Luminárias LED
Luminárias LED
Segue um apanhado de informações estilo "cultura inútil" sobre luminárias de LED, a quem interessar possa.
Desde que os LEDs existem, sabia-se que seriam empregados em iluminação. Só não se sabia quando. O evento mais importante foi a invenção do LED azul no início dos anos 1990, que viabilizou o LED branco e seu uso em iluminação geral.
As primeiras luminárias, bem fraquinhas, apareceram na segunda metade da década de 2000. Ao longo da década de 2010, o LED foi progressivamente tomando conta. Hoje, talvez a única lâmpada não-LED de uma casa é a halógena que aguenta o calor dentro da churrasqueira. As fluorescentes compactas, prediletas até há poucos anos, sairão do mercado brasileiro neste ano (2025) por conterem mercúrio.
As lâmpadas LED são inegavelmente melhores pois
A única desvantagem inerente do LED é um menor índice de reprodução de cor (CRI).
A expectativa era que as luminárias LED teriam vida útil praticamente infinita, ou pelo menos de décadas. Cheguei a importar lâmpadas nos anos 2000 para instalar em locais de difícil acesso, tipo cumeeiras, para "nunca mais" precisar subir lá.
Bem, sabemos que essa expectativa não se cumpriu. Às vezes uma lâmpada LED dura menos que uma incandescente! Por quê? Há dois grandes culpados: drivers e aquecimento.
Uma lâmpada LED não pode ser ligada diretamente na rede; precisa de uma fonte de alimentação, também chamada de "reator" ou "driver". Construir um driver que dure tanto quanto o LED custa caro, e dificilmente alguém se dá ao trabalho. O resultado é que o driver queima, e quando isso acontece, a lâmpada inteira vai ao lixo.
Sendo um circuito eletrônico, o driver é sensível a descargas elétricas, transientes, etc. então por mais bem construído que seja, é inevitável que algum driver "morra" antes da luminária em si.
LEDs são semicondutores, que detestam calor. Trabalhar quente diminui drasticamente sua vida útil. Mesmo sendo uma lâmpada de alto rendimento, o LED esquenta. Para remover esse calor, o ideal é que o corpo da luminária seja em metal. Isso esbarra na questão do custo, e a maioria das luminárias é de plástico.
Lâmpadas de alta potência com poucos LEDs, que sobrecarregam os LEDs, são a norma nos modelos mais baratos, o que exacerba o problema. Segundo esta análise, a queima de LEDs já é a principal "causa mortis" de lâmpadas de bocal.
Para "ajudar", o driver também esquenta, e também possui componentes cuja vida útil é encurtada pelo calor. O ideal seria o driver estar separado da luminária em sua própria caixa de metal. O que existe no mercado é o contrário disso: a maioria das lâmpadas (de plástico) embute o driver.
Lâmpadas de LED, em particular os modelos mais comuns, têm um ponto de preço muito sensível. Se forem caras, mesmo que de alta qualidade, não vendem. Isso nivela o mercado por baixo. Até o consumidor descobrir que comprou gato por lebre, já passou o período de garantia.
Além de preço, as pessoas também querem praticidade. Querem rosquear lâmpadas LED nos mesmos bocais do tempo da onça. Resultado: o driver precisa caber dentro do corpo da lâmpada, em vez de ficar separado como seria o ideal. Bocais de rosca como o E27 são obsoletos, dão muito mal-contato e usam muito metal. Ou melhor, usariam, porque os fabricantes economizam ao máximo, e o resultado é que 10% das lâmpadas estragam ali.
Em cima de tudo isso, há os problemas "bizarros". Num caso particular, um cômodo da casa queimava uma fileira de lâmpadas direto, enquanto as mesmas lâmpadas duraram "para sempre" no cômodo adjacente. Resolvi o problema trocando por outra marca. Imagino que acontecia alguma ressonância entre os drivers, por estarem próximas uns dos outros e regularmente espaçados.
A primeira coisa é preferir luminárias cujo driver seja separado da lâmpada em si, o que permite a substituição parcial, e ajuda com a questão do aquecimento. Quando isto não for possível, prefira lâmpadas com corpo de metal.
Prefira marcas nacionais e renomadas, melhor ainda se dão garantia estendida. No fim das contas tudo vem da China, mas a qualidade do produto chinês varia, e costuma ser muito melhor quando tem alguém do lado de cá fazendo testes e prestando garantia.
(Exemplo análogo: me ferrei em quase todas as ocasiões que comprei cabos USB ou cabos de rede diretamente no AliExpress. Quando funcionam, duram poucos meses. Invariavelmente é porcaria. Cabos comprados em quiosques de postos ou supermercados são muito mais caros e também vêm da China, mas têm uma qualidade mínima e costumam durar vários anos.)
O ideal seria que as luminárias LED fossem alimentadas por corrente contínua, a salvo de transientes da rede. É algo tecnicamente possível, mas não simples. Existem lâmpadas LED de 12V e 24V no mercado, mas são fracas, mais voltadas para aplicações automotivas tipo trailer e food truck.
Outro motivo pelo qual as lâmpadas LED deveriam ser ligadas em corrente contínua, é o fator de potência. É uma longa história, mas para resumir, lâmpadas LED ligadas direto na rede injetam ruído elétrico que prejudica todo o sistema.
É possível melhorar o fator de potência dos drivers, embutidos ou não. Mas pra variar isso custa caro e ninguém quer pagar a conta, a não ser que fosse obrigatório. (É possível e até provável que os órgãos reguladores exijam que isso aconteça no futuro.)
Esse índice mede a "naturalidade" das cores dos objetos, quando iluminados por determinada lâmpada. Um índice CRI=100 indica uma fonte luminosa tão boa quanto a luz solar.
Quem já teve o desprazer de comer num restaurante todo iluminado com fluorescentes? O ambiente não é convidativo, e a comida parece esquisita. Parte dessa sensação é culpa da luz branca demais, mas outra parte é culpa do CRI. E provavelmente você também já frequentou algum ambiente onde as cores parecem todas esquisitas, geralmente uma combinação de iluminação LED "cor quente" e com baixo CRI.
Reprodução de cor é um ponto em que a velha lâmpada incandescente, em particular a halógena, é muito melhor que qualquer outra, sendo ainda utilizada em mostruários e vitrines. Lâmpadas LED com CRI próximo de 100 até existem, mas são caras e difíceis de achar.
As lâmpadas fluorescentes sempre foram notoriamente ruins em CRI. Já as lâmpadas LED variam muito nesse quesito, indo de péssimas (CRI 70) a boas (CRI 90). As lâmpadas vendidas como "dicróicas" costumam ser melhores.
Existem dois tipos básicos de driver: "fonte de corrente" e "fonte de tensão".
Luminárias em geral usam o driver "fonte de corrente", seja ele embutido ou separado. O driver separado costuma ser pequeno e barato, com a aparência abaixo:
Na hora de substituir o driver, o valor de corrente (300mA no exemplo da foto) deve bater com o original. Se não encontrar um com exatamente a mesma corrente, erre para menos. A potência da luminária também deve estar dentro da faixa de potência do driver (18 a 25W no exemplo da foto), e não pode ficar fora dessa faixa, nem para cima, nem para baixo.
Já para fitas LED, muito utilizadas em decoração e móveis planejados, o driver é do tipo "fonte de tensão".
A especificação desse tipo de driver é pela tensão (tipicamente 12V, mas também há de 24V e acima) e pela corrente (5A no exemplo da foto). A tensão tem de ser a mesma da fita, mas a corrente pode ser superdimensionada. Não há problema em usar uma fonte de 10A onde uma de 5A daria conta.
A potência da fita de LED é especificada em watts por metro ou amperes por metro. Por exemplo, um tipo comum de fita usada por marceneiros (120 LEDs por metro) funciona com 12V e a potência é de 10W/m. Uma fonte de 12V x 5A fornece 60W, então ela suportaria até 6 metros dessa fita LED. (Melhor não passar de 5, para deixar uma folga.)
Os drivers de tensão variam bastante de tamanho. Os mais comuns são bem grandes e parecem uma fonte de computador. Mais recentemente, apareceram os modelos "slim" para felicidade dos arquitetos e marceneiros.
Finalmente, existem as mangueiras de LED, muito utilizadas em iluminação decorativa, sancas e ambientes externos. Essas costumam funcionar direto com tensão da rede (110V ou 220V). O "driver" de mangueira não chega a ser um driver, é apenas um diodo, quando muito. O limite de potência do mesmo é especificado em metros de mangueira.
Um LED (Diodo Emissor de Luz) é um diodo semicondutor, otimizado para gerar luz em vez de funcionar como diodo.
Num LED azul ou branco, a queda de tensão é em torno de 3.5V. Se ele for alimentado com tensão um pouco abaixo disso, ele não acende, ou acende bem fraquinho. Se a tensão for um pouco acima, ele brilha muito mais forte e tende a queimar.
Uma carga resistiva (como uma lâmpada incandescente ou um chuveiro) tem a capacidade de limitar sua própria corrente elétrica. Já um LED alimentado com tensão um pouquinho acima do ideal consome tanta corrente quanto lhe derem, sem limite, até explodir ou pegar fogo. Por isso, ele precisa de um regulador de corrente externo, o "driver". (As lâmpadas fluorescentes precisam de reatores pelo mesmo motivo.)
O fabricante especifica a corrente de trabalho ideal do LED. Logo, o driver ideal é uma fonte de corrente constante, ou seja, uma fonte que ajuste a tensão sobre o LED até atingir a corrente desejada. Isso garante não só a durabilidade do LED, mas também um brilho constante. Se o LED fosse alimentado com tensão constante, qualquer pequena variação, mesmo de 0,05V, faria o brilho oscilar.
Pode-se utilizar uma fonte de tensão comum, ou uma bateria, e regular a corrente do LED com um simples resistor. Porém, o resistor transforma eletricidade em calor. O driver típico é mais sofisticado, regulando a corrente sem desperdício.
Lidar com tensões pequenas como 3,5V não é prático. Quase toda luminária LED combina diversos LEDs em série e emprega uma tensão de trabalho mais alta. O circuito em série também garante que a mesma corrente atravessa todos os LEDs, proporcionando um brilho uniforme.
Se, por exemplo, a luminária combina 12 LEDs em série, o driver tem de fornecer no mínimo 42V (3,5x12) para funcionar. Por isso os drivers de corrente especificam a tensão máxima que podem fornecer.
Por outro lado, o driver típico também especifica uma tensão mínima. Se o driver fornece no mínimo 24V, e a luminária funciona com 12V, ela vai queimar, pois o driver não conseguirá limitar a corrente.
As fitas de LED funcionam diferente. Uma vez que cada aplicação vai usar um comprimento de fita diferente, não há como saber a priori quantos LEDs vão estar no circuito. É mais prático então alimentá-las com um driver de tensão constante, geralmente 12V ou 24V.
A fita é formada por segmentos curtos, conectados em paralelo à fonte. Cada segmento é uma "luminária" independente, contendo alguns LEDs em série mais um resistor limitador de corrente. A fita só deve ser cortada entre um segmento e outro. O consumo elétrico da fita é especificado em potência por metro ou corrente por metro.
No caso da fita LED, não há problema em usar uma fonte superdimensionada, capaz de fornecer mais corrente do que a fita exige. Uma vez que cada segmento trabalha independente, regulando sua própria corrente, haverá pequenas variações de brilho ao longo da fita.
A mangueira de LED é semelhante à fita de LED, porém os segmentos são muito mais compridos, com muito mais LEDs em série por segmento, para trabalhar diretamente com a tensão da rede (110V ou 220V). O número de LEDs é superdimensionado de propósito, para que a mangueira trabalhe fria, e limite a corrente sem necessidade de um driver.