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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

BURINI JUNIOR, E. C.; SANTOS, E. R.,ILUMINAÇÃO NO BRASIL:TECNOLOGIAS, CENÁRIOS, INFRA-ESTRUTURA

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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)

BURINI JUNIOR, E. C.; SANTOS, E. R., ILUMINAÇÃO NO BRASIL: TECNOLOGIAS, CENÁRIOS, INFRA-ESTRUTURA

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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


5

INTRODUÇÃO


6

ALGUMAS FONTES de LUZ ARTIFICIAL


Fonte: Eletrobrás, 2008.

7

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.

23

Tab. 4 – Exemplo de valores fotométricos de três equipamentospara iluminação de áreas em exteriores

Fonte: PNNL- SA- 60645, 2008.

24

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.

25

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].

27

Custos ...


28

Comparação entre custos: equipamento fluorescente e SSL (LED)

Fonte: [18], 2010.

29

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.

33

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.

34

LEDs: O caso Seattle City Light, EUA

Fonte: SMALLEY, E., 2012.


35

Avaliação de Luminárias SSL (LEDis) utilizadas em vias/estradasElaboração: Missouri University of Science and Technology, EUA

Fonte: Projeto TRyy1101, 2011.

36



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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

38

OFUSCAMENTO e POLUIÇÃO LUMINOSA

Fontes: http://www.lrc.rpi.edu/programs/nlpip/lightinganswers/lightpollution/lightpollution.asp;CABELLO, Alberto, 2013 e outros estudos.

39

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.

40

RESÍDUOS PERIGOSOS E TÓXIDOSTab. 5 – Limites aos resíduos perigosos (Califórnia - CA) etóxicos (40 CFR 261.24, federal EUA)

Fontes: [23 e 24].


41

Resultados sobre ensaios em fontesde luz facho fechado @ 25 khs

Fonte: LEDBETTER, M., 2013.

42

RETORNO DO INVESTIMENTO EM SSL (LEDs na IP)

Fonte: MAGGI, T., p.195, 2013.

43

Conclusões


44

Eficiência LUMINOSA (convencional) para SSL (WOLEDs)

Fonte: [26].


45

Eficiência luminosa convencional / fotópica (SSL / LEDs):Dados e projeções (Depto Energia, EUA)

Fonte: [27].

46

Custo da luz e eficiência para SSL /LEDs encapsulados (35 A/cm2)

Fonte: [26].


47



48

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>.


50

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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