A radiação emitida pelos díodos emissores de luz é caracterizada por um espectro contínuo com um comprimento de onda determinado pelo material da camada semicondutora como foi visto. Significa isto que, em oposição ao que acontece na generalidade das lâmpadas, a radiação emitida por um led com os materiais adequados cumpre essencialmente o propósito para que foi desenhado, ou seja a produção de iluminação, e portanto não contem radiações ultravioletas ou infravermelhas desnecessárias e frequentemente nocivas em determinadas aplicações.
O fluxo luminoso emitido por um Led depende da sua potência. Ele pode ser da ordem de 1 ou 2 lúmen para Led de baixo consumo ou superior a 100 lúmen para os Led de maior potência. A tecnologia mais avançada disponível demonstra que é possível produzir Led com rendimentos luminosos consideravelmente acima de 100 lm/W. No entanto, na prática as aplicações reais de lâmpadas Led traduzem-se em aparelhos com rendimentos luminosos crescentes a partir dos 50 lm/W, o que significam níveis de eficiência energética muito superiores às lâmpadas de incandescência e comparáveis, com tendência para superar no futuro, ao desempenho das lâmpadas de descarga nomeadamente as fluorescentes [17].
Os LED de luz branca permitem a obtenção de luz com uma vasta gama possível de temperaturas de cor, tipicamente entre os 2500 K e 5000 K. A restituição de cores é uma das suas limitações tradicionais que vem sendo progressivamente melhorada. É usual hoje em dia valores típicos de IRC de 75, sendo em alguns casos possíveis índices de restituição mais elevados (> 90) [14].
Um aspecto de grande importância é a duração de vida média dos equipamentos. Para o Led de luz branca perspectivam-se ser possíveis durações de vida média superiores a 50000 horas o que constitui uma grande vantagem [18]. Em determinadas aplicações como túneis ou edifícios públicos os custos de manutenção bem como o custo de troca são elevados pelo que se deve procurar instalar equipamentos com os maiores tempos de vida útil possíveis Por outro lado, os Led possuem a propriedade de em geral não deixarem de funcionar de um momento para outro, como por exemplo acontece nas lâmpadas incandescentes, mas antes vão sofrendo uma diminuição do seu fluxo luminoso emitido. Como consequência a necessidade de troca de lâmpadas será extremamente reduzida, sendo o tempo de vida útil esperado por vezes superior inclusivamente ao da instalação onde vão funcionar, conseguindo-se assim uma redução dos custos de manutenção [19].
A análise do tempo de vida útil dos Led é especialmente complexa, devido principalmente ao facto de ser uma tecnologia muito recente e em grande desenvolvimento. Nesse sentido, e porque as aplicações práticas de iluminação com Leds são ainda reduzidas, não foi naturalmente possível determinar experimentalmente em tempo real e para um grande número de lâmpadas o tempo efectivo da sua duração como é feito para as demais tecnologias. Para que isso fosse feito seriam necessários, tendo em contas os valores da duração de vida útil perspectiváveis, mais de 5 anos de testes em funcionamento contínuo, o que significaria que quando os testes tivessem sido concluídos os produtos já seriam obsoletos.
A nível de duração, a tecnologia Led diferencia-se das restantes essencialmente pelo facto de, em geral, não deixarem de emitir fluxo luminoso. Seja em resultado, por exemplo da ruptura do filamento de tungsténio nas lâmpadas de incandescência, ou do desgaste dos eléctrodos nas lâmpadas de descarga, o fim de vida útil de uma fonte luminosa é atingido quando ela perde definitivamente a capacidade de produzir fluxo luminoso. No caso dos Led há portanto a necessidade se definir uma forma diferente de medir a sua duração de vida útil. Isso é feito à custa da diminuição do fluxo luminoso que vai ocorrendo com o seu funcionamento, ou seja da depreciação de lúmen emitido. Assim torna-se necessário definir valores a partir dos quais a radiação emitida não é suficiente para cumprir a função para a qual foi desenhada. Esses valores dependem obviamente da aplicação em concreto, mas em geral os testes efectuados indicam que o olho humano consegue aceitar sem se aperceber reduções de fluxo luminoso de 70 % para aplicações de iluminação geral e 50 % para aplicações decorativas. Uma vez definidos tais valores, são desenvolvidos métodos de estimação do tempo de vida útil, normalmente baseados
em extrapolações da depreciação de lúmen a partir dos valores reais obtidos experimentalmente para as primeiras horas de funcionamento [20].
O principal factor que condiciona a depreciação do fluxo luminoso é a temperatura (figuras 3.13 e 3.14), mais especificamente a temperatura de funcionamento da junção p-n dos semicondutores. Esta é causada pelo aquecimento óhmico resultante da passagem de corrente eléctrica, e pela temperatura ambiente, que fazem com que haja uma degradação da camada fosforescente amarela, o que consequentemente causa a diminuição do fluxo luminoso [18].
Figura 3.13 – Tempo de vida esperado em função da temperatura do ponto-T1 [18].
Figura 3.14 – Depreciação de fluxo luminoso em Led, em função do tempo de funcionamento para várias
temperaturas ambientes [18].
Assim, e como não há libertação de calor por meio de radiação infravermelha, uma vez que toda a radiação emitida se situa na zona visível, é necessário que o aquecimento gerado seja removido por condução ou convecção. Como tal é necessário dotar as lâmpadas Led com a
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O ponto T refere-se a um ponto especificado pelos fabricantes fora do Led, que se relaciona com a temperatura de junção e permite assim estimar a sua temperatura.
ventilação adequada e uma fonte de dissipação térmica. Adicionalmente, deve ser tido em conta as condições de operação dos aparelhos, nomeadamente os valores da corrente de funcionamento da camada semicondutora, assim como a temperatura ambiente no local de operação, para correctamente avaliar as condições de duração de vida média. Os estudos de determinação da duração média de vida dos led actualmente originam resultados entre as 35000 e 60000 horas [18].