Andersson André Pellenz

UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO
GRANDE DO SUL – UNIJUÍ
ANDERSSON ANDRÉ PELLENZ
ANÁLISE DA QUALIDADE DAS LÂMPADAS LED COMERCIAZADAS
NO MERCADO BRASILEIRO
Santa Rosa
2016
ANDERSSON ANDRÉ PELLENZ
ANÁLISE DA QUALIDADE DAS LÂMPADAS LED COMERCIAZADAS
NO MERCADO BRASILEIRO
Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia
elétrica apresentado como requisito parcial para
obtenção do grau de Engenheiro Eletricista.
Orientador: Prof. Dr. Douglas Camponogara
Santa Rosa
2016
ANDERSSON ANDRÉ PELLENZ
ANÁLISE DA QUALIDADE DAS LÂMPADAS LED COMERCIAZADAS
NO MERCADO BRASILEIRO
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de
BACHAREL EM ENGENHARIA ELÉTRICA e aprovado em sua forma final pelo professor
orientador e pelos membros da banca examinadora.
Santa Rosa, 04 de julho de 2016
Prof. Douglas Camponogara
Doutor pela Universidade Federal de Santa Maria - Orientador
Prof.(a). Taciana Paula Enderle
Coordenadora do Curso de Engenharia Elétrica/UNIJUÍ
BANCA EXAMINADORA
Douglas Camponogara (UNIJUÍ)
Doutor pela Universidade Federal de Santa Maria
Gilson Rogério Batista (UNIJUÍ)
Mestre pela Universidade Federal de Campina Grande
À minha família e
aos meus amigos.
AGRADECIMENTOS
A minha família, especialmente aos meus pais, Édio e Maria, e à meu irmão Fernando, por
todo apoio, motivação e confiança depositada em mim.
A minha namorada Luciane, que esteve sempre ao meu lado me apoiando e incentivando
durante essa caminhada.
Ao meu orientador professor Dr. Eng. Douglas Camponogara, pelos ensinamentos e
disposição durante o decorrer deste trabalho.
Ao professor Dr. Eng. Marco Antônio Dalla Costa da Universidade Federal de Santa Maria
que possibilitou e disponibilizou o uso do laboratório do GEDRE para realização dos ensaios
luminotécnicos e elétricos.
Ao professor Me. Eng. Diogo Vargas que me auxiliou e acompanhou na realização dos
ensaios elétricos no laboratório da UFSM.
Ao acadêmico em Engenharia Elétrica, Rudimar Spannemberg Jr. que dedicou algumas
horas de seu tempo para me auxiliar na realização dos ensaios luminotécnicos.
“A mente que se abre a uma nova ideia
jamais voltará ao seu tamanho original”
Albert Einstein
RESUMO
PELLENZ, Andersson. André. Analise da qualidade das lâmpadas LED comercializadas no
mercado brasileiro. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Elétrica,
Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Santa Rosa, 2016.
Este trabalho apresenta uma análise da qualidade das lâmpadas bulbo LED comercializadas
no mercado brasileiro. Inicialmente são apresentados e definidos alguns termos técnicos
relacionados a área de iluminação, bem como as características das lâmpadas LED, os tipos de chip
LED e os drivers de acionamento utilizados em lâmpadas desse modelo. Na sequência temos um
breve resumo da portaria 389, a qual estabelece os requisitos mínimos para o processo de
certificação das lâmpadas LED. Definidos e expostos os parâmetros utilizados nos ensaios
realizados, são então apresentados os resultados obtidos nos ensaios luminotécnicos e elétricos. E
por fim uma análise dos drivers utilizados pelas lâmpadas em questão, avaliando o desempenho
dessas em relação ao que define a portaria 389.
Palavras-chave: LED. Portaria 389. Certificação.
ABSTRACT
PELLENZ, Andersson. André. Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializadas no
mercado brasileiro. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Elétrica,
Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Santa Rosa, 2016.
This paper presents a quality analysis of LED light bulbs that are sold in the Brazilian
market. First, some technical terms related to lighting area, as well as LED light bulbs features,
LED chip types, and the drive circuits used on this model of light bulbs are presented and defined.
Next, is presented a summary of ordinance 389, which establishes the minimum requirements for
LED bulbs certification. After, we introduce and define the parameters used on the tests; and
present the results of lighting and electrical tests. Lastly, an analysis of the drive circuits used on
the lamps in question is shown, evaluating its performance related to what ordinance 389 defines.
Keywords: LED. Ordinance 389. Certification.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Temperatura de cor de diferentes lâmpadas. ..................................................... 23
Figura 2 - LED HP (a) e LED HB (b). .............................................................................. 25
Figura 3 - Encapsulamento dos LEDs (a) HB e (b) HP. ................................................... 26
Figura 4 - Lâmpada bulbo LED. ........................................................................................ 40
Figura 5 - Parte interna da esfera integradora.................................................................... 42
Figura 6 - Lâmpada Philips. .............................................................................................. 45
Figura 7 - Relatório de teste na esfera integradora. ........................................................... 46
Figura 8 - Lâmpada marca 'A'. .......................................................................................... 47
Figura 9 - Relatório de teste da lâmpada A1 na esfera integradora. .................................. 48
Figura 10 - Lâmpada marca 'B'. ......................................................................................... 49
Figura 11 - Relatório de teste da lâmpada B1 na esfera integradora. ................................ 50
Figura 12 - Lâmpada marca 'C'. ......................................................................................... 51
Figura 13 - Relatório de teste da lâmpada C1 na esfera integradora. ................................ 52
Figura 14 – Tensão e corrente na lâmpada Philips. ........................................................... 55
Figura 15 - Forma de onda da lâmpada A1. ...................................................................... 56
Figura 16 – Forma de onda da lâmpada A2. ..................................................................... 57
Figura 17 – Forma de onda da lâmpada A3. ..................................................................... 58
Figura 18 – Forma de onda da lâmpada B1. ...................................................................... 59
Figura 19 – Forma de onda da lâmpada B2. ...................................................................... 60
Figura 20 – Forma de onda da lâmpada B3. ...................................................................... 61
Figura 21 – Forma de onda da lâmpada C1. ...................................................................... 62
Figura 22 – Forma de onda da lâmpada C2. ...................................................................... 63
Figura 23 – Forma de onda da lâmpada C3. ...................................................................... 64
Figura 24 - Circuito da lâmpada Philips. ........................................................................... 66
Figura 25 - Circuito e placa LED da lâmpada Philips. ...................................................... 67
Figura 26 - Circuito da lâmpada da marca "A". ................................................................ 68
Figura 27 - Circuito e placa LED da lâmpada da marca "A". ........................................... 68
Figura 28 - Circuito da lâmpada da marca "B". ................................................................ 70
Figura 29 - Circuito e placa LED da lâmpada da marca "B". ........................................... 70
Figura 30 - Circuito da lâmpada da marca "C". ................................................................ 72
Figura 31 - Circuito e placa LED da lâmpada da marca "C". ........................................... 72
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Temperatura de cor correlata e tolerâncias....................................................... 36
Tabela 2 - Limite para 6.000 H.......................................................................................... 38
Tabela 3 - Dados luminotecnicos da amostra referência. .................................................. 46
Tabela 4 - Dados luminotecnicos das amostras da marca "A". ......................................... 47
Tabela 5 - Dados luminotecnicos das amostras da marca "B". ......................................... 49
Tabela 6 - Dados luminotecnicos das amostras da marca "C". ......................................... 51
Tabela 7 - Dados elétricos da amostra referência. ............................................................. 54
Tabela 8 - Dados elétricos das amostras da marca "A". .................................................... 56
Tabela 9 - Dados elétricos das amostras da marca "B". .................................................... 59
Tabela 10 - Dados elétricos das amostras da marca "C". .................................................. 62
Tabela 11 - Componentes da lâmpada Philips................................................................... 67
Tabela 12 - Componentes da lâmpada da marca "A". ....................................................... 69
Tabela 13 - Componentes da lâmpada da marca "B". ....................................................... 71
Tabela 14 - Componentes da lâmpada da marca "C". ....................................................... 73
LISTA DE SIGLAS
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
EBTS
Extra Baixa Tensão de Segurança
IEC
Comissão Eletrotécnica Internacional
IRC
Índice de Reprodução de Cor
LED
Diodo Emissor de Luz
LFC
Lâmpadas Fluorescentes Compactas
NBR
Norma Brasileira
TCC
Temperatura de Cor Correlata
SUMÁRIO
1
Introdução ........................................................................................................ 16
2
Revisão Bibliográfica ...................................................................................... 21
2.1
Fluxo luminoso.................................................................................................. 21
2.2
Eficácia luminosa .............................................................................................. 21
2.3
Vida útil ............................................................................................................. 22
2.4
Temperatura de cor ........................................................................................... 22
2.5
Índice de reprodução de cor (IRC) .................................................................... 23
2.6
LED ................................................................................................................... 24
2.7
LEDs como fonte de luz. ................................................................................... 24
2.8
Caraterísticas construtivas dos LEDs ................................................................ 25
2.9
Diferentes tipos de chip LED ............................................................................ 25
2.10
LEDs de Potência .............................................................................................. 26
2.11
Influência da forma de onda de corrente sobre a fotometria do LED ............... 27
2.12
Temperatura de operação do LED .................................................................... 28
2.13
Obtenção da cor branca no LED ....................................................................... 28
2.14
Circuitos de acionamento de LEDs ................................................................... 29
2.15
Eficiência luminosa média das lâmpadas LED ................................................. 30
3
Portaria n. ° 389 – Certificação lampadas LED ........................................... 31
3.1
Objetivo ............................................................................................................. 31
3.2
Aplicação da portaria ........................................................................................ 31
3.3
Definições ......................................................................................................... 32
3.3.1
Lâmpadas LED com dispositivo de controle integrado .................................... 32
3.3.2
Valor nominal.................................................................................................... 32
3.3.3
Tensão de ensaio ............................................................................................... 32
3.3.4
Valores Iniciais.................................................................................................. 33
3.3.5
Vida útil – Manutenção de fluxo do LED (L70) ............................................... 33
3.3.6
Tempo de estabilização ..................................................................................... 33
3.4
Requisitos técnicos referente a segurança ......................................................... 33
3.4.1
Requisitos gerais ............................................................................................... 33
3.4.2
Marcação ........................................................................................................... 34
3.4.3
Proteção contra contato acidental com partes vivas .......................................... 34
3.4.4
Resistencia de isolação ...................................................................................... 34
3.4.5
Rigidez dielétrica .............................................................................................. 34
3.5
Requisitos técnicos referentes a eficiência energética ...................................... 35
3.5.1
Características Elétricas e Fotométricas ............................................................ 35
3.5.2
Ensaio de manutenção de fluxo e definição de vida nominal ........................... 37
3.5.3
Qualificação para realização de ensaios de 3 000 h .......................................... 37
3.5.4
Realização dos ensaios de 3 000 h e 6 000 h .................................................... 38
3.5.5
Ensaio a resistência ........................................................................................... 39
3.5.6
Ciclos térmicos e ciclos de comutação.............................................................. 39
4
Ensaios Luminotécnicos.................................................................................. 40
4.1
lÂmpadas analisadas ......................................................................................... 40
4.2
Esfera Integradora ............................................................................................. 41
4.3
ensaios luminotécnicos...................................................................................... 43
4.3.1
Ensaio da amostra referência ............................................................................ 45
4.3.2
Ensaio das amostras marca “A” ........................................................................ 47
4.3.3
Ensaio das amostras marca “B” ........................................................................ 49
4.3.4
Ensaio das amostras marca “C” ........................................................................ 51
4.4
Resultados dos ensaios luminotécnicos ............................................................ 53
5
Ensaios Elétricos.............................................................................................. 54
5.1
Amostra referência - Philips.............................................................................. 54
5.2
Amostras da marca “A” .................................................................................... 56
5.3
Amostras da marca “B” ..................................................................................... 59
5.4
Amostras da marca “C” ..................................................................................... 62
5.5
Resultados dos ensaios elétricos ....................................................................... 65
6
Circuito elétricos das lâmpadas em análise. ................................................. 66
6.1
Circuito e componentes da lâmpada Philips ..................................................... 66
6.2
Circuito e componentes da lâmpada da marca “A”........................................... 68
6.3
Circuito e componentes da lâmpada da marca “B” ........................................... 70
6.4
Circuito e componentes da lâmpada da marca “C” ........................................... 72
6.5
Resultados da análise dos drivers ...................................................................... 73
7
Conclusão ......................................................................................................... 74
REFERÊNCIAS .............................................................................................................. 76
16
1
INTRODUÇÃO
O uso de fonte de luz artificial ocorreu pela primeira vez na era pré-histórica, quando o
homem descobriu o fogo, que é considerado a primeira fonte de luz artificial. Esse foi por séculos
o único meio de se obter luz artificial, tendo algumas evoluções com o surgimento das velas de
parafinas e do lampião, mas que mesmo assim ainda usavam o fogo como meio de obtenção de
energia em forma de luz (COSTA, 2005).
No entanto a evolução das fontes de iluminação teve uma avanço significativo no século
XVIII, quando após inúmeros experimentos surgiu a primeira lâmpada comercialmente viável,
criada por Thomas Edison e Joseph Swan. A mesma emitia luz através do aquecimento de um
filamento de carbono quando esse era percorrido por uma corrente elétrica, o funcionamento é
similar ao das lâmpadas incandescentes atuais. Havia sido criado a primeira forma de obtenção de
luz por meio de energia elétrica, um avanço importante para a história da humanidade
(CAMPONOGARA, 2015).
A possibilidade da obtenção de luz através de energia elétrica causou inúmeras mudanças
no cenário mundial. As empresas puderam estender seus períodos de trabalho uma vez não
dependiam mais apenas da iluminação natural.
Com o aumento considerável do uso de lâmpadas, a iluminação artificial começou a
representar uma parcela significativa do consumo de energia elétrica produzida. O crescente
aumento na demanda de energia elétrica tornou a busca por sistemas de iluminação mais eficientes
cada vez mais importante.
O fato da emissão de luz das lâmpadas incandescentes ocorrer através de aquecimento,
permite que essas apresentem vantagens como, um alto índice de reprodução de cor, fator
importante que faz com que os objetos por essa iluminados tenham sua cor reproduzida de maneira
semelhante do que quando estão iluminados pela luz natural. A aplicação dessas também é atrativa
quando busca-se conforto visual uma vez que apresentam baixa temperatura de cor.
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Andersson André Pellenz ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa
DCEENG/UNIJUÍ, 2016
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Por outro lado o baixo rendimento e eficiência desse modelo foi um fator de grande
importância para a busca por fontes de iluminação alternativas, já que apenas aproximadamente
8% da energia consumida pelas lâmpadas incandescentes é transformada em luz visível.
Com baixa eficácia luminosa e vida útil reduzida aos poucos as lâmpadas incandescentes
foram perdendo espaço para as lâmpadas fluorescentes tubulares, também conhecidas com
lâmpadas de descarga. Nesse modelo a luz é produzida através da passagem de corrente elétrica
em um gás ou mistura de gases contidas em um tubo, é aplicada uma tensão elevada nos eletrodos
o que faz a tensão vencer a rigidez dielétrica do meio gasosos (PINTO, 2008).
Além de apresentar eficácia luminosa e vida útil maior as lâmpadas fluorescentes
apresentam ainda algumas outras vantagens, como o fato de não produzir calor excessivo e a
possibilidade de obter uma temperatura de cor de 6500 K, o que resulta em uma luz branca.
Por outro lado essas lâmpadas apresentam como desvantagens a necessidade do uso de
reatores externos e seu tamanho grande em comprimento o que torna o uso das mesma complicado
quando a intensão é o uso de uma luminária pequena. Além disso os gases presentes na composição
dessas são tóxicos e por isso a necessidade do descarte correto no fim da vida útil das mesmas
(PINTO, 2008).
Com o intuito de eliminar o uso de reatores externos e a necessidade de reduzir o tamanho
desse modelo de lâmpada, foram criadas as lâmpadas fluorescentes compactas (LFC).
Apresentando tamanho reduzido, reator integrado e base igual a das lâmpadas incandescentes, as
fluorescentes compactas facilitaram a substituição das incandescentes.
No Brasil esse modelo de lâmpada ganhou força em 2001, após a crise energética que afetou
o país. Como a demanda de energia elétrica aumentou muito o governo incentivou o uso das
lâmpadas fluorescentes compactas na tentativa de reduzir o consumo, o que funcionou em partes.
Com aumento na procura pelas LFC, principalmente para aplicação na iluminação residencial, ouve
uma invasão de produtos de baixa qualidade. Para resolver isso o governo decidiu fiscalizar essas
lâmpadas, determinando em 2007 que as mesmas devem passar por um processo de certificação e
serem aprovadas pelo INMETRO para que possam ser comercializadas no mercado brasileiro
(PINTO, 2008).
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
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Dessa forma conseguiu-se fazer um controle da qualidade das lâmpadas FLC
comercializadas, garantindo segurança e confiabilidade aos consumidores, tanto que esse modelo
é o mais usado atualmente em iluminação de residências e ambientes internos.
Mesmo com todas essas vantagens as lâmpadas FLC ganharam um grande concorrente e
provável substituto, as lâmpadas LED que entraram no mercado brasileiro nos últimos anos. As
lâmpadas LED (Diodos Emissores de Luz), dispositivos semicondutores que produzem luz através
da combinação de elétrons e lacunas em um material solido. Esse modelo vem ganhando mercado
pelo fato de apresentar maior eficácia luminosa e vida útil do que as LFC. No intuito de normatizar
e certificar a qualidade dessas lâmpadas foram estabelecidas algumas normas técnicas mínimas que
devem ser seguidas para a comercialização dessas.
Trata-se do programa de certificação para as lâmpadas LED que entrou em vigor em
dezembro de 2015 (ROSADO, 2015). Existe porém algumas questões em discussão, pelo fato de
se tratar de tecnologia inteiramente diferente da tecnologia das lâmpadas convencionais no
mercado o processo de certificação desse modelo é mais complexo e mais demorado.
A Abilumi (Associação Brasileira de Importadores de Produtos de Iluminação) tem
insistido na necessidade de certificação para esses produtos, pois entende que é a única maneira de
tirar do mercado as lâmpadas importadas de baixa qualidade que, além de promoveram um
concorrência injusta no mercado, colocam em risco os usuários e suas instalações (ROSADO,
2015).
Outro fator que leva ao grande interesse da Abilumi em certificar os produtos LED, é o fato
de muitas lâmpadas não corresponderem ao que indicam em cima da embalagem, o que faz com
que o consumidor possa estar levando para casa um produto que consume mais do que indicado na
embalagem ou que tenha um fluxo luminoso menor do que o informado.
Para que esse processo de certificação seja eficiente, é de extrema importância que ocorra
um estudo integrado entre as partes interessadas (importadores, fabricantes, agentes certificadores
e laboratórios) e que os mesmo definam parâmetros e aspectos técnicos que resultem em um
produto de qualidade com valor a altura do nicho de mercado a qual são destinadas.
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Andersson André Pellenz ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa
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É necessário compreender que não adianta querer lâmpadas LED de alto padrão, pois isso
iria torna-las muito caras. É importante sim, ter produtos de qualidade, porém sem um custo muito
elevado, tendo em vista que uma grande fatia do mercado consumidor é constituída por brasileiros
de baixa renda, que até pouco tempo compravam lâmpadas incandescentes.
Entende-se que o processo de certificação tem como objetivo oferecer a todos os brasileiros
um produto com boa relação custo-benefício, com eficiência, consumo baixo e que dure e ilumine
o que informa na embalagem.
Como o LED é uma tecnologia em franca evolução, e o Brasil ainda não possui instituições
desenvolvendo trabalhos e pesquisas na questão da qualidade e eficiência e durabilidade dos
produtos LED, cabe aos órgãos de normatização adotar e seguir as pesquisas, bem como os
programas de qualidade desenvolvidos em outros países como nos Estado Unidos (ROSADO,
2015). Isso tornará as lâmpadas LED comercializadas no Brasil um produto globalizado, com
padrões semelhantes a outros países.
Seguindo esse conceito de um produto globalizado e vendo a necessidade de adotar um
critério seguro e confiável de certificação a Abilumi, insiste para que o Inmetro adote os parâmetros
e critérios de certificação do programa Norte Americano, ENERGY STAR. Renomado e respeitado
programa de qualificação e certificação de produtos, trata-se de um programa com critérios rígidos
que foram criados após testes em laboratórios conceituados mundialmente.
A adoção de métodos de certificação comprovadamente eficientes é sem dúvida, um fator
de grande importância para que se tenha em um curto espaço de tempo produtos LED importados
e produzidos de qualidade e com uma boa relação custo benefício.
A implementação e adoção de metodologias que ainda não estão em estudo pode acabar
trazendo produtos de baixa qualidade para o Brasil, ou fazendo com que os produtos trazidos sejam
desnecessariamente sofisticados e consequentemente caros e com valores fora de mercado
(ROSADO, 2015).
Além de todo esse processo de certificação e de garantia de qualidade e eficiência das
lâmpada LED, cabe aos fabricantes e entidades certificadoras a difícil missão de ensinar e
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
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conscientizar o consumidor a escolher os produtos LED pelo fluxo luminoso que produzem e não
só pela potência.
Com base na portaria 389, a qual regulamenta a certificação das lâmpadas LED com
dispositivo de controle integrado, será apresentado no decorrer desse trabalho uma análise da
qualidade desses produtos comercializados atualmente no mercado brasileiro. Esse estudo foi
realizados seguindo parâmetros definidos na portaria citada acima.
Esse trabalho tem como objetivo demonstrar a real necessidade da aplicação de um
processo de certificação de qualidade e eficiente nas lâmpadas LED.
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Andersson André Pellenz ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa
DCEENG/UNIJUÍ, 2016
2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Com o intuito de facilitar a compreensão e o entendimento ao leitor serão apresentados e
definidos alguns termos técnicos relacionados a área de iluminação que serão citados no decorrer
do trabalho. Além disso esse capitulo também apresentada a definição dos tipos de chip LED bem
como suas características construtivas e funcionamento dos mesmos.
2.1
FLUXO LUMINOSO
É chamado de fluxo luminoso a quantidade total de radiação emitida em todas as direções
por uma fonte luminosa ou fonte de luz, que pode produzir estimulo visual. É designado pelo
símbolo F e é expressa em lumens.
Para conseguir verificar o fluxo luminoso de uma fonte de luz é necessário o uso de um
instrumento chamado de esfera integradora, equipamento esse que permite uma distribuição
homogênea dos raios de luz, permitindo assim uma verificação precisa do fluxo total emitido pela
fonte luminosa em questão. O uso desse equipamento se faz necessário pelo fato da luz emitida
pela fonte luminosa não ser uniforme.
Enquanto que nas lâmpadas convencionais o feixe de luz é irradiado em todas as direções,
no caso das lâmpadas LEDs ele é direcional, o que proporciona um melhor aproveitamento da luz
emitida pelas mesmas. (PINTO,2008).
2.2
EFICÁCIA LUMINOSA
Eficácia luminosa é um indicador utilizado para avaliar o rendimento da conversão
de energia em luz por uma determinada fonte luminosa.
Esse valor é calculado pela divisão entre o fluxo luminoso em lúmens e a potência
consumida em Watts, sendo sua unidade lúmens por watts (lm/W). Quanto mais eficaz for uma
fonte de luz, maior será o fluxo luminoso produzido com a mesma potência (DIAS, 2012).
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
22
2.3
VIDA ÚTIL
É a expectativa de durabilidade de uma fonte luminosa. Atualmente considera-se que o
término da vida útil de uma lâmpada ocorre quando a mesma atinge 70% do fluxo luminoso inicial,
diferente do que nas lâmpadas incandescentes, onde o término da vida útil ocorria com a queima
da mesma.
Para estipular a vida útil de lâmpadas incandescentes, realizavam-se teste de laboratórios,
nos quais as lâmpadas ficavam acesas até que queimassem, definindo dessa forma uma valor de
vida útil mediana.
No caso das lâmpada LEDs o sistema de análise para determinação da vida útil é outro, uma
vez que é tecnicamente inviável realizar teste de durabilidade de 30.000 horas ou mais. Nesse caso,
as lâmpadas são submetidas a testes de 6.000 a 10.000 horas, permitindo aos fabricantes garantir
uma vida útil de aproximadamente 6 vezes a quantidade de horas testadas em laboratório, isso se
os valores aferidos em testes permitam afirmar que ao final de vida útil estimada a lâmpada ainda
esteja fornecendo no mínimo 70% do fluxo luminoso inicial.
Existem vários fatores que influenciam na vida útil de uma lâmpada LED, mas sem dúvida
o circuito eletrônico e o dissipador de calor são os fatores relevantes para que se possa ter uma
lâmpada com uma vida útil longa (SILVA, 2012).
2.4
TEMPERATURA DE COR
A temperatura de cor de uma lâmpada é a cor da luz emitida por essa, valor esse que varia
de acordo com o tipo de lâmpada. Temperatura de cor igual ou menor de 3000K é considerada uma
“luz quente”, luz amarelada. Lâmpadas com temperatura de cor de 6000K ou mais são chamadas
de lâmpadas de “luz fria”. A cor da luz emitida pelo sol em céu aberto ao meio dia é considerada
“luz branca natural”, e apresenta temperatura de cor de 5800K (RODRIGUES, 2002 apud DIAS,
2012).
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Na Figura 1, é apresentada uma escala da temperatura de cor das lâmpadas.
Figura 1- Temperatura de cor de diferentes lâmpadas.
Fonte: DIAS, 2012, p. 7.
2.5
ÍNDICE DE REPRODUÇÃO DE COR (IRC)
Esse fator indica o quanto a luz artificial se aproxima da natural, quanto a fidelidade de
reprodução de cores. O IRC da luz do sol é igual a 100%, o que representa que sua luz reproduz
perfeitamente as cores dos objetos iluminados. Quanto mais próximo de 100% for o IRC da
lâmpada melhor a luz dessa lâmpada reproduzirá a cor de um objeto iluminado. Dessa forma, locais
onde existe a necessidade de um bom índice de reprodução de cor, deve ser usadas lâmpadas de
IRC alto, como no caso de escritórios. Já em uma rua, não há necessidade do uso de lâmpada com
alto IRC (DIAS, 2012).
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
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2.6
LED
Objeto principal em estudo o LED (Diodo Emissor de Luz ou Light Emitting Diode) é um
componente eletrônico semicondutor, que tem a propriedade de transformar energia elétrica em
luz. Esse processo ocorre na matéria, sendo por esse motivo chamado de luz de estado sólido.
Diferente da transformação encontrada nas lâmpadas convencionais que utilizam filamentos
metálicos, descarga de gases, dentre outras.
Trata-se de um componente cuja invenção ocorreu em 1963 por Nick Holonyac,
inicialmente somente na cor vermelha e com baixa intensidade luminosa (UTILUZ, 2015). Por
muitos anos foi utilizado somente para indicação de estado em aparelho elétricos e eletrônicos,
indicando se o aparelho estava ligado ou desligado.
Teve suas primeiras aplicações como lâmpada somente nos 80, onde conseguiu-se obter
intensidade luminosa suficiente para que pudesse ser usado em algumas aplicações na indústria
automotiva. Mas foi somente no início dos anos 90, com surgimento de novas tecnologias, que foi
possível obter-se LEDs de todo o espectro de cores.
A grande revolução na tecnologia LED ocorreu somente no final dos anos 90, como o
aparecimento do primeiro LED de potência com fluxo luminoso de 30 a 40 lumens. Fluxo luminoso
esse que hoje em dia é baixo comparado com os LED disponíveis no mercado (UTILUZ, 2015).
2.7
LEDS COMO FONTE DE LUZ.
Os LED são formados basicamente pela junção de duas camadas semicondutores, uma do
tipo P e outro do tipo N. No momento que esse junção for polarizada diretamente, ocorrerá fluxo
de elétrons. No instante que os elétrons transporem a junção P-N, haverá geração de calor e luz
devido a diferença de energia entre a camada de valência e a camada de condução.
O uso de materiais diferentes na dopagem do semicondutor permite a obtenção de
comprimentos de onda da radiação diferentes, uma vez que estes materiais influenciam na diferença
de energia entre as camadas de condução e valência. O fluxo luminoso produzido por um LED é
diretamente proporcional à corrente média que circula pelo mesmo (SOARES, 2014).
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DCEENG/UNIJUÍ, 2016
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2.8
CARATERÍSTICAS CONSTRUTIVAS DOS LEDS
Dispositivos de iluminação semicondutora, com características semelhantes de um diodo
normal, o LED se diferencia pela capacidade de produzir luz quando polarizado diretamente.
O feixe luminoso é monocromático e é obtido através da excitação de um cristal
semicondutor. Com a variação do comprimento de onda emitido pode-se obter várias cores sem a
necessidade de utilizar lentes coloridas (CERVI, 2005).
Através do uso de elementos como o gálio, alumínio, arsênio, fosforo, índio e nitrogênio na
dopagem do cristal semicondutor é possível a obtenção das mais diversas cores do espectro de
cores (DENBAARS, 1997 apud CERVI, 2005).
2.9
DIFERENTES TIPOS DE CHIP LED
Componente base das lâmpadas LED, os chips LED de alto brilho podem ser divido em duas
categorias básicas: os chips LED do tipo HP de alta potência, que funcionam com faixa de corrente
acima de 300mA, e os chips LED do tipo HB de baixa potência que operam com correntes de até
50mA (SOARES, 2014).
A Figura 2 apresenta o aspecto físico de dispositivos comerciais destas duas tecnologias.
Figura 2 - LED HP (a) e LED HB (b).
Fonte: SOARES, 2014, p. 39.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
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Pelo fato de apresentarem uma estrutura de dissipação de calor bem mais eficiente do que
o modelo HB, os chips do modelo HP suportam níveis de corrente muito maiores que o modelo
HB, o que resulta na possibilidade de obter uma potência final e um rendimento maior (SOARES,
2014).
A Figura 3 mostra as diferenças construtivas destes semicondutores.
Figura 3 - Encapsulamento dos LEDs (a) HB e (b) HP.
Fonte: SOARES, 2014, p. 40.
Essas vantagens do modelo LED HP, que o faz mais eficiente em relação ao modelo HB,
faz com que esse seja o modelo mais adotado atualmente nos mais diversos tipos de lâmpadas e
luminárias.
2.10 LEDS DE POTÊNCIA
Diferente do primeiros modelos de LEDs que eram usados basicamente em sinalização de
equipamentos eletrônicos, os LEDs de potência, os quais operam com valores iguais ou superiores
a 1 W, apresentam elevado fluxo luminoso e também um ângulo de abertura do feixe luminoso
bem maior, em torno de 150°.
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A possibilidade da obtenção de fluxo luminoso maior está permitindo o uso do mesmo em
iluminação residencial e pública, o que era inviável anteriormente com o modelo de LED de baixa
potência (DIAS, 2012).
Para que seja possível manter a eficiência do LED é necessário fazer um projeto térmico de
maneira correta, uma vez que a elevação da temperatura da junção altera seu desempenho e reduz
a vida útil do mesmo.
A elevação excessiva da temperatura da junção pode levar aos seguintes problemas (DIAS,
2012).

Redução da vida útil e necessidade de substituição da lâmpada devido a depreciação
do fluxo luminoso;

Redução da sua tensão direta, o que pode gerar desequilíbrio de corrente no caso de
LEDs ligados em paralelo;

Deslocamento do pico de comprimento de onda.
Em temperatura ambiente, o dissipador térmico e a corrente são os fatores que influenciam
na temperatura da junção dos LEDs. Por esse motivo, esses são requisitos que devem ser levados
em consideração na hora de dimensionar um sistema de iluminação LED para que não se tenha
alterações na qualidade da iluminação durante o seu funcionamento (KITSINELIS, 2011 apud
DIAS, 2012).
2.11 INFLUÊNCIA DA FORMA DE ONDA DE CORRENTE SOBRE A FOTOMETRIA DO
LED
O fluxo luminoso emitido por um LED tem relação direta com a corrente que circula por
este dispositivo. Devido a isto, um driver para LEDs deve controlar a corrente que flui através
destes dispositivos, para que assim seja possível ter controle sobre a variável de saída do sistema,
que no caso é o fluxo luminoso destes dispositivos (SOARES, 2014).
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
28
A análise do fluxo luminoso emitido em relação a corrente que circula pelo LED é
necessária para que se possa verificar o valor da corrente onde o LED apresenta a maior emissão
de fluxo luminoso.
2.12 TEMPERATURA DE OPERAÇÃO DO LED
Para garantir que os LEDs trabalhem dentro da temperatura de junção admitida por cada
fabricante é necessário utilizar dissipadores de calor para reduzir sua temperatura de operação. A
eficiência de um dissipador depende basicamente do material utilizado (geralmente alumínio) e da
área em contato com o ar. Quanto maior a área, maior a dissipação térmica.
Os LEDs apresentam degradação média de 10% a cada 100.000 horas no modelo de alto
brilho e a cada 25.000 horas no modelo de alta potência, quando essas estiverem sob condições
corretas de operação. O uso de um dissipador de calor correto reduz a degradação do LED,
garantindo assim uma vida útil maior, uma vez que a temperatura de operação influência
diretamente na vida útil desses dispositivos (STASIAK, 2013).
2.13 OBTENÇÃO DA COR BRANCA NO LED
A obtenção do LED de cor branca pode ser feita através do método de aplicação de uma
camada de fósforo sobre o LED de feixe luminoso azul, o qual absorve parte da energia proveniente
da luz azul e converte em um espectro complementar ao azul que combinado com a luz azul que
atravessa a camada de fosforo acaba gerando um feixe de luz branca (CERVI, 2005).
Outro método de obtenção da luz na cor branca no LED se dá através do método de
combinação de cores. Utilizando-se a combinação de vermelho, verde e azul consegue-se a
obtenção do LED na cor branca, bem como outro conjunto de cores que apresentem comprimentos
de onda dentro do plano formado por essas três cores, de acordo com (CERVI, 2005).
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29
2.14 CIRCUITOS DE ACIONAMENTO DE LEDS
As lâmpadas LEDs comercializadas no mercado brasileiro funcionam com tensão da rede
elétrica fornecida pelas concessionárias de energia, não sendo necessário o uso de circuitos
auxiliares externos. Porém, existe dentro das mesmas circuitos específicos que desempenham essa
função, circuitos esses conhecidos como driver.
Os drivers são circuitos eletrônicos compostos geralmente por um retificador e por um
conversor do tipo Buck, Buck-Boost ou similar. A definição do tipo de conversor é feita de acordo
com o modelo dos LEDs e as tensões e corrente de controle dos mesmos, para que dessa forma seja
possível conseguir o maior aproveitamento da luz e durabilidade das lâmpadas (MARTELETO,
2011).
Os drivers devem ser projetados para ter um vida útil elevada, um consumo de energia
baixo, e ao mesmo tempo devem utilizar poucos componentes para que seu valor seja baixo. O
driver é considerado a parte mais fraca de um sistema de iluminação LED, e geralmente apresenta
falhas em função das elevadas temperaturas a que é submetido (TARASHIOON et al., 2011 apud
DIAS, 2012).
Variações nas tensões diretas dos LEDs provocam alterações significativas na corrente, o
que faz com que a eficiência luminosa seja afetada, sendo necessário dessa forma que o circuito
alimentador dos LEDs consiga garantir um corrente média constante no LED, mesmo com
oscilações na tensão direta. No caso dos LEDs de potência o uso de um resistor em série como
limitador de corrente não é eficiente, uma vez que a corrente de operação é maior do que nos LED
tradicionais, o que causa uma perda considerável de potência.
São admitidos dois tipos básicos para alimentação de LEDs. Os modelos ativos que
permitem controlar a corrente que flui pelo LED, são os mais usados, porém mais complexos de
serem projetados. E os modelos passivos que não permitem o controle da corrente nos LEDs e são
mais simples de serem projetados (DIAS, 2012).
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
30
2.15 EFICIÊNCIA LUMINOSA MÉDIA DAS LÂMPADAS LED
Atualmente as lâmpadas LED do tipo bulbo e tubular apresentam eficácia luminosa que
varia na faixa de 80 a 110 lm/W, valores esses fornecidos e informados por fabricantes e
importadores (PESSOA; GHISI, 2013).
Se analisarmos a eficiência luminosa encontrada nas lâmpadas fluorescentes compactadas
comercializadas no mercado brasileiro é possível afirmar que as lâmpadas LED são mais eficientes
do que as lâmpadas fluorescentes compactas, uma vez que a eficiência média encontrada nessas é
de 60 lm/W.
A maior eficiência luminosa das lâmpadas LED, combinado com a longa vida útil e a
redução de impactos ambientais, são fatores que impulsionam cada vez mais a busca e aceitação
desses produtos no mercado brasileiro (PESSOA; GHISI, 2013).
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3
PORTARIA N. ° 389 – CERTIFICAÇÃO LAMPADAS LED
Esse capítulo apresenta todo regulamento técnico da qualidade para lâmpadas LED com
dispositivos integrados, seu desenvolvimento foi feito em sua totalidade levando em consideração
a portaria n° 389.
A portaria n° 389 entrou em vigor em 25 de agosto de 2014, data na qual foi publicada no
Diário Oficial da União. A referida portaria estabelece os requisitos mínimos necessários que as
lâmpadas LED devem atender para que possam receber selo de certificação do INMETRO
(Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia).
3.1
OBJETIVO
A criação de uma portaria que estabelece requisitos mínimos para comercialização de
produtos LED é de extrema importância para que seja possível garantir eficiência energética,
segurança e compatibilidade eletromagnética desses produtos aos consumidores.
3.2
APLICAÇÃO DA PORTARIA
Essa portaria se aplica as lâmpadas LED que dispõe de dispositivo de controle integrado a
base ou corpo compondo peça única, não destacável. Quanto a tensão de operação e potência o
regulamento estabelece as seguintes requisitos:
- potência nominal de até 60 W;
- tensão em corrente alternada (CA) maior que 50V e menor que 250V, com bases da
lâmpada de acordo com ABNT NBR IEC 62560:2013 (B15d, B22d, E11, E12, E14, E17,
E27, G5, G9, G13, GU10, GZ10);
- tensão em corrente alternada (CA) ou corrente continua (CC) de até 50V, com bases G4
GU4, GY4, GX5.3, GU5.3, G6.32, GY6.35, G53, GU7, G5, G5.3 e G13;
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
32
- lâmpada LED tubular, conhecida comercialmente também como tubo LED, com
dispositivo de controle integrado, que substituem as lâmpadas fluorescentes tubulares de
dimensões de acordo com NBR IEC 60081 e base G5, G13 ou R17DC.
3.3
DEFINIÇÕES
Para fins deste Regulamento Técnico da Qualidade, são adotadas as definições a seguir.
3.3.1 Lâmpadas LED com dispositivo de controle integrado
Consiste em uma lâmpada na qual não há necessidade do uso de nenhum equipamento
adicional para acionamento da mesma. Pode ser composta por uma ou duas base que ligadas a fonte
de energia elétrica transformem essa em luz.
3.3.2 Valor nominal
Valor quantitativo para uma determinada característica de uma lâmpada LED em condições
de operação especificas.
3.3.3 Tensão de ensaio
Entende-se por tensão de ensaio a tensão nominal da rede elétrica 127 VCA ou 220 VCA,
ou tensão nominal CC. É requerido um tensão estável dentro de 0,5% durante o período de
estabilização da lâmpada, e de 0,2% no momento da realização da medição. Essa tolerância
aumenta para 2% durante o período de medições do ensaio de envelhecimento manutenção de fluxo
luminoso.
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3.3.4 Valores Iniciais
São as características fotométricas e elétricas medidos na lâmpada depois do tempo de
estabilização.
3.3.5 Vida útil – Manutenção de fluxo do LED (L70)
É definida com vida útil o período de tempo em que a lâmpada LED sob condições normais
de ensaio leva até apresentar fluxo luminoso menor que 70% do inicial.
A vida útil das lâmpadas LED é definida dessa forma uma vez que esse modelo não está
sujeito a falha súbita e sim a uma perda gradual do fluxo luminoso. Sendo considerado dessa forma
que o fim da vida útil das lâmpadas LED se dá quando a essa apresentar fluxo luminoso menor que
70% do inicial.
3.3.6 Tempo de estabilização
A estabilização da lâmpada deve ocorrer em um tempo máximo de 2 horas. A verificação
desse período é realizada através de medições sucessivas de fluxo luminoso onde poderão ocorrer
variações máximas de 0,5% entre três medições consecutivas com intervalo de 15 minutos entre
essas.
3.4
REQUISITOS TÉCNICOS REFERENTE A SEGURANÇA
3.4.1 Requisitos gerais
As lâmpadas LED com dispositivo de controle integrado devem funcionar nas condições
especificadas abaixo:

Tensão de operação entre 92 e 100% da tensão nominal de alimentação
especificada;

Temperatura do ambiente entre -10°C e 40°C;
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
34

Instaladas em luminárias em conformidade com a ABNT NBR IEC 60598-1.
3.4.2 Marcação
A marcação das especificações técnicas deve ser feita de forma clara e indelével, pelo
fornecedor. Manuais de instrução e instalação quando aplicáveis, além de todas as informações
necessárias devem ser em língua portuguesa. As unidades devem ser expressas conforme o Sistema
Internacional de Medidas (SI).
3.4.3 Proteção contra contato acidental com partes vivas
As lâmpadas não devem apresentar nenhuma parte metálica viva acessível quando estas
estiverem conectadas a rede e energizadas
3.4.4 Resistencia de isolação
Para o ensaio de resistência da isolação as lâmpadas são condicionadas em uma câmara
contendo ar com umidade relativa entre 91 % e 95% e temperatura entre 20 °C e 30 °C durante um
período de 48 h.
A medição deve ser realizada em câmara de umidade com uma tensão de aproximadamente
500VCC aplicada sobre a lâmpada em ensaio, 1 minuto após aplicação da tensão.
A resistência medida entre partes vivas da base e as partes acessíveis (material isolante) não
pode ser inferior a 4 MΩ.
3.4.5 Rigidez dielétrica
Após o ensaio de resistência de isolação, as mesmas peças devem resistir a uma ensaio de
tensão por 1 minuto com uma tensão alternada.
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35
Para a realização do ensaio as partes isolantes acessíveis da lâmpada são revestidas por uma
película de metal. Os contatos da base de alimentação são curto-circuitados. O ensaio é iniciado
com aplicação de 50% da tensão definida, esse valor é elevado gradualmente até chegar no valor
integral.
Para as lâmpadas classificadas como EBTS (Extra Baixa Tensão de Segurança), a tensão
de ensaio é de 500 VAC. Para os outros modelos o valor aplicado é 2U + 1000 VAC, onde U
representa a tensão nominal da lâmpada.
Para o bom desempenho do produto não deverá ocorrer nenhum centelhamento ou ruptura
no ensaio. Esse deve ser realizado na câmara de umidade.
3.5
REQUISITOS TÉCNICOS REFERENTES A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Os ensaios fotométricos devem ser realizados a uma temperatura ambiente de 25 °C e
umidade relativa de 65 % no máximo. Os ensaios fotométricos requerem limitação da velocidade
do ar em 0,2 m/s.
A frequência nominal nos ensaio deve ser de 60 Hz para lâmpadas alimentadas em corrente
alternada. As lâmpadas devem ser operadas fora de luminária.
3.5.1 Características Elétricas e Fotométricas

A tensão de ensaio deve ser a tensão nominal informada.

As medições só devem ser inicializadas após transcorrido o tempo de estabilização da
lâmpada.

A medição das grandezas fotométricas (fluxo luminoso, IRC, ângulo de facho) deve ser
realizada com o uso de uma esfera integradora ou com um goniofotômetro.

A potência consumida e constatada no ensaio da lâmpada não pode ser 10 % maior do que
da declara pelo fabricante.

No caso das lâmpada de baixa potência, de 5 W a 25 W, o fator de potência deve ser maior
ou igual a 0,70. Para lâmpadas de potência inferior a 5 W não é exigido FP mínimo.
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36

Já no caso de lâmpadas de potência superior a 25W é necessário FP superior a 0,92.

O fluxo luminoso inicial medido não pode ser menor que 90 % do fluxo luminoso declarado
pelo fabricante.

Quanto ao ângulo do facho luminoso, o mesmo não pode apresentar desvio em mais de 25
% do valor informado. Esse ensaio deve ser realizado através do goniofotômetro.

A temperatura de cor correlata (TCC) de uma lâmpada é calcula a partir das medidas de
distribuição espectral ou das coordenadas de cromaticidade sem sazonamento, de acordo
com a norma IES LM-79-08.
Tabela 1 - Temperatura de cor correlata e tolerâncias.
TCC Nominal (K)
TCC Objetiva e Tolerância (K)
2700
2725 ± 145
3000
3045 ± 175
3500
3465 ± 245
4000
3985 ± 275
4500
4503 ± 243
5000
5029 ± 283
5500
5500 ± 351
5700
5667 ± 355
6000
6000 ± 413
6500
6532 ± 510
Fonte: Portaria 389, 2014, p. 13.

O valor da temperatura de cor obtido em um lâmpada LED não poderá ultrapassar a
tolerância da categoria de TCC que ela for indicada pelo fornecedor.

O índice de reprodução de cor IRC é determinado pelo valor da média dos índices R1 a R8
que são obtido através de ensaio na esfera integradora. Para lâmpadas com dispositivo de
controle integrado o valor de IRC calculado deve ser superior a 80. Além disso, o valor do
índice R9 que também é obtido através de ensaio, deve ser maior que 0.
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37
3.5.2 Ensaio de manutenção de fluxo e definição de vida nominal
A vida de uma lâmpada LED é o resultado combinado do desempenho de manutenção do
fluxo luminoso e da vida útil do dispositivo de controle incorporado.
Requisito mínimo de vida declarada:
- para lâmpadas decorativas: 15 000 h para manutenção de 70 % do fluxo luminoso (L70)
- para os demais tipos: 25 000 h para manutenção de 70 % do fluxo luminoso (L70)
O ensaio de manutenção de fluxo luminoso deve ser realizado em 10 lâmpadas do modelo
em processo de certificação, obedecendo a orientações a seguir:

Temperatura ambiente:
(25 ± 10) º C para lâmpadas decorativas ou de potência inferior a 10 W;
(45 ± 5) º C para os demais modelos de lâmpadas.

Posição das lâmpadas: 5 com a base para cima e 5 com a base para baixo.

Tensão de alimentação: aplicar tensão nominal da lâmpada 127V ou 220V. Quando a
lâmpada for bivolt, deverá ser aplicada a tensão de 127V. Para lâmpada DC deve ser
aplicado tensão nominal.
Os ensaios fotométricos devem ser realizados em temperatura ambiente de (25 ± 2) º C
(interior da esfera integradora).
3.5.3 Qualificação para realização de ensaios de 3 000 h
Para lâmpadas que utilizam LED com tecnologia de conversão por fósforo e que dispõe de
dados referentes a norma LM 80, existe a possibilidade da redução do tempo de ensaio para 3000
h ou invés das 6000 h.
Nesse caso são realizados ensaios de 3000 h nas lâmpadas, os quais são comparados com
os ensaios do componente LED que devem ser fornecidos pelo fabricante do chip LED. Se os
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
38
valores verificados no ensaio da lâmpada LED forem compatíveis com os resultados apresentados
pelo fabricante do chip não haverá a necessidade do ensaio de 6000 h da lâmpada.
Para ser aprovada a lâmpada deverá apresentar manutenção de fluxo luminoso superior a
95,8 % após decorrida as 3000 h de ensaios.
Os valores de fluxo luminoso de cada uma das 10 lâmpadas deve ser medidos no instante
inicial e a média aritmética deverá ser calculada. O mesmo deverá acontecer no final do período
de 3 000 h. A depreciação é calculada considerando as médias iniciais e finais do fluxo luminoso.
Se qualquer uma das 10 lâmpadas deixar de funcionar é considerado não conformidade.
3.5.4 Realização dos ensaios de 3 000 h e 6 000 h
Para o caso do fornecedor não possuir os dados dos LED referentes a norma LM 80
conforme processo de medição, o processo de qualificação exigirá que o ensaio de manutenção do
fluxo luminoso seja realizado em 3 000 h inicial e 6 000 h.
A declaração da vida nominal da lâmpada quando não houver histórico (ensaios de vida em
andamento) para este modelo, é chamada de processo inicial.
A definição da vida nominal está condicionada a tabela abaixo, e considera o resultado do
ensaio de fluxo luminoso de 3 000 h e 6 000 h.
Tabela 2 - Limite para 6.000 H.
Decorativa
Mínimo fluxo no
final de 3 000 h
comparado com o
fluxo inicial
93,1 %
Mínimo fluxo no
final de 6 000 h
comparado com o
fluxo inicial
86,7 %
Outros modelos
95,8 %
91,8 %
Tipo de lâmpada
Máxima vida
nominal declarada
(L70) – em h
15 000
25 000
Fonte: Portaria 389, 2014, p. 16.
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39
3.5.5 Ensaio a resistência
Pelo fato de tratar-se de lâmpadas de dispositivo de controle integrado, as mesmas não
podem ser desmontadas sem ser danificada permanentemente, dessa forma o dispositivo de
controle deve ser ensaiado como parte de uma lâmpada completa.
3.5.6 Ciclos térmicos e ciclos de comutação
A lâmpada em análise deve ser submetida a ensaio de ciclos térmicos, processo realizado
com a lâmpada não energizada, onde a mesma é inicialmente armazenada em ambiente a
temperatura de -10 °C pelo período de 1 hora. Passado o período de 1 hora a mesma deve ser
transferida imediatamente para uma estufa com temperatura de 50 °C, onde deve ficar por mais 1
hora. Devem ser realizados 5 ciclos.
No ensaio de ciclos de comutação a lâmpada é submetida a ciclos onde a mesma permanece
ligada por 2 minutos e na sequencia desligada por 2 minutos. Esse processo deve ser realizado o
número de vezes igual a metade da vida nominal da lâmpada em h (por exemplo, 12 500 ciclos se
a vida da lâmpada for 25 000 h).
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4
ENSAIOS LUMINOTÉCNICOS
Nesse capitulo serão apresentadas algumas informações sobre a esfera integradora utilizada
nos ensaios, e seu modo de funcionamento.
Além disso serão apresentadas também as lâmpadas analisadas e os dados informados pelos
fabricantes bem como o comparativo com os valores verificados nos ensaios luminotécnicos
realizados. Através dos ensaios luminotécnicos realizados foi possível verificar parâmetros como,
o fluxo luminoso, o índice de reprodução de cor e a temperatura de cor das lâmpadas em questão.
4.1
LÂMPADAS ANALISADAS
As lâmpadas analisadas são do tipo bulbo LED com potência entre 9 W e 14 W, com base
padrão E-27 (base encontrada na maioria das residências), que operam com tensão entre 100 e 240
V e frequência de 60 Hz.
A mostra o modelo de lâmpada analisada nesse estudo de caso. As lâmpadas podem
apresentar tamanho e peso diferente de acordo com a marca, mesmo essas sendo de mesma
potência.
Figura 4 - Lâmpada bulbo LED.
Fonte: autoria própria.
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41
4.2
ESFERA INTEGRADORA
Para o ensaio de verificação de fluxo luminoso foi usada uma esfera integradora,
equipamento que possibilita a verificação de alguns parâmetros como o fluxo luminoso, IRC e
temperatura de cor (TCC).
A esfera integradora consiste em um instrumento óptico capaz de medir o fluxo luminoso
total e espectro, produzido por uma fonte de luz.
A estrutura básica da esfera integradora é composta por uma esfera oca, que pode ter
diâmetro de algumas dezenas de centímetros até alguns metros. Na superfície da esfera são
encontradas algumas pequenas abertura onde estão instalados os sensores e onde são colocadas as
amostras para o ensaio.
A parte interna da esfera é revestida por material difusor que permite uma iluminação
homogênea no interior da mesma. Geralmente os sensores são protegidos por uma barreira que
evita a exposição direta dos mesmos à fonte luminosa, reduzindo dessa forma a possibilidade de
ocorrer uma medida errônea.
Para que se possa garantir um bom desempenho do equipamento é extremamente
importante que as paredes internas da esfera tenham um revestimento com tinta branca que irá
servir de difusor espalhando a luz por toda esfera, de maneira que a esfera esteja igualmente
iluminada. A Figura 5 mostra a esfera internamente.
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42
Figura 5 - Parte interna da esfera integradora.
Fonte: Wikipédia.
O princípio de funcionamento da esfera integradora é de que, dada uma iluminação
homogênea, a iluminação indireta em seu interior será proporcional ao fluxo luminoso da fonte.
Para que os resultados obtidos nas medições sejam os mais próximos dos valores calculados
são necessários alguns cuidados na hora de realizar os ensaios.

O revestimento deve ser uniforme de maneira a garantir que o coeficiente ρ seja igual em
toda a esfera.

O sensor deve ser protegido através de uma barreira de forma a evitar a exposição direta do
sensor à fonte.

As aberturas no qual são instalados os sensores devem ser as menores possíveis.
Um detalhe interessante é que a localização da fonte luminosa na esfera não interfere no
resultado da medição, sendo assim pode-se instalar a o objeto em análise de acordo com a
necessidade sobre a superfície da esfera integradora.
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43
Uma vantagem da esfera integradora é que o mesmo instrumento pode ser usado para fazer
diferentes medidas. Muitas vezes, no entanto, é necessário adaptar a configuração das aberturas e
por isso algumas esferas acompanham tampões que facilitam esse processo.
Utiliza-se uma esfera integradora previamente calibrada para determinar o fluxo
desconhecido de uma fonte. Para obter-se resultados só é necessário uma fonte e um fotômetro
acoplados à estrutura da esfera (ALMEIDA, 2011).
4.3
ENSAIOS LUMINOTÉCNICOS
Os ensaios foram realizados na esfera integradora do modelo Inventfine CMS-5000 no
laboratório do GEDRE – Inteligência em iluminação, na UFSM (Universidade Federal de Santa
Maria).
Para os ensaios luminotécnicos em questão a portaria 389 estabelece que sejam atendidos
os seguintes requisitos técnicos:

Ensaio de 10 amostras do mesmo modelo;

Alimentação em corrente alternada com frequência nominal de 60 Hz;

Iniciar medição de fluxo após tempo de estabilização da lâmpada;

Ensaio de 50% das amostras com base para cima e 50% com base para baixo;

Temperatura ambiente de (25 ± 1) °C;

Umidade relativa de no máximo 65%;

Ensaio em tensão 127 V e 220 V, para modelos que indiquem as duas tensões.
Pelo fato de tratar-se de um estudo de caso e não de um processo de certificação os
requisitos mencionados acima não foram atendidos na sua integralidade, uma vez que no momento
era praticamente inviável atender a todos os parâmetros definidos em norma
No caso da tensão de ensaio, as amostras ensaiadas tiveram aplicada apenas a tensão
nominal da rede de 220 V, não atendendo dessa forma o requisito que estabelece ensaio também
em tensão de 127 V.
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44
Quanto a questão do número de amostras, foram ensaiadas 3 amostras de cada modelo,
quantidade abaixo da requerido pela portaria.
Referente a posição das amostras na esfera integradora, todas foram ensaiadas com a base
para cima, diferente do que pede a portaria.
A umidade relativa não foi observada pelo fato da esfera integradora não apresentar o sensor
que faz a leitura desse parâmetro.
No entanto os requisitos que não foram atendidos não interferem nos resultados uma vez
que esses não alteram drasticamente o funcionamento das lâmpadas em análise.
Desta forma apenas os requisitos mencionados abaixo foram atendidos durante os ensaios
luminotécnicos realizados na esfera integradora.

Alimentação em corrente alternada com frequência de 60 Hz;

Tensão de alimentação de 220V;

Iniciar medição de fluxo após tempo de estabilização da lâmpada;

Temperatura ambiente de (25 ± 1) °C;
Conforme requisitos mencionados acima os ensaios foram realizados em 3 marcas
diferentes, as quais não serão expostas, uma vez que o intuito desse trabalho não é julgar uma
determina marca, mas sim analisar a qualidade dos produtos em questão de uma forma geral. Dessa
forma os produtos serão apresentados como lâmpadas das marcas A, B e C, e com o número das
amostras na sequência uma vez que foram analisadas 3 amostras de cada marca.
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45
4.3.1 Ensaio da amostra referência
A lâmpada da Philips que foi usada como amostra referência tem selo ANCE (Associação
nacional de normatização e certificação do setor elétrico), e segue padrões de desempenho e
qualidade conforme estabelecido pela norma norte americana IES LM-80-08, norma essa que em
partes serviu como base para a portaria n° 389. A Figura 6 mostra a lâmpada da Philips que foi
usada como amostra referência e que apresenta as seguintes especificações técnicas fornecidas pelo
fabricante:

Potência: 13.5 W

Fluxo luminoso: 1400 lumens

IRC: 80%

FP: 0,9

TCC: 6500 K

Tensão Nominal: 100-240 V

Vida útil: 25.000 H
Figura 6 - Lâmpada Philips.
Fonte: autoria própria.
De acordo com informações do fabricante o modelo analisado, apresenta fluxo luminoso
de 1400 lm, temperatura de cor de 6500K, e IRC de 80%. Conforme Tabela 3, no ensaio realizado
foi verificado fluxo luminoso de 1332,1 lm, valor que atende o mínimo requerido pela norma. A
mesma também atendeu de forma satisfatória os parâmetros de TCC e IRC, onde apresentou 6714
K e 87,4% respectivamente, valores superiores aos 6500K e 80% declarados pelo fabricante.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
46
Tabela 3 - Dados luminotecnicos da amostra referência.
Amostra Referência
Informações do
fabricante.
Amostra 1
Fluxo Luminoso
1400 lm
1332,1 lm
TCC
6500 K
6714 K
IRC
80 %
87,4 %
Fonte: autoria própria.
A Figura 7 apresenta o relatório emitido pela esfera integradora no ensaio da lâmpada da
referência da Philips.
Figura 7 - Relatório de teste na esfera integradora.
Fonte: autoria própria.
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47
4.3.2 Ensaio das amostras marca “A”
A Figura 8 mostra uma lâmpada da marca ‘A’, a qual apresenta as seguintes especificações
fornecidas pelo fabricante:

Potência: 10 W

Fluxo luminoso: 806 lumens

IRC: 80%

FP: 0,7

TCC: 6000 K

Tensão Nominal: 100-240 V

Vida útil: 25.000 H
Figura 8 - Lâmpada marca 'A'.
Fonte: autoria própria.
Na Tabela 4 são apresentados os valores obtidos através dos ensaios realizados comparados
com os valores informados pelo fabricante.
Tabela 4 - Dados luminotecnicos das amostras da marca "A".
MARCA “A”
Informações do
fabricante.
Amostra 1
Amostra 2
Amostra 3
Fluxo Luminoso
806 lm
803,4 lm
790 lm
783,7 lm
TCC
6000 K
6594 K
6666 K
6662 K
IRC
80 %
77,8 %
78,4 %
78,6 %
Fonte: autoria própria.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
48
A Figura 9 apresenta o relatório da esfera integradora da lâmpada A1, do qual são extraídos
os valores de fluxo luminoso, TCC e IRC.
Figura 9 - Relatório de teste da lâmpada A1 na esfera integradora.
Fonte: autoria própria.
A lâmpada A1 (marca A, amostra 1), apresentou fluxo luminoso de 803,4 lm, valor bem
próximo do informado pelo fabricante e dentro do exigido pela portaria 389 que é de 90% do valor
declarado. No entanto a mesma não atendeu a norma nos parâmetros TCC e IRC. Na TCC o valor
de 6594 K, ficou acima do máximo estipulado que é de 6413 K e no IRC abaixo do mínimo
necessário com 77,8%, onde deveria chegar a 80%.
As lâmpadas A2 e A3 apresentam comportamentos semelhantes a lâmpada A1, com fluxo
luminoso de 790 lm e 783,7 lm respectivamente, valores que também atendem o mínimo definido
pela norma. Da mesma forma que a lâmpada A1, as amostras A2 e A3, também não atendem os
valores mínimos nos parâmetros TCC e IRC, apresentando TCC de 6666K e 6662K e IRC de
78,4% e 78,6% respectivamente.
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4.3.3 Ensaio das amostras marca “B”
A Figura 10 mostra a lâmpada da marca ‘B’, esse modelo apresenta as seguintes
especificações:

Potência: 9 W

Fluxo luminoso: 880 lumens

IRC: 80%

FP: 0,5

TCC: 6500 K

Tensão Nominal: 100-240 V

Vida útil: 25.000 H
Figura 10 - Lâmpada marca 'B'.
Fonte: autoria própria.
Tabela 5 - Dados luminotecnicos das amostras da marca "B".
MARCA “B”
Informações do
fabricante.
Amostra 1
Amostra 2
Amostra 3
Fluxo Luminoso
880 lm
747,8 lm
757,2 lm
756,5 lm
TCC
6500 K
6856 K
6888 K
6900 K
IRC
80 %
75,9 %
75,8 %
76 %
Fonte: autoria própria.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
50
A Figura 11 apresenta o relatório da esfera integradora da lâmpada B1, do qual são extraídos
os valores de fluxo luminoso, TCC e IRC.
Figura 11 - Relatório de teste da lâmpada B1 na esfera integradora.
Fonte: autoria própria.
Conforme valores expressos na Tabela 5 a lâmpada B1 (Marca B, amostra 1) apresentou
fluxo luminoso de 747,8 lm, valor muito abaixo do declarado pelo fabricante que promete 880 lm.
Dessa forma a mesma não atingiu o valor mínimo exigido pela norma, que é de no mínimo de 90%
do valor declarado na embalagem do produto. Já em relação ao TCC a mesma apresentou um valor
aceitável e dentro da faixa estabelecida, com 6857K. Contudo, também não atendeu a exigência no
IRC onde ficou abaixo dos 80%, apresentando 75,9%.
As lâmpadas B2 e B3 apresentaram comportamentos similares a B1, com valores de fluxo
luminoso bem abaixo do declarado, com 757,2 lm de B2 e 756,5 lm de B3.
Da mesma forma que a lâmpada B1 as amostras B2 e B3 também atingiram valores de
6888K e 6900 K respectivamente, no entanto, no IRC as mesmas ficaram abaixo do valor declarado
pelo fabricante com valores de 75,8% de B2 e 76% de B3.
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51
4.3.4 Ensaio das amostras marca “C”
Como pode ser observado Figura 12 a lâmpada da marca ‘C’ é muito similar as lâmpadas
das outros duas marca. Na sequência são apresentadas as especificações da lâmpada em questão:

Potência: 9 W

Fluxo luminoso: 810 lumens

IRC: 70%

FP: 0,5

TCC: 6500 K

Tensão Nominal: 127-220 V

Vida útil: 25.000 H
Figura 12 - Lâmpada marca 'C'.
Fonte: autoria própria.
Tabela 6 - Dados luminotecnicos das amostras da marca "C".
MARCA “C”
Informações do
fabricante.
Amostra 1
Amostra 2
Amostra 3
Fluxo Luminoso
810 lm
574,5 lm
693,2 lm
695,2 lm
TCC
6500 K
7904 K
6812 K
6784 K
IRC
70 %
78,4 %
75,6 %
75,7 %
Fonte: autoria própria.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
52
A Figura 13 apresenta o relatório da esfera integradora da lâmpada B1, do qual são extraídos
os valores de fluxo luminoso, TCC e IRC.
Figura 13 - Relatório de teste da lâmpada C1 na esfera integradora.
Fonte: autoria própria.
Como pode ser observado na Tabela 6 a lâmpada C1 (marca C, amostra 1) apresentou
valores muito diferentes dos verificados nas amostras C2 e C3. O fluxo luminoso verificado nesta
amostra foi de 574,5 lm, valor bem abaixo do declarado pelo fabricante que é de 810 lm. No
parâmetro TCC a mesma apresentou o valor de 7904 K, valor totalmente fora do aceitável, uma
vez que o declarado é de 6500 K.
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53
No IRC o valor verificado foi de 78,4%, valor que satisfaz o que foi declarado pelo
fabricante, no entanto o mínimo definido na portaria 389 para esse parâmetro é de 80%, dessa
forma a lâmpada não atingiu o valor mínimo requerido pela norma.
As amostras C2 e C3 apresentaram um fluxo luminoso maior que C1, mas ainda abaixo do
mínimo necessário com valores de 693,2 lm e 695,2 lm respectivamente.
Os valores apresentados pelas duas amostras no parâmetro TCC atenderam o que é
apresentado pelo fabricante e ao definido pela portaria com 6812 K na amostra de C2 e 6784 K na
C3.
Quanto ao IRC, da mesma forma que a amostra C1, as amostras C2 e C3 atingiram o
informado na embalagem mas não o valor definido da norma, com IRC de 75,6 % de C2 e 55,7%
de C3.
4.4
RESULTADOS DOS ENSAIOS LUMINOTÉCNICOS
Conforme valores verificados nos ensaios luminotécnicos é possível afirmar que somente
a lâmpada da Philips atende os requisitos estabelecidos pela Portaria 389 quanto ao fluxo luminoso,
índice de reprodução de cor (IRC) e temperatura de cor correlata (TCC).
As outras 3 marcas analisadas atenderam de forma parcial os parâmetros avaliados nessa
etapa da análise, sendo assim possível afirmar que tais não seriam aprovadas no processo de
certificação.
Como já apresentado anteriormente o paramento IRC não foi atendido em nenhuma das 3
marcas avaliadas. Além disso, duas marcas apresentaram fluxo luminoso muito abaixo do mínimo
necessário e informado pelo fabricante.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
5
ENSAIOS ELÉTRICOS
Após os ensaios luminotécnicos realizados na esfera integradora, as amostras passaram por
ensaios elétricos, de forma a analisar a qualidade da corrente drenada da rede pelas mesmas.
Através desses foram verificados os seguintes valores: potência ativa, potência aparente,
potência reativa, Fator de Potência (FP) e corrente exigida na entrada. A tensão aplicada nos ensaios
foi de 220 V com frequência de 60 Hz.
5.1
AMOSTRA REFERÊNCIA - PHILIPS
A lâmpada da marca Philips foi usada como uma amostra referência, pelo fato de tratar-se
de um produto de qualidade superior, por seguir padrões de qualidade e normas internacionais e
também pelo fato da mesma já estar em conformidade com a norma regulamentadora. Na Tabela
7 é apresentado um comparativo entre os valores declarados pelo fabricante e os observados no
ensaio.
Tabela 7 - Dados elétricos da amostra referência.
REFERÊNCIA
Informações do
PHILIPS
fabricante.
Tensão
220 – 240 V
214 V
Potencia Ativa
14 W
12,98 W
Fator Potência
0,92
0,926
Potência Aparente
15,12 VA
14 VA
Potencia Reativa
5,71 VAr
5,3 VAr
Corrente
69 mA
66 mA
Amostra 1
Fonte: autoria própria.
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55
A tensão aplicada na lâmpada durante o ensaio foi de 214V conforme mostra a Figura 14.
O modelo analisado tem potência de 14 W e FP de 0,92. Os valores obtidos através dos ensaios
foram 12,98W e 0,92, respectivamente, atendendo assim de forma satisfatória os parâmetros
requeridos pelo norma.
Figura 14 – Tensão e corrente na lâmpada Philips.
Fonte: autoria própria.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
56
5.2
AMOSTRAS DA MARCA “A”
A Tabela 8 apresenta os valores informados pelo fabricante e os valores verificados através
de ensaios em cada uma das amostras analisadas, com tensão aplicada nas lâmpadas de 215 V.
Tabela 8 - Dados elétricos das amostras da marca "A".
MARCA “A”
Informações do
fabricante.
Amostra 1
Amostra 2
Amostra 3
Tensão
100 – 240 V
215 V
215 V
215 V
Potencia Ativa
10 W
8,146 W
8,144 W
8,135 W
Fator Potência
0,7
0,488
0,491
0,486
Potência Aparente
14,28 VA
16,7 VA
16,6 VA
16,7 VA
Potencia Reativa
10,2 VAr
14,6 VAr
14,5 VAr
14,6 VAr
Corrente
65 mA
77 mA
77 mA
78 mA
Fonte: autoria própria.
Como pode ser verificado na Figura 15 a amostra A1 apresentou potência ativa de 8,15 W
fato que a qualifica com lâmpada em conformidade com a norma, no entanto a mesma apresentou
FP de 0,49, valor bem abaixo do informado pelo fabricante e requerido pela norma.
Figura 15 - Forma de onda da lâmpada A1.
Fonte: autoria própria.
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57
Conforme verificado na Figura 16 a amostra A2 apresentou potência ativa de 8,14 W, valor
de acordo com o que estabelece a norma. Porem da mesma forma que A1, essa também apresentou
FP abaixo do mínimo necessário, com valor verificado de 0,49, enquanto que o desejável seria 0,7.
Figura 16 – Forma de onda da lâmpada A2.
Fonte: autoria própria.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
58
Através da Figura 20 é possível verificar que a amostra A3 teve comportamento similar as
outras duas amostras dessa marca. Com potência ativa de 8,13 W a amostra A3 apresentou valor
satisfatório nesse parâmetro. Com FP igual a 0,49, a amostra A3 não atendeu o que é definido em
norma.
Figura 17 – Forma de onda da lâmpada A3.
Fonte: autoria própria.
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59
5.3
AMOSTRAS DA MARCA “B”
A Tabela 9 apresenta os valores apresentados pelo fabricante do produto, comparados
com os verificados no osciloscópio, quando essas tiveram tensão aplicada de 216 V.
Tabela 9 - Dados elétricos das amostras da marca "B".
MARCA “B”
Informações do
fabricante.
Amostra 1
Amostra 2
Amostra 3
Tensão
100 – 240 V
216 V
216 V
216 V
Potencia Ativa
9W
8,237 W
8,118 W
7,943 W
Fator Potência
0,5
0,551
0,547
0,543
Potência Aparente
18 VA
14,9 VA
14,9 VA
14,6 VA
Potencia Reativa
15,6 VAr
12,5 VAr
12,4 VAr
12,3 VAr
Corrente
82 mA
69 mA
69 mA
68 mA
Fonte: autoria própria.
Conforme pode ser observado na Figura 18 a amostra B1 apresentou potência ativa de
8,24 W, o que deixa essa em conformidade com a norma. No entanto a mesma apresentou FP
0,55, valor bem abaixo do mínimo necessário para esse parâmetro que é de 0,7.
Figura 18 – Forma de onda da lâmpada B1.
Fonte: autoria própria.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
60
Como pode ser observado na Figura 19 a amostra B2 apresentou a potência ativa de 8,12
W, valor que a qualifica como lâmpada em conformidade com a norma, porem a mesma também
apresentou FP abaixo dos 0,7 desejáveis, com valor medido de 0,55, apresentando assim não
conformidade nesse parâmetro.
Figura 19 – Forma de onda da lâmpada B2.
Fonte: autoria própria.
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61
Na Figura 20 os valores apresentados são referentes a amostra B3, a qual apresentou
potência ativa de 7,94 W, valor que a qualifica como lâmpada em conformidade com a norma,
porem a mesma também apresentou FP abaixo dos 0,7 desejáveis, com valor medido de 0,54.
Figura 20 – Forma de onda da lâmpada B3.
Fonte: autoria própria.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
62
5.4
AMOSTRAS DA MARCA “C”
Na Tabela 10 podemos verificar as diferenças entre os valores apresentados em cada
parâmetro pelas três amostras analisadas, quando essas foram alimentadas por tensão de 216 V.
Tabela 10 - Dados elétricos das amostras da marca "C".
MARCA “C”
Informações do
fabricante.
Amostra 1
Amostra 2
Amostra 3
Tensão
127 – 220 V
216 V
216 V
216 V
Potencia Ativa
9W
8,193 W
8,152 W
8,237 W
Fator Potência
0,5
0,545
0,547
0,601
Potência Aparente
18 VA
15 VA
14,9 VA
13,7 VA
Potencia Reativa
15,6 VAr
12,6 VAr
12,5 VAr
10,9 VAr
Corrente
82 mA
70 mA
69 mA
63,5 mA
Fonte: autoria própria.
Conforme podemos observar na Figura 21, a amostra C1 apresentou potência de 8,19 W,
valor esse dentro do aceitável uma vez que esse modelo promete 9W. Quanto ao FP, a amostra em
questão teve valor aferido de 0,55, valor que atende o informado, porem abaixo dos 0,7 desejáveis.
Figura 21 – Forma de onda da lâmpada C1.
Fonte: autoria própria.
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63
Da mesma forma que na amostra C1, na Figura 22 podemos observar que em C2 os valores
verificados foram muito semelhantes, com potência de 8,15 W e FP de 0,55. Desta forma essa
amostra também não atendeu na sua integralidade o que é estabelecido em norma.
Figura 22 – Forma de onda da lâmpada C2.
Fonte: autoria própria.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
64
Na Figura 23 podemos verificar que a amostra C3 apresentou potência muito semelhantes
que as outras amostras da marca “C”, no entanto o FP foi maior e um pouco mais próximo do valor
desejado, uma vez que nessa foi verificado FP 0,6.
Figura 23 – Forma de onda da lâmpada C3.
Fonte: autoria própria.
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65
5.5
RESULTADOS DOS ENSAIOS ELÉTRICOS
Através dos ensaios realizados foi possível constatar que apenas a lâmpada da Philips
atende de forma integral os requisitos mínimos que possam qualificar tal como um produto de
qualidade e desempenho mínimo desejável.
As outras 3 marcas analisadas apresentaram fator de potência baixo, próximo a 0,5
enquanto o desejável para lâmpadas de tais potências seria de 0,7. Isso se deve ao modelo
simplificado de circuito utilizado nesses produtos, onde o interesse maior de grande parte dos
fabricantes é o baixo custo.
Essa diferença de qualidade entre a lâmpada da Philips e as outras três marcas é notável
quando a questão é preço. Enquanto o modelo da Philips tem preço médio de mercado de
aproximadamente R$ 45,00, as outras marcas são comercializadas por aproximadamente R$ 15,00.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
6
CIRCUITO ELÉTRICOS DAS LÂMPADAS EM ANÁLISE.
Neste capitulo serão analisados os circuitos elétricos e os componentes utilizados pelas
lâmpadas LED em questão.
6.1
CIRCUITO E COMPONENTES DA LÂMPADA PHILIPS
O circuito utilizado pela lâmpada Philips é composto basicamente por um retificador na
entrada do circuito, um CI BP2328A e o conjunto de LEDs. O BP2328A é um controlador ativo
PFC (Power Factor Correction – Correção do Fator de Potência) de alta precisão, o qual emprega
a topologia buck com controle de corrente constante. O uso desse tipo de driver permite que se
tenha uma lâmpada com alto fator de potência, além de manter o valor de corrente definido em
projeto para os LEDs. Conforme verificado em ensaio essa lâmpada apresentou FP de 0,92.
A Figura 24 apresenta o circuito da lâmpada da Philips.
Figura 24 - Circuito da lâmpada Philips.
Fonte: autoria própria.
Na Figura 25 (a) e (b) podemos observar o circuito da lâmpada da Philips, sendo a imagem
(c) a placa de LEDs desse modelo de lâmpada, a qual é composta por 16 LEDs do tipo SMD de
potência.
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67
Figura 25 - Circuito e placa LED da lâmpada Philips.
Fonte: autoria própria.
Na Tabela 11 são apresentados os componentes utilizados no circuito da lâmpada bulbo
LED de 14W da Philips.
Tabela 11 - Componentes da lâmpada Philips.
Componentes do circuito eletrônico da lâmpada Philips
Diodos da ponte retificadora
Regulador de corrente
Capacitor do filtro de entrada
Capacitor do filtro de saída
Capacitor
Indutor
Indutor
Diodo
Diodo
Varistor
Resistor
Resistor
Resistor
Resistor
Resistor
Resistor
Resistor
Resistor
Resistor
Resistor
Resistor de entrada
LED
𝐷1 − 𝐷4
𝑈1
𝐶1
𝐶6
𝐶2
𝐿1 𝑒 𝐿2
𝐿3
𝐷5
𝐷6
𝑉𝑅1
𝑅1
𝑅2
𝑅3 𝑒 𝑅4
𝑅5𝑎
𝑅5𝑏
𝑅6
𝑅7
𝑅8 𝑒 𝑅9
𝑅10
𝑅11
𝑅12
𝐷1 − 𝐷16
SMD
BP2328A
100nF / 400V
220µF / 63V
150nF
3mH
1,3mH
ER2J
GU1M
7D471K
5,1KΩ
2,1MΩ
330KΩ
5,1KΩ
10KΩ
1,6Ω
1,7Ω
47KΩ
2,4KΩ
100KΩ
3,3Ω
SMD
______________________________________________________________________________
Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
68
6.2
CIRCUITO E COMPONENTES DA LÂMPADA DA MARCA “A”
O circuito da marca “A” é composto basicamente por um retificador, um CI controlador de
corrente na saída para a placa de LEDs. Dessa forma o circuito é alimentado por tensão nominal
da rede, no nosso caso 220 V, com frequência 60 Hz. A tensão aplicada sobre a placa de LEDs é
de aproximadamente 55 V, em corrente continua. O CI controlador de corrente usado é o
71YL5T4SE, especifico para aplicações em lâmpadas LED, o qual trabalha com a topologia buck.
A Figura 26 apresenta o circuito da lâmpada da marca “A”.
Figura 26 - Circuito da lâmpada da marca "A".
Fonte: autoria própria.
Na Figura 27 (a) e (b) podemos observar o circuito da lâmpada da marca “A”. E a imagem
(c) mostra a placa de LEDs desse modelo de lâmpada que é composta por 20 LEDs do tipo SMD
de potência.
Figura 27 - Circuito e placa LED da lâmpada da marca "A".
Fonte: autoria própria.
_____________________________________________________________________________________________
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69
Na Tabela 12 são apresentados os componentes utilizados no circuito da lâmpada bulbo
LED da marca “A”.
Tabela 12 - Componentes da lâmpada da marca "A".
Componentes do circuito eletrônico da lâmpada da marca “A”
Diodos da ponte retificadora
Regulador de corrente
Capacitor do filtro de entrada
Capacitor do filtro de saída
Capacitor
Indutor
Diodo
Resistor de entrada
Resistor
Resistor
Resistor
Resistor
Resistor
LED
𝐵𝐷1
𝑈1
𝐶3
𝐶1
𝐶5
𝐿1
𝐷1
𝑅1
𝑅2
𝑅3
𝑅4 𝑒 𝑅5
𝑅5
𝑅6
𝐷1 − 𝐷20
10M10
71YL5T4SE
6,8µF / 400V
1µF / 400V
1µF
2,1mH
ES1JW
10Ω
150KΩ
3,9Ω
240KΩ
30KΩ
3KΩ
SMD
______________________________________________________________________________
Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
70
6.3
CIRCUITO E COMPONENTES DA LÂMPADA DA MARCA “B”
Da mesma forma que o circuito da marca “A”, o circuito da marca “B” também é composto
basicamente por um retificador, um CI controlador de corrente do tipo buck na saída para a placa
de LEDs. Com tensão de alimentação igual ao circuito anterior, esse se diferencia na tensão
aplicada sobre a placa de LEDs que nesse caso é de aproximadamente 70 V, em corrente continua.
A Figura 28 apresenta o circuito da lâmpada da marca “B”.
Figura 28 - Circuito da lâmpada da marca "B".
Fonte: autoria própria.
Na Figura 29 (a) e (b) podemos observar o circuito da lâmpada da marca “B”. E a imagem
(c) mostra a placa de LEDs desse modelo de lâmpada que é composta por 8 LEDs do tipo SMD de
potência.
Figura 29 - Circuito e placa LED da lâmpada da marca "B".
Fonte: autoria própria.
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Andersson André Pellenz ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa
DCEENG/UNIJUÍ, 2016
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Na Tabela 13 são apresentados os componentes utilizados no circuito da lâmpada bulbo
LED da marca “B”.
Tabela 13 - Componentes da lâmpada da marca "B".
Componentes do circuito eletrônico da lâmpada da marca “B”
Diodos da ponte retificadora
Regulador de corrente
Capacitor do filtro de entrada
Capacitor do filtro de saída
Capacitor
Indutor
Diodo
Resistor
Resistor de entrada
Resistor
Resistor
Resistor
Resistor
LED
𝐵𝐷1
𝑈1
𝐶1
𝐶4
𝐶3
𝐿1
𝐷1
𝑅1 𝑒 𝑅2
𝑅3
𝑅4
𝑅5
𝑅6
𝑅8 𝑒 𝑅9
𝐷2 − 𝐷9
MB10F
MT7811
8,2µF
2,2µF
1µF
4,3mH
ES1J
200KΩ
33Ω
3,6MΩ
30KΩ
68KΩ
3,9KΩ
SMD
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
72
6.4
CIRCUITO E COMPONENTES DA LÂMPADA DA MARCA “C”
O circuito da marca “C” é praticamente o mesmo usado pela marca “B”, apresentando
apenas dois resistores diferentes. Nesse caso a tensão de entrada e de saída são iguais ao circuito
anterior, onde temos alimentação em corrente alternada com tensão em 220 V e frequência de 60
Hz, e tensão aplicada sobre a placa de LEDs de aproximadamente 70 V em corrente continua.
A Figura 30 apresenta o circuito da lâmpada da marca “C”.
Figura 30 - Circuito da lâmpada da marca "C".
Fonte: autoria própria.
Na Figura 31 (a) e (b) podemos observar o circuito da lâmpada da marca “C”. E a imagem
(c) mostra a placa de LEDs desse modelo de lâmpada que é composta por 8 LEDs do tipo SMD de
potência.
Figura 31 - Circuito e placa LED da lâmpada da marca "C".
Fonte: autoria própria.
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Andersson André Pellenz ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa
DCEENG/UNIJUÍ, 2016
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Na Tabela 14 são apresentados os componentes utilizados no circuito da lâmpada bulbo
LED da marca “C”.
Tabela 14 - Componentes da lâmpada da marca "C".
Componentes do circuito eletrônico da lâmpada da marca “C”
Diodos da ponte retificadora
Regulador de corrente
Capacitor do filtro de entrada
Capacitor do filtro de saída
Capacitor
Indutor
Diodo
Resistor
Resistor de entrada
Resistor
Resistor
Resistor
Resistor
LED
6.5
𝐵𝐷1
𝑈1
𝐶1
𝐶4
𝐶3
𝐿1
𝐷1
𝑅1 𝑒 𝑅2
𝑅3
𝑅4
𝑅5
𝑅6
𝑅8 𝑒 𝑅9
𝐷2 − 𝐷9
MB10F
MT7811
8,2µF
1µF
1µF
4,3mH
ES1J
200KΩ
33Ω
4,02MΩ
30KΩ
68KΩ
3,9KΩ
SMD
RESULTADOS DA ANÁLISE DOS DRIVERS
Ao avaliarmos os drivers das lâmpadas em questão (Philips e marcas A, B e C),
conseguimos verificar um diferença significativa entre a Philips e as outras marcas. Isso permitenos concluir o seguinte:
A Philips utiliza no driver de sua lâmpada um CI controlador de corrente constante com
correção do fator de potência com objetivo de oferecer ao consumidor um produto com alto fator
de potência, e de boa qualidade.
As marcas A, B e C, não utilizam correção de fator de potência no driver de suas lâmpadas,
oferecendo assim aos consumidores um produto de baixo fator de potência e de qualidade inferior.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
7
CONCLUSÃO
Vista a real necessidade da redução do consumo de energia, e a notável participação do
setor de iluminação nessa demanda, é de extrema importância o estudo e incentivo do uso de
lâmpadas de maior eficiência e qualidade.
Com os aumentos da energia elétrica aliado a queda do preço das lâmpadas LED, observouse um crescimento muito grande do uso das lâmpadas LED nos últimos anos. No entanto é
fundamental um controle para que as mesmas sejam realmente eficientes e de boa qualidade.
Com intuito de normatizar esses modelos de lâmpadas foi criada a portaria 389 que
estabelece os requisitos mínimos para a certificação das lâmpadas LED. Baseado nesses parâmetros
estabelecidos em norma as empresas fabricantes e os importadores tem um prazo definido para se
adequarem a essas e certificarem os seus produtos de maneira a garantir produtos de qualidade e
confiabilidade aos consumidores.
Para conseguir a certificação é necessário que o produto em questão passe por todos os
ensaios conforme estabelece a norma, e que o mesmo apresente desempenho satisfatório em todos
os parâmetros. A portaria 389 foi em grande parte baseada em normas técnicas internacionais já
adotadas com sucesso em outros países, como é o caso da IES LM80-08. Todo os ensaios
recorrentes do processo de certificação devem ser realizados em laboratórios credenciados junto
ao INMETRO.
Baseado na portaria 389, foram realizados ensaios luminotécnicos e elétricos com intuito
de verificar os principais parâmetros das lâmpadas LED comercializadas no mercado nacional.
Com os resultados obtidos através dos ensaios realizados no decorrer desse estudo de caso
e possível afirmar que as lâmpadas avaliadas são de baixa qualidade e não atende de forma integral
o que prometem os seus fabricantes e muito menos o que define a norma.
Grande parte das amostras analisadas apresentaram fluxo luminoso bem inferior ao
informado pelo fabricante, isso é um fator que acaba prejudicando a inserção dessas lâmpadas no
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Andersson André Pellenz ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa
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mercado, causando desta forma uma imagem errônea, deixando consumidores com dúvidas quanto
ao real rendimento e qualidade dessas.
Dessa forma conclui-se que é de fundamental importância o processo de certificação das
lâmpadas LED afim de garantir a qualidade desses produtos. Além disso, a certificação irá garantir
também uma concorrência mais leal entre fabricantes ou importadores.
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Análise da qualidade das lâmpadas LED comercializados no mercado brasileiro.
76
REFERÊNCIAS
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S.
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redundante de energia para acionamento de LEDs. 2015. Tese (Doutorado em Engenharia
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frequência
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acionamento
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LEDs
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iluminação.
Disponível
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MARTELETO, Douglas Coelho. Avaliação do diodo emissor de luz (LED) para iluminação de
interiores. Disponível em: http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10003763.pdf,
acesso em 24 de outubro de 2015.
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DCEENG/UNIJUÍ, 2016
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http://cb3e.ufsc.br/sites/default/files/projetos/etiquetagem/Nota-Tecnica-LEDs.pdf, acesso em 13
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PINTO, Rafael Adaime. Projeto e implementação de lâmpadas para iluminação de interiores
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SOARES, Guilherme Marcio. Sistema Inteligente de Iluminação de Estado solido com controle
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e
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STASIAK, Fabio. Construção do cenário para a revolução dos LEDs. Disponível em:
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78
INMETRO.
Portaria
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389,
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WIKIPÉDIA.
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integradora.
Disponível
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https://pt.wikipedia.org/wiki/Esfera_integradora, acesso em 20 de março de 2016.
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Andersson André Pellenz ([email protected]). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa
DCEENG/UNIJUÍ, 2016