A Revolução dos Leds

Criado no começo da década de 1960, este componente à base de semicondutores começa a avançar em vários mercados, graças à sua beleza e eficiência energética.

Tido até pouco tempo atrás como uma mera curiosidade tecnológica, os Leds - sigla de "light emitting diode" ou, em português, diodo emissor de luz - vai deixando, aos poucos, de ser usado apenas como luz de indicação de aparelhos eletrônicos e se prestando às mais diversas aplicações na área de ilumincação, sinalização e visualização.

No Brasil, com a exceção de São Paulo, onde a prefeitura ordenou a retirada das ruas de todos os outdoors, é cada vez mais comum ver nas capitais e cidades maiores gigantescos cartazes - que à noite ficam ricamente iluminados com Leds - divulgando os mais diferentes tipos de produtos, como ocorre em Tóquio ou Nova York.

O uso do Led nos sistemas de comunicação visual de edifícios comerciais, de shopping centers e em fachadas de lojas e cinemas vai também se disseminando no país - como de resto, em todo o planeta - assim como em painéis e nas lanternas de carros. Decoradores de ambientes estão igualmente recorrendo às máquinas luzinhas para tornarem seus projetos mais modernos e atraentes.

"A decoração de ambientes terá cada vez mais a presença dos Leds, um recurso inovador em muitos sentidos", diz José Guilherme Sartori, gerente de vendas da Osram, empresa do Grupo Siemens especializada em iluminação. "Seja para residência, estabelecimentos comerciais ou escritórios, as luminárias que utilizam Leds fazem a diferença pelo design e pela economia que proporcionam".

Mas o que vem, de fato, a ser um Led? Na verdade, esses diodos emissores de luz são dispositivos semicondutores que empregam tecnologia similar à dos transistores e dos chips, convertendo energia elétrica diretamente em energia luminosa. Não há partes móveis ou mecânicas, já que todo o processo ocorre em nível atômico.

Em termos físicos, durante a passagem de corrente elétrica, alguns elétrons mudam de camada, emitindo luz nesta transição. O processo pode ser otimizado com a definição de um ângulo de facho, via a colocação de um ¨refletor¨ no catodo da cápsula que contém o Led.

A luz emitida pelos Leds é essencialmente monocromática, com comprimentos de onda bastante específicos. Isso possibilita a produção de cores precisas e vibrantes. O Led não emite radiações como infravermelho (claor) ou ultravioleta - com a exceção do Led que emite luz branca - e tampouco provoca o chamado "efeito flicker "(o piscar em alta frequência), que é muito comum em lâmpadas fluorescentes.

Além de bonitos e apresentarem dimensões reduzidas - possibilitando novos formatos e design - os Leds são também extremamente duráveis. Eles têm uma vida útil de 20 mil horas contínuas, e são resistentes a choques mecânicos e vibrações. São ainda de 10 a 50 vezes mais econômicos em termos de consumo de energia.

Revolução - O Led já vendo sendo considerado por muitos cientistas e engenheiros como a terceira revolução da óptica, com a primeira sendo constituída pelo invento da luz elétrica, por Thomas Edson (1847-1931), e a segunda o desenvolvimento do laser, na década de 1960, inaugurando a chamada "era da fotônica". A luz passou, então, a ser usada para transmissão de informações, forçando a mudança dos cabos elétricos para fibras ópticas.

Os primeiros Leds comercialmente disponíveis surgiram em 1960 e se tornaram conhecidos como indicadores de liga-desliga. O crescimento das aplicações do Led deve-se às novas tecnologias de fabricação, novos formatos e à maior disponibilidade de cores, que hoje apresentam variações de tonalidade para o vermelho, amarelo, âmbar, verde e azul. Até o Led branco, até pouco tempo considerado uma impossibilidade técnica, tornou-se realidade.

Este crescente desenvolvimento tecnológico dos Leds está ampliando a sua gama de aplicações, principalmente nas áreas de iluminação, sinalização e visualização, mas também na indústria de transformação e na medicina. Em muitos casos, os Leds já estão substituindo tecnologias convencionais, como na sinalização.

Em outros segmentos, isto poderá ocorrer no horizonte de até 15 anos, como na iluminação residencial e comercial. Obter uma maior vida útil para esse componente é o principal objetivo das pesquisas que estão sendo desenvolvidas nos países industrialmente avançados para tornar o Led aplicável a estas finalidades. Estima-se que em dez anos essa vida útil saltará das atuais 20 mil horas para até 100 mil horas.

Em praticamente todas as aplicações, é preciso empregar os Leds de maneira adequada e eficiente. Hoje, por razões tecnológicas, isso nem sempre é possível. Para iluminar ambientes abertos, por exemplo, há a necessidade de fontes emissoras de alta intensidade. Esta é uma característica que a tecnologia Led ainda não oferece, apesar de sua robustez construtiva e grande versatilidade nas aplicações.

Mas existem estimativas de que lâmpadas fluorescentes serão substituídas até 2020. A tecnologia Led permite uam vida útil maior, menor manutenção, maior robustez mecânica, maior controle sobre a intensidade e cor, é mais econômica, agride menos o ambiente (não contém mercúrio) e permite uma maior versatilidade para aplicações com fins de propaganda.

Incandescentes - Em relação às lâmpadas incandescentes, a vantagem dos Leds é ainda mais patente. Para atingir o mesmo resultado de uma lâmpada incandescente de 40 w, por exemplo, já existem Leds no mercado que consomem 4 w.

Já há pesquisas indicando que a tecnologia Led, em grande escala e no longo prazo, poderia promover até mesmo o acesso da população mais pobre a uma iluminação doméstica mais em conta. O custo, a portabilidade, a economia proporcionada e a associação desta tecnologia com outras (por exemplo, células solares), poderia ser uma inovação para aplicações em iluminação rural.

Na área industrial, os Leds emissores de luz branca (luz emitida com todos os componentes do espectro visível) são capazes de emitir energia luminosa a partir de um fenônemo de fluorescência em materiais provocado por radiação ultravioleta. Já existem algumas aplicações industriais em que se pode utilizar Leds emissores de luz ultravioleta em substituição às tecnologias convencionais para cura e polimerização de materiais ou esterilização de ambientes.

Na medicina, principalmente nas áreas de fototerapia, analgesia e cromoterapia, já está se utilizando fontes Led que possibilitam selecionar uma região muito estreita do espectro pra se obter o efeito desejado. Amplas pesquisas estão sendo conduzidas no Japão desde 2004 com vista ao desenvolvimento da tecnologia Led para finalidades médicas e terapêuticas, com um orçamento de U$ 23 milhões.

Para a área automotiva, algumas indústrias do setor de iluminação vêm lançando Leds específicos, como a Osram. O Led Ostar está entre os mais brilhantes para uso no setor automotivo. Com uma temperatura de cor de 5.500 Kelvins, muito maior do que os 4.000 Kelvins de lâmpadas de xenon, esse pequeno dispositivo cria a mesma impressão de cor da luz do dia natural.

O Ostar é particularmente robusto e pode ser exposto em ambientes com temperaturas que variam de - 40º a + 125º C. Mesmo quando posicionadas perto de um motor de alta potência continuam a proporcionar em excelente desempenho.

O luxuoso Cadillac Escalade Platinum, que está sendo lançado este ano nos Estados Unidos, será o primeiro automóvel do mundo a ser ajustado com faróis com Leds. Os Leds da Osram oferecem todas as funções exigidas para os faróis - farol baixo, farol alto, farol diurno, luz de posição e luz de indicação lateral.

Cada farol contém sete Leds Ostar Headlamp - cinco para farol baixo e dois para farol alto. O farol diurno é obtido com a dimerização do farol baixo. Isso significa que não é necessário um recurso extra de iluminação. Essa solução só é possível com o uso de Leds. Cada farol também possui uma luz de posição composta pelo Advanced Power Topled branco e luzes de sinalização laterais com Power Topled amarelo.

Oleds - Também estão em pleno andamento, tanto nos laboratórios de semicondutores ópticos da Osram como de outras companhias, pesquisas sobre os Leds orgãnicos, ou Oleds, que oferecem todos os benefícios já conhecidos como eficiência de energia, baixa voltagem e design livre de mercúrio, mas, além disso apresentam também uma propriedade fascinante: a fonte não é uma coleção de pontos de luz individuais, mas uma superfície uniforme geradora de luz. 

De acordo com os pesquisadores da Osram, será possível usar Oleds como fontes ded luz flexíveis ou transparentes. Um Oled transparente em um telhado poderá transmitir luz natural ao interior da residência durante o dia. No entanto, quando ligado durante à noite, fornecerá uma belíssima iluminação artificial.

Outra diferença em relação à iluminação convencional é a fonte que gera luz. Graças à própria estrutura, será possível não apenas produzir Oleds muito finos, mas também escaláveis, ou seja, será possível manipulá-los da maneira que for mais conveniente como, por exemplo, transformá-los em telas de televisão com pouco centímetros de espessura.

Além disso, algumas divisórias e paredes poderão ser substituídas por Oleds, no que a Osram chama de Nova Era das Luzes. Quando um funcionário de uma empresa quiser realizar uma reunião, por exemplo, poderá acender quatro paredes inteiras de luz no meio do escritório e criar uma mini-sala, sendo que as paredes serão coloridas e ninguém, do lado de fora, enxergará o seu interior.

Mas as possibilidades vão além. Também estão em estudo na empresa aplicações para estas novas fontes de luz na indústria automativa, criando uma perfeita integração de todos os elementos que compõe a iluminação dentro de pára-brisa.

Hoje, a utilização desse material ainda não é viável financeiramente, mas em um futuro próximo essa idéia deve se difundir. Especialistas prevêem que o mercado deve valer milhões em 2015. A idéia é fazer placas de grandes dimensões a partir de Oleds: quando desligado, ele será como uma parede transparente, mas assim que for ativado, um mundo de possibilidades. Dessa forma, é possível dizer que um futuro igual ao que nos é mostrado pela ficção científica está cada vez mais próximo de se tornar realidade.

O primeiro passo para a utilização dos Oleds já foi dado. O consagrado designer alemão Ingo Maurer, conhecido no mundo todo por utilizar a iluminação como obra de arte, apresentou no Light&Building 2008, uma das maiores feiras de iluminação do planeta e que se realiza na Alemanha em paralelo à brasileira Expolux, em meados do ano, a luminária "Early Future". Ela possui formato de mesa e demonstra o enorme potencial dos Leds orgânicos. Na opinião de Maurer, a Early Future representa um estágio importante na transição do objeto abstrato para iluminação funcional projetada.

Os pesquisadores da osram também anunciaram ter batido novos recordes de brilho e eficiência em Leds brancos, resultado de avanços em todos os processos relacionados à produção desses diodos. Aplicações potenciais incluem iluminação em geral, uso automotivo e qualquer outra que inclua Leds de alta potência.

A chave do sucesso para a obtenção desses Leds foi aliar os novos materiais à tecnologia otimizada de chips, que possibilitaram a produção de um eficiente conversor para a produção de Leds. O semicondutor emissor de luz é compatível com altas correntes. Isso abre possibilidades de o Led vir a ser utilizado também em projeções, com versões de chips para luz azul e verde.

Matéria publicada na Ipesi de Setembro/Outubro de 2008.