62ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica

FOTOMETRIA DE DIODOS EMISSORES DE LUZ E ANÁLISE DE APLICAÇÕES

Felipe Guilherme Stein 1, 2 José Fernando Fragalli 1, 3

1. Universidade do Estado de Santa Catarina 2. PET Engenharia Elétrica 3. Prof. Dr./Departamento de Física

INTRODUÇÃO:

Historicamente diodos emissores de luz - LEDs - sempre foram utilizados para indicação luminosa e interface de informações à um usuário, cumprindo este papel de forma prática e barata. Entretanto, de algum tempo para cá, tem-se observado a expansão de outro ramo de aplicação para LEDs: a iluminação. Isto foi possível com o advento dos LEDs de alto brilho e dos LEDs de potência. Á primeira vista pode-se pensar não haver grande diferença entre um LED indicativo e um usado para iluminação; no entanto, a potência consumida é uma diferença muito importante, pois em um LED para iluminação ela pode chegar a dezenas de vezes a de um LED comum. Tendo em vista a atualidade do tema, naturalmente, o assunto se torna tema de pesquisas e desenvolvimento tecnológico. Assim, com o intuito de aproximar essa realidade das pesquisas e atividades acadêmicas dentro da Universidade do Estado de Santa Catarina, bem como de inserir atividades inovadoras como essa no âmbito das atividades do Grupo PET Engenharia Elétrica desta instituição, foi objetivado este trabalho.

METODOLOGIA:

Inicialmente foram experimentados inúmeros modelos de LEDs, com variados comprimentos de onda, diversos tamanhos e potências. Inicialmente mediu-se o espectro de emissão de luz de cada LED com um espectrômetro OceanOptics modelo USB-2000. Isto foi feito com o objetivo de se determinar com precisão qual o real comprimento de onda associado a cada LED, bem como sua intensidade relativa. Com esses dados em mãos, foi eleito dentre os LEDs experimentados um do tipo "alto brilho" para dar seqüência ao estudo. Com uma banda de comprimentos de onda bastante larga, este LED "branco" produziu uma luz de cor branca muito agradável, fato que também foi levado em conta na escolha, já pensando em possíveis aplicações futuras para iluminação. Com o estudo alinhavado para o LED "branco" de alto brilho partiu-se para a realização da medida da distribuição espacial da intensidade luminosa produzida pelo LED. Isto foi feito a partir de uma montagem experimental em bancada, com a qual foi possível ter o controle sobre os parâmetros espaciais de posição relativa de um luxímetro e do LED, além do controle de corrente e tensão elétrica fornecida ao LED. Para esta medida usou-se um luxímetro BEHA modelo 93-1065L.

RESULTADOS:

Em um primeiro momento fez-se o mapeamento espacial do iluminamento proporcionado pelo diodo LED. Para tal mapeamento, foi feita uma variação de 0 a 90 graus para cada lado do ângulo polar do luxímetro no mesmo plano horizontal do LED. Variou-se também a distância entre o LED e o luxímetro, além da altura do luxímetro em relação ao plano do LED. Em cada caso variou-se apenas um parâmetro espacial do detector - altura, distância horizontal e ângulo polar -, com os outros fixos em um ponto de referência. Para todas essas medidas a potência fornecida ao diodo foi fixada em 50,0 mW. Num segundo momento foi feita a medida do iluminamento fornecido pelo LED, variando agora apenas a potência fornecida ao LED. Neste caso, o luxímetro e o LED foram mantidos fixos a uma distância horizontal de 50,0 cm, no mesmo plano horizontal (altura relativa e ângulo polar nulos). Isto foi feito para simular uma possível aplicação deste estudo que é a iluminação de uma cavidade. Este procedimento forneceu uma curva de operação do LED, pela qual se verificou o ponto no qual o LED produz o maior fluxo luminoso por área, por potência consumida. Obteve-se assim, nestas medidas, o valor de potência de 75 mW, na qual o LED produziu 140 lux.

CONCLUSÃO:

Em virtude do caráter desta pesquisa na Universidade e no âmbito das atividades do Grupo PET, visualiza-se algumas contribuições deste trabalho. As medições forneceram informações relevantes no tocante às possíveis aplicações do LED. Através das primeiras medições, foi possível verificar que ele é projetado para iluminação diretamente frontal, até regiões com ângulo polar menor do que dez graus em relação ao LED. Por ser um LED do tipo alto brilho e não um LED de potência, sua potência ainda é considerada baixa, mesmo tendo um bom iluminamento, fornecendo assim um excelente rendimento luminoso por potência consumida, o que viabiliza sua utilização na indústria. Ressalta-se aqui que o projeto se propõe a desenvolver conhecimento inicial na área, algo novo nesta instituição. Neste sentido, o projeto ampliou os conhecimentos acerca da área de iluminação à LED na Universidade. Isto propiciou o fomento de futuras pesquisas acerca do assunto, servindo como o ponto de partida de possível desenvolvimento de dispositivos que venham a utilizar diodos emissores de luz para iluminação.

Instituição de Fomento: UDESC

Palavras-chave: Diodo Emissor de Luz, Mapeamento Luminoso, Atualização da Universidade.