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Universidade do Minho

Escola de Engenharia

Departamento de Electrónica Industrial

Daniel Oliveira Costa

Estudo e Determinação das Características

de Lâmpadas de Diferentes Tipos

Novembro de 2010

ii Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos

Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos iii

Universidade do Minho

Escola de Engenharia

Departamento de Electrónica Industrial

Daniel Oliveira Costa

Estudo e Determinação das Características

de Lâmpadas de Diferentes Tipos

Dissertação submetida à Universidade do Minho

para a obtenção do grau de Mestre em

Engenharia Electrónica industrial e de

Computadores

Dissertação realizada sob orientação do

Professor Doutor Manuel João Sepúlveda Mesquita de

Freitas

Professor auxiliar do Departamento de Electrónica

Industrial da Universidade do Minho

Novembro de 2010

http://www.dei.uminho.pt/index.php?idmenu=5&idpremenu=28


iv Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos

Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos v

Agradecimentos

Ao longo deste trabalho, várias pessoas contribuíram para a elaboração do

mesmo, às quais quero agradecer.

Quero agradecer aos meus familiares, ao meu pai Serafim Costa e à minha mãe

Antónia Oliveira, por todo o apoio e encorajamento durante todo o meu percurso

académico, sem eles não teria sido possível a conclusão do curso.

À minha namorada, Juliana, por todo o amor, carinho e compreensão mesmo nos

momentos mais difíceis.

Ao Departamento de Electrónica Industrial da Escola de Engenharia da

Universidade do Minho pela formação e apoio dado ao longo do curso.

Ao meu orientador, Doutor Manuel João Sepúlveda Mesquita de Freitas por todo

o apoio e orientação dada ao longo do trabalho, permitindo deste modo a realização do

mesmo.

Aos meus colegas de curso pelas ajudas e orientações dadas tanto na realização

do trabalho como na organização estrutural do relatório.


vi Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos

Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos vii

Resumo

O presente trabalho teve como objectivo primordial um estudo e comparação

entre diferentes tipos de lâmpadas. Como tal foram realizadas tarefas com vista ao

aprofundamento e consolidação de vários conceitos de Luminotecnia e suas aplicações.

Após a fase de pesquisa de conceitos, foram estudadas as características de cada um dos

tipos de lâmpadas testados permitindo desta forma um correcto manuseio do material de

forma segura e optimizada. Foi elaborada e construída uma bancada de ensaios de forma

a ser mais fácil a realização de medições, com vista à determinação de diversas

características, tais como potência, factor de potência, conteúdo harmónico e nível de

iluminação. Para o apuramento do conteúdo harmónico gerado por cada lâmpada na

rede eléctrica foi utilizado o Fluke 43 Power Quality Analyzer. Seguidamente foi

elaborado um estudo comparativo das características de cada uma das lâmpadas

ensaiadas.

Com a realização deste trabalho foi possível de igual modo, chegar a conclusões

fundamentadas acerca da melhor finalidade de cada tipo de lâmpada envolvida no

estudo bem como o local mais indicado à sua utilização.

Palavras-Chave: Lâmpada Eléctrica; Luminotecnia; Intensidade Luminosa;

Temperatura de Cor

viii Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos

Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos ix

Abstract

The main objective of this work was the study and the comparison between

different types of lamps. These tasks were performed with the aim of deepening and

consolidating various Lighting concepts and its applications. After the concepts research

phase, the characteristics of each lamp type tested were studied thus allowing a proper

handling of the material safely and optimally. A test bench was designed and built so

that it was easier to perform measurements with the aim to the determination of various

characteristics, such as power, power factor, harmonic content and illumination level. A

Fluke 43 Power Quality Analyzer was used for the calculation of harmonic content

generated by each lamp on the power grid, then was done a comparative study of the

characteristics of each of the lamps tested.

With the completion of this work it was also possible to take some conclusions

about the best purpose for each type of lamp involved in the study as well as the place

most suited to its use.

Keywords: Electric Lamp; Lighting; Light Intensity; Color Temperature

x Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos

Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos xi

Índice

Resumo ...................................................................................................................... vii

Abstract ...................................................................................................................... ix

Lista de Figuras ........................................................................................................ xiii

Lista de Tabelas ....................................................................................................... xvi

Lista de Siglas e Acrónimos .................................................................................... xvii

1. Capítulo 1 - Introdução .......................................................................................... 1

1.1 Identificação do Problema ............................................................................... 1

1.2 Enquadramento ............................................................................................... 2

1.3 Motivação do Trabalho ................................................................................... 2

1.4 Objectivos do Trabalho ................................................................................... 3

1.5 Organização da Tese ....................................................................................... 4

2. Capítulo 2 - Estado da Arte ................................................................................... 5

2.1 Fundamentos teóricos ..................................................................................... 5

2.2 Conceitos Luminotécnicos .............................................................................. 6

2.2.1 Fluxo Luminoso ....................................................................................... 6

2.2.2 Iluminância Pontual ................................................................................. 7

2.2.3 Intensidade Luminosa .............................................................................. 7

2.2.4 Curva de distribuição luminosa ................................................................ 8

2.2.5 Luminância .............................................................................................. 9

2.2.6 Quantidade de luz .................................................................................... 9

2.2.7 Fonte Pontual ........................................................................................... 9

2.2.8 Temperatura de cor ................................................................................ 10

2.2.9 Índice de reprodução de cores ................................................................ 11

2.2.10 Eficiência Energética ............................................................................. 12

2.3 Um pouco de história .................................................................................... 13

xii Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos

2.4 Grupos de Lâmpadas..................................................................................... 15

2.5 Aparelho analisador de qualidade de Energia Fluke 43B ............................... 16

2.6 Qualidade de energia: Harmónicos ................................................................ 17

2.7 Factor de Potência e cosϕ .............................................................................. 17

3. Capítulo 3 - Tipos de Lâmpadas .......................................................................... 21

3.1 Construção da bancada de testes ................................................................... 21

3.2 Tipos de Lâmpadas testadas .......................................................................... 22

3.2.1 Lâmpada Incandescente Convencional ................................................... 23

3.2.2 Lâmpada Incandescente de Halogéneo ................................................... 24

3.2.3 Lâmpada fluorescente ............................................................................ 24

3.2.4 Lâmpada fluorescente compacta ............................................................ 26

3.2.5 Lâmpada de vapor de mercúrio .............................................................. 27

3.2.6 Lâmpada de leds .................................................................................... 28

3.2.7 Lâmpada de iodetos metálicos ............................................................... 30

3.3 Previsões quanto ao futuro dos tipos de lâmpadas ......................................... 30

3.4 Reciclagem de lâmpadas que contenham mercúrio ........................................ 33

3.5 Conclusão ..................................................................................................... 34

4. Capítulo 4 - Medições ......................................................................................... 35

4.1 Medição dos conteúdos Harmónicos ............................................................. 35

4.2 Conclusão ..................................................................................................... 61

5. Capítulo 5 – Análise das características das Lâmpadas ........................................ 63

5.1 Características Técnicas ................................................................................ 63

5.2 Resultados Gerais ......................................................................................... 67

6. Capítulo 6 - Conclusões....................................................................................... 73

6.1 Análise Crítica aos Resultados ...................................................................... 73

6.2 Conclusão ..................................................................................................... 73

Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos xiii

6.3 Trabalho Futuro ............................................................................................ 76

Lista de Figuras

Figura 2-1 - Espectro da radiação electromagnética [5] ................................................. 6

Figura 2-2 - Curva de distribuição de Intensidades Luminosas de uma lâmpada

fluorescente isolada (A) ou associada a um reflector (B) [7] .......................................... 8

Figura 2-3 - Temperatura de Cor [7]............................................................................ 10

Figura 2-4 - Avaliação do IRC [7] ............................................................................... 11

Figura 2-5 – Dois níveis diferentes de Reprodução de cor [7] ...................................... 11

Figura 2-6 - Tonalidade de Cor e Reprodução de Cores [7] ......................................... 12

Figura 2-7 - Eficiência Energética (lm/W) [7] ............................................................. 13

Figura 2-8 - Tipos de Energia de uma Lâmpada Fluorescente [9] ................................ 15

Figura 2-9 - Diagrama Fasorial de Potências [12] ........................................................ 18

Figura 3-1 - Bancada de testes ..................................................................................... 21

Figura 3-2 - Lâmpada Incandescente ........................................................................... 23

Figura 3-3 - Lâmpada Incandescente de halogéneo...................................................... 24

Figura 3-4 - Lâmpada fluorescente .............................................................................. 24

Figura 3-5 - Esquema de funcionamento [14] .............................................................. 25

Figura 3-6 - Ionização do mercúrio [13] ...................................................................... 25

Figura 3-7 - Lâmpada fluorescente compacta .............................................................. 27

Figura 3-8 - Lâmpada de vapor de mercúrio ................................................................ 27

Figura 3-9 - Esquema interno da lâmpada de vapor de mercúrio [9] ............................ 28

Figura 3-10 - Lâmpada de leds .................................................................................... 29

Figura 3-11- Lâmpada de iodetos metálicos ................................................................ 30

Figura 3-12 - Evolução temporal das lâmpadas, revista DECO Proteste [16] ............... 31

Figura 3-13 - Iluminação a OLED [18]........................................................................ 33

xiv Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos

Figura 4-1 - a)Tensão / Corrente incandescente Directa b) Potencia Incandescente

Directa ........................................................................................................................ 36

Figura 4-2 - Harmónicos Incandescente Directa .......................................................... 37

Figura 4-3 - a) Tensão / Corrente Incandescente Potência mínima b) Potência

Incandescente Potência mínima ................................................................................... 37

Figura 4-4 - Harmónicos Incandescente Potência mínima............................................ 38

Figura 4-5 - a) Tensão/Corrente Incandescente Potência média b) Potência

Incandescente Potência média ..................................................................................... 39

Figura 4-6 - Harmónicos Incandescente Potência média .............................................. 39

Figura 4-7 - a) Tensão/Corrente Incandescente Potência máxima b) Incandescente

Potência máxima ......................................................................................................... 40

Figura 4-8 - Harmónicos Incandescente Potência máxima ........................................... 41

Figura 4-9 - a) Tensão/Corrente Halogéneo Directa b) Potência Halogéneo Directa .... 41

Figura 4-10 - Harmónicos Halogéneo Directa ............................................................. 42

Figura 4-11 - a) Tensão/Corrente Halogéneo Potência mínima b) Potência Halogéneo

Potência mínima ......................................................................................................... 42

Figura 4-12 - Harmónicos Halogéneo Potência mínima ............................................... 43

Figura 4-13 - a) Tensão/Corrente Halogéneo Potência média b) Potência Halogéneo

Potência média ............................................................................................................ 44

Figura 4-14 - Harmónicos Halogéneo Potência média ................................................. 44

Figura 4-15 - a) Tensão/Corrente Halogéneo Potência máxima b) Potência Halogéneo

Potência máxima ......................................................................................................... 45

Figura 4-16 - Harmónicos Halogéneo Potência máxima .............................................. 46

Figura 4-17 - a) Tensão/Corrente Fluorescente b) Potência Fluorescente ..................... 46

Figura 4-18 - Harmónicos Fluorescente ....................................................................... 47

Figura 4-19 - a) Tensão/Corrente FC Osram 8W b) Potência FC Osram 8W ............... 48

Figura 4-20 - Harmónicos FC Osram 8W .................................................................... 48

Figura 4-21 - a) Tensão/Corrente FC Osram 12W b) Potência FC Osram 12W............ 49

Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos xv

Figura 4-22 - Harmónicos FC Osram 12W .................................................................. 50

Figura 4-23 - a) Tensão/Corrente FC Luxtek 11W b) Potência FC Luxtek 11W .......... 50

Figura 4-24 - Harmónicos FC Luxtek 11W ................................................................. 51

Figura 4-25 - Tensão/Corrente FC Phlight 15W b) Potência FC Phlight 15W .............. 52

Figura 4-26 - Harmónicos FC Phlight 15W ................................................................. 53

Figura 4-27 - a) Tensão/Corrente Iodetos Metálicos b) Potência Iodetos Metálicos ..... 53

Figura 4-28 - Harmónicos Iodetos Metálicos ............................................................... 54

Figura 4-29 - Tensão/Corrente Vapor de Mercúrio b) Potência Vapor de Mercúrio ..... 55

Figura 4-30 - Harmónicos Vapor de Mercúrio ............................................................. 55

Figura 4-31 - a) Tensão/Corrente Lâmpada leds1 b) Potência Lâmpada leds1 ............. 56

Figura 4-32 - Harmónicos Lâmpada leds1 ................................................................... 57





Figura 5-1 - Fluxo luminoso ........................................................................................ 66

Figura 5-2 - Nível de Iluminação individual de cada lâmpada testada (d=1 metro) ...... 67

Figura 5-3 - Duração de cada tipo de lâmpada ............................................................. 69

Figura 5-4 - Energia consumida por hora (kWh).......................................................... 70

Figura 5-5 - Relação Preço/Duração (€/h) ................................................................... 71

Figura 5-6 - Relação Custo x Energia Consumida por hora (€) .................................... 71

xvi Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos

Lista de Tabelas

Tabela 2-1 - Características do Fluke 43B [10] ............................................................ 16

Tabela 3-1 – Lâmpadas Testadas ................................................................................. 22

Tabela 4-1 - Valores das grandezas eléctricas medidas ................................................ 60

Tabela 5-1 - Análise de custos ..................................................................................... 68

Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos xvii

Lista de Siglas e Acrónimos

H Potência Harmónica

P Potência Activa (W)

Q Potência Reactiva (VAR)

S Potência Aparente (VA)

IRC Índice de Reprodução e Cor

LCD Liquid Crystal Display

LED Light Emitting Diode

OLED Organic Light Emitting Diodes

PF Power Factor

RMS Root Mean Square

THD Total Harmonic Distortion

Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos 1

1. Capítulo 1 - Introdução

Introdução

Neste capítulo introdutório é efectuada uma alusão aos problemas relacionados

com a qualidade de energia eléctrica bem como aos gastos de energia com a área da

iluminação. São também expostos os objectivos desta dissertação, assim como a sua

organização estrutural.

1.1 Identificação do Problema

A energia eléctrica possui nos dias de hoje um papel fulcral na vida de todos.

Sem ela já é impensável a existência humana. É tida como um bem de primeira

necessidade e todo o desenvolvimento existe em torno dela. A energia eléctrica foi

durante várias dezenas de anos utilizada em cargas lineares, por esta razão e atendendo

a que a forma de onda da tensão de alimentação era sinusoidal, a corrente consumida

pela carga era também sinusoidal e da mesma frequência, podendo apenas possuir um

desfasamento. Contudo, a crescente utilização de cargas não lineares, como conversores

electrónicos, tem vindo a degradar a sua qualidade.

Este tipo de conversores de potência tem vindo a aumentar drasticamente, tanto

no meio industrial como no sector doméstico. Este é um factor determinante para a

crescente deterioração das formas de onda da tensão e corrente, sendo com esta

deterioração inevitáveis os consequentes aumentos dos prejuízos económicos. Estes

problemas têm vindo a ter uma especial abordagem de forma a ser evitada a degradação

da qualidade da energia eléctrica entregue ao consumidor final [1].

Dentro da área da iluminação e com a crescente preocupação relativa à

diminuição dos consumos energéticos, tem vindo a aumentar a quantidade de lâmpadas

economizadoras que têm vindo a surgir como substituição das lâmpadas incandescentes.

Por sua vez, estes novos tipos de lâmpadas economizadoras recorrem a conversores

electrónicos, os quais são designados como cargas não lineares. Este factor afecta a

qualidade da energia eléctrica ao criar harmónicos nas correntes consumidas. Outro

dado relevante e preocupante prende-se com o facto da maioria das novas lâmpadas de

1-Introdução

2 Estudo e Determinação das Características de Lâmpadas de Diferentes Tipos

classe energética superior (classe A) utilizadas serem as fluorescentes compactas, este

tipo de lâmpada possui mercúrio no seu interior, substancia tóxica e prejudicial á saúde,

este facto deve ser tido em conta aquando da troca de uma lâmpada que o possua, não

devem ser colocadas no lixo mas sim entregues em centros de recolha apropriados a este

tipo de resíduos.

1.2 Enquadramento

O presente trabalho está inserido na Dissertação para obtenção do grau de Mestre

do curso Mestrado Integrado em Engenharia Electrónica Industrial e Computadores

leccionado na Universidade do Minho.

Este trabalho consiste na continuação e aprofundamento do projecto inicial

“Estudo da Qualidade de Energia das Lâmpadas” levado a cabo na Unidade Curricular

de Projecto II no ano curricular 2008/2009.

1.3 Motivação do Trabalho

A crescente atenção que tem sido dada à área da iluminação, tem-se reflectido em

medidas tomadas no âmbito da redução dos consumos energéticos e desta forma, à

preservação do Planeta. É sabido que actualmente a maioria da produção de energia

eléctrica em todo o mundo provém de grandes centrais termoeléctricas, através da

queima de combustíveis fósseis, a maioria deles não renováveis, e como tal estima-se

que estes recursos venham a extinguir-se num futuro não muito distante. Além disso a

instabilidade dos preços desses combustíveis, pode ser um grande problema para a

economia dos países e dos seus cidadãos. Por outro lado, e não menos importante, a

queima desses combustíveis contribui em muito para a poluição do planeta, assim como

tantos outros problemas ambientais, derivados da sua extracção e transporte.

Estima-se que em Portugal os custos com a iluminação em instalações Industriais

andem em torno dos 5% a 7% [2] da factura da electricidade e no sector doméstico, em

torno dos 10% [3]. Uma das formas de poupar energia que tem sido muito divulgada

ultimamente é a substituição das lâmpadas de incandescência normais por outros tipos

1-Introdução


de lâmpadas com rendimentos superiores. No entanto, os problemas relacionados com a

qualidade de energia eléctrica têm vindo a aumentar à medida que o Desenvolvimento

Tecnológico se tem expandido. Em parte, estes problemas têm origem devido á

utilização de cargas não lineares. Este tipo de cargas, não consome corrente sinusoidal,

o que dá origem ao aparecimento de harmónicos.

No presente trabalho, são abordados alguns tipos de lâmpadas que por sua vez,

também são cargas não lineares, recorrendo a fontes comutadas para fazer o interface

entre a tensão da rede e a tensão necessária para que a lâmpada funcione. Estes tipos de

lâmpadas, com fontes comutadas integradas, apesar de consumirem pouca energia e daí

serem consideradas economizadores, possuem o inconveniente de criarem harmónicos

na rede eléctrica. Se forem consideradas várias cargas não lineares ligadas numa rede de

distribuição eléctrica, as quais, na totalidade já envolvam uma potência apreciável,

estará a ser requerido ao transformador do posto de transformação, um esforço muito

maior dada a distorção causada nas correntes.

1.4 Objectivos do Trabalho

Este trabalho tem como objectivo primordial, perceber e clarificar até que ponto

as lâmpadas economizadoras compensam face às convencionais, ao mesmo tempo que

são clarificadas as vantagens e desvantagens de cada tipo e é apresentado um estudo da

finalidade mais adequada a cada.

Um maior cuidado na escolha de um tipo de lâmpada mais apropriado a um

determinado local, permite a curto ou médio prazo, proveito a nível económico. Este

facto não é tido em linha de conta, pela maioria das pessoas na hora de compra ou de

substituição dos equipamentos luminosos. Muitas das vezes o factor custo/duração ou

custo/economia nem sequer é ponderado, hábitos deste tipo devem nos dias de hoje ser

mais ponderados e apreciados de forma a serem feitas boas aquisições ao mesmo tempo

que se ajuda a preservar o meio ambiente.

Desta forma, neste trabalho é feito um teste exaustivo a cada tipo de lâmpada de

forma a se poder clarificar os gastos de cada bem como as interferências causadas na

rede eléctrica.

1-Introdução


É ainda abordada a importância da reciclagem, ligada às lâmpadas que possuem

mercúrio na sua constituição, dado que se trata de uma substância tóxica.

1.5 Organização da Tese

Esta dissertação encontra-se dividida em seis capítulos. Cada um destes capítulos

representa uma fase diferente da realização do trabalho. Deste modo, a dissertação

encontra-se estruturada da seguinte forma:

O primeiro capítulo é introdutório, no qual é efectuada uma alusão aos problemas

relacionados com a qualidade de energia eléctrica bem como aos gastos de energia com

a área da iluminação. São também expostos os objectivos desta dissertação, assim como

a sua organização estrutural.

No segundo capítulo são apresentados primeiramente os conceitos fundamentais

ligados á luminotecnia, bem como uma breve alusão á história e evolução da

iluminação. É de igual modo apresentada uma breve descrição do que são harmónicos,

assim como a diferença entre cosϕ e factor de potência.

O terceiro capítulo consiste na exposição dos tipos de lâmpadas usadas nos testes e

o seu princípio de funcionamento. È aludida ainda uma previsão quanto ao futuro das

lâmpadas e enunciada a importância da reciclagem das lâmpadas que contêm mercúrio.

No quarto capítulo são expostas as medições efectuadas a cada uma das lâmpadas

usadas e são comentados os resultados.

No quinto capítulo são expostas as características técnicas das várias lâmpadas

testadas, assim como também são referidos alguns resultados gerais e expostos gráficos

da análise de custos da utilização das mesmas.

Por último, no capítulo seis, é feita uma análise geral ao trabalho desenvolvido

durante a realização de todo o trabalho. São de igual modo ponderadas e expostas

previsões de trabalho futuro.


2. Capítulo 2 - Estado da Arte

Introdução

Neste capítulo são apresentados primeiramente os conceitos fundamentais ligados á

luminotecnia, bem como uma breve alusão á história e evolução da iluminação É de

igual modo apresentada uma breve descrição do que são harmónicos, assim como a

diferença entre cosϕ e factor de potência.

2.1 Fundamentos teóricos

O estudo de uma iluminação para um ambiente interior ou exterior exige da parte

do técnico projectista alguns conhecimentos básicos sobre luminotecnia, nomeadamente

sobre o tipo da iluminação a instalar, tipos de lâmpadas e respectivas armaduras,

potências e naturalmente a sua localização. [4]

Uma iluminação deve estar adequada ao local, isto é, ao tipo de trabalho que aí se

desenvolve, pois só assim é possível minorar danos visuais, aumentar os índices de

produtividade e consequentemente diminuir acidentes.

A energia que impressiona a visão e que permite distinguir os objectos pela sua

forma e cor, denomina-se de energia luminosa, e propaga-se no espaço sob a forma de

radiação luminosa, tal como outras radiações (hertzianas, caloríficas, raios x, etc.).

Estas radiações são do tipo electromagnético e por isso são estudadas como tendo

em comum o facto de se propagarem com a mesma velocidade (300 000 km/s),

relacionando-se com o comprimento de onda (λ) e a frequência (f), pela relação

[1] Equação (2-1)

A Figura 2-1 indica o espectro de radiações electromagnéticas, baseado nos

comprimentos de onda.

2-Estado da Arte


Figura 2-1 - Espectro da radiação electromagnética [5]

De entre elas, as radiações visíveis ocupam uma faixa muito estreita,

compreendida entre 380 e 780 nm (nanómetros). A margem de radiação visível está

limitada pelas radiações ultravioletas e infravermelhos, estas duas classes de radiações

não são visíveis, embora sejam emitidas por algumas fontes luminosas (como é o caso

das lâmpadas fluorescentes), e perceptíveis os seus efeitos pela captação através de

fotocaptadores [4].

2.2 Conceitos Luminotécnicos

De forma a uma melhor compreensão acerca da luminotecnia são abordados

seguidamente os principais conceitos e definições.

2.2.1 Fluxo Luminoso

A fotometria começou a ser estabelecida no século XVIII e a definição de watt

luminoso é do século XX). Por razões de desenvolvimento histórico trabalha-se na

prática com o lúmen, unidade 680 vezes mais pequena que o watt luminoso.

O fluxo luminoso ( ), expressa a maior ou menor capacidade possuída por um

fluxo energético para produzir sensação luminosa. Ter-se-á, então, em lumenes:

Equação (2-2)

Sendo,

, representa o fluxo energético

2-Estado da Arte


V(λ), expressa a faculdade que o olho humano possui de identificar de forma relativa a

radiação visível de diferentes comprimentos de onda

Nesta alínea cabe ainda a definição de rendimento luminoso de uma fonte de luz,

Equação (2-3):

, Equação (2-3)

Em que P é a potência eléctrica consumida pela fonte. Este parâmetro, , é fundamental

nas comparações das diversas lâmpadas existentes, qualquer que seja a sua tecnologia e

modo de funcionamento.

2.2.2 Iluminância Pontual

A iluminância num ponto P, ( ), de uma superfície refere-se à densidade do

fluxo recebido por um elemento de superfície ( ) que contém o ponto, Equação (2-4):

[lm ] Equação (2-4)

Se o ponto emitir luz usa-se o símbolo [lm ] em vez de .

2.2.3 Intensidade Luminosa

A intensidade luminosa de uma fonte pontual, ( ) emitida numa dada direcção do

espaço, caracteriza a densidade do fluxo emitido ( ) no ângulo sólido infinitesimal

( ) associado a essa direcção:

Equação (2-5)

Se a fonte pontual emitir uniformemente em todas as direcções pode-se definir

uma intensidade esférica média:

Equação (2-6)

Neste caso a fonte diz-se isótropa por emitir a mesma intensidade em todas as

direcções do espaço.

2-Estado da Arte


A unidade de intensidade luminosa é, por acordo internacional, adoptada como

unidade fundamental luminotécnica. É definida, a partir da intensidade irradiada por um

corpo negro de determinadas dimensões, à temperatura de solidificação da platina

(2045K).

O corpo negro é realizado por um vazo fechado contendo platina fundida e com uma

abertura de 1 A intensidade irradiada vale então 60 cd.

A fusão da platina consegue-se por meio de correntes de indução de alta frequência.

A observação do orifício faz-se durante a solidificação para evitar o inconveniente da

desigual distribuição de temperatura que acompanha a fusão.

A partir deste padrão é possível preparar lâmpadas incandescentes padrão [6].

2.2.4 Curva de distribuição luminosa

Se for representado o diagrama polar da intensidade, num plano transversal à

lâmpada, obtém-se a Curva de Distribuição Luminosa (CDL). Por outras palavras, é a

representação da Intensidade Luminosa em todos os ângulos em que ela é direccionada

num plano, tal como pode ser visto na Figura 2-2. Para a uniformização dos valores das

curvas, geralmente essas são referidas a 1000 lm. Nesse caso, é necessário multiplicar-

se o valor encontrado na CDL pelo Fluxo Luminoso da lâmpada em questão e dividir o

resultado por 1000 lm [7].

Figura 2-2 - Curva de distribuição de Intensidades Luminosas de uma lâmpada fluorescente isolada (A) ou associada a um reflector (B) [7]

2-Estado da Arte


2.2.5 Luminância

A luminância de um ponto P, ( ) de uma superfície, observada numa dada

direcção, refere-se á intensidade irradiada por unidade de superfície aparente ( ),

(elemento infinitesimal de superfície que rodeia o ponto P):

Equação (2-7)

Por vezes confunde-se a noção de luminância com a de brilho. Enquanto a

primeira diz respeito a uma grandeza objectivamente mensurável, a segunda é uma

noção subjectiva associada ao contraste claro/escuro e não susceptível de medição

objectiva dado que varia com o estado de adaptação do olho. Na prática a utilização da

luminância permite de certo modo quantificar a noção de brilho. [6]

2.2.6 Quantidade de luz

A quantidade de luz é definida ( ), naturalmente, por:

Equação (2-8)

Por vezes utiliza-se uma grandeza denominada exposição ( ), a qual não deve ser

confundida com a quantidade de luz:

Equação (2-9)

A grandeza Q intervém em cálculos que envolvem intervalos de tempo, associada, por

exemplo, às lâmpadas utilizadas no flash para fotografias. [6]

2.2.7 Fonte Pontual

Chama-se fonte pontual de energia radiante ou de luz, a toda a fonte que possa

ser reduzida a um ponto por abstracção, isto é, cujas maiores dimensões geométricas são

desprezáveis em relação á distância de medição ou de observação.

Sempre que uma grandeza ou uma lei se refiram a fontes pontuais há que ter

cuidado, ao aplicá-las, de verificar se a fonte interveniente pode ser tratada como

pontual. Deste modo, um aparelho de iluminação com uma dimensão geométrica

máxima de 1m, instalado a 10 m de altura, pode ser considerado uma fonte pontual, mas

2-Estado da Arte


uma lâmpada fluorescente com 1m de comprimento instalada a 1,5 metros de um

quadro que se deseja iluminar terá que ser tratada como fonte linear [6].

2.2.8 Temperatura de cor

No campo visual, admite-se que é bastante difícil a avaliação comparativa entre a

sensação de Tonalidade de Cor de lâmpadas. Para estipular um parâmetro, foi definido o

critério Temperatura de Cor (Kelvin) para classificar a luz. Assim como um corpo

metálico que, no seu aquecimento, passa desde o vermelho até ao branco, quanto mais

claro o branco (semelhante à luz diurna ao meio-dia), maior é a Temperatura de Cor

(aproximadamente 6500 K). A luz amarelada, como a de uma lâmpada incandescente,

está em torno de 2700 K. A título de exemplo, na Figura 2-3, podem ser vistas as

diferenças entre a luz fria e a luz quente.

Figura 2-3 - Temperatura de Cor [7]

É importante destacar que a cor da luz em nada interfere na Eficiência Energética

da lâmpada, não sendo válida a impressão de que quanto mais clara, mais potente é a

lâmpada. Convém ressaltar que, do ponto de vista psicológico, quando se diz que um

sistema de iluminação apresenta luz “quente” não significa que a luz apresenta uma

maior temperatura de cor, mas sim que a luz apresenta uma tonalidade mais amarelada.

Um exemplo deste tipo de iluminação é a utilizada em salas de estar, quartos ou locais

onde se deseja tornar um ambiente mais aconchegante. Da mesma forma, quanto mais

alta for a temperatura de cor, mais “fria” será a luz. Um exemplo deste tipo de

iluminação é a utilizada em escritórios, cozinhas ou locais em que se deseja estimular

ou realizar alguma actividade. Esta característica é muito importante e como tal deve ser

2-Estado da Arte


tida em conta na escolha de uma lâmpada, pois dependendo do tipo de ambiente há uma

temperatura de cor mais adequada para esta aplicação [7].

2.2.9 Índice de reprodução de cores

Objectos iluminados podem parecer diferentes, mesmo que as fontes de luz tenham

idêntica tonalidade. As variações de cor dos objectos iluminados através de fontes de

luz diferentes podem ser identificadas através de outro conceito, reprodução de cores, e

de sua escala qualitativa, Índice de Reprodução de Cores (Ra ou IRC). O mesmo metal

sólido, quando aquecido até irradiar luz, foi utilizado como referência para se

estabelecer os níveis de Reprodução de Cor. Define-se que o IRC neste caso seria um

número ideal igual a 100.

Figura 2-4 - Avaliação do IRC [7]

A sua função é semelhante á atribuição duma nota (de 1 a 100) para o desempenho de

outras fontes de luz em relação a este padrão.

Considere-se a Figura 2-5:

Figura 2-5 – Dois níveis diferentes de Reprodução de cor [7]

2-Estado da Arte


A lâmpada incandescente é utilizada para iluminar a cena na foto da esquerda,

apresentando desta forma um IRC de 100. Já a fluorescente tubular 3000 K é utilizada

para iluminar a cena na foto da direita apresentando um IRC de 85. (As fotos foram

ajustadas para compensar variações no filme e na impressão).

Deste modo, quanto maior a diferença na aparência de cor do objecto iluminado em

relação ao padrão (sob a radiação do metal sólido) menor é o seu IRC. Com isso,

explica-se o facto de lâmpadas de mesma Temperatura de Cor possuírem Índice de

Reprodução de Cores diferentes, como se pode ver na Figura 2-6.

Figura 2-6 - Tonalidade de Cor e Reprodução de Cores [7]

2.2.10 Eficiência Energética

As lâmpadas diferenciam-se entre si não só pelos diferentes Fluxos Luminosos

que irradiam, mas também pelas diferentes potências que consomem. Para ser possível

uma comparação, é necessário que se saiba quantos lúmenes são gerados por watt

absorvido (lm / W). A essa grandeza dá-se o nome de Eficiência Energética, ver Figura

2-7. [7]

2-Estado da Arte


Figura 2-7 - Eficiência Energética (lm/W) [7]

2.3 Um pouco de história

A história da iluminação artificial já remonta há muitos anos. E desde o seu

começo, foi sofrendo alterações e melhoramentos. A primeira lâmpada a ser produzida

foi a lâmpada incandescente. Thomas Edison ficou com a fama, mas não foi este

criativo e empreendedor norte-americano, nascido em 1847, quem inventou a lâmpada

eléctrica. [8] O inglês Humphry Davy é o autor das experiências pioneiras, na primeira

década de 1800, conseguindo produzir um arco luminoso entre duas hastes de carbono

ligadas a baterias eléctricas.

Meio século depois, o princípio do arco voltaico foi a base da corrida à invenção

de uma lâmpada que pudesse ser utilizada correntemente. O resultado melhor sucedido

foi a "vela eléctrica" de Jablochkoff, criada em 1875 e desde logo adoptada na

iluminação pública. Em Portugal, seis delas abrilhantaram a celebração do aniversário

de 15 anos do príncipe D. Carlos, na Cidadela de Cascais, em 28 de Setembro de 1878.

[8]

A luz eléctrica era algo completamente diferente do que antes havia, a iluminação

pública a gás, ténue, poluente e perigosa. Agora, ao invés da combustão, eram outros os

princípios que a produziam. "Passou-se da química para a física", afirma o professor

Carlos Fiolhais, da Universidade de Coimbra. [8]

2-Estado da Arte


Mas a lâmpada de arco voltaico era complexa e exigia potentes baterias para se

manter acesa. Não se adequava à iluminação de pequenos espaços. Mais promissora era

a lâmpada incandescente, na qual a luz emana de um filamento aquecido pela passagem

da corrente eléctrica.

Muitos cientistas e inventores fizeram experiências com a lâmpada incandescente.

Mas foram Thomas Edison e o físico-químico inglês Joseph Swan que chegaram,

separadamente, a um modelo prático, em 1879. O principal problema era encontrar um

filamento que aguentasse elevadas temperaturas por muitas horas, antes de se romper.

Edison e Swan basearam-se primeiro em fibras de carvão obtidas a partir de

algodão. Funcionou, mas não era suficiente. Incansável, Edison experimentou de tudo,

até fios de barba dos seus colaboradores. Encontrou por fim uma fibra de bambu com a

qual criou um filamento de carbono que se aguentava por centenas de horas.

Produzir um dispositivo eficaz foi uma das razões que fizeram o nome de Edison

vingar sobre os demais. Mas havia outro, quiçá mais importante. "Edison compreendeu

que precisava de ter um sistema eléctrico", diz a investigadora Maria Paula Diogo, da

Universidade Nova de Lisboa e do Centro Interuniversitário da História das Ciências e

da Tecnologia, ou seja, não bastava a lâmpada, era preciso também uma fonte de

electricidade e uma rede de cabos para transportá-la [8].

Com o aumento das preocupações ambientais, surgiu a necessidade de evoluir na

área da iluminação, como tal foram estudadas e criadas outro tipo de lâmpadas de forma

a minimizar os gastos energéticos e privilegiar o aumento da vida útil das lâmpadas.

Este aspecto é deveras importante se for referido o facto de uma lâmpada incandescente

ter um rendimento muito baixo, a grande maioria da energia consumida é desperdiçada

em calor.

Contudo, o factor inovação e evolução nem sempre trás só benefícios, como tal,

neste caso, a introdução no mercado de outro tipo de lâmpadas, como as fluorescentes

compactas, que é o tipo mais indicado para troca directa com as incandescentes, cria

outro tipo de problemas, contem resíduos tóxicos, como é o caso do mercúrio, que

obriga a que este tipo de materiais seja reciclado em empresas devidamente habilitadas,

outro problema crítico passa pela distorção causada na tensão da rede, causada pela não

linearidade deste tipo de cargas que possui uma fonte comutada.

2-Estado da Arte


2.4 Grupos de Lâmpadas

As lâmpadas podem ser divididas essencialmente em dois grupos: as de

incandescência e as de descarga.

Nos dias de hoje, as lâmpadas incandescentes estão actualmente limitadas às de

filamento de tungsténio embora existam alguns subtipos especiais.

As lâmpadas de descarga podem ser classificadas em vários subgrupos, entre eles,

as de vapor de sódio de baixa e de alta pressão, as de vapor de mercúrio de baixa

pressão (fluorescentes) e de alta pressão, existindo ainda as lâmpadas mistas.

Todos os tipos de lâmpadas apresentam particularidades diferentes uns dos outros,

em relação ao conjunto de características inicialmente referido, apresentando como tal,

aplicações diferentes.

Para além das radiações visíveis, qualquer fonte luz, quer seja natural ou artificial,

emite também radiações ultravioletas e infravermelhas. Radiações essas que apesar de

não visíveis, podem ser transformadas em radiações visíveis, em determinados casos,

como será abordado posteriormente.

Dependendo do tipo de lâmpada, existem ainda variações nos rendimentos. Sendo

as incandescentes as que apresentam o menor rendimento. A título de exemplo, pode ser

estudado o caso de uma lâmpada fluorescente de 40W na Figura 2-8, visualizando-se as

diferentes energias envolvidas no seu funcionamento [9].

Figura 2-8 - Tipos de Energia de uma Lâmpada Fluorescente [9]

De salientar que apenas 22% da energia é transformada energia luminosa, sendo

que os restantes 78% são dissipados em calor. Este facto torna o funcionamento da

lâmpada fluorescente de 40W em causa, num processo com rendimento ineficiente.

2-Estado da Arte


2.5 Aparelho analisador de qualidade de Energia Fluke 43B

A Fluke é uma marca muito conceituada, no seu historial esta empresa tem uma

longa tradição no fabrico de equipamentos de monitorização de energia, apresentando

várias gamas de equipamentos sempre na liderança do mercado. O Fluke 43B é um bom

aparelho para detectar problemas de energia e diagnosticar falhas de equipamentos. Este

modelo da Fluke, foi o utilizado nas medições dos conteúdos harmónicos e demais

grandezas eléctricas. Na tabela seguinte, Tabela 2-1 [10], são apresentadas as

características de medição deste equipamento.

Tabela 2-1 - Características do Fluke 43B [10]

Características de

Entrada

Impedância de entrada: 1 M, 20 pF

Classificação de Tensão: 600 Vrms, CAT III

Potência

Factor de Potência PF Faixas: 0,00 a 1,00

Exactidão: ±0,04

Factor de Potência de Deslocamento DPF Faixa: 0,00 a 0,25 Não especificada,

0,25 a 0,90 ±0,04, 0,90 a 1,00 ±0,03

Frequência de Fundamental Hz

Faixa: 40,0 a 70,0 Hz

Exactidão: ± (0,5% + 2 contagens)

Harmónicos

Volts, Amps, Watts:

Fundamental: V,A ± (3% + 2 contagens), W ± (5% + 2 contagens)

Faixa: 2º ao 31º harmónico

Exactidão: V,A ± (5% + 3 contagens), W ± (10% + 10 contagens)

Faixa: 32º ao 51º harmónico

Exactidão: V,A ± (15% + 5 contagens)

Frequência de fundamental: Faixa: 40 Hz a 70 Hz

Exactidão: ± 0,25 Hz

THD: Faixa: 0,00 a 99,99

Exactidão: ± (3% + 8 contagens)

2-Estado da Arte


2.6 Qualidade de energia: Harmónicos

Entende-se por harmónicos, as frequências múltiplas da frequência original. A

existência de harmónicos na rede eléctrica ocorre quando a esta são ligadas cargas não

lineares, ou seja, cargas pelas quais passa uma corrente com uma forma de onda

diferente da forma de onda da tensão da rede. Hoje em dia são muitos os equipamentos

que geram harmónicos na rede.

Para avaliar a importância das componentes harmónicas num sinal usa-se o

parâmetro THD (“Total Harmonic Distortion” ou “Distorção Harmónica Total”). É a

percentagem do quociente entre o valor eficaz da componente harmónica total e o valor

eficaz da componente fundamental:

Equação (2-10)

Os harmónicos existentes nas redes deterioram a qualidade da energia, causando

inúmeros prejuízos: sobrecarga das redes de distribuição por aumento da corrente

eficaz; sobrecarga, vibrações e envelhecimento dos alternadores, transformadores,

motores; sobrecarga e envelhecimento dos condensadores de compensação de energia

reactiva; deformação da tensão de alimentação pode perturbar receptores sensíveis;

perturbação das redes de comunicação ou das linhas telefónicas. As sobrecargas da rede

obrigam a aumentar a potência necessária, e implicam perdas suplementares

2.7 Factor de Potência e cosϕ

Em grande parte das instalações eléctricas, nomeadamente nas do sector doméstico,

refere-se cosϕ e factor de potência como sendo a mesma coisa, este facto é na maioria

dos casos, incorrecto pois se houver conteúdo harmónico na rede, apresentam valores

diferentes. [11]

O factor de potência (PF) é definido pela relação entre a potência activa e a potência

aparente consumidas por uma carga ou conjuntos de cargas numa dada instalação

eléctrica, independentemente das suas formas de onda da tensão e da corrente.

Equação (2-11)

O cosϕ é a relação entre a potência activa e a potência aparente definido para cada

uma das componentes harmónicas.

2-Estado da Arte


Equação (2-12)

Quando se analisa uma instalação com elevado conteúdo harmónico, facilmente é

perceptível que o cosϕ da componente fundamental e o factor de potência do sinal

deformado apresentam valores bastante diferentes [11].

Para uma fácil percepção da diferença entre factor de potência e cosϕ, um diagrama

fasorial é uma boa explicação, como se vê na Figura 2-9:

Figura 2-9 - Diagrama Fasorial de Potências [12]

Na figura é possível observar os fasores das potências, no plano X0Y, visualiza-

se o fasor da potência activa (P), coincidente com o eixo X, A potência reactiva (Q)

surge como perpendicular à potência activa. Da soma destes dois fasores obtém-se a

potência aparente (S1)

Se ao fasor da potência aparente (S1) for somado o fasor da potência harmónica

(H), paralelo ao eixo Z, pode ser calculada a potência aparente total (S), que aparece na

figura, sendo o seu fasor traçado desde a origem dos eixos até ao fim fasor (H).

Este diagrama fasorial aplica-se a tensões sinusoidais.

Factor de Potência da Fundamental = cos

( )

Equação (2-13)

Factor de Distorção = Cos δ (δ = ângulo entre o plano PQ e S)

2-Estado da Arte


Equação (2-14)

Factor de Potência Total = cosϕ (ϕ = ângulo entre P e S)

Equação (2-15)

2-Estado da Arte



3. Capítulo 3 - Tipos de Lâmpadas

Introdução

Este capítulo consiste na exposição dos tipos de lâmpadas usadas nos testes e o seu

princípio de funcionamento. È efectuada ainda uma previsão quanto ao futuro das

lâmpadas e enunciada a importância da reciclagem das lâmpadas que contêm mercúrio.

3.1 Construção da bancada de testes

Para uma maior facilidade na utilização e manuseio das lâmpadas durante as

medições, foi elaborada uma bancada de testes com pontos de acesso fáceis para medida

das principais grandezas eléctricas, (Figura 3-1):

Figura 3-1 - Bancada de testes

Todas as lâmpadas utilizadas, à excepção da fluorescente e da de iodetos

metálicos, possuem casquilho E27. A lâmpada de vapor de mercúrio foi ligada em série

com uma bobina, para criar a reactância necessária para o seu correcto funcionamento.

No caso da incandescente e da incandescente de halogéneo foram realizadas medições

com as mesmas ligadas directamente à rede eléctrica ou com recurso a um regulador de

potência, com o qual foi possível a realização de medições com diferentes níveis de

corrente fornecida.

3-Tipos de Lâmpadas


3.2 Tipos de Lâmpadas testadas

De forma a ser possível um estudo global do sistema de iluminação, foram

utilizados vários tipos de lâmpadas. Dentro da classe das fluorescentes compactas e das

de leds, que têm vindo a tomar posição importante no mercado, foram utilizadas várias

marcas e potências. Deste modo, neste projecto constam, uma lâmpada incandescente

convencional de 40W da marca Osram, uma lâmpada incandescente de halogéneo de

40W da marca Osram, quatro lâmpadas fluorescentes compactas (uma de 8w e outra de

12W da Osram, uma de 11W da Luxtek e uma de 15W da Phlight), três lâmpadas de

leds (uma da Light Space de 1-2W, uma da Kongyo de 2W e uma de 3,5W), uma

lâmpada de vapor de mercúrio de 80W da marca Radium, uma lâmpada de iodetos

metálicos de 70W da marca Sylvania e uma lâmpada fluorescente cilíndrica de 18W da

Osram,(ver a Tabela 3-1).

Tabela 3-1 – Lâmpadas Testadas

Lâmpada Potência

Incandescente Convencional

(Osram)

40W

Incandescente de Halogéneo

(Osram)

40W

Fluorescentes Compactas:

1-> Osram

2-> Osram

3-> Luxtek

4-> Phlight

8W

12W

11W

15W

Leds:

1-> Light Space

2-> Kongyo

3-> “Marca Branca”

1-2W

2W

3.5W



Vapor de Mercúrio (Radium)

80W

Iodetos Metálicos (Sylvania)

70W

Fluorescente Cilíndrica (Osram)

18w

Apesar de cada um dos diferentes tipos de lâmpadas possuir princípios de

funcionamento bastante diferentes, houve o cuidado de perceber bem o funcionamento

de cada antes das respectivas medições. Desta forma torna-se mais fácil a análise aos

resultados obtidos.

3.2.1 Lâmpada Incandescente Convencional

A lâmpada incandescente foi inventada no século XIX, sendo até considerada

“uma das maiores invenções da história da humanidade” [13].

As primeiras lâmpadas incandescentes, desenvolvidas por Thomas Edison,

utilizavam um filamento constituído por um fio fino de bambu carbonizado, no entanto

tratava-se de um filamento com muito pouca durabilidade, o que levou a que fossem

desenvolvidos outros tipos de filamento, baseados em fios metálicos, como o ósmio e o

tungsténio, (ver Figura 3-2).

Figura 3-2 - Lâmpada Incandescente

A generalidade deste tipo de lâmpadas é constituída por uma ampola de vidro

bastante fino, preenchido por um gás inerte e um fino filamento, normalmente



constituído de tungsténio, que ao ser percorrido pela corrente eléctrica, aquece até à

incandescência emitindo uma luz de tom amarelado [13].

3.2.2 Lâmpada Incandescente de Halogéneo

Este tipo de lâmpada é constituído por um filamento isolado por um tubo de

quartzo, Figura 3-3, que contem substâncias halogéneas como bromo ou iodo. Quando a

lâmpada é ligada essas substâncias evaporam e combinam com as partículas de

tungsténio do filamento, que faz com que ao desligar a lâmpada o filamento se regenere,

aumentando dessa forma a durabilidade destas lâmpadas.

Figura 3-3 - Lâmpada Incandescente de halogéneo

3.2.3 Lâmpada fluorescente

A lâmpada fluorescente é constituída, na grande maioria dos casos, por um tubo

cilíndrico, (ver Figura 3-4), (em alguns casos este tubo pode ter outras formas).

Dentro do tubo existe árgon e vapor de mercúrio rarefeitos. Em condições

normais, o ar e os gases dificilmente conduzem correntes eléctricas se estiverem sob

pressões muito altas (como, por exemplo, a atmosférica). Gases e vapores rarefeitos,

Figura 3-4 - Lâmpada fluorescente



contudo, permitem a passagem de electricidade com relativa facilidade, produzindo

efeitos luminosos que encontram grande número de aplicações práticas.

Na Figura 3-5 pode ser vista uma ilustração do esquema de funcionamento da

lâmpada fluorescente auxiliada pelos componentes externos necessários à sua utilização.

Em cada extremidade do tubo há um eléctrodo sob a forma de um filamento,

revestido com um óxido. Quando se liga a lâmpada, os filamentos aquecem e emitem

electrões; isso inicia a ionização do gás. Um arrancador interrompe então o circuito,

automaticamente, e desliga o aquecimento dos filamentos. O balastro, ligado à lâmpada,

produz imediatamente um impulso de alta tensão, que inicia a descarga no árgon. Essa

descarga aquece e vaporiza o mercúrio, cuja maior quantidade está inicialmente sob

estado líquido, como se observa na Figura 3-6:

Figura 3-6 - Ionização do mercúrio [13]

Os electrões provenientes do filamento chocam-se com as moléculas de gás

mercúrio contidas no tubo, o que produz não só a excitação como também a ionização

Figura 3-5 - Esquema de funcionamento [14]



dos átomos. Ionizados, os átomos do gás são acelerados pela diferença de potência entre

os terminais do tubo, e ao chocarem com outros átomos provocam outras excitações. O

retorno desses átomos ao estado fundamental ocorre com a emissão de fotões de energia

correspondente à radiação visível e ultravioleta (invisível). A radiação ultravioleta, ao

chocar com o revestimento fluorescente do tubo (fósforo), produz luz visível.

Empregando-se misturas de materiais foto luminescentes diversos é possível obter

diferentes tons de luz branca. A composição do revestimento das lâmpadas

fluorescentes é cuidadosamente estudada de modo a fornecer o tom de branco mais

adequado para lojas, escritórios ou residências, escolas, repartições públicas, etc. Em

habitações são usadas normalmente nas cozinhas. A característica principal destas

lâmpadas é a sua economia. A lâmpada fluorescente aquece pouco o que faz com que a

maior parte da energia eléctrica gasta no decurso da sua utilização seja usada para

iluminação, havendo um menor desperdício por aquecimento do que no caso das

lâmpadas de incandescência [14].

3.2.4 Lâmpada fluorescente compacta

A lâmpada fluorescente compacta, também conhecida por lâmpada

economizadora, tem um princípio de funcionamento semelhante ao da fluorescente,

atrás descrito. O seu tamanho e forma, contudo, não é cilíndrico mas semelhante ao das

lâmpadas de incandescência, (Figura 3-7). Duas das características fundamentais deste

tipo de lâmpada levam a pensar que ela será em breve a de utilização mais frequente: a

sua grande economia e a sua enorme durabilidade. Embora esta lâmpada seja quase dez

vezes mais cara do que uma lâmpada de incandescência de igual intensidade luminosa,

duram cerca de dez vezes mais e consomem cerca de dez vezes menos energia. O preço

destas lâmpadas tem vindo a baixar, dada a sua procura crescente, em parte motivada

pelo aumento de ecotaxas nas incandescentes.



Figura 3-7 - Lâmpada fluorescente compacta

3.2.5 Lâmpada de vapor de mercúrio

A lâmpada de vapor de mercúrio, (ver Figura 3-8), tem, dentro do tubo de

descarga, três eléctrodos, dois principais e um auxiliar.

Figura 3-8 - Lâmpada de vapor de mercúrio



O tubo funciona com vapor de mercúrio e árgon. Entre o tubo e a ampola faz-se

o vácuo, para isolamento térmico. O arranque desta lâmpada é feito, inicialmente, entre

o eléctrodo auxiliar e o eléctrodo principal que lhe fica próximo. O processo de

ionização faz-se inicialmente nesta zona, expandindo-se progressivamente a toda a

ampola. Na Figura 3-9 pode ser visto um esquema interno deste tipo de lâmpada.

Figura 3-9 - Esquema interno da lâmpada de vapor de mercúrio [9]

Em série com o eléctrodo auxiliar, existe uma resistência de valor elevado para

limitar a corrente, pois de outro modo a lâmpada ficaria rapidamente em curto-circuito.

Quando todo o tubo fica ionizado, o caminho mais fácil para a corrente passa a

ser entre os dois eléctrodos principais, curto-circuitando o ramo do eléctrodo auxiliar

(com a resistência) Em série com os dois eléctrodos principais, introduz-se um balastro

(reactância) para limitar a corrente, tendo a vantagem suplementar de consumir pouca

energia. A luz desta lâmpada é caracterizada pela falta de raios de tons avermelhados,

tomando uma cor branco – azulada. Tem grande aplicação na iluminação de estradas,

aeroportos, grandes superfícies industriais e geralmente em grandes espaços interiores

[9].

3.2.6 Lâmpada de leds

LED é a sigla em inglês para “Light Emitting Diode”, ou Díodo Emissor de Luz.

Na Figura 3-10 pode ser vista uma lâmpada de leds com forma idêntica à incandescente.



Figura 3-10 - Lâmpada de leds

O LED é um díodo semicondutor (junção P‐ N) [15] que quando ligado emite

luz visível. A luz é monocromática e é produzida pelas interacções energéticas do

electrão. O processo de emissão de luz pela aplicação de uma fonte eléctrica de energia

é chamado electroluminescência. Em qualquer junção P‐N polarizada directamente,

dentro da estrutura, próximo à junção, ocorrem recombinações de lacunas e electrões.

Essa recombinação exige que a energia possuída por esse electrão, que até então era

livre, seja libertada, o que ocorre na forma de calor ou fotões. A forma simplificada de

uma junção P‐N de um led demonstra o seu processo de electroluminescência. O

material dopante de uma área do semicondutor contém átomos com um electrão a

menos na banda de valência em relação ao material semicondutor. Na ligação, os iões

desse material dopante removem electrões de valência do semicondutor, deixando

"lacunas", portanto, o semicondutor torna‐se do tipo P. Na outra área do semicondutor,

o material dopante contém átomos com um electrão a mais do que o semicondutor puro

na sua faixa de valência. Portanto, na ligação esse electrão fica disponível sob a forma

de electrão livre, formando o semicondutor do tipo N. A luz emitida é monocromática,

sendo que a cor, dependente do cristal e da impureza de dopagem com que o

componente é fabricado. O led que utiliza o arsenieto de gálio emite radiações

infra-vermelhas. Dopando‐se com fósforo, a emissão pode ser vermelha ou amarela, de

acordo com a concentração. Utilizando‐se fosfeto de gálio com dopagem de nitrogénio,

a luz emitida pode ser verde ou amarela. Hoje em dia, com o uso de outros materiais,

consegue‐se fabricar leds que emitem luz azul, violeta e até ultravioleta. Existem

também os leds brancos, mas esses são geralmente leds emissores de cor azul,



revestidos com uma camada de fósforo do mesmo tipo usado nas lâmpadas

fluorescentes, que absorve a luz azul e emite a luz branca [15].

3.2.7 Lâmpada de iodetos metálicos

A lâmpada de vapor metálico é semelhante a lâmpada de vapor de mercúrio,

excepto pela presença de iodetos metálicos, que têm um maior desempenho, e pela

possibilidade de se variar a coloração da lâmpada pela selecção dos iodetos metálicos

colocados no interior do tubo de descarga. Esse tipo de lâmpada, como se pode ver na

Figura 3-11, também conta com um revestimento de alumínio nas extremidades do tubo

de descarga, cujo objectivo é reflectir o calor produzido pela descarga para os

eléctrodos, impedindo a condensação dos iodetos no interior do tubo de descarga da

lâmpada.

Figura 3-11- Lâmpada de iodetos metálicos

A lâmpada de vapor metálico é a que apresenta o maior número de aplicações,

destacando-se a iluminação de montras de algumas lojas, estádios de futebol,

monumentos, indústrias, iluminação residencial, e outras. A lâmpada de vapor metálico

está disponível numa enorme gama de potências, indo de 10W até 3500W, e o seu

rendimento roda em torno de 100 lumenes/watt, ou seja, o dobro da tradicional lâmpada

de vapor de mercúrio. [16]

3.3 Previsões quanto ao futuro dos tipos de lâmpadas

A tendência de evolução na área da iluminação tem tido como maior preocupação o

melhoramento quanto a gastos de energia, como tal, normas claras têm vindo a ser

tomadas com vista á abolição das lâmpadas de classe energética inferior. Com esse

intuito, (ver Figura 3-12), o fim de comercialização das lâmpadas incandescentes está

faseado atendendo às potências das mesmas. Neste momento, apenas podem ser



encontradas no mercado, lâmpadas incandescentes de 60W ou menos. O limite

definitivo está apontado para Setembro de 2012, findo este prazo, este tipo de lâmpadas

desaparecerá definitivamente do mercado.

Figura 3-12 - Evolução temporal das lâmpadas [17]

Por outro lado e não menos importante os fabricantes são obrigados e indicar na

embalagem das lâmpadas o número de vezes que as mesmas podem ser ligadas e

desligadas, o seu fluxo luminoso (expresso em lúmenes) e a sua potência (expressa em

Watts). Este tipo de medidas são muito importantes pois permitem elucidar melhor os

consumidores finais, assim como também obrigam os produtores a terem um maior

cuidado na concepção dos novos artigos de modo a que cumpram as normas mínimas

impostas.

Estas novas directivas estão directamente voltadas para a diminuição do consumo

energético e preservação do Meio Ambiente. Como tal, a preocupação com o uso do

mercúrio tem sido um factor de grande importância, dado que o mercúrio contido no

conjunto das lâmpadas em utilização em 2005 foi estimado em 12,6 toneladas. Se não

forem adoptadas medidas específicas, está previsto que essa quantidade venha a

aumentar para 18,6 toneladas em 2020, embora já tenha sido demonstrado que é

possível reduzi-la de forma significativa O consumo anual de electricidade na

Comunidade dos produtos abrangidos pelo regulamento (CE) N.o 245/2009 foi estimado em

200 TWh em 2005, o que corresponde à emissão de 80 Mt de CO2. Se não forem



adoptadas medidas específicas, está previsto que esse consumo venha a aumentar para

260 TWh em 2020. Os estudos preparatórios demonstraram que o consumo de

electricidade dos produtos abrangidos pelo referido regulamento pode ser reduzido

significativamente [18].

Tecnologia OLED

A tecnologia OLED, “Organic light emitting diodes”, tem vindo a ser

aprofundada e a sua eficiência tem vindo a aumentar progressivamente. Há fortes

indícios que apontam no sentido deste tipo de dispositivos luminosos serem usados na

área da iluminação a médio prazo.

Ao contrário da lâmpada incandescente que produz luz pela passagem da corrente

por um filamento ou das fluorescentes nas quais a corrente flui através de um gás, a

iluminação OLED funciona através da passagem da corrente eléctrica por uma ou várias

camadas extremamente finas de semicondutores orgânicos. Trata-se da sobreposição de

uma carga negativa da camada de alumínio e uma camada transparente de óxido de

índio e estanho, com carga positiva. As duas camadas estão presas a uma lâmina de

vidro ou outro material transparente, ao qual é atribuído o nome de “suporte”. Quando

se aplica corrente na camada de alumínio, a mesma desloca-se em direcção à camada

positiva através da camada orgânica. A película que atravessa a corrente emite luz com

cor variável dependendo do material das camadas.

A iluminação OLED irá abranger habitações, locais de trabalho, áreas públicas e

até mesmo em meios de transporte como automóveis e aviões. Sendo esta uma fonte de

luz que permite uma melhoria significativa na aparência dos espaços envolventes, como

se pode ver na Figura 3-13, ao mesmo tempo que protege o meio ambiente. Com

recurso a este tipo de tecnologia torna-se possível a criação de telhados com cores

brilhantes, no sentido exacto da palavra, painéis de vidro que pode ser acesos com o

ligar de um interruptor, janelas que de noite emitem uma iluminação delicada.



Figura 3-13 - Iluminação a OLED [19]

Quando a evolução da iluminação atingir este patamar será possível terminar a era

das lâmpadas que ofuscam e a cintilação das fluorescentes, dando estas lugar a uma

iluminação uniforme cuja intensidade e cor podem ser ajustadas sendo ainda adaptável a

qualquer superfície dada a sua adaptabilidade a várias formas [20].

3.4 Reciclagem de lâmpadas que contenham mercúrio

A reciclagem toma agora um papel bastante mais importante na área da

iluminação que aquele que tinha vindo a ter até aqui com as lâmpadas incandescentes

comuns. Nos dias de hoje, com o aumento do recurso a lâmpadas fluorescentes

compactas torna-se necessário um cuidado no fim de vida das mesmas. Este tipo de

lâmpadas, no ciclo final da sua vida útil, mesmo que ainda funcionem, vão perdendo

luminosidade, quando já não tiver intensidade suficiente, é necessário substituí-la. As

lâmpadas usadas devem ser entregues no local da compra da nova, para serem enviadas

para a reciclagem, em alternativa, podem ser entregues directamente num centro de

recepção, os mesmos podem ser consultados em http://www.amb3e.pt.

Quando se troca uma lâmpada incandescente por uma fluorescente compacta, é

necessário cuidado ao manuseá-la de forma a evitar quebras e libertação de mercúrio. O

mercúrio é um componente essencial ao funcionamento das fluorescentes compactas,

embora limitado a 5mg por lâmpada. A título comparativo, um termómetro antigo tinha

http://www.amb3e.pt/



cerca de 500mg, o que representa cem vezes mais. Se ocorrer a quebra do vidro de uma

lâmpada deste tipo, o mercúrio pode espalhar-se, sendo este um risco menor nas

lâmpadas de invólucro duplo.

Em caso de quebra é aconselhável que areje o local durante 15 minutos e que se

varra o vidro, o pó e o mercúrio para um frasco de vidro ou saco plástico e se feche.

Não é aconselhado o uso do aspirador. Deve ser lavado o chão com um pano húmido,

que deve ser deitado fora no final [3].

3.5 Conclusão

Após a realização de um estudo inicial foi possível ter uma ideia clara das

interferências causadas por cada tipo de lâmpada na rede eléctrica. Desta forma foi mais

simples a realização das medições. Seguidamente e após a análise aos resultados

obtidos, é possível apresentar um estudo da melhor finalidade de cada de modo a

reduzir o consumo de energia eléctrica na medida do possível, dado que esta área, da

iluminação, tem tido elevada importância e preocupação pois nos dias de hoje

representa uma parte significativa do consumo global de energia.


4. Capítulo 4 - Medições

Introdução

Neste capítulo são apresentadas as medições efectuadas a cada uma das lâmpadas

usadas e são comentados os resultados.

Tal como acontece em todos os projectos efectuados, antes de tudo é necessário um

trabalho de campo importante de forma a um entendimento do princípio de

funcionamento do material ou objecto em causa. Contando com essa base, no capítulo

dois foi citado um estudo dos conceitos de luminotecnia e no capítulo três do princípio

de funcionamento de cada uma das lâmpadas utilizadas no projecto. Após o estudo foi

mais fácil identificar as interferências causadas pelas cargas na rede eléctrica, desta

forma, foi utilizado o aparelho monitorizador de qualidade de energia eléctrica, Fluke

43 Power Quality Analyzer. Através deste aparelho, foram visualizadas as formas de

onda da tensão e corrente, da potência e dos conteúdos harmónicos, com o software do

aparelho foram feitos e transferidos “prints” para o computador. Dado que o Fluke

possui uma pinça amperimétrica para medição da corrente e em algumas das cargas,

como, as lâmpadas fluorescentes compactas e as lâmpadas de leds, a corrente tem

valores muito baixos, houve uma certa dificuldade em obter medições exactas, pelo que

se optou á posteriori pelo uso de uma bobina de fio com cem espiras, desta forma foi

possível obter valores exactos, tendo em conta o devido factor multiplicativo.

4.1 Medição dos conteúdos Harmónicos

No decorrer deste trabalho, foi realizado um estudo exaustivo dos conteúdos

harmónicos de cada uma das lâmpadas utilizadas nos testes de forma a obter um valor

aproximado das influências de cada um quando ligados na rede eléctrica.

Tal como foi mencionado no capitulo três, é de salientar que a corrente apresentada

nos gráficos está inflacionada pelas cem espiras da bobina de fio utilizada para a pinça

amperimétrica, ou seja, o valor da corrente, assim como o da potência, são cem vezes

menor que o valor visualizado nas imagens.

4-Medições


Lâmpada Incandescente [21]

Ligada directamente á rede eléctrica

Como a lâmpada incandescente é puramente resistiva, pode ser observado que a

forma de onda da corrente está em fase com a da tensão e apresenta uma forma

sinusoidal, (ver Figura 4-1). Por esta carga ser puramente resistiva o cos é igual ao

PF A corrente consumida nesta situação são 173,9mA (valor eficaz).

Figura 4-1 - a)Tensão / Corrente Lamp. Incand. Ligada Directa b) Potencia Incandescente Directa

Através da visualização do gráfico dos harmónicos, na Figura 4-2, pode-se

verificar que o conteúdo harmónico da corrente é baixo, ou seja apenas 2,3%, valor que

é causado por outras cargas acopladas á rede no momento das medições, cargas essas,

não lineares.

4-Medições


Figura 4-2 – Harmónicos Lam. Incand. Directa

Ligada a um regulador de Potência (Potência mínima)

È de salientar que o regulador de potência que foi utilizado é electrónico, como

tal recorre a componentes electrónicos não lineares (a título de exemplo, o triac). Este

tipo de componentes dá origem a harmónicos, nomeadamente na forma de onda da

corrente e consequentemente da potência.

Com um regulador de potência, consegue-se reduzir a corrente que chega a uma

carga, neste caso, á lâmpada, e em vez desta receber toda a onda sinusoidal de corrente,

recebe apenas parte desta, (Figura 4-3), neste caso, com o regulador no mínimo, a

corrente que passa para a carga é pouca, 40 mA (valor eficaz).

Figura 4-3 - a) Tensão / Corrente Lamp. Incand com Potência mínima b) Potência Lamp. Incand. com

Potência mínima

4-Medições


Com a inclusão de um regulador de potência, tornou-se uma carga que não tinha

conteúdo harmónico praticamente nenhum, numa carga que passa a apresentar um THD

de 144,1%, Figura 4-4:

Figura 4-4 – Harmónicos Lamp. Incand. com Potência mínima

Ligada a um regulador de Potência (Potência média)

Na forma de onda da corrente, como se pode ver na Figura 4-5,é possível

constatar, face á anterior, que esta já se começa a assemelhar á forma sinusoidal, já

conduz em metade da sinusóide. A potência fornecida á carga já é bastante superior à

inicial.

4-Medições


Figura 4-5 - a) Tensão/Corrente Lamp. Incand. com Potência Média b) Potência Lamp. Incand. com Potência

média

Neste caso, a potência Harmónica já diminuiu o que é um indicador que o PF e o

cos já apresentam valores mais próximos. O THD baixou de 144,1%, no caso da

potência mínima para 61,6%, neste caso de potência média, (Figura 4-6):

Figura 4-6 - Harmónicos Lamp. Incand. com Potência média

4-Medições


Ligada a um regulador de Potência (Potência máxima)

Mesmo com o regulador de potência no máximo, a forma de onda da corrente,

(ver Figura 4-7), não fica uma sinusóide completa, devido á queda de tensão que ocorre

no circuito electrónico de regulação. Nesta situação a lâmpada consome 160mA (valor

eficaz).

Figura 4-7 - a) Tensão/Corrente Lamp. Incand.com Potência máxima b) Potência Lamp.Incand. com Potência

máxima

Mesmo com o regulador de potência ajustado para a máxima corrente fornecida

à carga, ocorrem quedas dentro do próprio regulador, o que dá origem ao aparecimento

de harmónicos, como se pode ver na Figura 4-8. É por esse factor que nesta situação se

obtém um valor de THD quase nove vezes superior ao obtido na medição sem uso de

regulador.

4-Medições


Figura 4-8 – Harmónicos Lamp. Incand. com Potência máxima

Lâmpada de Halogéneo [22]

A lâmpada de halogéneo tem um princípio de funcionamento em grande parte

idêntico á da incandescente convencional. Como tal tanto a nível de potência como de

conteúdo harmónico são praticamente iguais, a diferença prende-se com a vida útil. Tal

como se vê na Figura 4-9, a corrente está em fase com a tensão e o conteúdo harmónico

é muito baixo, (Figura 4-10), e deve-se, tal como na lâmpada incandescente

convencional, ás cargas não lineares ligadas na rede na altura das medições.

Ligada directamente á rede eléctrica

Figura 4-9 - a) Tensão/Corrente Lamp. Halogéneo Directa b) Potência Lamp. Halogéneo Directa

4-Medições


Figura 4-10 – Harmónicos Lamp. Halogéneo Directa

Ligada a um regulador de Potência (Potência mínima)

Com o recurso ao regulador de potência, já se torna uma carga linear, numa

carga não linear e com isto origina-se uma diminuição drástica no cos e diferença

entre este e o PF, como se vê na Figura 4-11, o que já indica a presença de harmónicos.

Figura 4-11 - a) Tensão/Corrente Lamp. Halogéneo Potência mínima b) Potência Lamp. Halogéneo Potência

mínima

4-Medições


Com a lâmpada ligada ao regulador de potência, tem-se à semelhança do caso

anterior da lâmpada incandescente, uma queda que se reflecte na diminuição da

potência e geração de elevado conteúdo harmónico, como se vê na Figura 4-12. A

corrente que a lâmpada consome com o regulador de potência no mínimo são 40mA

(valor eficaz).

Figura 4-12 – Harmónicos Lamp. Halogéneo Potência mínima

Ligada a um regulador de Potência (Potência média)

À semelhança do que sucede com a lâmpada incandescente convencional, a de

halogéneo, quando ligada ao regulador de potência com o dito regulador a meio curso,

também apresenta uma redução na diferença entre o PF e o cos , (ver Figura 4-13), ao

mesmo tempo que o THD baixa de 143,7% para 60,8%, como se vê na Figura 4-14.

4-Medições


Figura 4-13 - a) Tensão/Corrente Lamp. Halogéneo Potência média b) Potência Lamp. Halogéneo Potência

média

Figura 4-14 – Harmónicos Lamp. Halogéneo Potência média

4-Medições


Ligada a um regulador de Potência (Potência máxima)

Com o regulador de potência no máximo a lâmpada de halogéneo consome

160mA (valor eficaz). À semelhança do que sucede com a lâmpada incandescente

convencional, a forma de onda da corrente não apresenta a sinusóide completa devido à

queda que ocorre nos semicondutores do regulador, como se pode ver na Figura 4-15.

Figura 4-15 - a) Tensão/Corrente Lamp. Halogéneo Potência máxima b) Potência Lamp.Halogéneo Potência

máxima

O conteúdo harmónico apresentado, na Figura 4-16, apesar de relativamente

baixo, representa oito vezes mais que o valor da mesma lâmpada ligada directamente à

rede sem o uso do referido regulador de potência.

4-Medições


Figura 4-16 – Harmónicos Lamp. Halogéneo Potência máxima

Lâmpada Fluorescente [23]

A lâmpada fluorescente consome uma corrente de cerca de 330mA (valor eficaz

correspondente à lâmpada e ao balastro), como se vê na Figura 4-17.

Figura 4-17 - a) Tensão/Corrente Lamp. Fluorescente b) Potência Lamp. Fluorescente

4-Medições


A lâmpada fluorescente é, nos dias de hoje, uma lâmpada muito usada, tanto em

habitações, onde é comum ser encontrada na iluminação de cozinhas, como no meio

laboral, em salas de trabalho, em fábricas, nas instituições de ensino. Este tipo de

lâmpada, tal como se pode ver na Figura 4-18, apresenta um baixo conteúdo harmónico,

aliado a um alto rendimento. Estes factores são um bom princípio para o seu uso em

massa.

Figura 4-18 – Harmónicos Lamp. Fluorescente

Lâmpada Fluorescente Compacta (Osram 8W) [24]

A primeira lâmpada fluorescente compacta que foi utilizada nas medições foi

uma Osram de 8W.

Tal como já era esperado, a forma de onda da corrente, (ver Figura 4-19),

apresentou um aspecto que em nada se assemelhou a uma sinusóide, tal facto deve-se ao

facto deste tipo de cargas, como a lâmpada fluorescente compacta, não serem lineares

no consumo de corrente.

4-Medições


Figura 4-19 - a) Tensão/Corrente Lamp. FC Osram 8W b) Potência Lamp. FC Osram 8W

Por sua vez, a não linearidade deste tipo de cargas reflecte-se num conteúdo

harmónico elevado, THD de 107.8, como se vê na Figura 4-20.

Figura 4-20 – Harmónicos Lamp. FC Osram 8W

4-Medições


Lâmpada Fluorescente Compacta (Osram 12W) [24]

A segunda lâmpada fluorescente compacta testada foi uma Osram de 12W. O

aumento da potência desta segunda lâmpada fluorescente compacta testada face à

primeira, reflecte-se num aumento da corrente debitada à rede, como se observa na

Figura 4-21.

Figura 4-21 - a) Tensão/Corrente Lamp. FC Osram 12W b) Potência Lamp. FC Osram 12W

Pode ser verificado que o conteúdo harmónico é muito semelhante ao da 8W. Na

Figura 4-22, tal facto deve-se a estas duas lâmpadas serem da mesma marca e terem um

conversor electrónico similar.

4-Medições


Figura 4-22 – Harmónicos Lamp. FC Osram 12W

Lâmpada Fluorescente Compacta (Luxtek 11W) [25]

Na Figura 4-23, podem ser vistas as formas de onda da tensão e corrente para a

referida lâmpada:

Figura 4-23 - a) Tensão/Corrente Lamp. FC Luxtek 11W b) Potência Lamp. FC Luxtek 11W

4-Medições


A terceira lâmpada fluorescente compacta utilizada nos testes foi uma Luxtek de

11W. Apesar de ser de potência quase igual à anterior, esta apresenta um conteúdo

harmónico bastante mais elevado, como se pode ver na Figura 4-24:

Figura 4-24 – Harmónicos Lamp. FC Luxtek 11W

Este facto é importante para se perceber como é possível haver diferenças entre

marcas. Apesar de a potência ser equivalente, as interferências causadas na rede

eléctrica são bastante diferentes e este é um caso no qual se pode constatar que por

vezes há diferenças de marca para marca. Uma escolha mais cuidada que pondere estes

factores, pode ser determinante para uma optimização da degradação da qualidade da

energia da rede.

4-Medições


Lâmpada Fluorescente Compacta (Phlight15W)

A quarta lâmpada fluorescente compacta a ser testada foi uma Phlight de 15W.

Este caso foi mais uma prova de que há mudanças de marca para marca, no que diz

respeito a interferências na rede eléctrica. Neste caso a lâmpada foi adquirida como

sendo de marca e gama inferior e apesar da potência real, (ver Figura 4-25), ser inferior

à anunciada esta lâmpada foi a que apresentou menor conteúdo harmónico na classe das

fluorescentes compactas, como se pode ver na Figura 4-26.

Figura 4-25 - Tensão/Corrente Lamp. FC Phlight 15W b) Potência Lamp. FC Phlight 15W

4-Medições


Figura 4-26 - Harmónicos FC Lamp. Phlight 15W

Lâmpada de Iodetos Metálicos

A lâmpada de iodetos metálicos (70W da marca Sylvania) [16], é uma lâmpada

de descarga, como tal apresenta oscilações na forma de onda da corrente, (Figura 4-27),

estas oscilações traduzem-se num conteúdo harmónico de 55,8%, como pode ser visto

na Figura 4-28, este valor pode ser considerado médio.

Figura 4-27 - a) Tensão/Corrente Lamp. Iodetos Metálicos b) Potência Lamp. Iodetos Metálicos

4-Medições


Figura 4-28 – Harmónicos Lamp. Iodetos Metálicos

Lâmpada de Vapor de Mercúrio

A lâmpada de vapor de mercúrio (80 W da marca Radium) [26] liga-se em série

com uma bobina, esta bobina estabiliza o valor da corrente, apresentando a forma de

onda da corrente uma forma bastante próxima da sinusoidal, como se pode ver na

Figura 4-29. Sendo que esta lâmpada ainda é utilizada em iluminação pública, é

conveniente que contenha um baixo conteúdo harmónico, este factor é satisfeito, tal

como se pode apurar na Figura 4-30.

4-Medições


Figura 4-29 - Tensão/Corrente Lamp. Vapor de Mercúrio b) Potência Lamp. Vapor de Mercúrio

Figura 4-30 – Harmónicos Lamp. Vapor de Mercúrio

4-Medições


Lâmpada de Leds (1)

Sendo as lâmpadas de leds o futuro da iluminação, é necessário dar-lhes elevada

atenção. A primeira lâmpada testada foi uma Light Space de 1-2W. Dado que estas

cargas consomem muito pouca corrente, torna-se complicado visualizar a sua forma de

onda, daí ser necessário recorrer a espiras de fio, como já foi referido anteriormente,

(ver Figura 4-31). O conteúdo harmónico situa-se abaixo das lâmpadas fluorescentes

compactas, como se vê na Figura 4-32, sendo este um bom indicador quanto ao seu

futuro.

Figura 4-31 - a) Tensão/Corrente Lâmpada leds1 b) Potência Lâmpada leds1

4-Medições


Figura 4-32 - Harmónicos Lâmpada leds1


A segunda lâmpada de leds a ser testada, foi uma Kongyo de 2W. Esta lâmpada

já apresentou uma potência superior à anterior, (Figura 4-33), embora a diferença seja

baixa. Contudo o seu conteúdo harmónico já apresentou um aumento considerável, (ver

Figura 4-34).


4-Medições




A terceira lâmpada de leds testada foi uma lâmpada de “marca branca” com

3,5W. Esta lâmpada, que ao contrário das duas primeiras lâmpadas de leds testadas que

apresentavam uma projecção de luz apenas frontal servindo como focos de luz,

apresenta uma distribuição uniforme em toda a área envolvente. Esta distribuição

prende-se com a colocação de leds em toda a superfície da mesma. O aumento do nível

de potência face às duas primeiras, pode ser visto na Figura 4-35. Apesar deste aumento

da potência, o conteúdo harmónico, (ver Figura 4-36), quando comparado com o das

duas primeiras, pode ser considerado aceitável, conseguindo mesmo um nível similar ao

da lâmpada de menor potência.

4-Medições




4-Medições


Valores das grandezas eléctricas medidas

Tabela 4-1 - Valores das grandezas eléctricas medidas

Lâmpadas Tensão (V) Corrente

(mA)

Potência

(W)

Factor de

Potência

THD

(%)

Incandescente 223,5 173,9 38,87 1,00 2,3

Inc. Halogéneo 224,5 173,0 38,84 1,00 2,7

Fluorescente 221,7 330,0 27,80 0,38 5,9

F. Compacta

Osram 8W

225,2 53,4 10,70 0,89 107,8

F. Compacta

Osram 12W

225,5 101,5 20,60 0,90 112,8

F. Compacta

Luxtek 11W

226,2 98,9 21,00 0,94 177,1

F. Compacta

Phlight 15W

226,2 58,4 11,49 0,87 94,4

Leds1 222,1 15,8 0,77 0,22 32,0

Leds2 222,1 20,2 2,06 0,46 50,4

Leds3 220,0 57,1 3,77 0,30 38,0

Vapor de

Mercúrio

221,1 737,0 89,62 0,55 10,2

Iodetos

Metálicos

221,3 511,0 101,77 0,90 55,8

4-Medições


4.2 Conclusão

Após a medição das grandezas eléctricas de cada uma das cargas, foi possível ter

uma ideia mais clara e organizada acerca das suas propriedades e especificações. Desta

forma fica mais clarificada a associação de uma determinada lâmpada a uma dada

finalidade ou local indicado. Foi notória a diferença que há de marca para marca dentro

de classes de lâmpadas, daí a necessidade de uma escolha cuidada e atenta a pormenores

que a médio prazo podem ter um peso elevado nos custos com a energia eléctrica,

duração da lâmpada e até problemas relacionados com a visão.

4-Medições



5. Capítulo 5 – Análise das características das Lâmpadas

Introdução

Neste capítulo são visíveis as características técnicas das várias lâmpadas testadas,

assim como também são referidos alguns resultados gerais e expostos gráficos da

análise de custos da utilização das lâmpadas testadas.

5.1 Características Técnicas

Lâmpada Incandescente

A lâmpada incandescente utilizada nos ensaios foi uma CLASSIC A – Bulbo

Claro da Osram, que apresenta uma potência de 40 W, um fluxo luminoso de 415 lm e

uma temperatura de cor de 2700 K. Esta lâmpada, apresenta também um índice de

reprodução de cor de 100. A sua posição de utilização é universal e a estimativa da sua

vida útil roda em torno das mil horas (1000h). Este tipo de lâmpadas permite que sejam

ligadas a um regulador de potência de forma a uma regulação da mesma.

Lâmpada Incandescente de Halogéneo

A lâmpada incandescente de halogéneo utilizada, foi uma Halolux Classic –

Bulbo claro da Osram. A potência desta lâmpada é de 40 W, apresentando um fluxo

luminoso de 490 lm e uma temperatura de cor de 2800 K. O índice de reprodução de cor

é de 100. A posição de utilização é universal e a estimativa da sua vida útil, situa-se

aproximadamente em duas mil horas (2000h). Tal como nas Incandescentes

convencionais, este tipo de lâmpadas também permite a ligação a um regulador de

potência.

Lâmpada Fluorescente

A lâmpada fluorescente utilizada foi uma L 18W/765 da Osram. A potência desta

lâmpada é de 18 W, o seu fluxo luminoso é de 1050 lm, a sua temperatura de cor é 6500

K. Esta lâmpada apresenta um índice de reprodução de cor de 70-79. A sua posição de

utilização é universal. Este tipo de lâmpadas permite, nos dias de hoje, a regulação da

sua potência, se estiverem ligadas a um balastro electrónico específico para o efeito.

5-Análise das características das Lâmpadas


Lâmpada Fluorescente Compacta (Osram8W)

A Primeira lâmpada fluorescente compacta testada foi a DULUX 8W/827 da

Osram. Esta lâmpada apresenta um fluxo luminoso de 400 lm, uma temperatura de cor

de 2700 K, um índice de reprodução de cor de 80-89. Esta lâmpada possui uma vida útil

que se estima em torno das dez mil horas (10 000h)

Lâmpada Fluorescente Compacta (Osram12W)

A segunda lâmpada fluorescente compacta testada foi a DULUX 12W/840 da

Osram. Esta segunda lâmpada, dentro da classe das Fluorescentes Compactas, apresenta

um fluxo luminoso de 660 lm, uma temperatura de cor de 4000 K e um índice de

reprodução de cor de 80-89. Assim como a primeira, esta segunda lâmpada anuncia uma

vida útil de cerca de dez mil horas (10 000h).

Lâmpada Fluorescente Compacta (Luxtek)

A terceira lâmpada fluorescente compacta testada foi uma Luxtek de 11 W, esta

lâmpada não apresentava dados específicos acerca das suas características. Contudo,

com analogia relativamente às outras lâmpadas testadas a sua temperatura de cor pode

ser definida em cerca de 3000 K e o seu índice de reprodução de cor de cerca de 80.

Lâmpada Fluorescente Compacta (Phlight)

A quarta lâmpada fluorescente compacta testada foi uma Phlight de 15 W, esta

lâmpada, como é de marca desconhecida, não apresentava especificações técnicas na

sua embalagem. Consequentemente, não há informações disponíveis acerca do fluxo

luminoso. A temperatura de cor, por analogia com a escala, pode ser fixada em 6500 k.

Lâmpada de leds (Light Space 1,5W)

A primeira lâmpada de leds utilizada foi uma de 1,5 W da Light Space. A sua

temperatura de cor é da ordem dos 6000 K. Dada a sua construção, com leds apenas na

extremidade da lâmpada, a sua função centra-se á iluminação de montras ou

substituição das incandescentes em armaduras embutidas em paredes.

5- Análise das características das Lâmpadas


Lâmpada de leds (Kongyo 2W)

A segunda lâmpada de leds utilizada foi uma Kongyo de 2 W, esta lâmpada, à

semelhança da primeira, apresenta uma construção com leds apenas na extremidade

frontal. A temperatura de cor apresentada foi de 5000 K.

Lâmpada de leds (3,5W)

A terceira lâmpada de leds utilizada foi uma de 3,5 W que apresenta uma

construção pensada na substituição directa pela incandescente convencional, dada a

uniforme distribuição dos leds em toda a área circundante. Desta forma e ao contrário

das duas primeiras lâmpadas de leds, esta última emite luz em todos os ângulos

abrangidos por uma lâmpada incandescente. A sua temperatura de cor foi de 3500 K.

Lâmpada de Iodetos Metálicos

A lâmpada de iodetos metálicos testada foi uma Sylvania de 70 W. Esta apresenta

um fluxo luminoso de 5500 lm, uma temperatura de cor de 4000 K e um índice de

reprodução de cor de 80. A estimativa de vida útil deste tipo de lâmpada cifra-se em

nove mil horas (9000h)

Lâmpada de Vapor de Mercúrio

A lâmpada de vapor de mercúrio testada foi uma Radium de 80 W. O seu fluxo

luminoso é de 3800 lm, a sua temperatura de cor é da ordem dos 4200 K e um índice de

reprodução de cor de 50. A vida útil deste tipo de lâmpada é de cerca de dez mil horas

(10 000h).



O fluxo luminoso varia de forma significativa consoante o tipo de lâmpada, como

se pode verificar na Figura 5-1.

A lâmpada de halogéneo apresenta uma ligeira melhoria a nível de fluxo luminoso

face à incandescente convencional. A fluorescente e a fluorescente compacta

apresentam um fluxo luminoso significativo para a sua potência. A de leds é a que

menor fluxo apresenta de todas as testadas, em parte devido à sua baixa potência,

contudo já estão a surgir novos leds com maior fluxo luminoso. As duas lâmpadas que

maior fluxo luminoso emitem são a de vapor de mercúrio e a de iodetos metálicos,

sendo estes dois tipos indicados para a iluminação exterior em grandes áreas.

Figura 5-1 - Fluxo luminoso

Com o intuito de se obter uma estimativa do nível de iluminação proporcionado

por cada uma das lâmpadas testadas, foi realizada uma medição em laboratório com

recurso a um luximetro da marca BEHA, para tal foi criado um ambiente escuro de

forma a serem eliminadas as interferências externas. O nível de iluminação sem

nenhuma lâmpada ligada foi de 3lux, sendo que os dados apresentados na Figura 5-2 já

estão rectificados atendendo a este factor. As condições de medição foram iguais para

todas as lâmpadas e os dados obtidos correspondem á leitura do luxímetro a um metro

de distância em linha recta com a lâmpada.

L. Incandescente

L. Inc. Halo.

L. Fluoresc

ente

L. Fluor. Comp.

L. LedsL. Vapor

Merc.

L. Iod. Metálic

os

Fluxo luminoso 415 490 1050 660 80 3800 5500

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Lum

ens

Fluxo luminoso



A título comparativo é possível constatar que a lâmpada incandescente

convencional apresenta um nível de iluminação superior à de halogéneo, este facto

deve-se a esta ultima possuir um tubo de quartzo a envolver o filamento, ajudando desta

forma a uma maior difusão da luz em todas as direcções. A lâmpada fluorescente,

apresenta um nível de iluminação bastante elevado para a sua potência o que a torna

uma boa escolha para iluminação de espaços de trabalho e leitura. A primeira lâmpada

de leds testada apresentou um nível de iluminação bastante superior às outras da sua

classe, apesar de esta ser a de inferior potência, tal facto prende-se com o seu formato de

lâmpada projectora.

Figura 5-2 - Nível de Iluminação individual de cada lâmpada testada (d=1 metro)

5.2 Resultados Gerais

Após o apuramento das grandezas eléctricas, dados técnicos do tempo de vida útil

das lâmpadas e estudo acerca dos gastos médios com a energia eléctrica no que

concerne ao utilizador final, é possível efectuar uma série de estudos acerca dos gastos

monetários com o uso de cada tipo de lâmpada e apurar o retorno de investimento.



Análise de custos

Neste ponto foi realizado um estudo acerca dos preços de aquisição e a

durabilidade para cada tipo de lâmpada. Inicialmente os preços para aquisição das

lâmpadas são muito diferentes consoante o tipo de lâmpada escolhido, de realçar que

mesmo para lâmpadas do mesmo tipo, os preços podem ser muito díspares, consoante as

marcas, no entanto foi efectuada uma média para cada um dos casos, conforme se vê na

Tabela 5-1:

Tabela 5-1 - Análise de custos

Lâmpadas

Pre

ços

de

com

pra

(€)

Du

rab

ilid

ad

e (h

)

En

ergia

Con

sum

ida

por

hora

(W

h)

Rel

açã

o

Pre

ço/D

ura

ção

(€/1

00

0h

)

Rel

açã

o C

ust

o x

En

ergia

Con

sum

ida

por

1000 h

ora

(€)(

1)

Incandescente 1,0 1000 40 1,00 5,036

Incandescente

Halogéneo

3,0 2000 40 1,50 5,036

Fluorescente 3,5 10000 18 0,35 2,266

Fluorescente

Compacta

5,0 10000 12(2) 0,50 1,511

Leds 8,0 20000 2(3) 0,40 0,252

Vapor de

Mercúrio

8,0 10000 80 0,80 10,072

Iodetos

Metálicos

25,0 9000 70 2,78 8,813

(1) - Utilizando o valor de 0,1259 €/kWh [27]

(2) - Média ponderada da potência das lâmpadas fluorescentes compactas

testadas



(3) - Média ponderada da potência das lâmpadas de leds testadas

Seguidamente e de forma clarificar os dados apurados na (Tabela 5-1), são

expostos gráficos para uma melhor percepção dos valores obtidos. Desta forma, na

Figura 5-3 é exposto um gráfico da duração de cada um dos tipos de lâmpadas.

Figura 5-3 - Duração de cada tipo de lâmpada

Através da análise do gráfico, Figura 5-3, é notória a diferença que existe no

tempo de vida útil de cada um dos tipos de lâmpadas. Actualmente as lâmpadas

fluorescentes compactas e as de leds têm vindo a aumentar a sua percentagem na área

da iluminação e este facto é perceptível atendendo à sua longevidade que por sua vez

permite um retorno da diferença de investimento inicial e consequente poupança em

gastos energéticos.

No gráfico da Figura 5-4 é exposta e energia consumida por hora em (kWh), no

qual volta a ser notória, dentro da gama de lâmpadas testadas, o domínio da iluminação

das fluorescentes compactas e dos leds. A lâmpada de vapor de mercúrio, apresenta o

maior consumo de todas as lâmpadas testadas (80 W), este facto é compensado quando

comparado ao fluxo luminoso de 3800 lm.

L. Incandesc

ente

L. Inc. Halo.

L. Fluoresce

nte

L. Fluor. Comp.

L. LedsL. Vapor

Merc.L. Iod.

Metálicos

Duração 1000 2000 10000 10000 20000 10000 9000

0

5000

10000

15000

20000

25000

ho

ras

Duração



Figura 5-4 - Energia consumida por hora (kWh)

Através da visualização da Figura 5-5 é possível apurar o custo de aquisição de

cada um dos tipos de lâmpadas testados. Este valor é calculado atendendo ao preço

inicial de cada uma das lâmpadas e a sua estimativa de horas de duração. Neste

contexto, a lâmpada com mais vantagens a nível de retorno de investimento é a de leds,

seguidamente surgem a fluorescente e fluorescente compacta. A lâmpada com menor

retorno de investimento é a de iodetos metálicos dado o seu elevado custo.

L. Incandesc

ente

L. Inc. Halo.

L. Fluoresce

nte

L. Fluor. Comp.

L. LedsL. Vapor

Merc.L. Iod.

Metálicos

Consumo 0,04 0,04 0,018 0,012 0,002 0,08 0,07

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09kW

hEnergia consumida por hora (kWh)



Figura 5-5 - Relação Preço/Duração (€/h)

Na Figura 5-6 é apresentado o gráfico do custo, ponderando para tal a potência de

cada lâmpada e o custo médio do kWh. Como a lâmpada de vapor de mercúrio é a que

apresenta uma potência mais elevada (80 W), é esta que apresenta um maior custo de

utilização. Consequentemente, a lâmpada de leds é que apresenta a menor potência e

como tal o menor custo

Figura 5-6 - Relação Custo x Energia Consumida por hora (€)

L. Incandescente

L. Inc. Halo.

L. Fluoresc

ente

L. Fluor. Comp.

L. LedsL. Vapor

Merc.

L. Iod. Metálic

os

Custo_aquisição 0,001 0,0015 0,00035 0,0005 4E-05 0,0008 0,00278

0

0,0005

0,001

0,0015

0,002

0,0025

0,003

€/h

Relação Preço/Duração (€/h)

L. Incandesce

nte

L. Inc. Halo.

L. Fluorescen

te

L. Fluor. Comp.

L. LedsL. Vapor

Merc.L. Iod.

Metálicos

Custo 0,005036 0,005036 0,002266 0,001511 0,000252 0,010072 0,008813

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

0,012

€

Relação Custo x Energia Consumida por hora (€)


6. Capítulo 6 - Conclusões

Introdução

Neste Capitulo é feita uma análise geral ao trabalho desenvolvido durante a

realização de todo o trabalho. São de igual modo ponderadas e expostas previsões de

trabalho futuro.

6.1 Análise Crítica aos Resultados

A realização de um trabalho, qualquer que seja a sua área, é sempre gratificante e

ajuda a pessoa a desenvolverem um maior número de aptidões e interesse para essa dada

área. Neste caso especifico da área da iluminação é interessante perceber e aprofundar

os conceitos luminotécnicos que à partida parecem simples, mas que à medida que se

sobe o nível de pesquisa, se mostram muito complexos. Este interesse pela área da

iluminação ainda é mais fomentado dada a crescente preocupação que tem havido em

reduzir os consumos energéticos e o consequente desenvolvimento de soluções mais

avançadas e de maior tempo de vida.

No caso deste trabalho, houve dificuldade em apurar a intensidade luminosa de

cada uma das lâmpadas, atendendo às limitações do aparelho de medida e à dificuldade

na criação de um ambiente apropriado no qual fosse possível medir intensidades

luminosas em diferentes ângulos.

6.2 Conclusão

No seguimento da estrutura pela qual se rege esta dissertação, após a parte inicial

na qual são enumerados e fundamentados os conceitos fundamentais acerca da

luminotecnia, seguindo-se um estudo consistente acerca do funcionamento dos tipos de

lâmpadas testadas posteriormente e culminando no apuramento das características de

cada uma é agora possível a apresentação de um resumo extenso dos benefícios e

indicações ao uso de cada.

Desta forma e após uma análise aos resultados obtidos, podem ser referidas

inicialmente as lâmpadas incandescentes, que embora tenham o seu fim de

comercialização previsto para Setembro de 2012, ainda continuam a ser muito

6-Conclusões


utilizadas, nomeadamente no sector doméstico. Este tipo de lâmpada, apesar do seu

baixo rendimento e tempo de vida útil (1000 horas), que já foram referidos

anteriormente, não introduz conteúdo harmónico na rede dado tratar-se de uma carga

puramente resistiva e apresenta um IRC de 100, isto significa que qualquer objecto

iluminado por uma lâmpada deste tipo expõe bem as suas cores. Outro factor que recai a

favor deste tipo de lâmpada prende-se com a sua temperatura de cor (2700 K), que dá

origem a um ambiente mais acolhedor, indicado para certas divisões de uma habitação,

como o quarto ou para salas de estar e descanso.

A lâmpada incandescente de halogéneo, apresenta características em tudo

semelhantes à incandescente convencional mas realça o facto da sua vida útil ser o

dobro desta, (ou seja 2000 horas). Este aumento da vida útil, prende-se com o facto de a

lâmpada possuir um tubo de quartzo com substâncias halogéneas no qual está inserido o

filamento, as substâncias halogéneas originam a regeneração do mesmo. Desta forma é

possível a obtenção de uma iluminação acolhedora com este tipo de lâmpadas. São

igualmente indicadas para locais nos quais sejam utilizadas varias vezes, mas por

pequenos períodos de tempo, como é o caso de corredores, dado que possuem um

rápido arranque e uma linearidade no consumo de energia. Tanto a incandescente como

a incandescente de halogéneo podem ser ligadas a um regulador de potência, permitindo

desta forma um ajuste da intensidade luminosa.

No que se refere à lâmpada fluorescente, este tipo de carga apresenta um baixo

conteúdo harmónico no consumo de corrente o que a torna uma boa fonte de iluminação

para o uso em salas de trabalho e ambiente fabril por longos períodos de tempo

seguidos, sendo desta forma distribuídas e agrupadas de acordo com o nível de

iluminação desejado para o recinto. Este tipo de cargas quando utilizadas com recurso a

um balastro magnético, não possibilitam a regulação da sua intensidade luminosa, mas

actualmente com recurso a balastros electrónicos tal já é possível. O índice de

reprodução de cor deste tipo de lâmpadas situa-se entre 70 e 79.

Caracterizando as lâmpadas fluorescentes compactas, que se enquadram no

mesmo princípio de funcionamento das fluorescentes tubulares, embora com recurso a

um conversor electrónico de reduzidas dimensões dado a lâmpada também ser de

reduzido tamanho face à cilíndrica, estas têm vindo a ter um aumento significativo da

procura por este tipo de lâmpadas apresentar uma crescente oferta de novos modelos e

tonalidades. O utilizador tem desta forma ao seu dispor o formato mais indicado á

substituição directa pelas incandescentes. O seu baixo consumo energético, a sua longa

6-Conclusões


durabilidade (10000 horas) são os pontos fortes e os dois trunfos de penetração no

mercado. Em contrapartida, apresentam um tempo de arranque elevado, dão origem a

harmónicos na rede pois não têm um consumo de corrente sinusoidal. Nas lâmpadas

testadas, a Luxtek de 11W, apresentou um THD de 177,1%, sendo este o mais elevado

de todas as fluorescentes compactas, a que apresentou um menor THD foi a Phlight de

15W com 94,4%. A título conclusivo, este tipo de lâmpadas é indicado para a

substituição das incandescentes em locais onde seja exigida iluminação por longos

períodos de tempo.

Um ponto comum às lâmpadas fluorescentes cilíndricas e fluorescentes compactas

é o seu conteúdo interno, estas lâmpadas possuem mercúrio no seu interior. Dado os

perigos que esta substância acarreta, são necessários cuidados no manuseio destas

lâmpadas e na sua posterior entrega no final de vida útil. Na vertente das fluorescentes

compactas, já há modelos com vidro duplo que apresentam maior segurança quanto a

quebras e derrame do mercúrio, contudo estas apresentam uma intensidade luminosa

inferior, dada a maior dificuldade dos raios luminosos atravessarem a camada

secundária de vidro.

Prosseguindo com a lâmpada de vapor de mercúrio, ainda utilizada em alguns

locais de iluminação da via pública, (estando aos poucos a ser substituída pela de vapor

de sódio de alta pressão e mais recentemente por lâmpadas de leds de potência) e em

espaços exteriores, esta lâmpada apresenta pouca distorção harmónica, THD de 10,2%,

valor aceitável, considerando o seu nível de potência, 80 W.

No que diz respeito aos três últimos tipos de lâmpadas citados, a fluorescente, a

fluorescente compacta e a de vapor de mercúrio, é necessário ter em linha de conta que

existe emissão de radiação ultravioleta, este tipo de radiação ao atravessar a camada de

fósforo contida no revestimento interior do vidro da lâmpada, dá origem a luz visível.

Contudo, nem toda a radiação é convertida, existe uma parte da radiação ultravioleta

que sai sem produzir luz visível, esta pequena percentagem de radiação pode afectar

algumas pessoas com mais sensibilidade.

Aludindo a lâmpada de iodetos metálicos, pode ser referido que para o

funcionamento da mesma é necessária a fonte auxiliar que eleva a tensão para um

patamar elevado necessário para ionizar os iodetos metálicos. Esta lâmpada apresenta,

no caso da Sylvania de 70 W, um THD de 55,8%, este valor já é considerável para

potências elevadas (muitas lâmpadas). A finalidade mais apropriada a este tipo de

6-Conclusões


lâmpada prende-se com a iluminação de grandes áreas, como é o caso de campos de

desporto ao ar livre.

O último tipo de lâmpada a ser testada foi a lâmpada de leds. Para tal foram

testadas três lâmpadas diferentes, com diferente número de leds e disposição dos

mesmos. O seu baixo consumo e a sua longa duração são trunfos irrefutáveis. O seu

contínuo desenvolvimento tem permitido o aparecimento de séries novas de leds com

maior potência luminosa. Das três lâmpadas testadas, a que menos conteúdo harmónico

de corrente apresentou ficou-se por um THD de 32%, a que maior conteúdo apresentou

situou-se nos 50,4%. O último modelo deste tipo, representada neste projecto como a

terceira lâmpada de leds testada, apresenta uma distribuição dos leds a toda a sua volta,

para ao contrário das outras duas que apenas servem de projectoras frontais, ilumine em

toda a área envolvente. Este formato já se assemelha ao efeito luminoso produzido pelas

lâmpadas incandescentes.

6.3 Trabalho Futuro

No que concerne a trabalho Futuro, nesta área, nomeadamente na continuação

deste trabalho, seria vantajosa a possibilidade de medição de intensidades luminosas em

vários ângulos precisos, permitindo dessa forma uma medição exacta dos seus valores.

Relativamente às lâmpadas mais usadas actualmente, concretamente, as

fluorescentes e as de leds, a associação de conjuntos destas lâmpadas ligados num ramo

no qual se medisse os conteúdos harmónicos. Permitindo desta forma apurar as

possíveis causas deste tipo de associação levaria a um estudo das melhores associações

possíveis para uma menor interferência na rede eléctrica.

Outro ponto interessante prende-se com os picos de corrente de arranque, factor

que pode ter bastante relevância em conjuntos de lâmpadas ligados numa determinada

fase. As lâmpadas fluorescentes cilíndricas, utilizam por vezes, condensadores para

correcção do factor de potência, contudo, os mesmos absorvem um pico de corrente

aquando da ligação das lâmpadas, este facto torna o número máximo de lâmpadas

admissível, limitado. Seria interessante calcular o limite máximo para um pico de

corrente de ligação dentro dos parâmetros aceitáveis assim como os possíveis

fenómenos de ressonância que podem acontecer com alimentações distorcidas.

Quanto á tecnologia OLED, seria fulcral um contacto directo com a mesma logo

que esta se torne mais acessível. Desta forma seriam interessantes, medições práticas

6-Conclusões


das suas capacidades dado que esta tecnologia apresenta um grande potencial para a

aplicação na iluminação de espaços interiores.

Bibliografia


Referências Bibliográficas

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universidade do minhointranet.dei.uminho.pt/gdmi/galeria/temas/pdf/42997.pdf · aprofundamento e...

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