A ILUMINAÇÃO EM UMA NOVA ERA – HISTÓRIA DA ILUMINAÇÃO – CAP.10

Quando Thomas Alva Edison transformou em realidade, em 1879, o grande sonho do século, ao desenvolver uma fonte de luz artificial prática, segura e barata, a humanidade não foi mais a mesma. A lâmpada incandescente inaugurava uma nova era que persiste até os dias atuais, onde a eletricidade passou a ser a grande provedora de energia para a iluminação interna e pública. Desde então, outros desenvolvimentos se sucederam e novas lâmpadas surgiram no mercado, baseadas em princípios semelhantes ou adversos.

A lâmpada incandescente inaugurou a série. É utilizada até hoje, principalmente para a iluminação residencial, apesar do baixo rendimento e durabilidade, quando comparada às tecnologias de iluminação atuais, que disponibilizam produtos com mais eficiência e durabilidade. Ela pode perder em torno de 20% de sua luminosidade até o fim de sua vida útil, estimada entre 750 a mil horas. Por esse motivo, será retirada do mercado até 2016, atendendo principalmente à preocupação com a escassez de energia e o emprego de soluções mais inteligentes. A expectativa é que sejam substituídas por lâmpadas fluorescentes compactas.

No início do século XX, surgiram as lâmpadas halógenas, uma evolução da incandescente. O diferencial entre as duas é o halogênio, que evita que a lâmpada escureça e haja depreciação da vida útil ou do fluxo luminoso. Isso permite que elas tenham tamanho reduzido e produzam mais luz, porém a temperatura é mais elevada. Para solucionar esse problema, essas lâmpadas possuem tubo de quartzo, enquanto as incandescentes utilizam o vidro. Os fabricantes oferecem opções que reduzem em até 30% o consumo de energia.

Nova geração de lâmpadas

Uma nova era foi iniciada com as lâmpadas de descarga elétrica. A lâmpada fluorescente, que se tornou viável comercialmente em 1930, foi a primeira delas. Trata-se de uma lâmpada de descarga de baixa pressão, que utiliza reator, atualmente eletrônico, para dar a partida, limitar a corrente elétrica e proteger o circuito. Essa lâmpada leva de três a cinco minutos para atingir o funcionamento normal, tempo necessário para que o mercúrio e outros componentes metálicos se expandam e produzam luz.

Na década de 1970, a lâmpada fluorescente ganhou notoriedade e foi responsável por cerca de 80% de toda a luz artificial do planeta. A miniaturização e as formas variadas possibilitaram ampla disseminação nas residências, comércio e indústria, com aplicações, inclusive, em algumas vias públicas. São reconhecidas mundialmente por sua eficiência energética e, segundo informações dos fabricantes, a economia de energia pode chegar a 80% se comparadas com as incandescentes e a vida média, em torno de 10 mil horas.

Ao longo do tempo, esse produto sofreu mudanças e a preocupação com o meio ambiente motivou a produção de fluorescentes com baixa quantidade de uso de metais e durabilidade de 75 mil horas.

Uma variação nessa modalidade foi a lâmpada por indução eletromagnética criada na década de 1980, que conta com bobinas magnéticas para vaporizar o mercúrio por indução dos elétrons. Algumas usam amálgama no lugar do mercúrio, visando diminuir o risco de contaminação no descarte. Sua vida útil pode chegar a 100 mil horas. Essa lâmpada tem demonstrado bom rendimento na iluminação pública, especialmente em locais de difícil acesso, pela durabilidade e baixo índice de manutenção.

Alcança 80 lumens por Watt, mas necessita de uma luminária especial para atender o formato incomum (quadrada com cantos arredondados) e o alto custo. A origem da lâmpada a vapor de mercúrio coincidiu com a da lâmpada fluorescente, pois ambas surgiram na década de 30, em decorrência de sucessivos desenvolvimentos  tecnológicos, desde meados do século XIX. Em 1901, desenvolveu-se a lâmpada a vapor de mercúrio a baixa pressão e, em 1908, foi a vez da lâmpada a vapor de mercúrio a alta pressão.

O sucesso da lâmpada a vapor de mercúrio de baixa pressão deu-se principalmente pela expansão da indústria automotiva norte-americana. No Brasil, ela foi amplamente aplicada na iluminação pública, principalmente na década de 1980. Perdeu espaço para as lâmpadas a vapor de sódio de alta pressão, devido à baixa eficiência energética, entre 40 e 60 lumens por Watt. A lâmpada a vapor de mercúrio possui vida útil média entre 10 mil e 15 mil horas.

Também na década de 30, surgiram as lâmpadas a vapor de sódio de alta pressão e as de baixa pressão. Esta última, com uma luz mais amarelada em relação aos modelos de alta pressão, levava até dez minutos para acender completamente. O alto rendimento de 180 lumens popularizou essa lâmpada na década de 1950.

A partir da década de 60, foi substituída pelas modernas lâmpadas a vapor de sódio de alta pressão, que trouxeram como novidade o tubo de descarga de cerâmica em substituição ao tubo de quartzo, para suportar o alto poder de corrosão do sódio sob alta pressão e temperatura. Hoje essa lâmpada é a mais utilizada e está disponível em diversos formatos e potências, com rendimento de 120 lumens por Watt e 18 mil a 32 mil horas de vida em média. O acendimento leva de um a dois minutos e o reacendimento, menos de 60 segundos.

Essa modalidade oferecia, ainda, o modelo “stand by”, especialmente desenhado para túneis e, o “retrofit” ou intercambiável, que reduzia custos com a troca de lâmpadas em larga escala.

Em 1941, surgiu a lâmpada mista, uma fonte de luz híbrida que utiliza o mesmo mecanismo das lâmpadas fluorescentes e de mercúrio. A diferença é que o acendimento acontece por incandescência, dispensando o uso do reator para ativar o funcionamento.

O objetivo foi superar o rendimento das lâmpadas existentes e melhorar a iluminação pública. No entanto, a lâmpada a vapor de mercúrio de alta pressão, apesar de ter surgido antes, ainda era mais eficiente. A lâmpada mista foi bastante difundida por não utilizar o reator, mas oferecia durabilidade e eficácia menores. Também no início do século XX foi patenteado outro modelo – a lâmpada a vapor de mercúrio com iodetos metálicos – uma evolução da lâmpada a vapor de mercúrio de alta pressão. Ela é semelhante à lâmpada a vapor de sódio, utiliza reator e ignitor para alcançar o pulso de partida de até 4,5 mil Volts, com a possibilidade de variar a cor da luz de acordo com os tipos de metais nobres vaporizados. Assim como as de sódio, as lâmpadas a vapor metálico podem ser encontradas em vários formatos e são aplicadas em locais que necessitam de grande fluxo luminoso, com boa reprodução de cores e eficiência energética, como shoppings, indústrias e lojas. Tem vida útil média de 12 mil horas e rendimento de 100 lumens por Watt.

A revolução do LED

Enfim, essa série de lâmpadas atendeu, por muito tempo, às necessidades de iluminação pública e de interiores e até hoje ainda está presente em diferentes locais. Atualmente, a preocupação não se concentra apenas na eficiência luminosa, o meio ambiente surge como fator determinante no desenvolvimento e escolha dos produtos, direcionando as pesquisas para a redução do desperdício e da contaminação do solo.

A iluminação tem de ser sustentável, eficiente e de baixo custo. E a tecnologia LED (Light Emitting Diode) ou diodos emissores de luz é a atual aposta do mercado nessa área, segundo os especialistas, por ser a que tem a melhor relação com o meio ambiente, já que a redução do consumo de energia pode variar entre 50% e 80% comparando-se com as tecnologias tradicionais.

Usado inicialmente como luz de sinalização em aparelhos eletroeletrônicos, ou até mesmo em telas de relógios e celulares, o LED baseia-se na tecnologia de chip, ou seja, é um diodo que emite luz. É composto por diodos semicondutores que convertem eletricidade em luz visível. São pequenas fontes de luz que podem ser concentradas numa série de aberturas estreitas para distribuição de luz intensa. O diodo é um dispositivo que permite que a corrente percorra em uma única direção.

Quando a eletricidade passa por ele, os átomos liberam energia, gerando a luz. Os LEDs estão revolucionando a forma como se utiliza a luz. Eles permitem fontes de iluminação controláveis, ajustáveis e inteligentes, direcionando a luz para a área desejada. Com isso, é possível uniformizar a luminosidade e reduzir manchas ou pontos escuros, perda de iluminação entre as fontes de luz, bem como consumo de energia e contaminação.

Além disso, os LEDs oferecem maior rendimento luminoso que as lâmpadas econômicas ou as de vapor de sódio, tradicionalmente utilizadas nos sistemas de iluminação pública e oito vezes mais iluminação que as obsoletas lâmpadas incandescentes. Permitem economia entre 60% e 90% quando comparados às lâmpadas incandescentes convencionais, de sódio ou de mercúrio, e de 10% a 20% em relação às lâmpadas de baixo consumo.

Outro ponto forte dessas lâmpadas está na durabilidade, superior a 50 mil horas, que reduz os custos de manutenção, evitando interrupções do serviço, prejuízos e substituições constantes. Por esse motivo, elas são ideais para aplicações onde é complicado ou custoso instalar e manter as luminárias, como exemplo, pontes, estruturas de grande altura ou iluminação de segurança. As lâmpadas LED operam em baixa voltagem e geram pouco calor, proporcionando segurança aos usuários durante sua instalação e operação. Resistem a grandes variações de temperatura e vibração e dificilmente se quebram.

Estão disponíveis numa ampla variedade de cores e não requerem filtros, gerando cores mais puras e profundas, sem desperdício de energia. Ao contrário das lâmpadas fluorescentes econômicas ou de sódio, as de LED têm uma partida rápida e não demoram a alcançar o nível de iluminação e de temperatura da cor, possibilitando a criação de efeitos tipo flashing. As luzes LED são recicláveis, não contaminam o meio ambiente e podem ser usadas na iluminação de prédios históricos ou vegetações, sem risco de ocasionar danos. Isto porque elas produzem um calor mínimo e não emitem raios ultravioleta ou infravermelho. Já, as lâmpadas fluorescentes econômicas e as de sódio contêm mercúrio e as fluorescentes emitem, ainda, ondas eletromagnéticas nocivas à saúde a uma curta distância (lâmpadas de escritório ou de cabeceira).

Originalmente, os LEDs eram utilizados em aplicações muito específicas, mas hoje esses sistemas de iluminação atendem à totalidade do mercado mundial, substituindo as tradicionais lâmpadas incandescentes e fluorescentes. É uma tecnologia muito superior as outras no desenho de sistemas de iluminação inteligentes, para interiores e exteriores, e atendem às aplicações que requerem reguladores de intensidade luminosa (dimmers), sensores volumétricos, timer e outros. Permitem economia substancial no custo do fio de cobre, cuja espessura é apenas uma fração da requerida por instalações de lâmpadas tradicionais (sódio ou vapor metálico).

Os sistemas de iluminação LED para exteriores ou espaços abertos podem proporcionar um padrão regular do feixe de luz, com uma luminosidade uniforme. Oferecem desenhos inovadores, luminárias que maximizam o rendimento dos sistemas de iluminação, graças ao tamanho reduzido e a sua geometria, alcançando uma saturação de cor e brilho maior que as lâmpadas convencionais.

Apesar das vantagens, o preço ainda é um grande entrave para ampliar o uso dessa tecnologia, mas, segundo especialistas, o investimento inicial se justifica pela economia ao longo da vida útil da lâmpada. No entanto, é muito importante saber avaliar as características técnicas do produto para garantir a sua eficácia, durabilidade e baixo consumo ao longo do tempo.

Um pouco de história

Em alguns países a aplicação em larga escala dos LEDs já é uma realidade. No Brasil,  existem algumas iniciativas nesse sentido como a que foi feita, em 2010, no centro de São Paulo, na Rua Avanhandava, uma das primeiras do país a receber luminárias LED, gerando economia de 46% no consumo de energia.

Também a Rua do Arouche, na capital paulista, teve sua iluminação modificada em maio de 2011, com a instalação de luminárias de diodos emissores de luz brancos em dez postes, em substituição às lâmpadas convencionais. Em termos de história, existem alguns registros anteriores, mas o que se sabe, de fato, é que o primeiro LED foi descoberto em 1962, por Nick Holonyak Jr., que inventou o primeiro diodo emissor de luz na General Electric. Ele era vermelho e foi usado como indicador em  várias aplicações. Na década de 1970, foram criados os LEDs verdes, amarelos e alaranjados, tecnologia que foi adotada nos displays de calculadoras, relógios digitais e outros equipamentos.

Em 1980, foram desenvolvidos LEDs mais eficientes, usando menos energia e com níveis de iluminação dez vezes maiores que os anteriores, o que viabilizou o uso em painéis publicitários e outros. A partir de 1990, os semáforos adotaram essa tecnologia e passaram a ser fabricados com LED. Em 1993, surgiu o primeiro LED azul viável comercialmente e, em 1995, o pesquisador japonês Shuji Nakamura descobriu o LED de luz branca, gerado por uma camada de fósforo sobre o LED azul, para converter a luz ultravioleta em luz branca, o mesmo processo da lâmpada fluorescente. Esse foi o maior marco em termos de evolução do LED, mas os aperfeiçoamentos continuam.

Novas opções em iluminação

A palavra de ordem é economia de energia e não só as lâmpadas estão passando por diversos aperfeiçoamentos para tornarem-se mais econômicas, mas as pesquisas continuam por novas alternativas que tragam outras opções em iluminação. Uma delas é a iluminação solar, que já é uma realidade tecnológica e tem evoluído bastante, mas aguarda o barateamento do custo para a instalação em maior escala, principalmente em países fartamente banhados pelo Sol, como é o caso do Brasil. O sistema de iluminação consiste em usar um módulo solar fotovoltaico para gerar eletricidade a partir da radiação do sol e baterias para armazenar a energia gerada durante o dia e iluminar à noite. As lâmpadas usadas são as fluorescentes ou as de LED.

Esta opção ainda é inviável para a maioria da população atualmente, mas, dentro de alguns anos, com o aumento da demanda e maior evolução tecnológica, acredita-se que haverá bastante concorrência de mercado e os preços devem baixar, facilitando a aquisição deste sistema. Assim, ficará para a fibra óptica a geração e a distribuição de energia e iluminação da nova era com uma potencialidade tecnológica fantástica.

Na verdade, a fibra óptica é, hoje, um dos mais modernos sistemas mundiais de iluminação. Utiliza fontes geradoras de luz que alimentam diversos cabos ópticos com uma única lâmpada. Os cabos transportam o fluxo luminoso até a outra extremidade, possibilitando a instalação de terminais com diferentes características, como exemplo, a utilização de um dispositivo de colorização para gerar efeitos especiais.

Além de uma iluminação de impacto e dinâmica, a fibra óptica economiza energia elétrica, já que apenas uma lâmpada pode iluminar diversos cabos e, portanto, diversos pontos. Também oferece grande durabilidade, baixa necessidade de manutenção, segurança, flexibilidade na utilização, redução do consumo de energia, não conduz energia elétrica nem calor pelos cabos, fontes com IRC (Índice de Reprodução de Cores) elevado e alta durabilidade. Assim como os LEDs, não emitem raios infravermelhos nem ultravioletas e permitem efeitos especiais e troca de cores.

Seus benefícios e diversificações de aplicabilidade da luz aumentam a procura por esses sistemas, que podem ser usados, especialmente, para iluminação de vitrines, nichos, escadas, contornos arquitetônicos, piscinas, cascatas, fontes, ofurôs, jardins, fachadas, museus, efeitos decorativos diversos, balizamento de piso, entre outros.

A fibra óptica mais utilizada em iluminação arquitetônica e decorativa é formada por um composto polimérico do material Polimetil Metacrilato (PMMA). A camada externa de cada fio óptico possui um alto índice de reflexão e, o núcleo, alto índice de refração. Desta forma, a luz é conduzida de uma extremidade a outra da fibra, com perdas mínimas no percurso. Utiliza-se fontes geradoras de luz que podem alimentar diversos cabos ópticos com uma única lâmpada, transportando o fluxo luminoso até a outra extremidade.

Podem ser acoplados terminais com características diferenciadas, que permitem controle de ângulo de facho, efeitos de difusão ou, ainda, acabamento. Os primeiros estudos de que se tem notícia sobre a transmissão guiada pela luz aconteceram em 1870, quando John Tyndall demonstrou que a luz poderia ser conduzida. Mas foi em meados da década de 1980 que houve o crescimento da tecnologia de fibra óptica na iluminação. E, hoje, sua utilização esta cada vez mais difundida no Brasil e no mundo.

Origens da luminotécnica no Brasil

O termo “Luminotécnica” surgiu, no início da década de 30, para definir o que, em língua inglesa é conhecido como Lighting Design and Aplication. Os registros mais remotos foram encontrados em 1932. Antes disso, chamava-se simplesmente de aplicações ou projetos de iluminação. Em meados do século XIX, quando houve a primeira implantação de gás canalizado no país, havia preocupação com os projetos para que as instalações oferecessem resultados “luminosos” satisfatórios, que já constavam dos contratos para iluminação publica, entre governo e concessionária.

Era um procedimento similar ao europeu em circunstâncias semelhantes, que persistiu nos contratos e nas renovações até o advento da eletricidade
na iluminação. A partir daí, o tratamento da iluminação pública foi aperfeiçoado com a evolução do conhecimento, a inovação nos produtos e o maior domínio sobre a energia elétrica.

No entanto, isso não se aplicava aos projetos destinados à iluminação de interiores, limitando-se apenas à fixação de pontos para bicos de gás (combustores) ou lâmpadas elétricas no ambiente, sem maiores preocupações com os demais requisitos de uma boa iluminação. O aspecto visual ou decorativo era o fator predominante na escolha da fonte luminosa.

Os primeiros passos para o surgimento e evolução da luminotécnica começaram no inicio do século XX, com a fundação, em 1903, da Comission Internationale de Eclairage – CIE. O objetivo era expandir o âmbito da Comission Internationale Photometrie, dedicando-se ao estudo do comportamento do olho humano e pesquisas no campo da luz, das cores e da visão.

Em 1906, instalou-se nos EUA a Illuminating Engineering Society – IES para pesquisar, difundir e estimular o uso adequado da iluminação.

As pesquisas se multiplicaram, redirecionando o conhecimento da época e introduzindo novos conceitos no uso e na avaliação da iluminação. As décadas de 20 e 30 foram de grande florescimento nas inovações do tratamento da iluminação. Por  outro lado, a Europa, liderada pela França e os EUA, começava a dar à iluminação uma nova dimensão, estimulando soluções estéticas, enquadradas como arte decorativa sob o conceito de uma “arquitetura de luz”.

No Brasil, a introdução desses novos conceitos processou-se através de um planejamento conjunto, liderado pela General Electric, com a participação das empresas Light (Rio e São Paulo) e o apoio de concessionárias regionais de energia
elétrica. Dessa parceria surgiu, em 1926, o Lighting Service Bureau – LSB -, com sede no Rio de Janeiro e uma equipe técnica composta por americanos e brasileiros, chefiada pelo engenheiro Nelson C. Graça.

O LSB era uma organização sem fins lucrativos, que prestava serviços gratuitamente e tinha o objetivo de divulgar os novos conceitos luminotécnicos, editando publicações e promovendo palestras e cursos para a formação de pessoal especializado.

O primeiro curso de iluminação no Brasil ocorreu, em 1928, na cidade de São Paulo. E, no final da década de 30, foi fundado, no Rio de Janeiro, o Instituto Brasileiro de Iluminação para disseminar também os novos conceitos luminotécnicos. Além disso,  o LSB promovia também demonstrações itinerantes denominadas “campanhas de iluminação”, com um carro equipado com todo material destinado às experiências e demonstrações, percorrendo muitas cidades, principalmente da região sudeste (RJ, SP, MG) para a conscientização de engenheiros, empresas e equipes das concessionárias de energia elétrica.

Quando Thomas Alva Edison transformou em realidade, em 1879, o grande sonho do século, ao desenvolver uma fonte de luz artificial prática, segura e barata, a humanidade não foi mais a mesma. A lâmpada incandescente inaugurava uma nova era que persiste até os dias atuais, onde a eletricidade passou a ser a grande provedora de energia para a iluminação interna e pública. Desde então, outros desenvolvimentos se sucederam e novas lâmpadas surgiram no mercado, baseadas em princípios semelhantes ou adversos.

A lâmpada incandescente inaugurou a série. É utilizada até hoje, principalmente para a iluminação residencial, apesar do baixo rendimento e durabilidade, quando comparada às tecnologias de iluminação atuais, que disponibilizam produtos com mais eficiência e durabilidade. Ela pode perder em torno de 20% de sua luminosidade até o fim de sua vida útil, estimada entre 750 a mil horas. Por esse motivo, será retirada do mercado até 2016, atendendo principalmente à preocupação com a escassez de energia e o emprego de soluções mais inteligentes. A expectativa é que sejam substituídas por lâmpadas fluorescentes compactas.

No início do século XX, surgiram as lâmpadas halógenas, uma evolução da incandescente. O diferencial entre as duas é o halogênio, que evita que a lâmpada escureça e haja depreciação da vida útil ou do fluxo luminoso. Isso permite que elas tenham tamanho reduzido e produzam mais luz, porém a temperatura é mais elevada. Para solucionar esse problema, essas lâmpadas possuem tubo de quartzo, enquanto as incandescentes utilizam o vidro. Os fabricantes oferecem opções que reduzem em até 30% o consumo de energia.

Nova geração de lâmpadas

Uma nova era foi iniciada com as lâmpadas de descarga elétrica. A lâmpada fluorescente, que se tornou viável comercialmente em 1930, foi a primeira delas. Trata-se de uma lâmpada de descarga de baixa pressão, que utiliza reator, atualmente eletrônico, para dar a partida, limitar a corrente elétrica e proteger o circuito. Essa lâmpada leva de três a cinco minutos para atingir o funcionamento normal, tempo necessário para que o mercúrio e outros componentes metálicos se expandam e produzam luz.

Na década de 1970, a lâmpada fluorescente ganhou notoriedade e foi responsável por cerca de 80% de toda a luz artificial do planeta. A miniaturização e as formas variadas possibilitaram ampla disseminação nas residências, comércio e indústria, com aplicações, inclusive, em algumas vias públicas. São reconhecidas mundialmente por sua eficiência energética e, segundo informações dos fabricantes, a economia de energia pode chegar a 80% se comparadas com as incandescentes e a vida média, em torno de 10 mil horas.

Ao longo do tempo, esse produto sofreu mudanças e a preocupação com o meio ambiente motivou a produção de fluorescentes com baixa quantidade de uso de metais e durabilidade de 75 mil horas.

Uma variação nessa modalidade foi a lâmpada por indução eletromagnética criada na década de 1980, que conta com bobinas magnéticas para vaporizar o mercúrio por indução dos elétrons. Algumas usam amálgama no lugar do mercúrio, visando diminuir o risco de contaminação no descarte. Sua vida útil pode chegar a 100 mil horas. Essa lâmpada tem demonstrado bom rendimento na iluminação pública, especialmente em locais de difícil acesso, pela durabilidade e baixo índice de manutenção.

Alcança 80 lumens por Watt, mas necessita de uma luminária especial para atender o formato incomum (quadrada com cantos arredondados) e o alto custo. A origem da lâmpada a vapor de mercúrio coincidiu com a da lâmpada fluorescente, pois ambas surgiram na década de 30, em decorrência de sucessivos desenvolvimentos  tecnológicos, desde meados do século XIX. Em 1901, desenvolveu-se a lâmpada a vapor de mercúrio a baixa pressão e, em 1908, foi a vez da lâmpada a vapor de mercúrio a alta pressão.

O sucesso da lâmpada a vapor de mercúrio de baixa pressão deu-se principalmente pela expansão da indústria automotiva norte-americana. No Brasil, ela foi amplamente aplicada na iluminação pública, principalmente na década de 1980. Perdeu espaço para as lâmpadas a vapor de sódio de alta pressão, devido à baixa eficiência energética, entre 40 e 60 lumens por Watt. A lâmpada a vapor de mercúrio possui vida útil média entre 10 mil e 15 mil horas.

Também na década de 30, surgiram as lâmpadas a vapor de sódio de alta pressão e as de baixa pressão. Esta última, com uma luz mais amarelada em relação aos modelos de alta pressão, levava até dez minutos para acender completamente. O alto rendimento de 180 lumens popularizou essa lâmpada na década de 1950.

A partir da década de 60, foi substituída pelas modernas lâmpadas a vapor de sódio de alta pressão, que trouxeram como novidade o tubo de descarga de cerâmica em substituição ao tubo de quartzo, para suportar o alto poder de corrosão do sódio sob alta pressão e temperatura. Hoje essa lâmpada é a mais utilizada e está disponível em diversos formatos e potências, com rendimento de 120 lumens por Watt e 18 mil a 32 mil horas de vida em média. O acendimento leva de um a dois minutos e o reacendimento, menos de 60 segundos.

Essa modalidade oferecia, ainda, o modelo “stand by”, especialmente desenhado para túneis e, o “retrofit” ou intercambiável, que reduzia custos com a troca de lâmpadas em larga escala.

Em 1941, surgiu a lâmpada mista, uma fonte de luz híbrida que utiliza o mesmo mecanismo das lâmpadas fluorescentes e de mercúrio. A diferença é que o acendimento acontece por incandescência, dispensando o uso do reator para ativar o funcionamento.

O objetivo foi superar o rendimento das lâmpadas existentes e melhorar a iluminação pública. No entanto, a lâmpada a vapor de mercúrio de alta pressão, apesar de ter surgido antes, ainda era mais eficiente. A lâmpada mista foi bastante difundida por não utilizar o reator, mas oferecia durabilidade e eficácia menores. Também no início do século XX foi patenteado outro modelo – a lâmpada a vapor de mercúrio com iodetos metálicos – uma evolução da lâmpada a vapor de mercúrio de alta pressão. Ela é semelhante à lâmpada a vapor de sódio, utiliza reator e ignitor para alcançar o pulso de partida de até 4,5 mil Volts, com a possibilidade de variar a cor da luz de acordo com os tipos de metais nobres vaporizados. Assim como as de sódio, as lâmpadas a vapor metálico podem ser encontradas em vários formatos e são aplicadas em locais que necessitam de grande fluxo luminoso, com boa reprodução de cores e eficiência energética, como shoppings, indústrias e lojas. Tem vida útil média de 12 mil horas e rendimento de 100 lumens por Watt.

A revolução do LED

Enfim, essa série de lâmpadas atendeu, por muito tempo, às necessidades de iluminação pública e de interiores e até hoje ainda está presente em diferentes locais. Atualmente, a preocupação não se concentra apenas na eficiência luminosa, o meio ambiente surge como fator determinante no desenvolvimento e escolha dos produtos, direcionando as pesquisas para a redução do desperdício e da contaminação do solo.

A iluminação tem de ser sustentável, eficiente e de baixo custo. E a tecnologia LED (Light Emitting Diode) ou diodos emissores de luz é a atual aposta do mercado nessa área, segundo os especialistas, por ser a que tem a melhor relação com o meio ambiente, já que a redução do consumo de energia pode variar entre 50% e 80% comparando-se com as tecnologias tradicionais.

Usado inicialmente como luz de sinalização em aparelhos eletroeletrônicos, ou até mesmo em telas de relógios e celulares, o LED baseia-se na tecnologia de chip, ou seja, é um diodo que emite luz. É composto por diodos semicondutores que convertem eletricidade em luz visível. São pequenas fontes de luz que podem ser concentradas numa série de aberturas estreitas para distribuição de luz intensa. O diodo é um dispositivo que permite que a corrente percorra em uma única direção.

Quando a eletricidade passa por ele, os átomos liberam energia, gerando a luz. Os LEDs estão revolucionando a forma como se utiliza a luz. Eles permitem fontes de iluminação controláveis, ajustáveis e inteligentes, direcionando a luz para a área desejada. Com isso, é possível uniformizar a luminosidade e reduzir manchas ou pontos escuros, perda de iluminação entre as fontes de luz, bem como consumo de energia e contaminação.

Além disso, os LEDs oferecem maior rendimento luminoso que as lâmpadas econômicas ou as de vapor de sódio, tradicionalmente utilizadas nos sistemas de iluminação pública e oito vezes mais iluminação que as obsoletas lâmpadas incandescentes. Permitem economia entre 60% e 90% quando comparados às lâmpadas incandescentes convencionais, de sódio ou de mercúrio, e de 10% a 20% em relação às lâmpadas de baixo consumo.

Outro ponto forte dessas lâmpadas está na durabilidade, superior a 50 mil horas, que reduz os custos de manutenção, evitando interrupções do serviço, prejuízos e substituições constantes. Por esse motivo, elas são ideais para aplicações onde é complicado ou custoso instalar e manter as luminárias, como exemplo, pontes, estruturas de grande altura ou iluminação de segurança. As lâmpadas LED operam em baixa voltagem e geram pouco calor, proporcionando segurança aos usuários durante sua instalação e operação. Resistem a grandes variações de temperatura e vibração e dificilmente se quebram.

Estão disponíveis numa ampla variedade de cores e não requerem filtros, gerando cores mais puras e profundas, sem desperdício de energia. Ao contrário das lâmpadas fluorescentes econômicas ou de sódio, as de LED têm uma partida rápida e não demoram a alcançar o nível de iluminação e de temperatura da cor, possibilitando a criação de efeitos tipo flashing. As luzes LED são recicláveis, não contaminam o meio ambiente e podem ser usadas na iluminação de prédios históricos ou vegetações, sem risco de ocasionar danos. Isto porque elas produzem um calor mínimo e não emitem raios ultravioleta ou infravermelho. Já, as lâmpadas fluorescentes econômicas e as de sódio contêm mercúrio e as fluorescentes emitem, ainda, ondas eletromagnéticas nocivas à saúde a uma curta distância (lâmpadas de escritório ou de cabeceira).

Originalmente, os LEDs eram utilizados em aplicações muito específicas, mas hoje esses sistemas de iluminação atendem à totalidade do mercado mundial, substituindo as tradicionais lâmpadas incandescentes e fluorescentes. É uma tecnologia muito superior as outras no desenho de sistemas de iluminação inteligentes, para interiores e exteriores, e atendem às aplicações que requerem reguladores de intensidade luminosa (dimmers), sensores volumétricos, timer e outros. Permitem economia substancial no custo do fio de cobre, cuja espessura é apenas uma fração da requerida por instalações de lâmpadas tradicionais (sódio ou vapor metálico).

Os sistemas de iluminação LED para exteriores ou espaços abertos podem proporcionar um padrão regular do feixe de luz, com uma luminosidade uniforme. Oferecem desenhos inovadores, luminárias que maximizam o rendimento dos sistemas de iluminação, graças ao tamanho reduzido e a sua geometria, alcançando uma saturação de cor e brilho maior que as lâmpadas convencionais.

Apesar das vantagens, o preço ainda é um grande entrave para ampliar o uso dessa tecnologia, mas, segundo especialistas, o investimento inicial se justifica pela economia ao longo da vida útil da lâmpada. No entanto, é muito importante saber avaliar as características técnicas do produto para garantir a sua eficácia, durabilidade e baixo consumo ao longo do tempo.

Um pouco de história

Em alguns países a aplicação em larga escala dos LEDs já é uma realidade. No Brasil,  existem algumas iniciativas nesse sentido como a que foi feita, em 2010, no centro de São Paulo, na Rua Avanhandava, uma das primeiras do país a receber luminárias LED, gerando economia de 46% no consumo de energia.

Também a Rua do Arouche, na capital paulista, teve sua iluminação modificada em maio de 2011, com a instalação de luminárias de diodos emissores de luz brancos em dez postes, em substituição às lâmpadas convencionais. Em termos de história, existem alguns registros anteriores, mas o que se sabe, de fato, é que o primeiro LED foi descoberto em 1962, por Nick Holonyak Jr., que inventou o primeiro diodo emissor de luz na General Electric. Ele era vermelho e foi usado como indicador em  várias aplicações. Na década de 1970, foram criados os LEDs verdes, amarelos e alaranjados, tecnologia que foi adotada nos displays de calculadoras, relógios digitais e outros equipamentos.

Em 1980, foram desenvolvidos LEDs mais eficientes, usando menos energia e com níveis de iluminação dez vezes maiores que os anteriores, o que viabilizou o uso em painéis publicitários e outros. A partir de 1990, os semáforos adotaram essa tecnologia e passaram a ser fabricados com LED. Em 1993, surgiu o primeiro LED azul viável comercialmente e, em 1995, o pesquisador japonês Shuji Nakamura descobriu o LED de luz branca, gerado por uma camada de fósforo sobre o LED azul, para converter a luz ultravioleta em luz branca, o mesmo processo da lâmpada fluorescente. Esse foi o maior marco em termos de evolução do LED, mas os aperfeiçoamentos continuam.

Novas opções em iluminação

A palavra de ordem é economia de energia e não só as lâmpadas estão passando por diversos aperfeiçoamentos para tornarem-se mais econômicas, mas as pesquisas continuam por novas alternativas que tragam outras opções em iluminação. Uma delas é a iluminação solar, que já é uma realidade tecnológica e tem evoluído bastante, mas aguarda o barateamento do custo para a instalação em maior escala, principalmente em países fartamente banhados pelo Sol, como é o caso do Brasil. O sistema de iluminação consiste em usar um módulo solar fotovoltaico para gerar eletricidade a partir da radiação do sol e baterias para armazenar a energia gerada durante o dia e iluminar à noite. As lâmpadas usadas são as fluorescentes ou as de LED.

Esta opção ainda é inviável para a maioria da população atualmente, mas, dentro de alguns anos, com o aumento da demanda e maior evolução tecnológica, acredita-se que haverá bastante concorrência de mercado e os preços devem baixar, facilitando a aquisição deste sistema. Assim, ficará para a fibra óptica a geração e a distribuição de energia e iluminação da nova era com uma potencialidade tecnológica fantástica.

Na verdade, a fibra óptica é, hoje, um dos mais modernos sistemas mundiais de iluminação. Utiliza fontes geradoras de luz que alimentam diversos cabos ópticos com uma única lâmpada. Os cabos transportam o fluxo luminoso até a outra extremidade, possibilitando a instalação de terminais com diferentes características, como exemplo, a utilização de um dispositivo de colorização para gerar efeitos especiais.

Além de uma iluminação de impacto e dinâmica, a fibra óptica economiza energia elétrica, já que apenas uma lâmpada pode iluminar diversos cabos e, portanto, diversos pontos. Também oferece grande durabilidade, baixa necessidade de manutenção, segurança, flexibilidade na utilização, redução do consumo de energia, não conduz energia elétrica nem calor pelos cabos, fontes com IRC (Índice de Reprodução de Cores) elevado e alta durabilidade. Assim como os LEDs, não emitem raios infravermelhos nem ultravioletas e permitem efeitos especiais e troca de cores.

Seus benefícios e diversificações de aplicabilidade da luz aumentam a procura por esses sistemas, que podem ser usados, especialmente, para iluminação de vitrines, nichos, escadas, contornos arquitetônicos, piscinas, cascatas, fontes, ofurôs, jardins, fachadas, museus, efeitos decorativos diversos, balizamento de piso, entre outros.

A fibra óptica mais utilizada em iluminação arquitetônica e decorativa é formada por um composto polimérico do material Polimetil Metacrilato (PMMA). A camada externa de cada fio óptico possui um alto índice de reflexão e, o núcleo, alto índice de refração. Desta forma, a luz é conduzida de uma extremidade a outra da fibra, com perdas mínimas no percurso. Utiliza-se fontes geradoras de luz que podem alimentar diversos cabos ópticos com uma única lâmpada, transportando o fluxo luminoso até a outra extremidade.

Podem ser acoplados terminais com características diferenciadas, que permitem controle de ângulo de facho, efeitos de difusão ou, ainda, acabamento. Os primeiros estudos de que se tem notícia sobre a transmissão guiada pela luz aconteceram em 1870, quando John Tyndall demonstrou que a luz poderia ser conduzida. Mas foi em meados da década de 1980 que houve o crescimento da tecnologia de fibra óptica na iluminação. E, hoje, sua utilização esta cada vez mais difundida no Brasil e no mundo.

Origens da luminotécnica no Brasil

O termo “Luminotécnica” surgiu, no início da década de 30, para definir o que, em língua inglesa é conhecido como Lighting Design and Aplication. Os registros mais remotos foram encontrados em 1932. Antes disso, chamava-se simplesmente de aplicações ou projetos de iluminação. Em meados do século XIX, quando houve a primeira implantação de gás canalizado no país, havia preocupação com os projetos para que as instalações oferecessem resultados “luminosos” satisfatórios, que já constavam dos contratos para iluminação publica, entre governo e concessionária.

Era um procedimento similar ao europeu em circunstâncias semelhantes, que persistiu nos contratos e nas renovações até o advento da eletricidade
na iluminação. A partir daí, o tratamento da iluminação pública foi aperfeiçoado com a evolução do conhecimento, a inovação nos produtos e o maior domínio sobre a energia elétrica.

No entanto, isso não se aplicava aos projetos destinados à iluminação de interiores, limitando-se apenas à fixação de pontos para bicos de gás (combustores) ou lâmpadas elétricas no ambiente, sem maiores preocupações com os demais requisitos de uma boa iluminação. O aspecto visual ou decorativo era o fator predominante na escolha da fonte luminosa.

Os primeiros passos para o surgimento e evolução da luminotécnica começaram no inicio do século XX, com a fundação, em 1903, da Comission Internationale de Eclairage – CIE. O objetivo era expandir o âmbito da Comission Internationale Photometrie, dedicando-se ao estudo do comportamento do olho humano e pesquisas no campo da luz, das cores e da visão.

Em 1906, instalou-se nos EUA a Illuminating Engineering Society – IES para pesquisar, difundir e estimular o uso adequado da iluminação.

As pesquisas se multiplicaram, redirecionando o conhecimento da época e introduzindo novos conceitos no uso e na avaliação da iluminação. As décadas de 20 e 30 foram de grande florescimento nas inovações do tratamento da iluminação. Por  outro lado, a Europa, liderada pela França e os EUA, começava a dar à iluminação uma nova dimensão, estimulando soluções estéticas, enquadradas como arte decorativa sob o conceito de uma “arquitetura de luz”.

No Brasil, a introdução desses novos conceitos processou-se através de um planejamento conjunto, liderado pela General Electric, com a participação das empresas Light (Rio e São Paulo) e o apoio de concessionárias regionais de energia
elétrica. Dessa parceria surgiu, em 1926, o Lighting Service Bureau – LSB -, com sede no Rio de Janeiro e uma equipe técnica composta por americanos e brasileiros, chefiada pelo engenheiro Nelson C. Graça.

O LSB era uma organização sem fins lucrativos, que prestava serviços gratuitamente e tinha o objetivo de divulgar os novos conceitos luminotécnicos, editando publicações e promovendo palestras e cursos para a formação de pessoal especializado.

O primeiro curso de iluminação no Brasil ocorreu, em 1928, na cidade de São Paulo. E, no final da década de 30, foi fundado, no Rio de Janeiro, o Instituto Brasileiro de Iluminação para disseminar também os novos conceitos luminotécnicos. Além disso,  o LSB promovia também demonstrações itinerantes denominadas “campanhas de iluminação”, com um carro equipado com todo material destinado às experiências e demonstrações, percorrendo muitas cidades, principalmente da região sudeste (RJ, SP, MG) para a conscientização de engenheiros, empresas e equipes das concessionárias de energia elétrica.

Outra atividade importante do LSB foi o levantamento das instalações de iluminação (pública e particular) em diversas capitais, bem como o estudo de um plano luminotécnico para modernizá-las. Pouco depois da sua instalação, o LSB ampliou suas atividades com a abertura de uma filial em São Paulo, cujos resultados foram muito expressivos, diante da riqueza econômica regional.

Por seu intermédio, o país pode assimilar rapidamente novos conceitos como aplicação de lentes prismáticas “holophone” para melhor direcionamento da luz, a utilização adequada dos globos em detrimento da lâmpada nua e as vantagens (conforto visual) pelo uso das novas lâmpadas com acabamento fosco. Seu grande êxito concentrou-se na melhoria dos níveis de iluminação, até então extremamente deficientes. Na iluminação pública, foi também o apogeu das luminárias “Novolux” de alta eficiência (equipadas com globos de vidro corrugado), a grande difusão dos postes ornamentais e a melhoria da uniformidade da iluminância ao longo das vias de tráfego.

Das pranchetas do LSB surgiram projetos urbanísticos que remodelaram várias capitais brasileiras. As cidades do Rio de Janeiro e São Paulo posicionaram-se entre as mais bem iluminadas do mundo. Foram também de sua concepção alguns projetos luminotécnicos pioneiros, como o uso de tetos luminosos no conjunto cirúrgico do Hospital Gaffrée Guinle (1926), iluminação do estádio do Vasco da Gama (1928), iluminação totalmente indireta em salas de aula (1928), iluminação para projetores, em torres, nos pátios de manobra e carga da Companhia Paulista de Estrada de Ferro (1927) e da EFCB (1929) Destacam-se também as soluções ornamentais, como a monumental fonte luminosa de Poços de Caldas e a iluminação festiva dos jardins do Palácio Guanabara (1927), a decoração das áreas centrais do Rio por ocasião da visita do presidente americano Herbert Hoower (1928), a iluminação interna, indireta, da Igreja Candelária (1930) e a iluminação da estátua do Cristo Redentor, no Corcovado (1931).

Foi também a fase da modernização da iluminação de prédios para fins comerciais, quando os principais edifícios públicos e monumentos do Rio de Janeiro (e outras capitais brasileiras) começaram a ser realçados pelo efeito noturno da iluminação e projetores. A partir de 1931, o LSB admitiu, em seus quadros, como Conselheiro Técnico, o engenheiro Dulcídio de Almeida Pereira, professor Catedrático de Física da antiga escola Politécnica (Rio), com grande experiência no campo da iluminação. Ele dinamizou os trabalhos do LSB e intensificou a divulgação no meio técnico, criando e conduzindo o primeiro curso completo de Luminotécnica no país (1932).

Em 1935, após nove anos de um amplo trabalho que modificou o comportamento do meio técnico nacional, o LSB deixou de existir e suas atividades foram absorvidas pela General Eletric S.A. Implantou-se, no Brasil, as bases da Luminotécnica e o LSB cumpriu seus objetivos de ser um escritório a serviço da iluminação.

Coordenação Editorial e Redação: Neide Lamanna

Capa:  Raphael Lobosco

Projeto Gráfico: André Siqueira

Ilustração: Raphael Lobosco