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ILUMINAÇÃO NO BRASIL:TECNOLOGIAS, CENÁRIOS, INFRA-ESTRUTURA
Elvo Calixto Burini JuniorEmerson Roberto Santos
São Paulo, 10/Jun./2013, 12h40 min.
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Área Total: 49.092 m2
67 %: 67 %: ÁÁrea Verde, 32.874 mrea Verde, 32.874 m2 2
Atual
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o Instituto de Eletrotécnica e Energia -IEE(denominação recebida no ano 1986, antes
Instituto de Eletrotécnica - IE), e que em Abril/2013teve nome ajustado para
Instituto de Energia e Ambiente (IEE)
é um instituto especializado daUniversidade de São Paulo (USP)
BREVE HISTÓRICO DO IEE E ATUAIS ATIVIDADES (ver: http://www.iee.usp.br/historico.html)
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Sumário
Introduçãoconversão energética em usos finaisparadigmas de gestãousuário da iluminação alternativa: para a substituição das fontes (VM-VSAP/LEDs)capacitação aos profissionais
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INTRODUÇÃO
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ALGUMAS FONTES de LUZ ARTIFICIAL
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Fonte: Eletrobrás, 2008.
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Consumo anual de eletricidade (EUA, 2010) conforme setor e tipo de fonte de luz
Fonte: DOE, EUA, 2012.
8
Padrão atual para eficiência luminosa (lm/W) nas lâmpadas fluorescentes convencionais
Fonte: [2].
9
Transformação, em curso, no mercado de lâmpadas fluorescentes convencionais (lineares: T12; T8 e T5)
Fonte: ano 2011 [2].
10
Fonte: [4].
Partição de investimento norte-americano para as tecnologias SSL(os valores estão aproximados: 70% em LEDi, ano 2011; e 69% em 2012)
Fonte: [26].
11
Paradigmas da Gestão Urbana
Fonte: [3].
12
OLEDs, WOLEDs
Fonte: Tecnologias LED – LP (OLED /PLED) para Iluminação (SSL), 2013.
13
Alternativas para redução de custo para o ITO (TCO, anodo)
Fonte: ABHINAV BHANDARI, 2013.
14
SSL (WOLEDs): dados e metas para eficiência e custos
Fonte: ABHINAV BHANDARI, 2013.
15
Figueira da Fóz, Portugal, 2013
Fonte: [7].
16
Tab.1- Características sobre o desempenho de algumas lâmpadasutilizadas em iluminação de áreas externas e estacionamentos
Fonte: 2004, [8].
17
Sistema para a Classificação de Luminárias para exteriores(do ingles, LCS - IESNA, composição)
Fonte: (fig. 8.5 a 8.8) IESNA Handbook, 2011.
18
O primeiro LED, 1962O ”estado da arte” (inclui indicação de partes componentes de LED inorgânicoFonte: [10]
19
SSL e componentes
Fonte: [10].
20
Detalhamento dos componentes de um SSL(a proteção contra surto não está numerada)
Fonte: [11].
21
Tab. 2 – Características e desempenho de fontes de luz artificiais (lâmpada e LEDis); comparação da luz produzida num ciclo de
vida útil (Impacts Scalar), tendo LED 2012 como ref.
Fonte: LEDBETTER, M., 2013.
22
Tab. 3 - Fator de correção (sensibilidade: escotópica/fotópica)bastante significativo (seis fontes artificial; condição mesópica)
Fonte: Berman, S. M. et al., 1995.
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Tab. 4 – Exemplo de valores fotométricos de três equipamentospara iluminação de áreas em exteriores
Fonte: PNNL- SA- 60645, 2008.
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Confiabilidade
Uma definição: é a probabilidade de que um dispositivo/sistema irá realizar
a função a que se destina, durante um período de tempo definido e sob condições especificadas.
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Luminárias SSL: Modelagem sobre a confiabilidade do sistemaObjetivo DOE: Desenvolvimento de metodologia para avaliar o desempenho de sistema SSL em menos de 3 k horas de ensaio, dispor de ferramenta para a predição da confiabilidade das luminárias SSL.
Fonte: [16], 2013.
26
METODOLOGIA(praticada / sugerida)
Fonte: 2013, [17].
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Custos ...
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Comparação entre custos: equipamento fluorescente e SSL (LED)
Fonte: [18], 2010.
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Custo da luz para LED
Fonte: [19].
30
Custo da luz para LED 1 W em quatro faixas de Tcp (K)
Fonte: ver tab.
31
Exemplos de custos por ponto de luz nos EUA
Fonte: [20].
32
Quatro programas nacionais sobre SSL e LEDs
Fonte: Tecnologias LED – LP (OLED /PLED) para Iluminação (SSL), 2013.
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Cálculo rápido para o custo de luz por LEDi (comparação, EUA)
Custo do “pacote de luz” (base no fluxo luminoso e Tcp > 4 kKVM (7 klm)............[7 x 4.5] = USD$ 31.5;VM (21 klm)..........[21 x 4.5] = USD$ 94.5;VM (55 klm)..........[55 x 4.5] = USD$ 247.5;VS (5,8 klm).........[5,8 x 4.5] = USD$ 26.1;VS (22 klm)...........[22 x 4.5] = USD$ 99;VS (50 klm)...........[50 x 4.5] = USD$ 225.
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LEDs: O caso Seattle City Light, EUA
Fonte: SMALLEY, E., 2012.
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Avaliação de Luminárias SSL (LEDis) utilizadas em vias/estradasElaboração: Missouri University of Science and Technology, EUA
Fonte: Projeto TRyy1101, 2011.
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Avaliação de Luminárias SSL (LEDis) utilizadas em vias/estradasElaboração: Missouri University of Science and Technology, EUA
Fonte: Projeto TRyy1101, 2011.
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Mais quatro TÓPICOS sobre: SSL, LEDs e iluminação no BR
OFUSCAMENTO
POLUIÇÃO LUMINOSA
RESÍDUOS PERIGOSOS E TÓXIDOS
RETORNO DO INVESTIMENTO EM SSL no Brasil
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OFUSCAMENTO e POLUIÇÃO LUMINOSA
Fontes: http://www.lrc.rpi.edu/programs/nlpip/lightinganswers/lightpollution/lightpollution.asp;CABELLO, Alberto, 2013 e outros estudos.
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POLUIÇÃO LUMINOSA: limites recomendados (IESNA, Tab.26.5) para iluminação invasiva, antes e após “toque de
recolher”
Fontes: http://www.lrc.rpi.edu/programs/nlpip/lightinganswers/lightpollution/lightpollution.asp; e [9].
Na tabela à direita: são valores máximos de iluminância inicial em plano perpendicular a direção de observação da(s) luminária(s). O plano referido fica
localizado na posição do observador onde a luz invasiva é considerada.
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RESÍDUOS PERIGOSOS E TÓXIDOSTab. 5 – Limites aos resíduos perigosos (Califórnia - CA) etóxicos (40 CFR 261.24, federal EUA)
Fontes: [23 e 24].
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Resultados sobre ensaios em fontesde luz facho fechado @ 25 khs
Fonte: LEDBETTER, M., 2013.
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RETORNO DO INVESTIMENTO EM SSL (LEDs na IP)
Fonte: MAGGI, T., p.195, 2013.
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Conclusões
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Eficiência LUMINOSA (convencional) para SSL (WOLEDs)
Fonte: [26].
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Eficiência luminosa convencional / fotópica (SSL / LEDs):Dados e projeções (Depto Energia, EUA)
Fonte: [27].
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Custo da luz e eficiência para SSL /LEDs encapsulados (35 A/cm2)
Fonte: [26].
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Avaliação de Luminárias SSL (LEDis) utilizadas em vias/estradasElaboração: Missouri University of Science and Technology, EUA
Fonte: Projeto TRyy1101, 2011.
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Custo inicial SSL (LEDis):Dados e projeções (Depto Energia, EUA)
Fonte: Energy Savings Potential of Solid-State Lighting in General Illumination Applications.Solid-State Lighting Program, Building Technologies Program, Office of Energy
Efficiency and Renewable Energy U.S. Department of Energy, p.30 e 31, January, 2012. [28].
49
Bibliografia[1] 2010 US Lighting Market Characterization Report. Solid-State Lighting Program, Building
Technologies Program, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, U.S. Departmentof Energy – DOE, p.xiii, Fig. ES-1, Jan., 2012.
[2] [email protected], 2011.[3] http://acertodecontas.blog.br/artigos/paradigmas-de-gestao-urbana/[4] DOE SSL R&D funding in 2011.[5] Tecnologias LED – LP (OLED /PLED) para Iluminação (SSL), 2013.[6] BHANDARI, ABHINAV LOW - COST INTEGRATED SUBSTRATE FOR OLED LIGHTING.
DoE SSL R&D CONFERENCE, 2013. [7] Conferência da Agenda 21 Local, Vetor Ambiente, CMFF, 21 de Janeiro 2013.[8] Parking Lot and Area Luminaires Functional Luminaires using HPS and MH Lamps. National
Lighting Product Information Program Publications, LRC, Tab.1, p.8, v.9, n.1, July, 2004.http://www.lightingresearch.org/programs/NLPIP/PDF/VIEW/SRParking.pdf.
[9] Lighting Handbook Reference and Application, Illuminating Engineering Society of North America, http://www.ies.org/, Tenth Edition, 2011.
[10] http://www.ecnmag.com/articles/2011/01/introduction-solid-state-lighting.[11] http://www.digikey.com/us/en/ph/TE/nevalo.html.[12] YUAN, T. et al., Solid state lighting component (patente: US 20120241781 A1), 2012.[13] BERMAN, S. M. LBNL 42327 (L-213), 1995. http://gaia.lbl.gov/btech/papers/42327.pdf. [14] LEDBETTER, Marc Life-Cycle Assessment of Energy and Environmental Impacts of LED
Lighting Products. DOE SSL R&D Workshop, Long Beach, CA, Jan., 30, 2013.[15] PNNL- SA- 60645, June, 2008. <http://apps1.eere.energy.gov/
buildings/publications/pdfs/alliances/outdoor_area_lighting.pdf>.
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Bibliografia[16] BRODRICK, J. R. Solid-State Lighting R&D Program Direction, p.15, 2013.[17] DAVIS, Lynn Collaborating for Success: LED Systems Reliability, DOE SSL R&D Workshop,
January 30, 2013. http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/davis_reliability_longbeach2013.pdf.[18] Licht.vissen 17- LED The light of the Future, 58p., 2010 (www.all-about-light.de), 2010.[19] Roundtable Discussions of the Solid-State Lighting R&D Task Priorities. U.S. Department of
Energy, p.12, 2012.[20] Sheet No.15-1 P.S.C. Wyoming (No.14 Outdoor Area Lighting Service Not Applicable in No
New Service Wyoming West Service Territory.ROCKY MOUNTAIN POWER, 2012.[21] LED Roadway Luminaires Evaluation (TRyy1101) - Final Report, Cover of LED Roadway
Luminaires Evaluation (TRyy1101) - Final Report, Accession Number: 01455831, MissouriDepartment of Transportation, Research, Development and Technology 2011. URL: http://library.modot.mo.g...y1101/cmr12011tryy1101.pdf.
[22] SMALLEY, E. City of Seattle LED Street Lighting Conversion Program, 2012.[23] Title 40 - Protection of Environment. CHAPTER I - ENVIRONMENTAL PROTECTION
AGENCY (CONTINUED). SUBCHAPTER I - SOLID WASTES (CONTINUED). PART 261 –IDENTIFICATION AND LISTING OF HAZARDOUS WASTE. Subpart C - Characteristics ofHazardous Waste.
[24] Department of Toxic Substances Control (DTSC) in California, Ch. 11, Art. 3-1, Article 3-Characteristics of HazardousWaste, Apr., 2012.
[25] MAGGI, T., Dissertação de Mestrado, p.195, Santa Maria, RS, Brasil, 2013.[26] Solid-State Lighting Research and Development: Multi-Year Program Plan. U.S. Department
of Energy, p.45 (Fig. 3.5); p.50 (Fig. 4.4) e p.93 (Fig. 5.3), 2012.
http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/ssl_mypp2012_web.pdf.[27] http://www1.eere.energy.gov/buildings/ssl/sslbasics_whyssl.html.
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Endereço:Universidade de São Paulo,Instituto de Energia e Ambiente,Av. Prof. Luciano Gualberto, n. 1289, CEP: 05508–010,Cidade Universitária – São Paulo – SP,Tel.: 3091-2572, Fax: (11) 3812-9251,e-mail: [email protected]
Agradecimentos
Questões?
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