas CENELEC com potncias .......................... 93
Figura 5.9 - Etiqueta tpica de um balastro. ............................................. 97
Figura 5.10 Potncia absorvida pelo conjunto Lmpada (36W) + Balastro
por classe de eficincia energtica ........................................................... 98
Figura 5.11 - Esquema de um driver de LEDs .......................................... 99
Figura 5.12 Topologia BUCK de um conversor ..................................... 100
Figura 5.13 Topologia BOOST de um conversor ................................... 100
Figura 5.14 Topologia BUCK-BOOST de um conversor .......................... 100
Figura 5.15 Ilustrao dos dois tipos de balastros ................................ 101
Figura 5.16 Comparao dos custos relativos dos diversos tipos de
balastros, tendo em conta a sua classe de eficincia energtica ................. 102
Figura 5.17 Esquema de ligao de um balastro magntico para lmpadas
fluorescentes ...................................................................................... 103
Figura 5.18 Esquema de ligao de um balastro electrnico para lmpadas
de Vapor de Mercrio ........................................................................... 103
Figura 5.19 Esquema de ligao de um balastro electrnico para lmpadas
de Iodetos Metlicos e Vapor de Sdio de alta presso .............................. 103
Figura 5.20 Esquema de ligao (paralelo) de um balastro electrnico para
lmpadas de Vapor de Sdio de baixa presso ......................................... 104
Figura 6.1 Sensor crepuscular colocado ou no armrio da rede de IP, ou na
prpria luminria ................................................................................. 107
Figura 6.2 Variao das estaes do ano no hemisfrio norte ................ 108
Figura 6.3 Exemplos de relgios astronmicos ..................................... 108
Figura 6.4 Exemplo de funcionamento de um Regulador de Fluxo Luminoso
ao longo do perodo nocturno ................................................................ 110
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 8
Figura 6.5 Exemplo do horrio de funcionamento com e sem regulao de
fluxo, para diferentes reas, ao longo do ano .......................................... 111
Figura 6.6 Reguladores de Fluxo ....................................................... 113
Figura 6.7 - Comparao da percentagem de lmpadas em funcionamento
(esquerda) e da variao do fluxo luminoso (direita) com e sem regulador de
fluxo. ................................................................................................. 114
Figura 6.8 Vantagens dos reguladores de fluxo .................................... 115
Figura 6.9 Esquematizao de um sistema de telegesto de uma rede de IP
........................................................................................................ 118
Figura 7.1 Conjuntos funcionais para as lmpadas de Vapor de Sdio de Alta
Presso .............................................................................................. 125
Figura 7.2 Conjuntos funcionais para lmpadas de Vapor de sdio de Baixa
Presso .............................................................................................. 126
Figura 7.3 Conjuntos funcionais para lmpadas Fluorescentes ............... 126
Figura 7.4 Conjuntos funcionais para lmpadas de Iodetos Metlicos ...... 127
Figura 7.5 Conjuntos funcionais para lmpadas LED ............................. 127
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 9
Lista de Tabelas
Tabela 2.1 - Caractersticas das lmpadas incandescentes ......................... 18
Tabela 2.2 - Caractersticas da lmpada de vapor de mercrio .................... 20
Tabela 2.3 - Caractersticas tpicas das CFL integrais ................................. 22
Tabela 2.4 - Caractersticas das CFL modulares ........................................ 23
Tabela 2.5 - Caractersticas das lmpadas de vapor de sdio de alta presso 26
Tabela 2.6 - Caractersticas tpicas da lmpada de vapor de sdio de baixa
presso ................................................................................................ 28
Tabela 2.7 - Caractersticas tpicas das lmpadas de iodetos metlicos ........ 31
Tabela 2.8 - Caractersticas tpicas da lmpada de induo ........................ 32
Tabela 2.9 Material e diferena de potencial necessrios para que o LED
produza uma determinada cor ................................................................. 35
Tabela 2.10 Legenda dos materiais utilizados nos LEDs .......................... 36
Tabela 2.11 - Caractersticas tpicas dos LEDs .......................................... 40
Tabela 2.12 Comparao de alguns aspectos da lmpada de plasma com
outras tecnologias existentes. ................................................................. 42
Tabela 2.13 Caractersticas das lmpadas de plasma para IP ................... 43
Tabela 2.14 Vantagens e Desvantagens dos OLEDs ................................ 47
Tabela 2.15 Eficincia mnima associada a uma determinada potncia [9] . 51
Tabela 2.16 Depreciao do fluxo luminoso, vida mdia, de cada tipo de
lmpada ............................................................................................... 51
Tabela 2.17 Tempo de ignio para cada tipo de lmpada ....................... 52
Tabela 2.18 Capacidade de regulao de fluxo de cada tipo de lmpada ... 52
Tabela 2.19 Anlise tcnica/econmica das diferentes fontes de luz ........... 54
Tabela 3.1 - Distribuio de emisses de CO2 de uma luminria convencional
tipo, ao longo do seu ciclo de vida ........................................................... 59
Tabela 3.2 Avaliao comparativa de parmetros de desempenho de duas
luminrias ............................................................................................ 60
Tabela 3.3 Full Cut-Off, segundo a CIE ................................................. 62
Tabela 3.4 - Semi Cut-Off, segundo a CIE ................................................ 62
Tabela 3.5 - Non Cut-Off, segundo a CIE ................................................. 63
Tabela 3.6 Alcance da Luminria ........................................................... 64
Tabela 3.7 Disperso da Luminria ...................................................... 65
Tabela 3.8 Controlo da Luminria ........................................................ 66
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 10
Tabela 3.9 Quadro resumo com a classificao das luminrias, pela CIE
(1965) ................................................................................................. 67
Tabela 3.10 Quadro resumo da nova classificao de luminrias da CIE .... 67
Tabela 3.11 Caractersticas tpicas dos trs tipos de luminrias ................ 69
Tabela 3.12 Valores do LOR para cada um dos tipos de luminria, com
lmpadas de determinada potncia .......................................................... 70
Tabela 4.1 Tipos de postes de iluminao ............................................. 73
Tabela 5.1 Caractersticas do balastro indutivo ...................................... 82
Tabela 5.2 Caractersticas do balastro autotransformador ....................... 83
Tabela 5.3 - Caractersticas do balastro autoregulador ............................... 84
Tabela 5.4 Tipos de balastros Electrnicos ............................................ 87
Tabela 5.5 Classificao dos Balastros, para lmpadas fluorescentes, em
funo do ndice de eficincia energtica ................................................... 97
Tabela 5.6 Potncia absorvida pelos conjuntos balastro+lmpada
fluorescente .......................................................................................... 98
Tabela 5.7 Potncia de perdas mxima dos balastros ........................... 101
Tabela 5.8 Principais caractersticas tpicas dos balastros ...................... 104
Tabela 6.1 Perodo de funcionamento de uma rede de IP no hemisfrio norte
........................................................................................................ 109
Tabela 6.2 Caractersticas de funcionamento dos reguladores de fluxo .... 113
Tabela 6.3 Poupana energtica com regulao de fluxo para cada tipo de
lmpada. ............................................................................................ 115
Tabela 6.4 Caractersticas dos Sistemas de Controlo ............................ 121
Tabela 7.1 Triagem dos conjuntos funcionais possveis para redes de IP 124
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 11
Abreviaturas
A Ampre cd Candela CFL Lmpada Florescente Compacta CIE Comisso Internacional de Iluminao DLOR Rcio de Sada do Fluxo Luminoso para baixo E Iluminncia FU Factor de Utilizao Hz Hertz I Corrente IP Iluminao Pblica IRC ndice de Restituio Cromtico K Kelvin km Kilmetro L Luminncia LED Dodo Emissor de Luz LLMF Factor de Manuteno do Fluxo da lmpada lm Lmen LMF Factor de Manuteno da Luminria LOR Rcio de Sada do Fluxo Luminoso LSF Factor de Sobrevivncia da Lmpada lx Lux m metro P Potncia rad Radiano s Segundo SHR Rcio Espaamento Altura sr Esterorradiano SR Rcio Envolvente TI Incremento Limite ULOR Rcio de Sada do Fluxo Luminoso para cima W Watt H Hora AT Alta Tenso MAT Muito Alta Tenso SSL Solid State Lighting EMI Electromagnetic Interference DC Corrente contnua AC Corrente alternada CO2 Dixido de carbono CEN Comisso Europeia de Normalizao TR Technical Report DSI Digital Serial Interface DALI Digital Adressable Lighting Interface PLC Power Line Carrier RFI Radio Frequency Interference
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ISR UC | EDP Distribuio 12
EEI ndice de Eficincia Energtica C Capacitncia F Farads R Resistncia CSM Sistema Central de Manuteno IGBTs Isolated Gate Bipolar Transistor PT Posto de Transformao SC Controlador de Segmento OLC Controlador de Luminria Exterior EN Norma Europeia
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ISR UC | EDP Distribuio 13
1. Introduo
Neste segundo volume do Manual de Iluminao Pblica pretende-se
caracterizar tcnica e economicamente as diversas tecnologias existentes que
compem os sistemas de IP, comparando as principais caractersticas dos
diferentes elementos constituintes de um conjunto funcional, nomeadamente,
lmpadas, luminrias, balastros e sistemas de comando e controlo. Alm disso,
foram tidos em conta os custos relacionados com o investimento, consumo e
manuteno das diferentes tecnologias.
A iluminao consome cerca de 20% de toda a electricidade a nvel mundial e
assume um papel primordial nas nossas vidas, quer a nvel de iluminao de
edifcios do sector dos servios e das habitaes, quer ao nvel da Iluminao
Pblica (estradas, ruas e espaos pblicos). Estimativas feitas apontam para
mais de 4 milhes de pontos de luz associados iluminao pblica em
Portugal, com um consumo energtico global a rondar os 1,55 TWh em 2009,
ou seja, cerca de 3% do consumo do Pas, com uma mdia de crescimento de
4,3 % desde 2005. Aplicando o tarifrio em vigor, este valor corresponde a
cerca de 100 milhes de euros. Em particular, actualmente estimado que a
iluminao pblica seja responsvel por cerca de 20 a 40% do custo de
electricidade tpico de uma autarquia.
Figura 1.1 Diagrama tpico de custos, aps 25 anos de vida til, de uma rede de
iluminao pblica
45%
15%
40%
Manuteno Investimento Consumo
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 14
Os custos associados a um sistema de iluminao, durante a sua vida til,
podem ser divididos em custos iniciais de investimento e custos operacionais
(manuteno e energia). Ao analisar o diagrama da Figura 1.1, fica bastante
claro onde se deve actuar para reduzir os custos associados iluminao, ou
seja, imperativo encontrar sistemas que possibilitem reduzir o consumo de
energia elctrica (sistemas mais eficientes) garantindo no mnimo a mesma
segurana e conforto, e h que tentar reduzir, com sistemas inteligentes, os
custos associados manuteno e operao das redes de IP.
Segundo o Eng Odilon Simes Correia (Correia, 1997), duas regras bsicas
qualificam os bons sistemas de iluminao:
Iluminar demais no sinnimo de iluminar bem.
O bom sistema de iluminao aquele onde no se v a fonte luminosa,
mas apenas o objecto iluminado.
2. Lmpadas
A lmpada o componente cuja funcionalidade visa a produo de uma
radiao electromagntica no espectro visvel. So vrios os tipos de lmpadas
que podem ser utilizadas como fontes luminosas num sistema de iluminao
pblica. Estas diferenciam-se mediante as suas caractersticas tcnicas e
econmicas e dos seus parmetros de desempenho, nomeadamente:
ndice de Restituio de Cor (IRC).
Temperatura de Cor (kelvin).
Fluxo Luminoso ().
Eficincia Luminosa (lm/W).
Gama de Potncia (W).
Tempo de Vida (h).
Custo ().
Factor de Sobrevivncia da Lmpada (LSF - Lamp Survival Factor).
Factor de Manuteno da Luminosidade da Lmpada (LLMF - Lamp
Lumen Maintenance Factor).
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ISR UC | EDP Distribuio 15
Podemos classificar as lmpadas em:
Tecnologias Antigas:
o Incandescentes o Vapor de Mercrio
Tecnologias do Presente:
o Fluorescentes o Vapor de Sdio o Iodetos Metlicos
Tecnologias Emergentes:
o LEDs o Induo
Tecnologias do Futuro
o Plasma o OLEDs o COLEDs o Lmpadas incandescentes mais eficientes o Lmpadas de nanofibras
2.1. Tecnologias Antigas
As lmpadas incandescentes e as de vapor de mercrio so fontes luminosas
obsoletas, sujeitas neste momento ao phase-out nos sistemas de iluminao
pblica em Portugal. Se por um lado j no se encontram praticamente
nenhumas lmpadas incandescentes, por outro, as de vapor de mercrio ainda
representam uma quota-parte significativa no universo da iluminao pblica
nacional, com cerca de 10% do consumo total no final de 2008.
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 16
2.1.1. Incandescentes
Como o prprio nome indica, este tipo de lmpadas funciona com base no
fenmeno de incandescncia, ou seja, pela emisso de luz de um corpo devido
sua elevada temperatura.
As lmpadas incandescentes consistem num bolbo de vidro cheio de um gs
inerte, nomeadamente rgon ou nitrognio, com um filamento de tungstnio no
seu interior. Este filamento fino, enrolado sob a forma de dupla espiral para
assegurar uma eficcia luminosa ptima, atravessado por uma corrente
elctrica apropriada, que o ir aquecer a temperaturas extremamente elevadas,
tipicamente de 2000 a 3300 (K), produzindo luz de espectro aproximadamente
contnuo.
O tipo de funcionamento destas lmpadas faz com que apenas uma pequena
parcela da energia consumida seja convertida em luz visvel, sendo a restante,
cerca de 90-95%, perdida sob forma de calor, nomeadamente na forma de
radiao no espectro do infravermelho. O seu rendimento baixo quando
comparado com outros tipos de lmpadas mais eficientes tais como as CFLs
(Compact Fluorescent Lamps - lmpadas fluorescentes compactas).
Uma das principais caractersticas deste tipo de lmpadas a excelente
reproduo de cores, tendo como principal vantagem o seu baixo custo. No
entanto, trata-se de uma soluo energeticamente desaconselhvel, quando
comparada com todas as outras fontes luminosas existentes, pois apresenta:
Muito baixa eficincia luminosa.
Menor tempo de vida mdio (cerca de 1000 horas).
Uma potncia algo elevada de onde resulta um elevado consumo.
Uma maior degradao do fluxo luminoso devido deposio das
partculas de tungstnio na parede interior da lmpada.
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 17
Figura 2.1 - Esquema e constituio de uma lmpada incandescente
Figura 2.2 Espectro de emisso luminoso de uma lmpada incandescente
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ISR UC | EDP Distribuio 18
Tabela 2.1 - Caractersticas das lmpadas incandescentes
2.1.2. Vapor de Mercrio
A lmpada de vapor de mercrio uma lmpada que tem como princpio de
funcionamento a descarga entre dois elctrodos imersos numa atmosfera de
rgon, com uma pequena quantidade de mercrio. Este tipo de lmpadas foi
desenvolvido por volta de 1930, e teve grande sucesso graas ao seu
desempenho representar, na altura, um melhoramento substancial em relao
tecnologia incandescente.
O gs da lmpada encontra-se a uma presso da ordem de 10 atm para
lmpadas de potncia mais elevadas (250W, 400W, 700W, e 1000W) e
presses acima de 10 atm para lmpadas de menor potncia (25W, 50W, 80W,
e 125W). O seu funcionamento difere do funcionamento da lmpada
fluorescente (ver 2.2.1) pelo facto de no necessitar de nenhum pico de ignio
para se colocar em funcionamento. Este facto deve-se presena de um
elctrodo auxiliar no tubo de descarga, que ioniza o gs rgon, dando incio
descarga.
A lmpada de vapor de mercrio, constituda por um bolbo protector
contendo gs nitrognio e um tubo de descarga com trs elctrodos (dois
elctrodos principais, e um auxiliar, tambm conhecido como elctrodo de
arranque). Ligado ao elctrodo de arranque existe uma pequena resistncia,
cuja finalidade limitar a corrente elctrica no elctrodo auxiliar, para que s
funcione durante o arranque da lmpada.
MANUAL DE ILUMINAO PBLICA 5 de Julho de 2010
ISR UC | EDP Distribuio 19
Dada a sua baixa impedncia aps o arranque, para que a lmpada de vapor de
mercrio possa funcionar com segurana deve operar com um balastro, para
limitar a corrente a valores aceitveis para o seu funcionamento.
A maior dificuldade para a construo das primeiras lmpadas de vapor de
mercrio foi a concepo do tubo de descarga, mais especificamente, a
selagem do mesmo, uma vez que, a temperatura do mercrio sob a forma de
plasma de alta presso extremamente elevada. Como soluo, recorreu-se
utilizao de quartzo na produo do tubo de descarga, pois tem um coeficiente
de dilatao trmica muito mais baixo quando comparado com o coeficiente de
dilatao trmica dos metais (e.g. tungstnio). Desta forma, o tubo de
descarga no ir fracturar nos pontos de selagem, ou seja, nas suas
extremidades. Adicionalmente utilizam-se finssimas placas condutoras, que so
ligadas aos elctrodos e aos terminais do tubo de descarga. Estas placas so
constitudas por nibio, e quando o tubo aquece, tendem a dilatar um pouco
mais que o tubo. Porm, por serem extremamente delgadas, no foram o
tubo, eliminando a possibilidade de se fracturarem.
Figura 2.3 Lmpada de mercrio e tubo de descarga.
Existem lmpadas a vapor de mercrio construdas com os mais variados tipos
de bolbo, e podem ter:
Bolbos revestidos com uma camada fluorescente para converter a
radiao ultravioleta em luz visvel, melhorando o seu espectro.
Bolbos claros, onde o espectro emitido deve-se apenas descarga no
mercrio.
Placas de nibio
Elctrodos
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Este tipo de lmpada era considerado na dcada de 80, uma das mais
importantes em iluminao pblica. No entanto, com o aparecimento da
lmpada de vapor de sdio de alta presso, a sua utilizao tem-se tornado
cada vez menos comum. Assim acontece por dois motivos principais, a sua
eficincia luminosa muito baixa, raramente consegue atingir os 50
lumens/watt e quantidade de mercrio existente bastante prejudicial para o
meio ambiente.
Figura 2.4 Espectro de emisso luminoso de lmpadas de vapor de mercrio
Tabela 2.2 - Caractersticas da lmpada de vapor de mercrio
Um tipo de lmpada de vapor de mercrio relevante, que pode ser citado, a
chamada lmpada de luz mista. Esta uma lmpada de vapor de mercrio que
possui, no mesmo bolbo, um tubo de descarga contendo mercrio ligado em
srie e um filamento de lmpada incandescente, que ir melhorar o espectro
luminoso da lmpada. Este filamento ir desempenhar ao mesmo tempo o
papel de arrancador, ou seja, a lmpada de luz mista poder ser ligada
directamente rede elctrica, tal como a lmpada incandescente.
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Figura 2.5 Lmpada de mercrio de luz mista.
2.2. Tecnologias do Presente
Devido s suas caractersticas e relao eficincia/custo de investimento e de
funcionamento que apresentam, os tipos de lmpadas explicitados neste
captulo so, actualmente, os mais utilizados no mercado de iluminao pblica,
quer para solues de retrofitting, quer para novas instalaes. Fazem parte
deste bloco as lmpadas:
Fluorescentes (compactas ou tubulares).
Vapor de sdio (alta e baixa presso).
Iodetos metlicos.
2.2.1. Compactas Fluorescentes (CFLs)
As CFLs, do ingls Compact Fluorescent Lamps, surgiram na dcada de 80 e
foram projectadas para substituir as incandescentes nos diversos sectores e
aplicaes. So uma boa escolha quando se quer uma elevada eficincia, baixo
custo e um valor baixo de lumens sada, sendo por isso aplicadas em locais
onde nveis modestos de luminosidade so aceitveis. Daqui se compreende
que a taxa de utilizao deste tipo de lmpadas no mercado da iluminao
pblica baixa, sendo quase exclusivamente utilizadas nos globos dos parques
e jardins (espaos verdes pblicos) ou em zonas para efeitos decorativos.
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Este tipo de lmpadas eram especialmente recomendadas quando se
necessitava de uma utilizao contnua, embora actualmente estejam tambm
j preparadas para elevado nmero de manobras (acender/apagar) por
utilizarem agora quase sempre balastros electrnicos.
Mais recentemente, com a introduo de novos fosfatos, as caractersticas da
cor das CFLs foram substancialmente melhoradas, pelo que actualmente j
existem modelos em que a luz emitida branca e fria.
Apesar de terem um custo inicial superior ao das lmpadas de incandescncia,
proporcionam poupanas importantes devido ao seu maior rendimento
(consomem apenas 20% da energia) e sua elevada durao.
As lmpadas compactas fluorescentes podem ser integrais ou modulares, caso
integrem ou no o balastro, respectivamente.
2.2.1.1. Integradas
Nas lmpadas fluorescentes compactas integrais, o balastro e a lmpada
formam uma pea nica, estando o equipamento de arranque incorporado na
base da lmpada. O balastro electrnico, por funcionar a frequncias na ordem
dos 30 kHz, elimina a cintilao. Este tipo de lmpadas dispe de casquilhos de
rosca do tipo (Edison) E14 e E27, substituindo-se assim facilmente as lmpadas
incandescentes. O seu preo foi reduzido drasticamente nos ltimos anos,
tornando a sua utilizao bastante rentvel, ainda que mais virada para a
iluminao de interiores.
Tabela 2.3 - Caractersticas tpicas das CFL integrais
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2.2.1.2. Modulares
Estas lmpadas fluorescentes compactas so vendidas sem balastro em duas
peas distintas e designam-se por modulares. A vantagem reduzir os custos
de manuteno, uma vez que, quando se substitui a lmpada no existe
necessidade de substituir o balastro cuja durao cerca de cinco a seis vezes
superior da lmpada.
Figura 2.6 Espectro de emisso luminoso de uma lmpada fluorescente standard
Tabela 2.4 - Caractersticas das CFL modulares
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2.2.2. Lmpadas de Vapor de Sdio
2.2.2.1. Lmpadas de Vapor de Sdio de Alta Presso
A lmpada de sdio de alta presso foi idealizada por investigadores dos
principais fabricantes de lmpadas do mundo tendo em vista obter rendimentos
elevados. O maior obstculo para o fabrico deste tipo de lmpadas foi a
confeco do tubo de descarga, para que suportasse a agressividade do sdio a
altas temperaturas e presses. Este obstculo foi transposto com o
desenvolvimento de um tipo especial de cermica translcida de alumina (xido
de alumnio).
A lmpada de vapor de sdio de alta presso ento uma lmpada de descarga
de alta intensidade, caracterizada por eficincia e durabilidade elevadas.
A Figura 2.7 ilustra o seu funcionamento. Uma fonte de alimentao e um
balastro (electromagntico ou elctrico) em srie iro fornecer uma corrente
apropriada lmpada. No seu interior uma mistura de sdio e mercrio
vaporizada provocando um arco entre os elctrodos, no tubo de alumina,
permitindo a conduo. Quanto maior for a potncia da lmpada, maior ser a
temperatura no seu interior e quanto maior for a temperatura, maior ser a
presso do vapor e menor a resistncia elctrica da lmpada.
Figura 2.7 Esquema de funcionamento de uma lmpada de vapor de sdio de
alta presso
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A tenso de arco existente na lmpada aumenta entre 1 a 2 (V) por cada 1000
horas de funcionamento, devido diminuio da presso dos gases que
compem a mistura dentro do tubo de descarga, resultante da gradual
impregnao de sdio nas paredes do tubo. Este incremento bastante
relevante, uma vez que, aumentos de cerca de 10% no valor da tenso de arco
implicam aumentos entre 20 a 25 % da potncia. As lmpadas j na segunda
metade do seu tempo de vida podem ter dificuldade em arrancar com tenses
reduzidas.
Este tipo de lmpadas difere da lmpada a vapor de sdio de baixa presso
(ver 0) pelo facto de ter um espectro muito mais rico, podendo ser nalguns
casos at mais rico que o espectro da lmpada de vapor de mercrio. Isto
ocorre, uma vez que, sob altas temperaturas e presses, as linhas
monocromticas do espectro do sdio comeam a sobrepor-se produzindo,
atravs de interferncias construtivas e destrutivas, outras linhas espectrais
que normalmente seriam imperceptveis.
A eficincia luminosa tpica de uma lmpada de vapor de sdio de alta presso
menor que a da lmpada a vapor de sdio de baixa presso (cerca de 50
lm/W). Tem, no entanto, a segunda maior eficincia luminosa de todas as
fontes de luz artificiais.
As lmpadas de vapor de sdio de alta presso esto disponveis, assim como
as lmpadas de iodetos metlicos, numa enorme gama de formatos, desde a
forma elipsoidal, forma reflectora parablica, sendo extremamente teis em
diversas aplicaes, nomeadamente na iluminao pblica.
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Figura 2.8 - Detalhes de lmpadas de vapor de sdio de alta presso.
Figura 2.9 Espectro de emisso luminoso de lmpadas de vapor de sdio de alta
presso
Tabela 2.5 - Caractersticas das lmpadas de vapor de sdio de alta presso
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2.2.2.2. Lmpadas de Vapor de Sdio de Baixa Presso
A lmpada de vapor de sdio de baixa presso (Figura 2.10) foi desenvolvida
por volta de 1930, e com a sua implementao nas redes de IP conseguiu-se
obter um melhor rendimento das instalaes. Tem como princpio de
funcionamento a descarga num tubo de vidro especial em forma de U, contendo
uma atmosfera composta de non e rgon, alm do sdio.
Figura 2.10 Detalhes de uma lmpada de vapor de sdio de baixa presso.
Esta lmpada, extremamente popular na dcada de 50, comeando a cair em
desuso com o aparecimento das modernas lmpadas a vapor de sdio de alta
presso, no que concerne s suas caractersticas funcionais, possui algumas
particularidades que a tornam semelhante lmpada fluorescente, como por
exemplo:
Elctrodos aquecidos.
Circuito de ligao constitudo por um balastro e um arrancador.
A lmpada a vapor de sdio de baixa presso a fonte de luz artificial de maior
rendimento, chegando a apresentar uma eficincia luminosa superior a 180
lumens/Watt. No entanto, tem a desvantagem de possuir um espectro
praticamente monocromtico na regio do amarelo (Figura 2.11), o que faz
com que se caracterize por ter o pior ndice de restituio de cor de todas as
fontes luminosas. Adicionalmente, tem dos tempos de vida til mais baixos.
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Figura 2.11 Espectro da lmpada de Vapor de Sdio de baixa presso
Tabela 2.6 - Caractersticas tpicas da lmpada de vapor de sdio de baixa presso
2.2.3. Iodetos Metlicos
Aps a popularizao da lmpada a vapor de mercrio, foram realizados vrios
aperfeioamentos da tecnologia. Um bom exemplo deste facto a lmpada de
vapor de mercrio com iodetos metlicos, ou simplesmente, lmpada de
iodetos metlicos. Esta extremamente semelhante lmpada de vapor de
mercrio, excepo das seguintes caractersticas:
Presena de iodetos metlicos.
Desempenho muito superior em termos do IRC.
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Este tipo de lmpadas contm um revestimento de alumina nas extremidades
do tubo de descarga, cujo objectivo reflectir o calor produzido pela descarga
para os elctrodos, impedindo a condensao dos iodetos no interior do tubo de
descarga da lmpada.
Este tipo de lmpadas necessita de um arrancador adequado, que produza
picos de tenso at cerca de 5000 (V) para a ignio. Existem verses que
dispem de um elctrodo auxiliar, tal como na lmpada de mercrio, tornando
desnecessria a gerao de pulsos de tenso. Ou ento existe a possibilidade
do modelo com arrancador interno, tipo starter, como nas lmpadas
fluorescentes.
As lmpadas de iodetos metlicos esto disponveis nos mais variados
formatos, existindo ainda lmpadas de elevada potncia que tm um reflector
hermeticamente fechado.
Actualmente, a lmpada de iodetos metlicos, apresenta um grande nmero de
aplicaes, com destaque para a iluminao pblica de:
Centros histricos e seus monumentos.
Zonas residenciais.
Estdios de futebol.
Esta lmpada est disponvel numa enorme gama de potncias, de 35W at
3500W. A eficincia luminosa deste tipo de lmpadas encontra-se em torno de
100 lm/W, ou seja, o dobro da tradicional lmpada de vapor de mercrio, mas
inferior lmpada de vapor de sdio de alta presso.
Figura 2.12 - Lmpadas de iodetos metlicos.
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A figura mostra trs lmpadas de descarga, uma com revestimento colorido
(esquerda), uma com elctrodo auxiliar (centro), e outra com tubo de descarga
cermico (direita), que uma das ltimas tecnologias aplicadas a este tipo de
lmpada.
Figura 2.13 - Detalhes construtivos de uma lmpada de iodetos metlicos.
Comparadas com as lmpadas de sdio de alta presso, oferecem as mesmas
vantagens, mas tm caractersticas diferentes. Tm uma maior gama de
potncias e uma cor mais branca e fria. So usadas quando se necessita de
uma boa eficincia e uma boa restituio de cores. Contudo a aparncia de cor
afectada pela idade e tm menor vida til e rendimento.
Figura 2.14 Espectro de emisso luminosa das lmpadas de iodetos metlicos
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Tabela 2.7 - Caractersticas tpicas das lmpadas de iodetos metlicos
2.3. Tecnologias Emergentes
2.3.1. Lmpadas de Induo
Uma inovao recente da indstria da iluminao foi a chamada lmpada
fluorescente de induo, cujo princpio de funcionamento baseia-se na
excitao do mercrio e dos gases nobres que se encontram no seu interior,
atravs da aplicao de um campo magntico oscilante de altssima frequncia
que iro produzir radiao ultra-violeta que convertida em luz visvel usando
revestimentos com sais apropriados, tal como acontece nas lmpadas
fluorescentes.
A lmpada fluorescente de induo, no tem elctrodos internos, sendo
constituda ou por uma ampola com mercrio com uma bobina, que excita o
mercrio, ou simplesmente por um tubo fechado com duas bobinas enroladas
nas extremidades da lmpada.
Figura 2.15 Lmpada fluorescente de induo.
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As lmpadas de induo tm uma boa eficincia energtica e um ndice de
restituio de cores relativamente elevado. A grande vantagem sem dvida a
durao destas lmpadas, pois muito elevada. Assim, poder-se- utilizar este
tipo de fonte luminosa, em locais onde a manuteno frequente seja
indesejvel, por ser mais cara e perigosa (por exemplo em postes de
iluminao de difcil acesso ou junto a linhas de AT e MAT). Adicionalmente, o
seu fluxo luminoso muito pouco dependente da temperatura.
Tem a desvantagem de, actualmente, ainda no ser possvel efectuar o
dimming desta lmpada e apenas funcionar com balastros electrnicos
especiais de muito alta frequncia.
Figura 2.16 Espectro de emisso luminoso da lmpada de induo
Tabela 2.8 - Caractersticas tpicas da lmpada de induo
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2.3.2. LEDs
O dodo emissor de luz (LED Light emitting diode) transforma a energia
elctrica em luz num cristal de semicondutor. Tal transformao diferente da
encontrada em lmpadas convencionais (incandescentes, descarga e induo),
pois nos LEDs a transformao de energia elctrica em luz efectuada dentro
da matria slida, da que tambm seja denominada de iluminao em estado
slido (SSL Solid State Lighting).
Com o desenvolvimento de novas tecnologias de fabrico e aparecimento de
novos materiais, os LEDs tm vindo a ser produzidos com custos cada vez
menores, proporcionando uma gama cada vez maior de aplicaes, como
sinalizao e iluminao de ambientes em geral. J entraram no mercado de
iluminao de interiores para substituir as lmpadas incandescentes e de
descarga, estando agora a dar os primeiros passos em aplicaes no domnio
da iluminao pblica.
Pelas suas caractersticas, os LEDs tm adquirido uma grande preferncia por
parte dos arquitectos e lighting designers, que assim passaram a dispor de um
novo recurso capaz de proporcionar concepes de iluminao mais eficientes,
funcionais e artsticas.
O LED (Figura 2.17) constitudo por um dodo de semicondutor chamado chip,
que encapsulado em material plstico, cermico ou resina. Esta cpsula
poder ter formas e tamanhos variados, consoante os quais so estabelecidas
as caractersticas pticas do LED. Geralmente um segundo controlador ptico
(lente ou difusor) introduzido na cpsula. Desta forma, o rendimento ptico
do sistema ser definido quer pela forma e tamanho do LED, quer pela
configurao da lente e da sua distncia ao chip.
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Figura 2.17 Estrutura de um LED montado em circuito impresso (esquerda) e
vista de perfil do LED (direita)
O funcionamento de uma lmpada de LEDs s possvel atravs de uma fonte
de alimentao especial, o driver, que ir converter a tenso alternada da rede
em tenso contnua. Dependendo da sua polarizao, o LED ir permitir, ou
no, a passagem de corrente elctrica gerando, ou no, luz.
Os electres movem-se da regio N, atravs da juno PN do dodo
semicondutor, at atingirem a regio P, onde se recombinam com cargas
positivas (lacunas) e vice-versa. Quando duas cargas se recombinam, so
libertados fotes cuja energia igual largura da banda proibida Eg1
.
Figura 2.18 - Representao interna do princpio de funcionamento de um LED.
1 A banda proibida corresponde energia necessria para que o electro efectue a transio da banda de valncia (estado em que o semicondutor tem caractersticas de um isolante) para a banda de conduo.
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Este fenmeno acontece em qualquer dodo. No entanto, s visvel se o dodo
for composto de um material especfico. Por exemplo, num dodo de silcio, a
baixa frequncia do foto libertado invisvel ao olho humano (est na regio
do infravermelho).
Ao invs das lmpadas incandescentes, os LEDs mais simples emitem uma luz
monocromtica, sendo que a cor da luz ir depender do:
Material utilizado na sua composio.
Largura de banda proibida do semicondutor.
De modo a termos um dodo emissor de luz visvel, necessrio escolher
materiais que possuam uma largura de banda proibida maior que a do silcio.
Esse valor ir determinar o comprimento de onda do foto e, desta forma, a cor
da luz emitida.
Tabela 2.9 Material e diferena de potencial necessrios para que o LED produza
uma determinada cor
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Tabela 2.10 Legenda dos materiais utilizados nos LEDs
Figura 2.19 A energia de um foto igual largura de banda proibida (Eg)
A energia do foto dada por:
Legenda:
Constante de Plank [ ]
Frequncia ( )
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Um dos grandes desafios no domnio dos LEDs foi, sem dvida, a criao de luz
branca. Vrios mtodos foram encontrados para tal efeito, sendo os mais
usados:
Juntar a um LED azul ou ultra violeta camadas de fsforo, que so
excitadas produzindo luz vermelha, amarela, verde e azul (RYGB red,
yellow, green and blue) (Figura 2.20).
Combinar vrios LEDs, de modo a que a combinao de cores (RYGB)
por eles emitida produza a cor branca (Figura 2.21).
Figura 2.20 Cor branca atravs da juno de uma camada de fsforo a um LED
azul ou ultra-violeta
Figura 2.21 Cor branca atravs da combinao de LEDs de vrias cores
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A produo de LEDs brancos com uma reproduo de cor idntica foi tambm
um problema inicial encontrado e ultrapassado apenas com a implementao
do processo de agrupamento em lotes homogneos (binning - seleco em
bins, ou seja, lotes). Podemos dizer que cada lote obtido da produo de um
determinado LED tem uma cor uniforme. O binning envolve a caracterizao
dos LEDs mediante as medidas das suas caractersticas fundamentais: fluxo,
cor e tenso. Neste processo, os LEDs so seleccionados em grupos de
aparncia de cores muito similares, sendo que a parecena da cor ir depender
do tamanho do lote. Um tamanho maior sinnimo de uma maior
probabilidade de existncia de tonalidades diferentes, no entanto a reduo do
lote para se obter praticamente o mesmo tom ir aumentar o custo de fabrico
do LED.
Figura 2.22 Processo de binning [Fonte: Philips]
Quando se utilizar uma luminria de LEDs essencial que eles advenham do
mesmo lote de modo a proporcionar uma aparncia consistente.
Figura 2.23 Luminria de iluminao pblica de LEDs
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A diminuio do fluxo luminoso com o aumento de temperatura mais ou
menos acentuada, consoante a cor do LED. Por exemplo, como o LED de cor
amarela mais sensvel do que o LED verde, o seu fluxo luminoso ao longo do
tempo e a sua vida mdia iro ser menores.
A eficincia dos LEDs tem aumentado consideravelmente durante os ltimos
anos, graas aos avanos tecnolgicos. Estando directamente relacionada com
a cor, no incio de 2009 j se conseguiu ultrapassar os 130 lm/W para produtos
no mercado e os 150 lm/W em laboratrio (branco frio), incrementando ainda
mais a cada ano de evoluo que passa. Previses optimistas prevem que se
consiga atingir em 2012 os 200 lm/W de eficincia em laboratrio.
Os LEDs, devido ao seu fluxo direccionado, conseguem atingir poupanas de
energia entre 50 a 70% quando comparados com as lmpadas convencionais
de mercrio e vapor de sdio. Adicionalmente, no requerem um tempo de
espera para atingir o nvel de fluxo luminoso mximo. Possuem ainda outras
vantagens tais como:
Direccionalidade.
Menor fragilidade e susceptibilidade a actos de vandalismo.
Tempo de vida bastante superior.
Melhor efeito visual, com disponibilidade de uma grande variedade de
cores.
No necessita de tempo de aquecimento.
Mais adequado para dimming. Permite redues muito superiores s das
lmpadas convencionais.
Assumindo uma durabilidade de 60 000 horas, a operar numa mdia de 12h
por dia, ter um tempo de vida superior a 13 anos.
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Figura 2.24 Espectro de emisso luminoso de um LED de cor branca
Tabela 2.11 - Caractersticas tpicas dos LEDs
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2.4. Tecnologias do Futuro
2.4.1. Plasma
A lmpada de plasma (Figura 2.25) uma fonte luminosa de estado-slido que
utiliza um gerador de altas frequncias para ionizar uma ampola carregada com
gs Argon.
Figura 2.25 Lmpada de Plasma
Pelo facto de utilizar uma fonte geradora de altas frequncias e utilizar o
fenmeno de ionizao de um gs, a gesto de emisso de Interferncias
Electromagnticas (EMI) e a temperatura so dois factores muito
problemticos, que tero que ser equacionados na utilizao desta tecnologia.
Neste sentido, as empresas fabricantes destas ampolas providenciam manuais
de desenvolvimento para garantir que as emisses de EMI fiquem contidas
dentro da ptica da luminria e que haja uma correcta dissipao do calor.
Outros problemas que foram endereados a esta tecnologia foram:
Necessidade de ter o gerador de altas frequncias o mais perto possvel
da ampola, sob pena de reduzir a eficincia da lmpada.
Impossibilidade de utilizar sistemas pticos devido utilizao do
fenmeno de incandescncia para gerar energia luminosa.
Reduo de fluxo at apenas 20% da sua capacidade mxima, tal como
na lmpada de induo.
Para baixas potncias a eficincia j no se demarca das tecnologias
actuais e emergentes (iodetos metlicos cermicos e LEDs).
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Tabela 2.12 Comparao de alguns aspectos da lmpada de plasma com outras
tecnologias existentes.
No obstante as suas vantagens e o facto de ser expectvel um evoluo rpida
da eficincia desta tecnologia (Figura 2.26) e uma reduo do seu custo, os
problemas descritos anteriormente esto a criar entraves na entrada desta
tecnologia de iluminao no mercado.
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Figura 2.26 Curvas de evoluo da eficincia luminosa (roxo) e do fluxo luminoso por custo de produo (vermelho) da tecnologia plasma [Fonte: DOE]
Figura 2.27 Distribuio espectral de potncia de duas lmpadas de plasma
Tabela 2.13 Caractersticas das lmpadas de plasma para IP
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2.4.2. Outras tecnologias
2.4.2.1. Lmpadas Incandescente Eficientes
Vrias experincias tm sido efectuadas no domnio das lmpadas
incandescentes para combater a sua grande desvantagem, a par do reduzido
tempo de vida til, ou seja, a sua eficincia extremamente baixa. De seguida
so apresentados trs desses desenvolvimentos, ainda em fase de I&D.
Utilizando um laser superpotente com uma durao de 1 femtossegundo2
durante o processo de fabrico, pode transformar as lmpadas incandescentes
de vils em poupadoras de energia. O processo faz com que uma lmpada de
100 watts, emitindo a mesma luminosidade, consuma menos electricidade do
que uma lmpada de 60 watts, e continue sendo muito mais barata e capaz
de emitir uma luz mais agradvel de espectro contnuo.
O laser cria uma srie de estruturas micro e nanocristalinas na superfcie do
filamento de tungstnio alterando a sua capacidade de emisso de fotes na
faixa do visvel. Desta forma, recorrendo mesma corrente de alimentao, o
filamento fica mais brilhante, tornando o tungstnio muito mais eficiente na
emisso de luz.
Figura 2.28 Utilizao do laser para aumentar a eficincia da lmpada
incandescente
2 1 femtossegundo equivale a 1 quadrilionsimo de segundo, ou 1 femtossegundo est para um segundo assim como 1 segundo est para 32 milhes de anos.
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Um outro avano foi conseguido pelos cientistas do Sandia National
Laboratories (Estados Unidos) ao criarem uma rede cristalina de tungstnio,
com um padro microscpico bem definido, que capaz de transformar
praticamente toda a energia em luz, evitando o desperdcio. O novo filamento
poder elevar a eficincia destas lmpadas dos actuais 5%, para at 60%.
O fabrico do novo filamento baseou-se na tecnologia MEMS3
2.4.2.2. OLEDs (LEDs Orgnicos)
e utilizou pastilhas
de silcio de seis polegadas. Isso significa que a sua produo efectiva poder
ser fcil e barata.
Finalmente, dois engenheiros do Instituto Politcnico Rensselaer (igualmente
nos Estados Unidos) recorreram nanotecnologia e criaram um filtro fotnico
metlico bidimensional que aumenta a eficincia dessas lmpadas em cerca de
8 vezes. Isto conseguido ao "reciclar" a radiao infravermelha desperdiada
pela lmpada, reaproveitando-a e transformando-a em luz visvel.
Este filtro que envolve o filamento da lmpada totalmente transparente luz
e funciona como um reflector perfeito para a luz infravermelha que ir ajudar a
aquecer o filamento, poupando energia e reduzindo a radiao termal, sendo
por isso denominadas lmpadas incandescentes frias.
Em 1950 definiu-se o conceito de electroluminescncia, ou seja, a propriedade
de alguns elementos em emitirem luz como resposta passagem de corrente
elctrica ou a um campo elctrico varivel forte. Apenas mais tarde, na dcada
de 80, que se descobriu que alguns polmeros plsticos conseguiam de facto
emitir luz, surgindo assim o princpio base dos OLEDs.
3 MicroElectroMechanical Systems.
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O OLED4 ento uma fonte de iluminao plana, fina, composta por vrias
camadas de plstico e outros materiais orgnicos que emite luz de uma rea
potencialmente grande. A sua estrutura similar aos LEDs inorgnicos:
nodo.
Ctodo.
Camada emissora entre os dois.
Camada transportadora de electres (CTE).
Camada transportadora de lacunas (CTL).
Figura 2.29 - Camadas do OLED de cor branca.
O seu princpio de funcionamento muito simples: electres e lacunas so
injectados do ctodo e do nodo e quando as cargas portadoras se combinam
na camada orgnica so emitidos fotes. Para diminuir a dificuldade na injeco
dos portadores dos contactos inorgnicos para a camada orgnica, so
adicionadas as camadas transportadoras de electres (CTE) e de lacunas (CTL)
estrutura do OLED.
4 Organic Lighting Emitting Diode
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Tabela 2.14 Vantagens e Desvantagens dos OLEDs
Embora no seja expectvel que a utilizao dos OLEDs no domnio da
iluminao se torne muito popular nos prximos anos, tambm no h dvidas
de que a sua presena no mercado se tornar marcante pelos seus benefcios
estticos, econmicos e ambientais para a sociedade.
Figura 2.30 Timeline do nvel de produo de OLEDs pelos diversos fabricantes
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2.4.2.3. COLEDs (Cavidades Orgnicas Emissoras de Luz)
Depois dos LEDs e dos LEDs orgnicos (OLEDs) entra agora uma nova
tecnologia em busca de novas formas eficientes de iluminao. Denominados
COLEDs (Cavity Organic Light-Emitting Diode) foram projectados pela equipa
de investigadores do Dr. Yijian Shi, do Instituto SRI5
.
Estes novos LEDs orgnicos utilizam cavidades pticas, espelhos paralelos e
espelhos contrapostos que evitam a fuga de fotes para outros pontos que no
a direco de sada da luz emitida pelo dispositivo.
As cavidades pticas, usadas em conjunto com os LEDs orgnicos feitos de
polmeros, resultam numa emisso de luz cinco vezes superior dos melhores
OLEDs demonstrados at agora. Alis, o COLED consegue j uma eficincia de
30 lm/W ao emitir luz azul, mais do que qualquer outro OLED construdo at
hoje. Para a luz verde, os pesquisadores alcanaram 80 lm/W, cerca de trs
vezes mais do que um OLED tradicional. Como para produzir a luz branca
necessria iluminao pblica necessrio mesclar as estruturas emissoras
do vermelho, verde e azul, os pesquisadores acreditam que esto no caminho
certo com o seu COLED azul, visto ser a cor mais problemtica. Adicionalmente,
no obstante o seu estgio ainda inicial de desenvolvimento, os clculos dos
pesquisadores mostram que os COLEDs podero ser duas vezes mais eficientes
do que as actuais lmpadas fluorescentes compactas.
Figura 2.31 Estrutura do COLED
5 Entidade de pesquisa sem fins lucrativos, localizada nos Estados Unidos.
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2.5. Concluses
A escolha do tipo de lmpada num conjunto funcional reveste-se da mxima
importncia, quer ao nvel da qualidade de iluminao (IRC, temperatura de
cor), quer ao nvel do custo e eficincia da instalao (tempo de vida,
rendimento, preo). Existem vrias categorias de lmpadas que podemos
esquematizar na figura seguinte.
Figura 2.32 Diagrama com os tipos de lmpadas existentes
Tm-se verificado, ao longo dos anos, alteraes tecnolgicas significativas no
domnio das fontes luminosas. O objectivo dos fabricantes obter lmpadas
cada vez mais eficientes e com um ndice de restituio de cor elevado.
A Figura 2.33 mostra, em termos de eficincia (lm/W) a evoluo sofrida pelos
vrios tipos de lmpadas, a partir do ano em que foram criadas, bem como o
potencial que podero atingir mediante novos desenvolvimentos tecnolgicos.
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Figura 2.33 Evoluo da eficincia luminosa dos vrios tipos de lmpadas
Figura 2.34 Aspectos a considerar na escolha de uma lmpada
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Em termos de eficincia, e tendo em conta preocupaes de sustentabilidade
para Iluminao Pblica, deve existir um valor mnimo de eficincia luminosa
associado a um determinado intervalo de potncia da lmpada. Com efeito,
dever-se-ia considerar a Tabela 2.15.
Tabela 2.15 Eficincia mnima associada a uma determinada potncia [9]
O fluxo luminoso de uma lmpada degradar-se- ao longo do seu tempo de
vida. A Tabela 2.16 indica-nos qual a percentagem tpica do fluxo luminoso
inicial, aps a vida mdia de uma dada lmpada. Como j foi dito, a vida mdia
um parmetro determinado estatisticamente, que corresponde ao tempo em
que metade das lmpadas de uma amostra deixa de estar em funcionamento.
Tabela 2.16 Depreciao do fluxo luminoso, vida mdia, de cada tipo de
lmpada
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Aps um comando de controlo de ignio da lmpada (a frio) ou uma falha na
rede (a quente), cada tipo de lmpada demorar um certo perodo de tempo a
voltar a acender (Tabela 2.17), podendo ser na ordem dos segundos
(fluorescentes) ou mesmo minutos no caso das lmpadas de descarga de alta
intensidade, pois necessitam de arrefecer antes de reacender.
Tabela 2.17 Tempo de ignio para cada tipo de lmpada
Nem todas as lmpadas tm a mesma capacidade de regulao de fluxo
(dimming) (Tabela 2.18), sendo que esta poder ser um factor com algum peso
na seleco de um tipo de lmpadas de uma rede de iluminao pblica com
sistema de controlo (e.g. telegesto).
Tabela 2.18 Capacidade de regulao de fluxo de cada tipo de lmpada
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As lmpadas de halogneo no so de uso em iluminao pblica, logo a sua
caracterizao no tem relevncia neste manual. As lmpadas incandescentes
normais, por motivos de eficincia, foram retiradas do mercado e as lmpadas
que utilizam mercrio (Directiva 2005/32/EC de 6 Julho de 2005) tm grandes
restries ambientais (as lmpadas de Vapor de Mercrio esto mesmo em
phase out). Todos os outros tipos de lmpada tm o seu espao no domnio
da iluminao pblica, dependendo das necessidades e do tipo de local a
iluminar.
Para a comparao tcnica foram consideradas as lmpadas de descarga de
Vapor de Sdio tradicionais e de ltima gerao, Iodetos Metlicos e as
solues emergentes de Induo, Plasma e LEDs. Existem outras tecnologias
nascentes como as lmpadas Incandescentes Eficientes e tecnologias OLED e
COLED, que no foram consideradas neste estudo, uma vez que se tratam de
desenvolvimentos laboratoriais e no expectvel a sua utilizao na
Iluminao Pblica num futuro prximo.
Os aspectos tcnicos considerados na anlise foram:
Tempo de Vida Mdio;
Eficincia luminosa da fonte de luz;
Temperatura de Cor;
ndice de Restituio de Cor (IRC);
Adaptabilidade a sistemas dinmicos e adaptativos de gesto (por
exemplo: Regulao de Fluxo Luminoso);
Alm dos aspectos tcnicos foi tido em considerao o seguinte:
Maturidade da Tecnologia;
Normalizao existente (Existncia de Normas, Recomendaes
Internacionais ou de Associaes de Fabricante);
Adopo da tecnologia de fonte de luz pelos fabricantes de luminrias;
Custo.
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Tabela 2.19 Anlise tcnica/econmica das diferentes fontes de luz
Observando a Tabela 2.19 poder-se-o retirar algumas concluses, no que
concerne escolha de um tipo de lmpada. Em zonas cuja percepo das cores
seja fundamental, um muito bom ndice de restituio exigido, assim, as
lmpadas de induo, os LEDs, iodetos metlicos e plasma so sem dvida as
mais recomendveis. No entanto, h zonas (industriais, estradas nacionais e
secundrias, etc.) onde a eficincia um critrio bem mais importante do que o
IRC, logo, LEDs e as lmpadas de vapor de sdio seriam as escolhas mais
acertadas. Para efeitos de manuteno e da reduo dos seus custos
extremamente importante o tempo de vida til de uma lmpada, neste campo,
dois tipos de lmpadas destacam-se claramente em relao s demais, LEDs e
lmpadas de induo so as que trazem mais benefcios a este nvel, sendo que
ambas apresentam uma desvantagem comum, ou seja, o investimento inicial
(traduzido pelo custo na Tabela 2.19.
Por tudo isto, fazendo uma anlise global, verifica-se que o LED a soluo
mais promissora para a iluminao em geral e em particular de IP. No entanto,
por se tratar de uma tecnologia nascente apresenta um investimento inicial
muito elevado.
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3. Luminrias
3.1. Constituio e Caractersticas
Uma luminria de iluminao pblica um conjunto ptico, elctrico e
mecnico com a seguinte constituio:
Sistema ptico que pode incluir os seguintes componentes:
o Reflector. o Difusor. o Refractor. o ptica primria (LEDs). o ptica secundria (LEDs).
Suporte das lmpadas e do equipamento electrnico auxiliar (e.g.
balastros).
Corpo ou carcaa.
A luminria no simplesmente uma pea decorativa, visto que, para alm de
sustentar a fonte de luz e garantir a alimentao elctrica, deve:
Dirigir o fluxo luminoso, assegurando conforto visual com uma eficincia
mxima.
Evitar o encandeamento.
Satisfazer as especificaes elctricas e mecnicas que garantem a
segurana e o bom funcionamento.
Proteger os dispositivos elctricos e pticos e a fonte luminosa das
possveis agresses exteriores, nomeadamente as atmosfricas.
Promover a dissipao de calor.
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Deve-se ter sempre em ateno que a luminria projectada para uma
determinada aplicao e um determinado tipo de fonte luminosa.
Para controlar e distribuir o fluxo luminoso so utilizados os seguintes dispositivos:
Reflectores.
Difusores.
Refractores.
Os reflectores dirigem a luz para o ngulo slido desejado, possibilitando a
orientao do fluxo luminoso na direco pretendida, procurando localizar a
maior percentagem possvel da luz emitida, pela fonte luminosa, na zona a
iluminar. No obstante a escolha de uma lmpada de elevada eficincia, a
utilizao de um reflector pobre e com ms prestaes poder arruinar
substancialmente o rendimento do conjunto funcional.
A eficincia do reflector ir variar consoante a sua reflectncia e a sua
resistncia, peculiares ao material de construo utilizado. Do mais eficiente
para o menos eficiente temos os seguintes materiais:
Alumnio (metalizado, anodizado ou polido).
Vidro espelhado.
Plsticos espelhados.
Chapa de ao esmaltada ou pintada de branco.
Os difusores so dispositivos caracterizados pela sua transmitncia e que tm
como funo modificar a distribuio espacial do fluxo luminoso emitido por
uma fonte luminosa (directa + reflectida), com o objectivo de melhorar o
conforto visual. Desta forma, as sombras tornam-se menos marcadas e reduz-
se o encandeamento visual. Os materiais normalmente utilizados so:
Plsticos (metacrilato e policarbonato).
Vidro (plano, curvo, temperado, claro, etc.).
A outra funo dos difusores proporcionar a estanquecidade do sistema
ptico.
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Os refractores utilizam o princpio da refraco dos corpos transparentes
servindo tambm para direccionar o fluxo luminoso, e so normalmente em
vidro ou ento em material plstico. Devero ter resistncia suficiente contra
choques mecnicos e trmicos que ocorram ao longo do tempo de vida da
luminria, conservando o seu aspecto esttico e funcional.
O corpo da armadura ou carcaa pode ser simples ou formado por vrios
elementos dissociveis. A sua forma, dimenso e disposio construtiva deve
ter em ateno o tipo e a potncia das lmpadas, a esttica e as condies de
funcionamento de modo a que se consiga:
Substituir facilmente a fonte de luz.
Proteger convenientemente as fontes luminosas e outros equipamentos
elctricos auxiliares.
Assegurar uma boa resistncia corroso, aos choques mecnicos e s
vibraes.
O formato da carcaa varia bastante, de fornecedor para fornecedor, consoante
o propsito funcional/esttico da luminria. Adicionalmente, o material de
construo igualmente diversificado obtendo diferentes pesos, dimenses e
resistncia mecnica. Nas carcaas, comum encontrar os seguintes materiais:
Alumnio (injectado, extrudido).
Ao
Vidro
Materiais plsticos:
o Polipropileno. o Poliamida. o Polister reforado a fibra de vidro.
O suporte das lmpadas deve assegurar permanentemente a posio
correcta da fonte luminosa e possuir um contacto elctrico eficiente em
diferentes condies de utilizao, particularmente quando as luminrias so
sujeitas a vibraes.
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Uma luminria pode ter dispositivos de regulao de modo a adaptar a
distribuio luminosa rea a iluminar. Isto verifica-se principalmente nas
luminrias mais eficientes, onde se consegue tambm o ajustamento da
posio da prpria fonte luminosa (por possuir dimenses e/ou potncia
diferente, aps retrofitting com uma tecnologia melhorada), assegurando um
melhor funcionamento ptico.
A insero de equipamento electrnico auxiliar para um ptimo
desempenho do conjunto funcional poder ser feita no corpo da luminria.
O projecto e a construo de uma luminria so fundamentais para o correcto
funcionamento de uma iluminao a LEDs. Um dos maiores problemas que se
levanta, para a construo deste tipo de luminrias, prende-se com a
dissipao do calor que os LEDs produzem. Assim, a temperatura mxima de
funcionamento dever ser reduzida, pois como os LEDs so muito sensveis
temperatura de juno do dodo interno, degradar-se-o muito rapidamente.
3.1.1. Eficincia de uma Luminria
Ao avaliar uma luminria, a sua eficincia e as suas caractersticas de emisso
do fluxo luminoso tm grande importncia. A eficincia de uma luminria ( )
pode ser obtida pela relao entre fluxo luminoso emitido por ela ( ) e
o fluxo luminoso emitido pela fonte luminosa ( ).
Parte do fluxo luminoso da lmpada absorvido pela luminria, enquanto a
restante emitida para a rea a iluminar. O valor da fraco de emisso da luz
da luminria ir depender dos seguintes factores:
Forma e tipo de construo (aberta ou fechada).
Dispositivos usados para proteger as fontes luminosas.
Estado de conservao.
Materiais utilizados na sua construo e em particular da reflectncia das
suas superfcies.
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No caso de uma luminria aberta, o rendimento no incio do seu ciclo de vida
10% superior ao de uma luminria fechada. No entanto, com a acumulao de
poeiras na lmpada e no sistema ptico a um ritmo bastante mais elevado, o
seu rendimento ir decair, podendo tornar-se inferior ao proporcionado por
uma luminria fechada. Uma armadura fechada justifica-se por razes de
ordem esttica e por razes de ordem tcnica, pois para alm de proteger o
sistema ptico e a fonte de luz, essa parte adicional da luminria ir completar
o prprio sistema ptico (refractores e difusores).
A Anlise do Ciclo de Vida (ACV) inclui todos os impactos ambientais,
directos e indirectos, relacionados com a luminria ao longo da sua vida, desde
a produo, a sua utilizao e at sua fase de reciclagem, podendo assim
consultar quanto CO2 emitido em cada fase, assim como a energia consumida
nelas. A ACV est dividida em quatro fases:
Produo.
Distribuio.
Uso.
Fim de Vida.
A Tabela 3.1 indica a percentagem tpica de emisses de CO2 associadas a uma
luminria convencional tipo, em cada uma das quatro fases do seu ciclo de
vida.
Tabela 3.1 - Distribuio de emisses de CO2 de uma luminria convencional
tipo6
, ao longo do seu ciclo de vida
6 Caracterizao de uma luminria convencional na Tabela 3.11.
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A curva de distribuio fotomtrica um elemento informativo muito
importante na escolha de uma determinado tipo de luminria a inserir numa
rede de IP. No entanto, esta curva est mais associada eficincia do sistema
global com preocupao ao nvel da optimizao da uniformidade da
iluminao, do que propriamente eficincia da luminria. Assim, deve-se
tomar tambm particular ateno aos parmetros especificados LOR, ULOR e
DLOR.
Tabela 3.2 Avaliao comparativa de parmetros de desempenho de duas
luminrias
Podemos observar que a luminria 1 possui um fluxo luminoso total emitido
pelo equipamento (LOR) superior ao da luminria 2. Este facto poder-nos-ia
levar a pensar que, por possuir uma percentagem maior de luz a sair da
luminria, o equipamento seria mais eficiente.
Ao analisarmos as restantes caractersticas das luminrias, observamos que a
luminria 2 apresenta um DLOR de 68%, ou seja, a luz emitida pela luminria 2
para baixo, 3% superior luz emitida pela luminria 1. Adicionalmente, a
percentagem de luz emitida para cima (ULOR) da luminria 1 muito superior
luz emitida pela luminria 2. Assim, mesmo com um LOR inferior, a luminria
2 consegue ter uma maior eficincia e um nvel de poluio luminosa menor.
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A percentagem do fluxo luminoso distribudo para baixo da horizontal (DLOR) ,
assim, um parmetro muito importante na aferio das reais prestaes do
conjunto funcional. Quanto maior for essa percentagem maior ser o
rendimento til do sistema. Normalmente, quanto menor for a abertura do
feixe de luz, maior ser a quantidade do fluxo dirigida para baixo da horizontal
(90). A abertura do feixe de luz, por conseguinte, um factor importante na
distribuio do fluxo luminoso, logo, no rendimento da prpria luminria.
3.2. Classificao de Luminrias Neste captulo sero abordadas dois sistemas de classificao de luminrias. O
primeiro trata-se do sistema antigo, introduzido pela CIE7 em 1965, e que
distingue as luminrias em:
Corte Total (Full Cut-off).
Corte Parcial (Semi Cut-off).
Sem Corte (Non Cut-off).
No obstante a nova classificao (ver 0), este sistema antigo ainda utilizado
em certas recomendaes nacionais e internacionais para a iluminao pblica,
o que justifica a pertinncia da sua explicao neste manual.
3.2.1. Classificao Antiga
3.2.1.1. Corte Total (Full Cut-Off)
A luminria de corte total (Full Cut-Off) no permite emisso de fluxo
luminoso a um ngulo igual ou superior a 90, em relao vertical, sendo
que, para um ngulo igual ou superior a 80, a iluminao proporcionada
apenas de 10% obtida na vertical.
7 CIE Commission Internationel de LEclairage, em portugus, Comisso Internacional de Iluminao. uma organizao independente e sem fins lucrativos, criada em 1913, centrada na arte e na cincia da luz e iluminao, cor e viso, e tecnologia de imagem. reconhecida pela ISO como um corpo internacional de normalizao nestas matrias.
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Tabela 3.3 Full Cut-Off, segundo a CIE
Figura 3.1 Luminria Full Cut-Off
3.2.1.2. Corte Parcial (Semi Cut-Off)
Numa luminria de corte parcial (Semi Cutoff), a distribuio do fluxo luminoso
para um ngulo igual ou superior a 90 de cerca de 5%, e de cerca de 20%
para um ngulo superior ou igual a 80.
Tabela 3.4 - Semi Cut-Off, segundo a CIE
Figura 3.2 - Luminria Semi Cut-Off
3.2.1.3. Sem Corte (Non Cut-Off)
Uma luminria sem Corte (Non-Cutoff) uma luminria onde a distribuio
luminosa no tem qualquer tipo de restrio.
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Tabela 3.5 - Non Cut-Off, segundo a CIE
Figura 3.3 Luminria Non Cut-Off
O ideal que as luminrias tenham uma classificao full cut-off (corte
completo), no emitindo luz acima dos 90. No obstante, as luminrias
utilizadas so normalmente semi cut-off (corte parcial) que permitem criar um
ambiente luminotcnico envolvente e confortvel.
3.2.2. Classificao Nova
A classificao mais actual da CIE para as luminrias de iluminao pblica
baseia-se em trs propriedades bsicas:
Alcance distncia at onde a luz que sai da luminria distribuda ao
longo da estrada, ou seja, o alcance lateral do fluxo luminoso.
Disperso indica a distribuio luminosa no sentido transversal da
estrada.
Controlo facilidade de controlar o encandeamento produzido pela
luminria.
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3.2.2.1. Alcance da Luminria
O alcance ou projeco definido por um ngulo . Este ngulo situa-se a meio
dos 2 ngulos correspondentes aos pontos onde a curva fotomtrica intercepta
a curva de 90% da intensidade mxima (Imax) (curva a vermelho na Figura
3.4). Por outras palavras, o ngulo que o eixo do feixe faz com o plano
vertical, ou seja, com o plano transversal via de circulao (ver Figura 3.5).
Figura 3.4 Esquematizao do ngulo
[Fonte: Indalux] Figura 3.5 ngulo com o plano vertical
Consoante o valor do ngulo, o alcance da luminria poder ser classificado da
seguinte forma:
Tabela 3.6 Alcance da Luminria
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3.2.2.2. Disperso da Luminria
A disperso ou abertura definida pela posio da linha paralela ao eixo da via,
sendo tangente ao ponto mais afastado do contorno da curva de 90% de Imax,
ou seja, a linha mais afastada da luminria (ver Figura 3.6). A posio desta
linha identificada pelo ngulo , podendo classificar-se da seguinte maneira:
Tabela 3.7 Disperso da
Luminria
Figura 3.6 Esquematizao da Disperso
[Fonte: Indalux]
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3.2.2.3. Controlo da Luminria
O controlo definido por um ndice especfico (SLI). Este ndice corresponde ao
ndice de encandeamento G, que determinado unicamente pelas propriedades
da luminria. Assim, temos:
Onde:
Intensidade luminosa a um ngulo de elevao de 80, num plano
paralelo ao eixo da via de circulao.
Relao entre intensidades luminosas para 80 e 88.
A = rea da emisso de luz pelas luminrias, em m2, projectada na
direco de elevao a 76.
C = Factor de cor varia com o tipo de lmpada (0,4 para as de sdio de
baixa presso, 0 para as restantes).
Quanto maior for o SLI, ou seja, o ndice de controlo, menor ser a poluio
luminosa. O controlo classificado pelos valores indicados na tabela seguinte:
Tabela 3.8 Controlo da Luminria
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3.2.3. Resumo
Tabela 3.9 Quadro resumo com a classificao das luminrias, pela CIE (1965)
Figura 3.7 Tipos de luminrias segundo a classificao da CIE (1965)
Tabela 3.10 Quadro resumo da nova classificao de luminrias da CIE
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Figura 3.8 Visualizao dos graus possveis de alcance e disperso de uma luminria [Fonte: Indalux]
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3.3. Tipos de Luminrias A diversidade de luminrias uma realidade bem patente no domnio da
iluminao pblica, pois so inmeras as hipteses de conjugao ao nvel da
criatividade esttica, com os requisitos funcionais e econmicos do sistema em
causa. Neste manual optou-se por caracterizar trs tipos de luminrias de
iluminao pblica, sendo que, em cada um, existe uma vasta gama de
produtos disponveis no mercado.
Tabela 3.11 Caractersticas tpicas dos trs tipos de luminrias
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3.4. Concluso Os factores que determinam a escolha de uma luminria so numerosos e
devem satisfazer vrias consideraes de ordem esttica (enquadrada no meio
envolvente), de ordem tcnica e de ordem econmica.
No plano tcnico necessrio ponderar sobre:
Natureza e potncia das lmpadas.
Natureza do dispositivo ptico.
Rendimento luminoso.
Resistncia ao aquecimento, sujidade, corroso e s vibraes.
Resistncia s condies atmosfricas.
Dispositivo de fixao, peso e