uma luminária para a tecnologia da...

UNIVERSIDADE DE LISBOA

FACULDADE DE BELAS-ARTES

Uma Luminária para a Tecnologia da Electroluminescência

Iolanda de Almeida Ótão

Trabalho de Projecto

Mestrado em Design de Equipamento Área de Especialização em Design Urbano e de Interiores

Orientador: Prof. Doutor Raul Cunca

Co-Orientador: Prof. João Cruz

2009/2010

Uma Luminária para a Tecnologia da Electroluminescência – Iolanda Ótão

1

Resumo

O presente trabalho tem como objectivo analisar e aplicar a tecnologia das películas electroluminescentes, de modo a que

se compreenda as suas vantagens e desvantagens em relação às restantes fontes de iluminação artificial normalmente aplicadas em

espaços interiores.

Apresenta-se uma breve análise histórica das fontes de iluminação artificiais, para se compreender a sua evolução e

identificar as principais características das luminárias que se mantiveram ao longo dos tempos. Introduz-se informação histórica e

técnica sobre a electroluminescência e reúne-se as características tecnológicas das fontes de iluminação artificiais aplicadas em

espaços interiores, para se compreender quais as vantagens e desvantagens de cada uma delas em relação às películas

electroluminescentes.

Concluímos que as películas electroluminescentes devido, à baixa intensidade lumínica, não podem ser utilizadas para

iluminar uma actividade associada ao trabalho. Desenvolvemos uma luminária experimental que emite uma luz ambiente, ou luz de

presença de carácter decorativo.

Os resultados demonstram que a grande dimensão do transformador eléctrico e a baixa intensidade luminosa das películas

electroluminescentes são desvantagens que no futuro podem ser ultrapassadas. A redução da dimensão do transformador e o

aumento da intensidade da luz emitida pelas películas electroluminescentes permitirá que estas sejam usadas num maior número de

aplicações. Actualmente, as películas electroluminescentes distinguem-se das restantes fontes de luz artificiais devido à sua fina

espessura e maleabilidade, bem como o facto de consumirem menos energia eléctrica durante o seu funcionamento em comparação

com outras fontes de iluminação artificiais.

Palavras-chave

Iluminação, Electroluminescência, Design, Design de Interiores.

Abstract

This dissertation theoretical and practical wants to analyze and apply electroluminescent lamps, to understand its

advantages and disadvantages when compared to other sources of artificial lighting usually applied in interior spaces.


2

It presents a brief historical analysis of artificial lighting sources, to understand its evolution, and identify the main

characteristics of the lamps that were maintained over time. It presents information about the history and the technical

characteristics of the electroluminescence technology and about the other sources of artificial lighting normally applied in interiors

spaces, to confront and understand the advantages and disadvantages of each in relation to electroluminescent lamps.

We conclude that the electroluminescent lamps due to low light intensity cannot be used to illuminate a workspace. We

developed an experimental table lamp that emits an ambient light with a decorative nature.

The results show that the large size of the transformer and low intensity of the light are disadvantages that can be

overcome in the future. In the future, reducing the size of the transformer and increase the intensity of light emitted by

electroluminescent lamp will permit to be used in more applications. Currently electroluminescent lamps differ from other artificial

light sources due to its thinness and malleability, and because they consume less electricity than others artificial light sources.

Keywords

Lighting, electroluminescence, Design, Interior Design.

Agradecimentos

Em primeiro lugar, gostaria de agradecer aos meus orientadores, Professor Doutor Raul Cunca e Professor Assistente

João Cruz, que me ajudaram a desenvolver este trabalho de projecto. Durante o período de elaboração desta tese ambos

demonstraram disponibilidade e paciência para me guiarem no meu processo de introspecção relativamente a esta temática e à

elaboração deste projecto.

A todos os docentes que contribuíram para a minha formação académica, o meu agradecimento.

Aos meus colegas que permitiram a troca de ideias, o companheirismo e a amizade durante este período da minha vida, o

meu agradecimento.


3

Por último, a minha gratidão aos meus pais (Celeste Ótão e José Almeida) e ao meu namorado (Custódio Mendes) que

tornaram possível a minha formação e que sempre me apoiaram durante esta fase do meu percurso académico.

Índice

1. Introdução............................................................................................................................

2. Estudos sobre iluminação...................................................................................................

2.1. Um percurso pela história da iluminação.....................................................................

2.2. Tecnologia da electroluminescência............................................................................

2.2.1. Características das películas electroluminescentes CA.........................................

2.2.2. Evolução dos dispositivos electroluminescentes...................................................

2.2.3. Películas electroluminescentes da empresa Plastolight®.....................................

2.2.4. Aplicações da tecnologia da electroluminescência..............................................

2.3. Fontes de iluminação artificial......................................................................................

2.3.1. Lâmpadas incandescentes...................................................................................

5

8

8

20

21

22

25

31

37

37


4

2.3.2. Lâmpadas de descarga........................................................................................

2.3.3. Fontes luminosas electroluminescentes...............................................................

2.3.4. Características técnicas das fontes luminosas artificiais......................................

2.3.5. Análise SWOT das fontes luminosas artificiais.....................................................

3. Desenvolvimento do projecto.............................................................................................

3.1 Estudo prévio....................................................................................................................

3.2 Projecto base....................................................................................................................

3.3 Projecto de execução...............................................................................................

4. Resultados..........................................................................................................................

5. Conclusões.........................................................................................................................

6. Glossário.............................................................................................................................

7. Bibliografia..........................................................................................................................

8. Índice onomástico..............................................................................................................

9. Fontes iconográficas..........................................................................................................

41

45

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52

52

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78

81

82

1. Introdução

O assunto que se procura transmitir de forma clara neste trabalho de projecto enquadra-se na área do design de

iluminação interior, pretende-se analisar e comparar a tecnologia da electroluminescência com os outros tipos de fontes de

iluminação artificial existentes.

A opção pelo estudo sobre a tecnologia da electroluminescência na área do design urbano e interiores, deve-se ao facto de

uma fonte de luz artificial ser um elemento importante no design de espaço interior ou urbano, pois a luz é um dos factores

limitadores do nosso comportamento num determinado espaço. A escolha da tecnologia da electroluminescência deve-se, em parte, à

sua morfologia e ao facto da sua aplicação ainda não ter sido muito explorada em espaços interiores.

As fontes bibliográficas que utilizámos para a concretização deste trabalho de projecto consistem em livros científicos e

técnicos que tratam de assuntos como: a tecnologia da electroluminescência; as tecnologias mais usuais e mais utilizadas na

iluminação doméstica; a evolução da iluminação exemplificada por luminárias que se destacaram na área do design de iluminação.

Utilizaremos ainda publicações periódicas que contenham artigos sobre a área da iluminação que possam ser úteis para o

desenvolvimento do projecto, e sítios da internet que contenham informação sobre a tecnologia da electroluminescência e produtos.


5

A tecnologia da electroluminescência tem sido aplicada actualmente na retro-iluminação de painéis publicitários,

mostradores e teclados de telemóveis, consolas de jogos, mostradores de relógios, painéis de instrumentos de automóveis e em

vitrinas de exposições.

O objectivo do presente trabalho é conceber um produto que utilize a tecnologia da electroluminescência, explore as

especificidades das películas electroluminescentes e que seja direccionado para uma aplicação no campo da iluminação de

interiores.

Este trabalho deve contribuir para o entendimento das virtudes e limitações das películas electroluminescentes para

aplicações em luminárias e apresentar o resultado da evolução histórica das fontes de iluminação e das suas diferentes aplicações

em luminárias.

As películas electroluminescentes são fontes de iluminação artificiais, que emitem luz de forma diferente das lâmpadas

incandescentes. Em vez de produzirem luz através do aquecimento de um filamento, as películas electroluminescentes dependem de

materiais fosforescentes que emitem radiação em forma de luz visível quando expostos a um elevado campo de corrente eléctrica.

As películas electroluminescentes, finas e flexíveis, têm sido produzidas em formatos laminares, não emitem calor, são de

baixo consumo eléctrico e emitem uma luz regular em toda a sua extensão.

O presente trabalho de projecto será composto por duas partes: uma parte teórica e outra prática. A primeira parte reúne

o estudo de assuntos relacionados com a iluminação e a tecnologia da electroluminescência. A segunda parte consiste na concepção

de um projecto de uma luminária utilizando as vantagens da tecnologia da electroluminescência face às fontes luminosas

convencionais.

A base teórica que irá guiar o desenvolvimento deste projecto apoia-se no estudo dos temas que referirei seguidamente.

Um percurso pela história da iluminação

Estudo da evolução das fontes de luz artificiais e do design das luminárias com o objectivo tentar compreender e explanar

as características que persistiram ao longo do tempo, em consequência e a despeito das evoluções tecnológicas e formais.

Tecnologia da Electroluminescência

Evolução, análise e caracterização técnica da tecnologia da electroluminescência e das películas electroluminescentes

desde seu aparecimento até à actualidade.

Identificação de produtos e aplicações onde a electroluminescência possa vir a ser adoptada como fonte luminosa

sustentável num futuro próximo.

Fontes de Iluminação Artificial

Caracterização das fontes de iluminação artificial “convencionais” utilizadas na iluminação interior e identificação das

vantagens e desvantagens em relação às películas electroluminescentes.

Realização de uma análise SWOT (Forças/Fraquezas; Oportunidades/Ameaças) das fontes de iluminação artificial utilizadas

na iluminação de espaços interiores e também das películas electroluminescentes.

A parte prática do trabalho deve enumerar as etapas do projecto de uma luminária que utilize uma película

electroluminescente como fonte luminosa. O projecto deve responder à análise realizada, ou seja, conceber um produto que traga


6

vantagens à iluminação interior devido à aplicação e aproveitamento do potencial da electroluminescência. Para desenvolver a

luminária será necessário ter contacto com a tecnologia da electroluminescência, realizando experiências que permitam

compreender as vantagens e as limitações do material que a compõe. As conclusões obtidas das experiencias serão aplicadas no

projecto e depois testadas através da construção de um protótipo.

Depois da concepção do projecto de uma luminária que utilize películas electroluminescentes, será feita uma análise dos

resultados a nível funcional e energético, para se compreender quais as vantagens e desvantagens face a objectos que utilizem

fontes de luz concorrentes.

Este trabalho será finalizado com as conclusões obtidas deste projecto, salientando quais os aspectos a melhorar e quais

as potenciais aplicações para esta tecnologia no futuro.

Pretende-se, com este texto, compreender o potencial da tecnologia da electroluminescência em relação às restantes

fontes de luz artificiais no âmbito do design de luminárias para a iluminação de espaços interiores.


7

2. Estudos sobre iluminação

2.1. Um Percurso pela História da Iluminação

A primeira forma de iluminação artificial surge com a descoberta e o domínio do fogo. Esta fonte de calor e luz permitiu

que o Homem modificasse o horário de certas actividades quotidianas. Algumas das actividades deixaram de ser dependentes da luz

solar à medida que se desenvolveram fontes de luz artificiais cada vez mais eficientes.

A evolução das fontes de luz artificiais é parcialmente responsável pelo desenvolvimento da civilização influenciando a

nossa segurança, saúde, capacidade de trabalho e felicidade. Por exemplo, circular à noite numa cidade ou povoação era mais

perigoso quando não existiam candeeiros na via pública; as actividades nocturnas de uma fábrica ou mesmo os estudos de um

cientista, durante o período da noite, apenas se tornaram possíveis com uma boa iluminação artificial. Os avanços das fontes de luz

artificiais, desde a lâmpada a óleo até à lâmpada incandescente, foram continuadamente alargando o horário de laboração de

fábricas, de hospitais e da construção de edifícios que, consequentemente, aceleraram o desenvolvimento da nossa sociedade.

O aparecimento das diferentes fontes de luz artificiais influenciou o desenvolvimento de luminárias que são responsáveis

por direccionar e difundir a luz. Ao longo dos tempos, criadores, artistas, desenhadores, arquitectos e engenheiros, fascinados pelas

fontes de luz artificiais, desenvolveram uma grande variedade de luminárias.

Considera-se que os primeiros arquétipos de lâmpadas surgiram por volta de 70 000 a.C. e deveriam ser feitos de

conchas ou pedras ocas cheias de matérias vegetais secas, como musgo, e embebidas em gordura animal.1

O aparecimento das primeiras lâmpadas a óleo surgiu por volta de 3000 a.C.2, e aproximadamente no século VII a.C., os

Gregos utilizavam lâmpadas a óleo compostas por terracota que foram substituindo paulatinamente os archotes. Curiosamente, o

termo lâmpada deriva da palavra grega lampas, que significa archote.

No período do Império Romano surgiram as primeiras fábricas que produziam em série as lâmpadas de óleo feitas de

argila. Estas eram decoradas com cenas alegóricas, eróticas ou de caça. 3

As fontes de luz artificiais portáteis como as candeias, velas e lâmpadas de óleo feitas de argila, pedra ou metalFig.1

foram

utilizadas nos ambientes domésticos até ao aparecimento da luz a gás (1792).4 Todos estes meios sempre produziam uma luz de

pouca intensidade lumínica comparativamente ao fogo aberto das lareiras, que apesar de ser usado principalmente para confecção

de alimentos, também servia para iluminar os espaços interiores dos edifícios.

As velas mantiveram-se como principal fonte de iluminação artificial durante um longo período de tempo, mas as

substâncias utilizadas na sua produção foram mudando. No século XVIII, a vela era composta por gordura animal ou por cera de

abelha.5 As velas de cera de abelha eram utilizadas por uma pequena parte da população devido ao seu elevado custo. As velas de

1 FIELL, Charlotte & Peter – 1000 Lights, p. 9.

2 Ibidem

3 Ibidem 4 FIELL, Charlotte & Peter – op.cit., p. 9.

5 CUNCA, Raul – Territórios Híbridos, p. 69.


8

gordura animal, quando acesas, geravam um cheiro desagradável e a sua luz era instável e pouco intensa. A iluminação artificial

produzida pelas velas não era suficientemente forte para a prática de intensas actividades de leitura.

Em 1783, o inventor suíço François-Pierre Ami Argand (1750-1803) inventou a lâmpada a óleo que permitiu gerar uma luz

intensa com maior duração que qualquer outro dispositivo desenvolvido até então.6

A luminária ou queimador de ArgandFig.2 era constituído por uma base paralelepipédica(1) com a função de elevar o

reservatório do óleo(2), por um tubo(3) que abastece e suporta a estrutura que contém o pavio(4). Este está protegido por um tubo

de vidro(5) que é encimado por um quebra-luz(6). A luminária de Argand gerava luz através da combustão de um pavio impregnado

em óleo, combustível que alimentava a chama sendo reabastecido através de umreservatório. O pavio, colocado num tubo de vidro,

permitia a circulaçãode ar no sentido ascendente auxiliando a uma combustão controlada e o topo do tubo de vidro continha um

quebra-luz com o objectivo de reflectir e difundir a luz. Este mecanismo produzia uma chama estável, de forte intensidade,

características que permitiram a realização de tarefas nocturnas nos espaços interiores com melhor qualidade de iluminação.

6

Volt: Lighting Design, 2009, Nº 6, p. 10 e 11.

Fig.1 - Lâmpadas a óleo portáteis e de suspensão metálicas, séculos XVII e XVIII


9

A luminária a óleo foi difundida por todas as classes sociais, pois tinha a vantagem de produzir uma luz intensa e estável. A

partir de 1858, foi substituída pela luminária a queroseneFig.3

. O querosene consiste numa substância obtida a partir do petróleo que

serviu para substituir os óleos de origem vegetal e animal. A luminária a querosene foi difundida e utilizada durante setenta anos,

principalmente na Europa e nos Estados Unidos da América, devido ao baixo custo do combustível, não tendo sido influenciada pela

introdução da iluminação a gás, a partir de 1799, nas habitações em Londres7. Apesar utilizar o mesmo princípio de funcionamento da

luminária a óleo, a luminária a querosene apresenta uma forma mais simples e com menos componentes que a luminária a óleo

inventada por Argand. A típica luminária a queroseneFig.3

é composta por uma base(1) que sustenta o deposito de querosene(2), a

zona que permite regular o pavio(3) e ainda o globo de vidro(4) que difunde a luz e evita o olhar directo sobre a chama. Este tipo de

luminária era fabricado em cerâmica, vidro e metal. A combustão do querosene e do óleo libertava partículas negras (fuligem) que se

alojavam nas superfícies da casa.8

Em 1792, o engenheiro inglês William Murdock (1754-1839) inventou a iluminação a gás9Fig.4 e 5 para a sua casa, na

Cornualha, mas o combustível demorou algum tempo a ser difundido devido ao seu custo e à necessidade de instalação de infra-

estruturas para a distribuição do mesmo. Inicialmente foi aplicado na iluminação pública e em fábricas, posteriormente, foi difundido

pelas habitações da cidade de Londres, tendo sido principalmente utilizado pela classe média e alta.

7

FIELL, Charlotte & Peter – op.cit., p. 10. 8

A fuligem, que consiste em partículas de carbono libertadas pela combustão do gás e outras substâncias utilizadas para a iluminação artificial das habitações, alojava-se no tecto,

nas paredes e na mobília criando uma mancha negra de difícil remoção. CUNCA, Raul – Territórios Híbridos , p. 70-72. 9 FIELL, Charlotte & Peter – op.cit., p. 9.

Fig.2 - Luminária a óleo desenvoldida por Fançois-PierreAmiArgand, modelo de

1784. (Numeração introduzida pela autora)

Fig.3 - Luminária a querosene, data não consta no livro.

(Numeração introduzida pela autora)


10

A empresa inglesa Boulton & Watt, onde Murdock trabalhava, começou a fabricar luminárias a gás a partir de 1799. A

iluminação a gás chegou às ruas da cidade de Londres em 1807, seguindo-se a cidade americana de Baltimore em 1816, a cidade

francesa de Paris em 182010 e chegando a Lisboa em 1848.

Apenas a partir de 1880 é que a iluminação a gás proporcionou uma luz brilhante e branca a partir do bico e da camisa

inventada pelo químico austríaco Carl Auer Freiherr Von Welsbach (1858-1929). Esta invenção diminuiu a fuligem libertada pela

combustão do gás.11

A iluminação a gás introduziu alterações nas características das luminárias que, devido à alimentação do combustível ser

efectuada por tubos fixos no tecto ou nas paredes das casas, se tornaram fixas, tendo sido desenvolvidos em diferentes tipologias,

surgindo candeeiros de parede, de pé e de suspensão.12

Os candeeiros a gás Fig.4 e 5

apresentam diversas estruturas com formas ornamentadas, quase todas utilizando em volta

da chama um quebra-luz de vidro em forma de globo que evitava a libertação intensa de fuligem, calor e cheiros.

A invenção da corrente eléctrica foi atribuída ao físico alemão Otto Von Guericke (1602-1686) que, em 1663, produziu

faíscas de electricidade estática utilizando um globo de vidro cheio de enxofre que rodava ao esfregar com um pano. No século XIX,

seguiram-se inúmeras experiências na tentativa de produzir luz a partir de energia eléctrica. 13 Em 1709, o cientista inglês Francis

Hauksbee (1666-1713) criou a primeira iluminação a néon ao melhorar a invenção desenvolvida por Otto Von Guericke. Esvaziou quase

totalmente o ar do globo de vidro e adicionou uma pequena quantidade de mercúrio. Quando carregado de electricidade estática o

globo produzia luz ao ser tocado com as mãos.

A primeira lâmpada de arco eléctrico a ser utilizada em grande escala foi a “vela” do engenheiro electrotécnico russo Paul

Jablochkoff (1847-1894), que utilizava dois eléctrodos de carbono. O engenho permitiu reutilizar a estrutura exterior (suporte e

elemento de protecção) das luminárias a gás, substituindo apenas os elementos interiores, responsáveis pela produção de luz, da

lâmpada a gás pela lâmpada de arco eléctrico Fig.6

.

A lâmpada de arco eléctrico apresentava menor custo económico, maior facilidade de utilização, maior segurança e maior

intensidade de luz emitida que a da lâmpada a gás. O único problema que se manteve foi o facto de os dois eléctrodos de carbono

terem de ser substituídos ao fim de algumas horas e o facto de a luz ser demasiado intensa para ser usada num ambiente doméstico.

10

Idem, p.10. 11

CUNCA, Raul – op.cit., p. 76. 12

Idem, p. 73-76. 13

Em 1802, Sir Humphry Davy(1778-1829, Inglaterra) efectuou uma experiência para tentar criar electricidade através de descargas eléctricas no laboratório da Royal Institution em

Londres. As suas experiências influenciaram o interesse pela ideia de produzir electricidade através do principio da incandescência, que consiste na emissão de luz a partir de sólidos ou gases quando aquecidos a mais de 525ºC. Em 1809, Davy melhorou o primeiro arco com eléctrodos de carbono. Em 1834, William Edwards Staite (1809-1854, Inglaterra) desenvolveu experiências com o arco eléctrico que deram origem a várias patentes de mecanismos de lâmpadas e de eléctrodos de carbono. O físico Jean Bernard Léon Foucault(1819-1868, França) registou uma patente de um sistema regulado automaticamente muito parecido com um desenvolvido na década de quarenta do século XIX. Foucault descobriu que os eléctrodos de carbono se consumiam mais lentamente se colocados dentro de um globo de vidro parcialmente sem ar. Em 1857, o inventor Victor Serrin (1829-s.d., França) desenvolveu a primeira lâmpada de arco com resultados satisfatórios utilizando um mecanismo electromagnético que regulava o espaço entre os eléctrodos de carbono. FIELL, Charlotte & Peter – 1000 Lights, p.10-14.


11

Fig.4- Catálogo com ilustração da luminária a gás, século XIX. Fig.5- Publicidade com ilustração de várias luminárias a gás, século XIX.

Em 1878, o inventor americano Charles Brush (1849-1929) desenvolveu uma lâmpada de arco Fig.7

munida de um sistema

automático de regulação do afastamento entre os eléctrodos, composto por um electroíman e um anel de aperto, solucionando as

alterações de intensidade características das lâmpadas de arco mais antigas. Este sistema difundiu-se inicialmente nos Estados

Unidos da América e posteriormente estendeu-se a outros países.


12

Em 1895, o americano William Jandus (s.d.) criou uma nova lâmpada de arco mais aperfeiçoada, que podia funcionar

utilizando uma corrente de 80 volts. Contudo, mantinha um problema não ultrapassável, produzia uma luminosidade excessiva não

podendo ser aplicada em ambientes domésticos, tendo sido aplicada na iluminação das ruas. Esta luminária Fig.8

era constituída por

uma estrutura metálica que permitia a sua suspensão e, ao mesmo tempo, sustentava a zona da lâmpada de arco protegida por uma

cobertura de vidro.14

O físico inglês Joseph Swan (1828-1914) foi o primeiro a desenvolver uma lâmpada de iluminação eléctrica de

incandescência Fig.9

, apesar de só ter registado a sua descoberta depois do inventor americano Thomas Alva Edison (1847-1931). Swan

apresentou a sua descoberta no dia 18 de Dezembro de 1878, na Chemical Society de Newcastle-Upon-Tyne. A lâmpada continha um

filamento delgado de carbono que, por estar em vácuo, evitava que se consumisse ao ser atravessado por uma corrente eléctrica.15

Thomas Edison, a 22 Outubro de 1879, desenvolveu a sua primeira lâmpada de incandescência Fig.10

utilizando um filamento

de carbono inserido num bolbo de vidro sob vácuo, que atrasava a combustão do filamento. A electricidade passava através do

filamento produzindo uma luz incandescente ligeiramente alaranjada.16 Edison inspirou-se no encaixe do bocal do gás para criar a

forma de ligar a lâmpada incandescente ao casquilho. A primeira demonstração pública das lâmpadas Edison foi realizada a 31 de

Dezembro de 1879 em, Menlo Park, e a produção da lâmpada incandescente com fins comerciais iniciou-se em Novembro de 187917.

A lâmpada de incandescênciasó começou a produzir uma luz branca e duradoura quando os filamentos de carbono foram

substituídos por filamentos metálicos e com a utilização de gases inertes no interior da ampola de vidro. Apesar das vantagens desta

lâmpada, foi necessário criar infra-estruturas de distribuição da energia eléctrica e criar instalações eléctricas nos próprios

14

FIELL, Charlotte & Peter – op.cit., p.15,16,17. 15

FIELL, Charlotte & Peter – op.cit., p.20,21,22. 16

AA.VV. – DESIGN:1000 Objectos de Culto, vol. I, nº 38 17

FIELL, Charlotte & Peter – op.cit., p.25.

Fig.6 – Luminária a gás transformada para a tecnologia

de arco eléctrico

Fig.7 - Luminária de arco com a tecnologia criada por

Charles Brush

Fig.8 – Luminária de arco com a tecnologia criada por

William Jandus


13

edifícios. Devido aos custos das obras necessárias, o fornecimento da iluminação eléctrica demorou a difundir-se. Em 1882, foi

aplicada a iluminação eléctrica nas habitações, ruas, lojas e escritórios de Londres e Nova Iorque. A primeira instalação experimental

em Portugal fez-se em 1878, na cidade de Lisboa, tendo a luz eléctrica surgido nas casas nobres, no final do século XIX, e nas casas

populares a partir da segunda metade do século XX. 18

Fig.9 - Primeira lâmpada de incandescência Joseph Swan, apresentada a

Dezembro de 1878

Fig.10 - Lâmpada de incandescência Thomas Edison, replica da que foi

apresentada em 1879.

A lâmpada eléctrica incandescente influenciou a criação de diversos tipos de luminárias desenvolvidos por projectistas.

As primeiras luminárias a utilizar a lâmpada de incandescência foram concebidas por projectistas que trabalhavam para

as empresas de iluminação responsáveis pela instalação de energia eléctrica. As luminárias são compostas por uma base, por um

tubo que eleva a zona onde se encontra a lâmpada, e por um quebra-luz evita que se olhe directamente para a luz e que permite

direccionar e difundir a luz e, algumas vezes, desempenha um papel decorativoFig.11 e 12

. As luminárias podem conter uma estrutura

fixa ou flexível, simples ou ornamentada, e um quebra-luz com uma forma cónica, de globo, cilíndrico ou em calote.

18

CUNCA, Raul – op.cit., p. 79-81, 84.


14

As características formais destas luminárias foram influenciadas pelos castiçais, globos de gás, candeeiros a querosene e

a óleo anteriormente desenhados. A aplicação do quebra-luz de vidro em forma de globo nas luminárias com lâmpada incandescente,

foi inspirada nos anteriores candeeiros a gás. O quebra-luz, que inicialmenteservia para proteger a chama provocada da combustão

do gás, quando passa a ser aplicado nas luminárias eléctricas passa a difundir a luz e evita o olhar directo sobre a luz do filamento

em incandescência, ou seja, podemos observar a recorrente adaptação de elementos característicos de antigas luminárias a serem

aplicados nas seguintes gerações de luminárias, mesmo que a sua utilização não traga nenhuma melhoria na qualidade da luz.

O facto da lâmpada incandescente ter uma vida útil reduzida influenciou a realização de estudos e experiências com o

objectivo de prolongar a sua vida útil, e que acabaram por dar origem à lâmpada de halogéneo. Em 1950 a General Electric19

descobriu que, em vez de usar apenas os gases inertes dentro da ampola de vidro, como numa lâmpada incandescente normal, se

podia adicionar um gás halogéneo, naquela atmosfera, o que permitia reduzir a perda dos átomos do filamento de tungsténio.

Consequentemente, a lâmpada de halogéneo funcionava mais tempo, a uma temperatura mais elevada do que a lâmpada

incandescente normal.

19

BROWNING, Eve; COLE, David; SCHROEDER, Fred. – Encyclopedia of Modern: Everyday Inventions, p. 111.

Fig.11 - Catálogo de luminárias da Manhattan ElectricSupplyCampany,

1890-1900.

Fig.12 - Catálogo de luminárias da Manhattan ElectricSupplyCampany, 1890-

1900.


15

O designer italiano Joe Colombo20 (1930-1971) desenvolveu a série de luminárias domésticas AlogenaFig.13

em 1970, que foi

uma das primeiras luminárias a introduzir e explorar o potencial das lâmpadas de halogéneo de baixa tensão. As luminárias Alogena

têm vindo a ser produzidas pela empresa italiana Oluce, com o nome de Colombo, desde 197221

O desenvolvimento da lâmpada de descarga de gás néon tem origem por volta de 191022, quando o cientista francês George

Claude (1870-1960) descobriu que um tubo de vidro cheio de néon emitia uma luz vermelha/laranja quando em contacto com uma

corrente eléctrica. Em 191223, surge a primeira aplicação da lâmpada de néon num reclamo luminoso de uma barbearia no bairro

Montmartre da cidade de Paris. Os reclamos luminosos difundiram-se nas ruas das cidades por volta de 1920, mas somente a partir

de 1960 é que os tubos de néon passaram a ser adequados para o uso em espaços interiores domésticos e públicos. Os primeiros

tubos de néon não eram indicados para espaços interiores, pois funcionavam com uma grande intensidade de corrente eléctrica e

emitiam uma luz muito intensa24. Em 1968, Ettore Sottsass25 concebeu o candeeiro AsteróideFig.14

usando tubos de néon curvados

como fonte luminosa.

20

Joe Colombo iniciou-se como pintor antes de iniciar uma carreira como designer a partir de 1958. Realizou experiências com novos materiais, como os plásticos, pondo em prática

novas técnicas de fabrico de objectos. Em 1962, Colombo abriu o seu atelier de design em Milão com a finalidade de efectuar projectos na área da arquitectura e do design de interiores. O designer destacou-se por projectar inovadores objectos que incluem luminárias, maçanetas de porta, cachimbos, despertadores, cadeiras, relógios e peças em vidro. Desenhou produtos para empresas como a Kartel, O-Luce, Alessi, Boffi e Flexform. FIELL, Charlotte & Peter – Design Industrial de A-Z., p. 158,159. 21

FIELL, Charlotte & Peter – 1000 Lights., p. 31, 478. 22

PENTLAND, Peter; STOVLES, Pennie – The A to Z of Inventions and Inventors, Vol. 4 ,p. 14. 23

Idem. 24

CULLEN, John – The lighting handbook, p.30. 25

Ettore Sottsass estudou arquitectura no Politécnico de Turim e começou a trabalhar como designer para a Olivetti em 1958. Colaborou com o Studio Alchimia e ajudou a criar o

grupo Memphis. Os objectos que desenhou destacavam-se por conter cores complementares e um aspecto formal inovador. FIELL, Charlotte & Peter – Design Industrial de A-Z., p. 486.

Fig.13 - Alogena, c.1970, desenhado por Joe Colombo Fig.14- Asteroide, c.1968, desenhado por EttoreSottsass


16

A primeira referência à lâmpada de descarga fluorescente surge num artigo publicado por um físico francês Becquerel

Alexandre (1820-1891), em 1859, que descreve o processo de produção de luz26. Em 1938, a lâmpada de descarga fluorescente é

apresentada pela General Electric27. Esta lâmpada é constituída por um tubo de vidro que no seu interior contém um gás (árgon) e

vapor de mercúrio sob baixa pressão. Quando se regista a passagem de corrente eléctrica nesta atmosfera, o vapor emite luz

ultravioleta. A luz ultravioleta é transformada em luz visível “branca” pelo material fosforescente que reveste internamente o tubo de

vidro. A lâmpada fluorescente demorou bastante tempo até ser comercializada, principalmente devido ao elevado custo de produção

dos seus componentes. Tipicamente, as lâmpadas fluorescentes apresentam um custo de aquisição superior ao das lâmpadas

incandescentes. Porém, apresentam uma relação de eficiência luz produzida/energia consumida, superior à das lâmpadas

incandescentes. A vida média das lâmpadas fluorescentes é também mais longa que a das suas congéneres incandescentes. As

lâmpadas fluorescentes compactas tornaram-se comercializáveis quando a Philips lançou os seus modelosFig.15

em 199428. Devido à

sua dimensão compacta, a lâmpada contém maior durabilidade e menos mercúrio na sua composição.

26

BROWNING, Eve; COLE, David; SCHROEDER, Fred. – op.cit., p. 112. 27

BIJKER, Wiebe – Of bicycles, bakelites, and bulbs: toward a theory of sociotechnical change, p. 200 28

FIELL, Charlotte & Peter – op.cit., p. 33

Fig.15 - Lâmpadas compactas fluorescentes Philips, 2000 Fig.16 - Biodomestic, c.2003, desenhado por WillemSluis& Hugo Timmermans


17

As lâmpadas incandescentes têm vindo a ser substituídas, nas luminárias interiores, pelas lâmpadas fluorescentes

compactasFig.16

, pois libertam menos energia térmica e produzem menos desperdício energético emitindo a mesma intensidade de

luz.

A iluminação eléctrica atingiu um ponto de viragem importante. Durante um século, a produção de luz efectuada através da

energia eléctrica utilizando um único dispositivo, a lâmpada de incandescência, tem vindo a ser progressivamente e parcialmente

substituído por outros tipos de dispositivos eléctricos energeticamente mais económicos.

O primeiro diodo emissor de luz (LED – light emitting diode), de espectro visível, concebido pelo engenheiro electrotécnico

americano Nick Holonyak Jr. (1928) surge em 1962. Apenas a partir de 2002 é que a intensidade de luz emitida e o custo de aquisição

dos diodos emissores de luzFig.17

tornou acessível e viável a sua aplicação em luminárias.29 O candeeiro de mesa El.E.DeeFig.18

,

destaca-se por conter componentes eléctricos à vista, ou seja, podemos observar a placa verde de plástico que alberga as pequenas

lâmpadas LED e os circuitos eléctricos que permitem o seu funcionamento.

Apesar da evolução dos materiais e tecnologias, conseguimos identificar elementos formais em algumas luminárias

desenhadas no século XIX Fig.11

, XX e XXI que já existiam nos candeeiros de mesa do século XVIIIFig.2 e 3

. Porque razão se mantiveram

estes elementos nas seguintes gerações de luminárias? Muitos candeeiros a óleo e querosene usados nos interiores dos edifícios no

século XVIIIFig.2 e 3

, contêm umquebra-luz cónico para proteger os olhos das pessoas da fonte intensa de luz e para reflectir alguma

29

FIELL, Charlotte & Peter – op.cit., p. 31.

Fig.17 – LED fabricada pela Philips, 2002 Fig.18 - El.E.Dee, c.2001, desenhado por IngoMaurer


18

desta luz para o plano horizontal – que normalmente seria uma mesa ou o móvel sobre o qual se encontrava pousado o candeeiro.

Esta mesma solução foi sucessivamente aplicada ao longo dos anos. O quebra-luz transformou-se num componente decorativo,

utilizado para esconder a indesejável forma da lâmpada, e tornou-se num elemento recorrente. Actualmente, ainda podemos

encontrar muitas luminárias, com o típico quebra-luz, instaladas nos interiores dos edifícios e também disponíveis para aquisição.

Conclui-se que ainda se mantém aquela ideia pré-concebida do que consideramos que seja a estruturade uma luminária

(base, lâmpada e quebra-luz). Podemos verificar que, ao longo do tempo, muitas das características formais foram passando de

luminária para luminária, mesmo quando essas características deixam de ser necessárias em termos funcionais. A importância de

desconstruir e reformular o formato de uma luminária foi muitas vezes ignorada, pois para tal seria necessário analisar os conceitos

da metodologia projectual (simplicidade, funcionalidade, objectivo, preocupações ambientais e económicas, justificações) durante o

processo de concepção de uma luminária.

2.2. Tecnologia da Electroluminescência

Este subcapítulo pretende identificar, enquadrar e caracterizar, em termos físicos e históricos, a película

electroluminescente (acthin-film EL) que será utilizada na concepção de uma luminária que será apresentada no terceiro capítulo

desta dissertação.

A electroluminescência (EL)30 consiste num fenómeno em estado sólido em que cristais semicondutores, como o fósforo,

quando excitados por uma corrente eléctrica, emitem energia luminosa.

Existem dois tipos de dispositivos electroluminescentes (EL): os diodos emissores de luz (light emitting diodes) e a

electroluminescência de elevado campo eléctrico (high-field EL).

Os diodos emissores de luz subdividem-se em não orgânicos (LED - light emitting diodes) e orgânicos (OLED – Organic Light

Emitting Diode).

A electroluminescência de elevado campo eléctrico emite luz, devido ao impacto criado pelo elevado campo eléctrico, que

excita os electrões da camada central (centro luminescente) que reagem produzindo energia luminosa. A energia dos electrões é

desencadeada por um elevado campo eléctrico que funciona a 108V/m31, por isso, este tipo de dispositivo é chamado de

electroluminescência de elevado campo eléctrico (high-field). A electroluminescência de elevado campo tem sido aplicada em quatro

categorias de dispositivos: película electroluminescente CA32 (ac thin-film EL); pó electroluminescente CA (ac powder EL); película

electroluminescente CC33(dc thin-film EL); e pó electroluminescente CC (dc powder EL).34

30

A sigla EL significa electroluminescente ou electroluminescência. 31

Fluxo de campo eléctrico 32

CA - Corrente alterna. 33

CC - Corrente contínua. 34

ONO, Yoshimasa A. – Electroluminescent Displays, p.1.


19

Fig.19- Tipologias da Electroluminescência

(esquema desenhado pela autora)

2.2.1. Características das películas electroluminescentes CA

As películas electroluminescentes apresentam uma longa vida e não libertam calor. Presentemente, a

electroluminescência é o método mais eficiente para converter energia eléctrica em energia luminosa, minimizando o consumo e as

perdas de energia, devido ao calor ou às emissões de radiação ultravioleta, em comparação com outras fontes luminosas.

Consequentemente, os aparelhos electroluminescentes consomem relativamente pouca energia e mantêm uma temperatura

semelhante à temperatura ambiente, numa utilização normal.

Apelícula electroluminescente é um capacitor, ou seja um condensador que armazena energia num campo eléctrico. As

substâncias químicas, como o fósforo, embutidas no meio de duas camadas condutoras do condensador, emitem fotões quando

passam por uma corrente eléctrica alternada. A película electroluminescente é um condensador muito especial, pois uma das placas

condutoras é transparente ou translúcida, permitindo a libertação dos fotões, ou seja a passagem de luz visível para o exterior da

sandwiche.

As películas electroluminescentes são fabricadas através de um processo de impressão de tela, permitindo a produção

simultânea de várias películas. Podem ser produzidas em formato de folha ou em fita contínua. A folha permite ser produzida com

formatos personalizados, e o formato de fita permite obter rolos com comprimentos contínuos até 150m. As fitas

electroluminescentes são hoje maioritariamente utilizadas para efeitos decorativos, marcação de saídas de segurançae iluminação

de presença de degraus de escadas em interiores de edifícios.


20

Fig.20 - Princípio de funcionamentos das películas EL CA

A película electroluminescente funciona dentro do intervalo de voltagem de 25-200V CA e dentro da frequência de 50-

3.000 Hz. Teoricamente, quanto maior a voltagem e a frequência, maior é a intensidade da luz. Infelizmente, quanto maior é a

frequência mais curta é a vida útil da película. A película, no final da sua vida útil, não deixa de emitir luz, registando-se, sim, uma

severa redução da luminância. Para além das condições eléctricas, a vida útil é determinada pela deterioração do fósforo que é

degradado por impurezas (principalmente vapor de água).

A gama de cores da luz produzida pelas películas electroluminescentes é limitada. Os fósforos têm como base o sulfureto

de zinco, combinado com diferentes elementos de activação. As películas com uma maior eficiência são as que emitem uma luz azul-

verde, as restantes (verde, branca e branca-rosa) emitem uma luz com uma intensidade inferior. Aluminância da película que emite

luz azul-verde atinge 96Cd/m2 quando funciona a 140V por 800Hz, enquanto que a de luz branca regista 40Cd/m2 quando funciona a

130V por 760HZ.

As películas electroluminescentes não são dispositivos de alta luminosidade. As suas vantagens encontram-se na sua fina

espessura e adequação para aplicações que não podem ser efectuadas por fontes convencionais. As folhas electroluminescentes

podem ter aproximadamenteum milímetro de espessura.

Estas películas são caracterizadas por não emitirem calor. Quando estão em funcionamento, a dissipação térmica típica é

de 6mWt/cm2, ou seja, a temperatura da película nunca ascende além de poucos graus acima da temperatura ambiente. O intervalo

de temperatura ambiente de funcionamento abrangedesde -40ºC a mais de 100ºC.35

Alguns fabricantes disponibilizam equipamentos que variam a frequência de operação da corrente eléctrica (HZ) com o

objectivo de conseguir a produção de uma luz mais uniforme durante a vida útil da lâmpada. Isto é feito através da detecção de

alterações da potência da lâmpada e, à medida que vai envelhecendo, vai aumentando a frequência para compensar a degradação do

rendimento luminoso. A vida útil das películas electroluminescentes CA varia muito de acordo com o formato e as aplicações,

podendo funcionar entre 20 000 a 50 000 horas.

35

SIMPSON, Robert S. – Lighting control-technology and applications, p.151, 152.


21

2.2.2. Evolução dos dispositivos electroluminescentes

Os primeiros indícios da electroluminescência foram observados pelo Capitão Henry Joseph Round (1881-1966) em 1907.

Round observou uma luz amarela que foi produzida quando a corrente passou por um químico, o carboneto de silício (SiC).36

Em 1923, Oleg Losev (1903-1942) do Laboratório de Rádio Níjni Novgorod da União Soviética observou a

electroluminescência em cristais de carboneto de silício.37

Na mesma década, B. Gudden (s.d.) e Robert Pohl (1884-1976) realizaram experiências com fósforos compostos por

sulfureto de zinco e cobre (ZnS: Cu). Os dois físicos do Instituto Physikalisches da Universidade do Göttingen na Alemanha,

descreveram que a aplicação de um campo eléctrico sobre fósforos aumentou o brilho libertado.38

A electroluminescência de elevado campo eléctrico, como fenómeno de criação de luz não térmica (por oposição à

incandescência, fluorescência e queima de combustíveis), que resulta da aplicação de um potente campo eléctrico sobre uma

substância, foi observada, em 1936, por Georges Destriau39 (s.d.), um físico francês. Destriau descobriu que a emissão de luz surge

quando é aplicado um elevado campo eléctrico sobre o composto de sulfureto de zinco40 (ZnS). O físico observou a emissão de luz, a

partir de uma camada de pó de fósforo ZnS envolvida por um isolador e entre dois eléctrodos, quando aplicada uma corrente

alternada de alta tensão.

Durante o período que compreende o final dos anos de 1950 e o início dos anos de 1960, foram desenvolvidos estudos

básicos sobre pó electroluminescente submetido a uma corrente alternada, com objectivo de criar fontes de luz com espessura fina

para aplicação em luminárias de parede. Desenvolveram-se para serem aplicados na retro-iluminação de dispositivos que podiam

ser pequenos ou até atingir a dimensão de paredes. Concluiu-se que este tipo de dispositivo electroluminescente apresentava

limitações relevantes enquanto fonte de luz, ou seja, gerava pouca intensidade lumínica e degradava-se significativamente num

pequeno espaço de tempo (~500 horas).

No final da década de 1950, foram fabricadas as primeiras películas electroluminescentes alimentadas por corrente

alternada. Em 1960, os cientistas N.A. Vlasenko (s.d.) de e Yuri A. Popkov (s.d.) observaram que as películas electroluminescentes CA

de sulfureto de zinco, combinadas com manganês41 (ZnS:Mn), quando sujeitas a um campo eléctrico, emitem uma luz com maior

luminosidadedo que os dispositivos de pó electroluminescente CA. Nesta época, apesar da sua qualidade lumínica, as películas

electroluminescentes CA eram ainda inadequadas para iluminar ecrãs/mostradores.

Em 1960, os esforços de desenvolvimento voltaram-se essencialmente para as películas electroluminescentes CA, devido

ao aparecimento do moderno processo tecnológicode produção de películas finas. Um passo importante foi também dado, em 1967,

por M.J. Russ (s.d.) e D.I.Kennedy (s.d.), quando introduziram duplas camadas isolantes nas películas electroluminescentes CA, que

36

KRICKA, Larry J. – Optical Methods : A Guide to the “escences”, p.51 37

TURNBULL, David; SEITZ Frederick – Solid State Physics, p.96 38

Idem, p.155 39

Idem, p.96 40 Sulfureto de zinco é uma combinação de enxofre com um elemento químico, neste caso, o zinco que é um composto químico que se apresenta em forma de pó ou cristal de cor

branca a amarelada. Encontra-se na forma mais estável cúbica, sendo também conhecido como o mineral esfalerita ou blenda. 41 Manganês é um metal com uma coloração branco acinzentado semelhante ao ferro.


22

ainda se mantém como a configuração-tipo das películas actuais. A importância desta descoberta não foi, no entanto, imediatamente

reconhecida.

Em 1968,D. Kahng (s.d.) reportou que obteve luz numa película electroluminescente através da excitação das moléculas de

fluoreto de terras raras42, utilizadas como substâncias luminescentes centrais. Kahng baptizou este princípio como Lumocen

(centros de luminescência molecular), que alegadamente permitia produzir películas electroluminescentes com boa luminância e

durabilidade. No entanto, o desempenho destes dispositivos manifestou-se insatisfatório.

Em 1974, Toshio Inoguchi e seus colegas da Sharp Corporation (Japão) desenvolveram uma película em que a luminosidade

era aproximada de 3.400 cd/m2, utilizava uma frequência de 5 kHz e funcionava durante mais de 10000 horas. Esta película

electroluminescente CA emitia uma luz laranja/amarela utilizando uma estrutura de sulfureto de zinco combinado com manganês

(ZnS:Mn) com uma dupla camada de isolante. Contudo, registaram-se problemas de estabilidade que impediram a sua aplicação fora

do meio laboratorial.43

Em 1983, a Sharp desenvolve a primeira produção em série de películas electroluminescentes para aplicar na iluminação e

sinalização de equipamentos de escritório.44

As películas de electroluminescência CA, compostas por sulfureto de zinco combinado com manganês (ZnS:Mn), foram

aperfeiçoadas e começaram a ser produzidas num formato rectangular de 6 polegadas na diagonal (152,4mm), sendo aplicadas para

iluminar ecrãs monocromáticos.

Na década de 1980, os produtos introduzidos no mercado que utilizavam películas electroluminescentes CA (compostas por

sulfureto de zinco combinado com manganês - ZnS:Mn) para iluminação de ecrãs rectangulares com 9 polegadas na diagonal

(228,6mm), demonstraram que a tecnologia da electroluminescência estava pronta para novas aplicações, por isso registaram-se

novos interesses por parte de diferentes áreas do mercado. Estas películas consumiam cerca de 10-15W com uma luminância

aproximada de 100cd/m2. Desde então, a maioria das películas de electroluminescência AC têm sido aplicadas em produtos

industriais, e progressivamente surgiu o interesse dos fabricantes de computadores em aplicar esta tecnologia para iluminação dos

ecrãs de monitores.

Na década de1990, as películas electroluminescentes CA disponíveis já eram fabricadas em diferentes tamanhos até 9

polegadas na diagonal (228,6mm). O objectivo principal era, então, produzir películas de electroluminescentes CA com cor, o que

conduziu ao combinar de elementos químicos que emitissem luz de três cores primárias, ou seja, vermelho, verde e azul. Os estudos

de tecnologias e materiais foram iniciados por Kahng e seus colegas.

O desenvolvimento de películas electroluminescentes que emitissem luz com outras cores dependia do material base, o

sulfureto de zinco (ZnS), combinado com diferentes centros luminescentes. Foi possível desenvolver películas electroluminescentes

que emitissem luz verde, azul e vermelha (cada película produz uma cor e cada cor utiliza o sulfureto de zinco combinado com um

centro luminescente diferente).

As películas EL azul e vermelha obtiveram uma eficiência e luminescência semelhante às da película EL (sulfureto de zinco

combinado com manganês - ZnS:Mn) que transmite uma luz amarelada. As películas de EL de emissão verde compostas de sulfureto

42 Sulfureto de terras raras consiste na combinação do enxofre com um elemento químico, que pertence ao grupo de metais de terras raras e que faz parte da tabela periódica. Os

metais de terras são: Érbio, Túlio, Itérbio, Lutécio, Escândio, Ítrio, Lantânio, Cério, Praseodímio, Neodímio, Promécio, Samário, Európio, Gadolínio, Térbio, Disprósio, Hólmio 43

ONO, Yoshimasa A. – op.cit., p.1, 3,4 44

http://www.sharp-world.com/corporate/info/his/h_company/1980_1984/ (consultado:10-2-2010)


23

de zinco com fluoreto de túlio45 (ZnS:TmF) demonstraram emitir uma luz com maior intensidade lumínica. Desenvolveram-se películas

que emitem uma luz mais branca utilizando sulfureto de estrôncio (SrS) e o sulfureto de cálcio (CaS).46

2.2.3. Películas electroluminescentes da Empresa Plastolight ®

As películas electroluminescentes da Empresa Plastolight®47Fig.21são dispositivos com uma longa vida útil, sendo que a

electroluminescência é o método mais eficiente que converte energia eléctrica em energia luminosa. As películas

electroluminescentes CA emitem luz quando são submetidas a um campo eléctrico gerado pela passagem de uma corrente eléctrica

de voltagem e frequências adaptadas à composição das películas. Estas películas electroluminescentes necessitam de um

transformador que ajusta a corrente (fornecida pela empresa de distribuição eléctrica) de forma a adaptar a voltagem e frequência

necessárias para o seu funcionamento.

A empresa Plastolight® disponibiliza dois tipos de transformadores.

As películas electroluminescentes da Plastolight® funcionam com um transformador (Plastolight® Converter ModuleFig.22

)

que permite ligar e desligar a emissão de luz, modificar a voltagem (0-150V) e a frequência (200-800HZ), adicionar efeitos de

intermitência na luz emitida e regular a velocidade dessa intermitência. As dimensões deste transformador são de 180 mm de

comprimento, 80 mm de largura e 40 mm de altura. Várias películas electroluminescentes podem ser ligadas ao mesmo

transformador desde que a energia total necessária para as alimentar esteja dentro das capacidades do aparelho (máximo de 45W).

45 Fluoreto de túlio é um composto de flúor formado com o elemento químico túlio, que é um metal de terras raras. 46

ONO, Yoshimasa A. – op.cit., p.4, 5, 6 47

A utilização dos componentes fabricados pela empresa Plastolight® deve-se ao facto de ter disponibilizado informação técnica sobre os seus produtos para este estudo. Contribuiu

ao disponibilizar com uma amostra de uma fita electroluminescente e poderá apoiar no fabrico das películas electroluminescentes necessárias para o funcionamento da luminária que será projectada na parte prática deste trabalho.

Fig.21 - EL-Lamp Plastolight®


24

As películas electroluminescentes com uma superfície de iluminação reduzida podem funcionar utilizando um pequeno

transformadorFig.23

(35mm x 30mmx 20mm) alimentado por uma pilha alcalina de 9V. Estetransformador pode alimentar uma

película electroluminescente com uma área máxima de 20000mm2. Funciona a 600HZ e transforma 9V CC para 130V CA, permitindo

emitir luz intermitente.

A intensidade lumínica da luz emitida depende da dimensão e da cor das películas electroluminescentes (varia

aproximadamente entre 10 a 100cd/m2). O transformador que transmite corrente eléctrica alternada às películas

electroluminescentes é configurado de acordo com a dimensão da película e a sua aplicação.

Quanto maior for a área das películas, menor é a intensidade da luz emitida. Contudo, o transformador permite aumentar a

voltagem e a frequência aumentandoa intensidade da luz, mas este aumento diminui tempo de vida útil da película

electroluminescente.

O consumo de energia das películas electroluminescentes da Plastolight® depende da dimensão da área iluminada, pois

quanto maior for a área, maior o consumo de energia eléctrica. Em média, um 100mm2 de área iluminada consome 5 a 10mW de

energia.

As películas electroluminescentes da Plastolight® são produzidas através de um processo de impressão serigráficaFig.24

,

permitindo produzir simultaneamente múltiplas películas.

Fig.22 - Transformador Plastolight® Fig.23 - Pequeno transformador e amostra de uma fita electroluminescente da

Plastolight®


25

Fig.24 - Imagens de algumas etapas do processo produtivo das películas electroluminescente da Plastolight®

Características Técnicas

Películas EL de alta voltagem da Plastolight®

Voltagem (Tensão) /Frequência 220V / 50Hz

Potência de uso 1 – 5mW/cm2

Resistência dieléctrica 500V

Espessura mínima 0.25mm

Raio de curvatura mínimo da película 4.0mm

Tolerância dimensional ±0.25mm

Temperatura de Armazenamento -40ºC até 90ºC

Temperatura de Funcionamento -25ºC até 90ºC


26

Tempo de vida útil Superior a 50000 horas

Luminância (80V 600-800Hz) 5-10 cd/m2 ±5%

Películas EL de média voltagem da Plastolight®

Voltagem (Tensão) /Frequência 70-115V AC / 400-800Hz






Temperatura de Armazenamento -40ºC to 90ºC

Temperatura de Funcionamento -20ºC to 50ºC


Luminância (80V 600-800Hz) 40 cd/m2 ±5%

Películas EL de baixa voltagem da Plastolight®

Voltagem (Tensão) /Frequência 25-35V / 600-800Hz






Temperatura de Armazenamento -40ºC to 90ºC


27

Temperatura de Funcionamento -25ºC to 90ºC


Luminância 15 cd/m2 ±5%

Características técnicas em função da área e da cor da película

Área da película 25cm2 50cm2 100cm2 150cm2 200cm2

Verd

e

Luminosidade

Potência

Tensão

Frequência

75 cd/m2

360mW

140V

640Hz

52 cd/m2

480mW

120V

540Hz

33 cd/m2

620mW

100V

450Hz

23 cd/m2

750mW

90V

400Hz

19 cd/m2

840mW

80V

350Hz

Azul

-Ver

de

Luminosidade

Potência

Tensão

Frequência

96 cd/m2

410mW

140V

800Hz

71 cd/m2

520mW

120V

590Hz

45 cd/m2

720mW

100V

450Hz

34 cd/m2

850mW

90V

410Hz

26 cd/m2

980mW

80V

360Hz


28

Bran

co-R

osa

Luminosidade

Potência

Tensão

Frequência

87 cd/m2

350mW

140V

640Hz

66 cd/m2

450mW

120V

540Hz

45 cd/m2

600mW

105V

440Hz

34 cd/m2

720mW

95V

390Hz

26 cd/m2

820mW

90V

360Hz

Bran

co

Luminosidade

Potência

Tensão

Frequência

40 cd/m2

380mW

130V

760Hz

27 cd/m2

470mW

115V

570Hz

17 cd/m2

620mW

100V

440Hz

13 cd/m2

740mW

90V

380Hz

10 cd/m2

840mW

80V

340Hz

Ao analisar esta tabela pode-se concluir que a película electroluminescente que emite luz branca é aquela que tem uma

luminosidade mais baixa, e que em todas as películas, quanto maior for a sua dimensão, menor é a intensidade luminosa da luz

emitida.

2.2.4. Aplicações da Tecnologia da Electroluminescência

Depois de se identificar as características técnicas e a evolução das películas electroluminescentes, pretende-se

identificar produtos e aplicações onde têm sido aplicadas como fontes luminosas.

A tecnologia da electroluminescência tem sido adoptada na retro-iluminação de painéis informativosFig.25

e

publicitáriosFig.26

, ecrãs/mostradores de telemóveis, teclas de comandos Fig.27

, mostradores de relógios, displays de

automóveisFig.28

.


29

Fig.25 – Painel informativo de um aquário Fig.26 – Painel publicitário

Fig.27 – Comando com teclas retro-iluminadas

Fig.28 – Display de automóvel

Esta tecnologia tem sido também usada na iluminação interior utilizando a própria intensidade e luminosidade da luz como

aspecto decorativo, de forma a criar um ambiente personalizado. Este tipo de funcionalidade da electroluminescência pode-se

observar na iluminação de prateleiras de vidro, aplicações nas paredes e mobiliárioFig.29-31

.


30

Fig.29 – Prateleiras Fig.30 – Mesa

Fig.31 – Sala de estar

A tecnologia da electroluminescência tem sido também aplicada como luz de presença e de segurança em locais públicos

escuros como cinemas e teatrosFig.32

. Surge como iluminação em espaços como os corredores de hotéis e exposições Fig.33 e 34

.


31

Fig.32 – Iluminação de escadas Fig.33 – Corredor de Hotel

Fig.34 – Instalação expositiva

As películas de electroluminescência podem ser aplicadas em particular sobre uma superfície de um objecto para

melhorar a acuidade visual durante a sua utilização, isto é, quando a luz emitida por uma luminária de tecto, responsável pela

iluminação do espaço, não é suficientemente eficaz para a realização de tarefas específicas. Um exemplo disto é a necessidade de

uma iluminação particular na zona de confecção de alimentosFig.35

que, devido aos armários superiores recebe menos luz, isto

quando as fontes luminosas da cozinha são apenas aplicadas no tecto.


32

Fig.35 – Cozinha

A electroluminescência surge aplicada em sistemas de iluminação como o NestFig.36

desenhado por Yves Béhar para

Swarovki, projecto que se inspirou no tradicional castiçal, que combina o antigo cristal com a recente tecnologia da

electroluminescência48, e aparece ainda aplicada no EL SphereFig.37

, que é composto por um fio electroluminescente e tubos de

acrílico transparente que juntos criaram uma esfera tridimensional luminosa, que foi desenhada por Tuukka Halonen (s.d.) e é

produzido à mão na Finlândia.49

As películas electroluminescentes, que são películas flexíveis que emitem luz, podem trazer maior mobilidade, alterando

radicalmente a aparência visual do desenho das luminárias.

48

Para uma informação mais detalhada sobre o sistema Nest consultar o site: http://www.fuseproject.com/category-5-product-15 (consultado: 30-6-2010) 49

RUDGE, Geraldine & Ian – 1000 interior details for the home and where to find them, p.281


33

Segundo os exemplos de aplicações de películas, fitas e fios electroluminescentes, referidos ao longo deste capítulo,

podemos concluir que a tecnologia da electroluminescência pode ser utilizada em circunstâncias em que as outras fontes luminosas

dificilmente podem ser aplicadas, ou se fossem aplicadas iriam alterar completamente as dimensões dos objectos. Podemos

compreender que a espessura das películas electroluminescentes é realmente uma vantagem quando se destina a retroiluminar

ecrãs, teclas de comandos ou painéis, pois permite que esses produtos obtenham uma dimensão e espessura muito reduzidas. O

facto das películas electroluminescentes manterem uma temperatura semelhante à temperatura ambiente, durante o seu

funcionamento, permite que contenham materiais de revestimento em contacto com a sua superfície, e não seja necessário criar um

espaço para a refrigeração da fonte de luz. Estas películas adequam-se à iluminação de segurança dos espaços interiores, pois

apresentam intensidade lumínica baixa, ao mesmo tempo que consomem pouca energia eléctrica. Devido à espessura e à limitada

intensidade luminosa das películas electroluminescentes, estas têm sido utilizadas para decoração, como iluminação de segurança e

para complementar a iluminação de ambientes interiores. Compreende-se que as películas electroluminescentes não são adequadas

para a iluminaçãode espaços de trabalho, pois necessitam sempre de um outro tipo de fonte luminosa (lâmpada fluorescente, por

exemplo), que emita uma luz intensa.

Fig.36 – Nest, 2004

Fig.37 – EL Sphere, s.d.


34

2.3. Fontes de Iluminação Artificial

O presente subcapítulo pretende enumerar e analisar sucintamente as características das fontes de iluminação artificiais

existentes no mercado e que sejam indicadas para aplicações em espaços interiores. A recolha desta informação servirá para que se

compreendam as vantagens e desvantagens das películas electroluminescentes CA em comparação com as restantes fontes

luminosas.

As fontes de iluminação artificial podem ser classificadas com base no seu método de funcionamento:

- Lâmpadas de incandescência em que a emissão de luz é gerada através de um filamento de tungsténio que atinge a incandescência

quando se regista a passagem da corrente eléctrica;

- Lâmpadas de descarga em que a corrente eléctrica passa entre dois eléctrodos o que provoca a excitação entre os electrões e os

átomos de gás, e que, consequentemente, libertam energia em forma de radiação;

- Fontes luminosas electroluminescentes sendo que a electroluminescência consiste num fenómeno em estado sólido em que cristais

semicondutores, como o fósforo, emitem energia luminosa quando entram em contacto com um campo eléctrico.

2.3.1. Lâmpadas Incandescentes


35

Lâmpadas incandescentes com filamento de tungsténio

As lâmpadas de incandescência são dispositivos que transformam energia eléctrica em energia luminosa e térmica. Esta

transformação processa-se quando uma corrente eléctrica passa através de um filamento metálico de tungsténio que reage

produzindo uma luz incandescente, branca, ligeiramente amarelada. Para evitar que o filamento oxide, este é colocado numa ampola

de vidro sob vácuo ou contendo um gás inerte (frequentemente um mistura de nitrogénio e árgon). O filamento aquece rapidamente e

a partir dos 900ºC atinge a incandescência, e mantém uma temperatura de funcionamento que ronda os 2500-2700ºC, produzindo

um fluxo luminoso e brilhante com a sua típica cor branca. A temperatura de cor do filamento de tungsténio é de aproximadamente

3000K, pelo que as lâmpadas incandescentes têm a temperatura de cor que varia entre 2900-3000K, aproximadamente.

As lâmpadas incandescentes têm uma vida útil curta, pois durante a utilização regista-se a evaporação dos átomos de

tungsténio do filamento oque provoca a redução da sua espessura até se partir e, consequentemente, a lâmpada deixa de funcionar.

Actualmente, a lâmpada de incandescência atingiu uma eficiência de aproximadamente 14lm/W.50Contudo, a eficácia luminosa da

lâmpada incandescenteé menor em comparação com a da lâmpada fluorescente, que consegue produzir entre 60 a 105lm/W. A

lâmpada incandescente, que consome 60W etransmite um fluxo luminoso de aproximadamente 710Lm,pode ser substituída por uma

lâmpada fluorescente que consome apenas 14W e que emite um fluxo luminoso de 760Lm, ou seja, podemos substituir uma lâmpada

incandescente por uma lâmpada fluorescente que consome muito menos e que produz sensivelmente a mesma intensidade lumínica.

Actualmente, as lâmpadas incandescente são fabricadas em diferentes formatos, potências e características adaptadas a

diversas aplicações. Os principais tipos são: a lâmpada de ampola transparente que durante bastantes anos foi a mais utilizada

devido ao seu baixo custo; as lâmpadas de ampola fosca; as lâmpadas com reflector que são menos resistentes às mudanças de

temperatura e as lâmpadas de formato especial.

50

Quanto a informações técnicas sobre lâmpadas incandescente veja-se : GARDNER, Carl; HANNAFORD, Barry – Lighting Design: an introductory guide for professionals, p. 15; cf

DEURSEN, Theo van – As bases da luz e da iluminação, p.20.


36

Fig.38 - Lâmpadas incandescentes

Lâmpada incandescente de halogéneo

As lâmpadas incandescentes de halogéneo resultam das várias experiências efectuadas para evitar a evaporação do

filamento de tungsténio existente nas lâmpadas de incandescência convencionais.

As lâmpadas de halogéneo contêm, no interior da ampola de vidro, halogéneo e átomos de tungsténio que, devido ao uso, se

evaporam do filamento. A cápsula de vidro contem uma temperatura interior que ronda os 250ºC o que obriga a circulação e

separação do composto de tungsténio-halogéneo. O calor provoca a evaporação dos átomos do halogéneo que se misturam com os

átomos de tungsténio que se libertam do filamento. O composto de halogéneo e tungsténio influência o restabelecimento dos átomos

tungsténio no filamento (com uma temperatura de 2800-3000ºC) e quando os átomos de tungsténio regressam ao filamento,

regista-se a separação dos átomos de halogéneo que recomeçam o ciclo regenerativo. O ciclo criado pelo halogéneo não pode

assegurar sempre a recolocação de cada molécula do filamento no seu lugar original, por isso este procedimento não é

completamente eficaz e a lâmpada incandescente de halogéneo eventualmente deixará de funcionar. Quanto mais alta é a

temperatura, mais branca é a luz e a sua temperatura de cor varia aproximadamente entre os 2700-3200K. Estas lâmpadas

incandescentes de halogéneo têm uma vida consideravelmente mais longa que as lâmpadas incandescentes normais, geralmente com

duração de até duas ou três vezes mais tempo (2000-3000 horas).

Existem vários tipos de lâmpadas de halogéneo: as de baixa tensão e as de alta tensão que se podem apresentar em forma

de cápsula Fig.39

ou de lâmpadas reflectoras Fig.40

.


37

Fig.39- Lâmpadas de halogéneo transparentes de baixa tensão Fig.40 - Lâmpadas de halogéneo com reflector de baixa pressão

As lâmpadas de halogéneo de baixa tensão, transparentes, (6, 12, 24V) são feitas de quartzo, caracterizam-se pelo seu

tamanho reduzido em forma de ampola. A sua vantagem encontra-se no facto de ser compacta, ter maior durabilidade que as

lâmpadas incandescentes (3000 horas ao invés de 1000), ter mais 50% de eficiência luminosa que as lâmpadas incandescentes da

mesma potência.

As lâmpadas de halogéneo de baixa tensão com reflector (6, 12, 24V), que são comercializadas com potências de 10W a

100W, são construídas com reflector prateado ou dicróico. O reflector dicróico permite restringir sensivelmente a radiação

infravermelha dirigida para os objectos iluminados. O reflector destas lâmpadas é composto por substâncias (óxido de titânio e

dióxido de silício) que reflectem apenas a radiação visível e são transparentes à radiação infravermelha.51 À semelhança das

lâmpadas incandescentes regulares e das de descarga, as de halogéneo libertam calor durante o seu funcionamento.

Desvantagens das lâmpadas incandescentes em relação às películas electroluminescentes:

- Vida útil mais curta - as lâmpadas incandescentes funcionam cerca de 3 000 horas enquanto que as electroluminescentes podem

funcionar 50 000 horas;

- Maior consumo de energia eléctrica - as lâmpadas incandescentes consomem entre 5-2000 W enquanto que as películas

electroluminescentes apenas consomem entre 1-50mW/cm2 durante o seu funcionamento.

- Produzem energia térmica durante o seu funcionamento.

Vantagens das lâmpadas incandescentes em relação às películas electroluminescentes:

- Maior eficiência energética - as lâmpadas incandescentes (5-27 lm/W) produzem uma luz mais intensa que as películas

electroluminescentes (0,1 lm/W por cm2);

- Baixo custo de produção;

51

Quanto a informações técnicas sobre lâmpadas de halogéneo veja-se: BENTHAM, Frederick – The art of stage lighting, p.82; cf. DEURSEN, Theo van – op.cit., p.21; c.f BONOMO, Mario –

Teoria e tecnica dell’illuminazione d’interni, p.80-82.


38

2.3.2. Lâmpadas de Descarga

A lâmpada de descarga de gás funciona através da passagem da corrente eléctrica entre dois eléctrodos colocados nos

extremos opostos de um tubo de vidro. Registam-se colisões entre os electrões e os átomos de gás que, quando excitados, atingem

grandes níveis de energia. Quando os átomos regressam ao seu estado natural libertam energia em forma de radiação.52 Este

processo não é instantâneo e para atingir o nível ideal de ionização pode demorar entre um segundo a vários minutos, dependendo do

tipo de lâmpada.

Todas as lâmpadas de descarga são compostas por três elementos principais: o gás que, quando excitado, emite luz num

determinado comprimento de onda, o sistema que despoleta a descarga e um mecanismo de controle que limita o fluxo de energia. A

maioria das lâmpadas de descarga têm um segundo tubo de vidro envolvendo o tubo de gás, para protegê-lo da mudança de

temperatura, humidade e danos mecânicos. As lâmpadas de descarga são mais volumosas, mais complexas e mais dispendiosas que

as incandescentes, mas pelo facto de não conterem filamentos frágeis, tendem a ser mais robustas.

A maior vantagem das lâmpadas de descarga em comparação com as incandescentes é a sua eficiência. As de descarga

produzem mais lúmens por watt, têm uma longa vida útil, e produzem menos energia térmica que as incandescentes. A desvantagem

das lâmpadas de descarga reside no facto de que a partir de um certo período da sua vida útil se regista uma quebra na intensidade

da luz emitida. As lâmpadas de descarga têm outra limitação que consiste na posição de funcionamento, pois muitas só funcionam

eficientemente numa posição específica. Estão disponíveis em vastos níveis de potências (4W-2500W), eficiências e cores,

dependendo do tipo, e a restituição cromática varia entre pouca a boa qualidade, mas mantêm-se abaixo da qualidade registada pelas

lâmpadas incandescentes.53

Existem no mercado várias tipologias de lâmpadas de descarga com diversas características dependendo da sua forma, do

gás utilizado e da dimensão do arco de descarga. Os dois grupos principais são:

- lâmpadas de descarga de baixa pressão, como as lâmpadas de baixa pressão de sódio, lâmpadas fluorescentes e de cátodo

frio(néon);

- lâmpadas de descarga de alta pressão, como as lâmpadas de descarga de sódio e mercúrio.

52

Quanto a informações técnicas sobre lâmpadas de descarga veja-se: DEURSEN, Theo van – op.cit., p.21 53

Quanto a informações técnicas sobre lâmpadas de descarga veja-se: GARDNER, Carl; HANNAFORD, Barry – op.cit., p. 23, 24.


39

Lâmpada fluorescente

As lâmpadas fluorescentes são lâmpadas de descarga de vapor de mercúrio de baixa pressão, constituídas por um tubo de

descarga em que o seu revestimento interior é composto por fósforos que transformam a radiação ultravioleta emitida pela

descarga do mercúrio em radiação visível. Estas lâmpadas estão disponíveis em várias gamas de cores devido à existência de

diversos tipos de fósforos. A mistura dos fósforos que revestem o tubo determina a qualidade da cor da luz emitida, que varia de fria

a quente e de fraca a óptima reprodução de cores. No entanto, como em todas as lâmpadas de descarga, a radiação (cor) tende a ser

emitida em picos do espectro, por isso, a qualidade da luz nunca é tão eficaz como a das lâmpadas incandescentes.

Actualmente, existem lâmpadas fluorescentes com várias morfologias, desde tubos de 150 mm até 2400 mm de

comprimento, tubos circulares, até versões compactas com duas ou mais dobras. As potências de funcionamento disponíveis variam

desde 5 watts até 165 watts.

Uma das vantagens das lâmpadas fluorescentes é a sua duração, pois tem uma longa vida útil (8000 horas) e a luz

produzida vai desde os 60 até os 105 lúmenes por watt.

Porem a longa vida das lâmpadas fluorescentes apresenta uma desvantagem: a lâmpada, na etapa final da sua vida, produz

uma luz menos intensa, desviando-se dos níveis de eficiência lumínica inicialmente registados. As lâmpadas devem ser substituídas

antes de chegarem ao fim da sua vida útil.

Algumas lâmpadas compactas só atingem a sua máxima eficiência quando trabalham numa determinada posição, sendo também

susceptíveis ao calor e ao frio, devendo trabalhar a uma temperatura ambiente de 20ºC.54

Fig.41 - Lâmpadas fluorescentes

Desvantagens das lâmpadas fluorescentes em relação às películas electroluminescentes:

- Vida útil mais curta - as lâmpadas fluorescentes funcionam cerca de 24 000 horas, enquanto que as electroluminescentes podem

funcionar 50 000 horas;

54

Quanto a informações técnicas sobre lâmpadas fluorescente veja-se: GARDNER, Carl; HANNAFORD, Barry – op.cit., p. 21, 22, 23; cf. DEURSEN, Theo van – op.cit., p.22,23


40

- Maior consumo de energia eléctrica - as lâmpadas fluorescentes consomem entre 5-80W, enquanto que as películas

electroluminescentes apenas consomem entre 1-50mW/cm2 durante o seu funcionamento.

- Produzem energia térmica durante o seu funcionamento.

Vantagens das lâmpadas fluorescentes em relação às películas electroluminescentes:

- Maior eficiência energética: as lâmpadas fluorescentes (50-105lm/W) produzem uma luz mais intensa que as películas


- As lâmpadas fluorescentes apresentam um custo muito mais baixo que as películas electroluminescentes, apesar das

incandescentes conterem um custo ainda mais baixo.

Cold Cathode (Néon)

A lâmpada de cátodo frio (cold cathode) é uma das formas de lâmpada de descarga de baixa pressão que funciona a partir da

descarga de tensão (normalmente 4000-5000V) entre dois eléctrodos. A lâmpada é formada por um tubo composto por um gás e é

no seu interior que actua o campo eléctrico que provoca uma descarga que influência a produção de energia luminosa. Estas

lâmpadas podem utilizar dois tipos de gases: o árgon, que produz uma luz que abrange a área azul e verde do espectro, e o néon que

produz uma luz que abrange a área vermelha e alaranjada do espectro.

Estas lâmpadas tubulares encontram-se disponíveis numa ampla gama de cores e diâmetros (9mm-25mm) e podem ser

moldadas de forma a criar elementos personalizados. As lâmpadas de cátodo frio são frequentemente utilizadas como letreiros

luminosos, sendo também usadas na iluminação de fachadas arquitectónicas e espaços urbanos. Embora seja relativamente barata

de produzir e não envolver grandes quantidades de substâncias perigosas e materiais tóxicos, o facto da maioria das instalações ser

única e personalizada faz incrementar o seu custo.

As lâmpadas de cátodo frio são duradouras (45 000hr), mas exigem pesados e volumosos equipamentos de controlo, e que um

transformador ou dimmer55 seja instalado perto da luminária.

As lâmpadas de cátodo frio de alta voltagem apresentam desvantagens como o facto da intensidade da luz produzida ser baixa e

a existência de cintilação do cátodo. Portanto, não devem ser usadas como fontes de iluminação interior devido ao facto de utilizar

alta tensão a sua instalação necessitar de segurança e atenção especial.56

Existem lâmpadas de néon de baixa voltagem, concebidas para iluminar ambientes domésticos, que funcionam a baixa

intensidade de corrente eléctrica, têm menos brilho que os dispositivos de néon utilizados no exterior e têm transformadores com

dimensões reduzidas. Utilizando o gás néon e árgon combinando com fósforos é possível obter 25 ou mais cores diferentes incluindo

vermelhos, cor-de-rosas, laranjas, azuis brilhante, beges, verdes, amarelos e brancos. Estes equipamentos funcionam a voltagem

muito elevada e, por isso, requerem transformadores, cabos especiais e acessórios. Este tipo de iluminação é muito económico em

termos eléctricos e tem uma grande durabilidade (45 000hr). 57

Desvantagens das lâmpadas de néon em relação às películas electroluminescentes:

55

Dimmer é um dispositivo utilizado para variar a intensidade da luz. Permite a diminuição ou o aumento da tensão e, portanto, um aumento da potência média de uma lâmpada,

controlando a intensidade da luz produzida pela mesma. Um dimmer tem como objectivo aumentar ou diminuir a intensidade luminosa através de um potenciómetro. 56

As informações técnicas sobre as lâmpadas de néon resultam da consulta do livro: GARDNER, Carl; HANNAFORD, Barry – op.cit., p. 28 e 29. 57

Relativamente a informações técnicas sobre as lâmpadas de néon veja-se: CULLEN, John – op.cit., p.30, 31, 32

http://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_el%C3%A9trica

http://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%A2mpada


41

- Maior consumo de energia eléctrica - as lâmpadas de néon consomem entre 25-50 W enquanto que as películas

electroluminescentes apenas consomem entre 1-50mW/cm2 durante o seu funcionamento;

- O seu funcionamento depende de equipamentos auxiliares volumosos e pesados.

Vantagens das lâmpadas de néon em relação às películas electroluminescentes:

- Maior eficiência energética - as lâmpadas de néon (73-78lm/W) produzem uma luz mais intensa que as películas


- As lâmpadas de néon apresentam um custo mais baixo que as películas electroluminescentes, mas mais elevado em comparação

com as lâmpadas fluorescentes.

Fig.42 - Lâmpadas de Néon Fig.43 - Letreiro de Néon

2.3.3. Fontes luminosas electroluminescentes

Diodos emissores de luz

A tecnologia dos diodos emissores de luz (“light emitting diode” - LED) é composta por um semicondutor que emite luz quando

em contacto com a corrente eléctrica. A emissão de luz ocorre durante a transição de estado dos electrões, ou seja, os electrões em

estado de mudança provocam uma descarganos átomos que voltam ao seu estado natural libertando a energia em excesso sobre a

forma de radiação. Os pequenos LEDs são revestidos por uma resina transparente, em que a superfície emissora de luz fica com a

forma e o acabamento apropriado para direccionar o fluxo luminoso da forma desejada. Os LEDs são de tamanho reduzido,

resistentes e têm grande durabilidade (50000 horas). 58

Actualmente, existem diversos produtos que utilizam os LED como fonte luminosa, desde lâmpadas adaptadas aos interiores

domésticos e sistemas que emitem luz com diferentes cores para decoração interiores e exterior a spots de luz para aplicações

técnicas.

Compreende-se que a tecnologia de diodos emissores de luz se encontra em evolução constante e exemplo disso é a Master LED

de 60W (Fig.45 – p. 46), que será lançada no final de 2010, e que consiste numa lâmpada que utiliza a tecnologia LED e cuja

58

As informações técnicas sobre os LED foram obtidos através da consulta do livro: DEURSEN, Theo van – op.cit., p.26


42

intensidade da luz será equivalente à da lâmpada incandescente de 60W59. Esta lâmpada fará parte da Linha Master LED da Philips que

actualmente contém uma lâmpada LED que emite um fluxo luminoso equivalente à lâmpada incandescente de 40W.

Fig.44 - Linha Master LED da Philips

Desvantagens das LED em relação às películas electroluminescentes:

- Maior consumo de energia eléctrica – os diodos emissores de luz consomem entre 0,1-3W enquanto que as películas

electroluminescentes apenas consomem entre 1-50mW/cm2 durante o seu funcionamento;

Vantagens das LED em relação às películas electroluminescentes:

- Os diodos emissores de luz apresentam um custo mais baixo que as películas electroluminescentes, mas mais elevado em

comparação com as lâmpadas fluorescentes.

59

http://www.newscenter.philips.com/main/standard/news/press/2010/20100412_light_building.wpd

(Consultado pela última vez: 24-5-2010)


43

Fig.45 - Master LED 60W da Philips

2.3.4. Características técnicas das fontes luminosas artificiais

Fonte de luz Vida Útil

(hr)

Luminância

(cd)

Eficiência

energética

(lm/W)

Potência (W) Temperatura de

cor (K)

Restituição

Cromática (Ra)

Incandescente e

Halogéneo 1000-3000 5-27 5-2000 2700-3200 100

Fluorescente

15000-

24000 60-105 5-80

2700,3000,4000

, 6500 60-95

Fluorescente

compacta

8000-

10000 50-85 5-165

2700,3000,4000

, 6500 80

Cold Cathode de 45000 73-78 25, 50 2800-6500 - 80


44

baixa voltagem

LED

20000-

45000 25 0,1-3 3000-8000 +90

EL-lamps

20000-

50000 40 cd/m2 0,1 por cm2 1-50mW/cm2 5000

2.3.5. Análise SWOT das fontes luminosas artificiais

A análise SWOT pretende, de uma forma sucinta, enumerar os pontos fortes, pontos fracos, oportunidades para o futuro e

ameaças para o futuro de cada fonte luminosa artificial, incluindo a electroluminescência, para que seja mais fácil identificar as

vantagens e as desvantagens da electroluminescência face às outras fontes luminosas.

Lâmpada incandescente e de halogéneo

Vantagens Desvantagens

Fact

ores

Inte

rnos

Forças Fraquezas

- Vasta gama de formas, dimensões e voltagens; - Boa reprodução de cores, principalmente as lâmpadas de

halogéneo;

- Produz luz de forma instantânea; - Não necessita de reactor;

- Ineficiente em termos energéticos - Quanto mais voltagem, mais reduzida é a vida da lâmpada.

Fact

ores

Ext

erno

s

Oportunidades Ameaças

- Produção de baixo custo; - Facilmente controlada em termos de distribuição e

quantidade de luz; - Permite o uso de um dimmer, o que pode prolongar a vida útil

da lâmpada.

- A curta vida útil pode aumentar os custos de manutenção e substituição de uma instalação;

- A alta libertação de calor pode aumentar o consumo de ar condicionado e pode ser perigoso se não for vigiado;

- A utilização de um dimmer reduz a sua eficiência.


45

Lâmpada fluorescente


Fact

ores

Inte

rnos

Forças Fraquezas

- Tem longa vida útil;

- Vasta gama de formas, tamanhos, cores e potências; - Emissão reduzida de calor, principalmente ao nível das

grandes versões;

- O controlo óptico é limitado em tubos de grandes

dimensões; - Demora tempo a atingir a sua máxima intensidade em

ambientes frios; - Algumas versões compactas só atingem a sua máxima

eficiência numa posição específica; - A reprodução de uma qualidade de cor média é apenas

possível em versões de baixo custo;

- Quando utilizada sozinha altera o tom dos objectos, criando um ambiente homogéneo.

Fact

ores

Ext

erno

s


- Eficiente a nível energético;

- Produção e custo relativamente reduzido;

- Fácil manutenção; - Permite uso de dimmer.

- Contém materiais tóxicos o que implica dificuldade ao nível

da sua eliminação.

- Na etapa final da sua vida produz uma luz que se desvia dos níveis económicos inicialmente registados.

Lâmpada cold cathode (néon)


Fact

ores

Inte

rnos

Forças Fraquezas

- Grande variedade de cores e diâmetros;

- Tem longa vida útil; - Baixa temperatura de utilização.

- Necessita de um planeamento cuidadoso da instalação

eléctrica; - Produz luz com baixa luminosidade;

- Apresentam ligeira cintilação da luz.


46

Fa

ctor

es E

xter

nos


- Pode ser desenvolvida em qualquer formato personalizado.

- Os sistemas personalizados necessitam de grande

investimento capital; - Os sistemas de alta voltagem necessitam de uma instalação

especial e de medidas de segurança; - Necessita de equipamentos auxiliares volumosos e pesados.

LED


Fact

ores

Inte

rnos

Forças Fraquezas

- Têm longa vida útil; - Necessitam de pouca manutenção;

- São resistentes; - Têm tamanho reduzido;

-Existem em varias cores.

- Emitem uma luz com pouca intensidade

Fact

ores

Ext

erno

s


- Consomem pouca energia eléctrica; - Não produzem calor.

Películas electroluminescentes


Fact

ores

Inte

rnos

Forças Fraquezas

- Têm longa vida útil;

- Necessitam de pouca manutenção; - São resistentes;

- Têm espessura inferior a 1mm; - Existem em formatos vários (folha e fita);

- Desligam-se e ligam-se rapidamente;

- Emitem uma luz com intensidade média 5-40cd/m2;

- Apresentam uma gama de cores limitada;

Fact

ores

Exte

rnos



47

- Consomem pouca energia;

- Não produzem calor; -Permitem reproduzir e controlar intermitências;

- Necessitam de aparelhos auxiliares de controlo da corrente

eléctrica. - É elevado o custo das películas e do conversor.

As características que valorizam as películas electroluminescentes são: o baixo consumo de energia eléctrica em

comparação com as restantes fontes luminosas artificiais, excepto os diodos emissores de luz (LED); a sua espessura e morfologia

que permite aplicações que não podiam ser feitas com outras fontes luminosas (excepto os LED), como a retroiluminação de painéis

de fina espessura; o facto de terem uma longa vida útil em comparação com as lâmpadas incandescentes e as lâmpadas

fluorescentes compactas; e, tal como os LED, o facto de não produzirem calor durante os seu funcionamento; e, por último, o

conversor que permite reproduzir e regular intermitências e também regular a intensidade da luz.

As películas electroluminescentes apresentam desvantagens em comparação com as lâmpadas incandescentes e

fluorescentes, uma delas consiste no facto de funcionarem numa corrente alternada, portanto necessitam de um conversor que tem

uma morfologia diferente e uma dimensão superior à das películas. Outra desvantagem encontra-se na intensidade da luz emitida

pelas películas electroluminescentes, que tal como os LED, é inferior à intensidade da luz emitida pelas restantes fontes luminosas

artificiais. As películas electroluminescentes têm uma gama de cores limitada, pois apenas se encontram disponíveis em branco,

amarelo, vermelho-rosa, verde, azul, mas esta limitação pode ser facilmente solucionada com uma máscara da cor que se pretende.

Por fim, a última desvantagem encontra-se no alto custo de produção das películas e do conversor.

A natureza “laminar” e a flexibilidade das películas electroluminescentes são características únicas entre as fontes

luminosas eléctricas hoje existentes. Estes são os seus maiores atributos, pois todas os outros podem ser superados pelas fontes

luminosas concorrentes.

Podemos, assim concluir que as películas electroluminescentes apresentam um resultado positivo comparando as

vantagens e desvantagens, sendo que o principal factor que tem influenciado a pouca exploração e aplicação desta tecnologia em

novos produtos encontra-se precisamente no elevado custo das películas electroluminescentes e o facto de produzirem uma luz com

baixa intensidade lumínica.


48

3. Desenvolvimento do Projecto

Este capítulo descreve as etapas efectuadas no processo de concepção de uma luminária que utiliza a tecnologia de

electroluminescência como fonte luminosa. O objectivo inicial e principal consiste em desenvolver uma luminária que demonstre as

potencialidades da tecnologia da electroluminescência na área da iluminação de espaços interiores.

3.1 Estudo Prévio

Conceito e tipologia

Devido à baixa intensidade da luz emitida pelas películas electroluminescentes, a luminária em questão tem como objectivo

propor uma iluminação ambiente e de presença para espaços interiores. A luminária poderá ser aplicada em espaços acolhedores e

confortáveis, como por exemplo, as salas de estar, quartos, bares, restaurantes e discotecas, onde a iluminação ambiente tem um

papel importante para a tranquilidade dos seus utilizadores.

Pretende-se introduzir a tecnologia da electroluminescência neste tipo de ambientes, criando luminárias que

proporcionem uma luz ambiente, não muito intensa, e que contribua para o conforto visual normalmente apenas atingidos com a luz

transmitida por lâmpadas incandescentes de baixa intensidade.

O desenvolvimento desta luminária pretende tirar partido das vantagens da tecnologia da electroluminescência tais como:

a intensidade da luz, o facto de não emitir calor, o baixo consumo de energia eléctrica, a longa vida útil, o facto de permitir a

regulação da temperatura de cor e a espessura fina das películas electroluminescentes.


49

Pesquisa dos elementos e materiais

O funcionamento seguro de uma luminária que utilize como fonte luminosa as películas electroluminescentes, necessita de

um transformador que ajusta a corrente eléctrica (fornecida pela empresa distribuidora) de acordo com as características

necessárias para o seu funcionamento, e tal como foi referido anteriormente, as películas que iluminem mais de 20000mm2

electroluminescentes necessitam de um transformador de grandes dimensões (Fig.24 – p.25) com 180 mm de comprimento, 80 mm

de largura e 40 mm de altura (dimensões do transformador fabricado pela empresa Plastolight; sendo que o tamanho do

transformador pode variar consoante o fabricante).

A iluminação ambiente de um espaço com películas electroluminescentes deve ter uma película maior que 20000mm2, pois

a luz emitida por uma película com uma área de 2000mm2 regista aproximadamente 20 lúmens, o que é insuficiente para criar uma

luz ambiente confortável. Quanto maior for a área de luz, maior será o impacto da luz ambiente no espaço.

A dimensão do transformador vai influenciar a dimensão e o formato da luminária.

O transformador pode alimentar duas ou mais folhas.

As películas electroluminescentes, em formato de folha, são as que melhor se adequam à iluminação de um espaço

interior, pois têm uma maior área de luz do que as películas em forma de fita. O seu formato pode ser personalizado, sendo que as

únicas restrições se encontram no facto de que tem de existir um lado recto, devido à zona de passagem dos fios condutores, e que

uma película pode ter o formato máximo de uma superfície com uma área de 250000mm2 (aproximadamente um A2 –

420mx594mm).

As películas electroluminescentes são bastante flexíveis, mas têm fios condutores de electricidade que passam numa das

margens. Os fios condutoresFig.46 são frágeis, não podendo ser vincados constantemente, pois acabam por partir e a película deixa de

funcionar.

Fig.46 – Pormenor dos fios condutores da película EL

A flexibilidade e a fina espessura das películas electroluminescentes são duas vantagens desta tecnologia, mas para a sua

aplicação numa luminária surge a necessidade de criar uma estrutura que as fixe e mantenha sem oscilações.


50

Portanto, é necessário conceber uma estrutura que fixe e suporte as películas electroluminescentes, sem danificar as

mesmas (sem furar ou vincar a área de luz e os seus condutores eléctricos).

O formato paralelepipédicode grande dimensão do transformador não é compatível com a flexibilidade e a espessura das

películas electroluminescentes. Por isso, é necessário criar uma estrutura que suporte as películas e, ao mesmo tempo, que fixe e

esconda o transformador (o transformador poderia ficar exposto tal como os transformadores dos computadores portáteis, mas

este transformador contem botões e apesar de ser resistente, não deve ser exposto a intensos choques externos, pois os

componentes internos podem sofrer avarias).

A estrutura da luminária pode ser composta por chapas metálicas, pois é um material resistente a quedas e com um peso

médio que permite a portabilidade do objecto.

3.2 Projecto Base

Material


51

As películas electroluminescentessão, nesta propostaFig.47, estruturadas por perfis de alumínio. Os restantes elementos que

compõem a estrutura que suporta o transformador são compostos por chapas quinadas de alumínio. A escolha deste material de

suporte deve-se ao facto de ser um metal leve, pois o transformador já apresenta peso suficiente para manter a estabilidade das

películas electroluminescentes.

Modelo virtual

A solução proposta Fig.47resulta de várias experiências efectuadas para moldar e fixar as películas electroluminescentes e,

ao mesmo tempo, incluir o transformador dentro da estrutura que compõe a luminária.

Fig.47 – Simulação da aparência da luminária proposta - elight

Desenho técnico


52

3.3 Projecto de execução


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61


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Instalação eléctrica


63

Protótipo

O protótipoFig.55

foi construído manualmente e todos os procedimentos (cortes e quinagens) foram baseados nos desenhos

técnicos definidos anteriormente.

Devido ao facto de não estarem disponíveis no mercado perfis de alumínio com a dimensão interior necessária para fixar

as películas electroluminescentes, foi preciso adaptar perfis já existentes. Contudo, os perfis em U, apresentados no desenho

técnico, são os mais indicados para um protótipo final direccionado para o mercado.


64

As películas electroluminescentes utilizadas no protótipo apresentam menor largura do que as apresentadas no desenho

técnico.

Fig.48 – Fotografias do protótipo apagado (imagem da esquerda) e acesso (imagem da direita)

Memória descritiva

A luminária projectada (desenho e perspectivas - p.56 e 57) é composta por duas películas electroluminescentes

(desenhos 3 e 4 - p.60 e 61). Cada uma encontra-se fixa através de dois perfis laterais em U (desenhos 1 e 2 – p.58 e 59) que mantêm

a curvatura definida. O ângulo da curvatura permite que a luz seja difundida para a frente e projectada para o plano de apoio onde a

luminária for colocada.

As películas e os perfis são fixos e sustentados por uma base que também tem como função esconder o transformador. A

base é composta por 4 elementos seguintes:


65

- a estrutura da base (desenho 6 - p.63), serve para armazenar os fios eléctricos e fixar o transformador, e tem ainda

como função agregar todos os elementos que estruturam a luminária, ou seja, os perfis laterais, as tampas laterais e a inferior;

- a tampa lateral esquerdaFig.49 (desenho 5 - p.62), que fixa e eleva o lado esquerdo do transformador contra a estrutura

da base, e contém também dois rasgos circulares, um que permite a passagem do fio eléctrico e outro que permite a acessibilidade

ao botão do interruptor da corrente eléctrica;

- a tampa lateral direita (desenho 10 – p.66) ajuda a fixar o transformador;

- a tampa inferiorFig.50

(desenho 7 – p.64), que apresenta um rasgo que deixa acessíveis os botões do transformador,

esconde a zona de passagem dos fios eléctricos de ligação das películas ao transformador, tendo como objectivo melhorar o

acabamento da face inferior da luminária.

Fig.49 – Pormenor do protótipo – botão do interruptor Fig.50 – Pormenor do protótipo – botões inferiores

eléctrico

O transformador (desenho 9 – p.65), fornecido pela empresa Plastolight®60

, permite o funcionamento das películas

electroluminescentes, contendo ainda o botão do interruptor eléctrico e mais quatro botões de regulaçãoFig.51.

O botão Effects permite seleccionar um efeito de intermitência da luz. Existem sete intermitências diferentes.

O botão Speed possibilita ajustar a velocidade do efeito de intermitência escolhida.

O botão Frequency permite regular a frequência de funcionamento do transformador que vai de 200 até 800Hz.

O botao Voltage permite regular a voltagem de funcionamento do transformador desde 0 a 150V CA.

A intensidade da luz é regulada pelos botões da frequência e da voltagem. Quanto maiores forem os seus valores, maior

será a intensidade da luz. No entanto, o fabricante recomenda que, no princípio de vida das películas electroluminescentes, se use no

máximo a posição 1, pois acima desta posição regista-se uma severa redução da vida útil.

À medida que aumenta o tempo de utilização, as películas vão envelhecendo e emitindo uma luz menos intensa. O processo

de envelhecimento pode ser neutralizado aumentado gradualmente a frequência e a voltagem de funcionamento do transformador

para as posições 2 e 3.

60

Empresa que se mostrou disponível para fabricar as películas electroluminescentes necessárias ao funcionamento da luminária proposta neste trabalho.


66

O transformador contém também uma luz vermelha indicadora de erro (Error) que só se acende caso exista alguma avaria

no transformador.

O transformador foi integrado na luminária com os botões de regulação para baixo, pois nem sempre são necessários e

ficando deste modo escondidos.

Fig.51 – Ilustração dos botões de regulação do transformador

4. Resultados

Os resultados que podemos obter da análise da luminária proposta decorem da relação implícita entre a sua forma e

função e o consumo energético durante a sua utilização.

Ao nível funcional, a luminária concebida apresenta uma estrutura leve, resistente e segura (que une e sustenta as

películas electroluminescentes e isola os fios eléctricos que conduzem a corrente entre o transformador e as películas –

representação da instalação eléctrica p.67), permitindo que o utilizador a possa manusear facilmente. As películas

electroluminescentes são fontes de luz seguras, não aquecem, logo, podem ser tocadas durante o seu funcionamento. A luz emitida

não ofusca, podendo ser observada pelo utilizador sem conter nenhum tipo de protecção. O botão do interruptor da corrente

eléctrica encontra-se visível e com fácil acesso. Os botões que permitem controlar a voltagem, frequência, efeitos de intermitência e

velocidade, encontram-se escondidos na zona inferior da base, pois são botões que nem sempre é necessário utilizar. Quando o

utilizador necessitar de os utilizar, basta colocar a luminária de lado e tem acesso aos botões de regulação. A luminária produz uma

luz ambiente e de presença que se adequa a um espaço interior.

O facto de as películas electroluminescentes registarem uma longa vida útil significa que a sua substituição e manutenção

da luminária será inferior à registada nas que utilizam outras fontes de luz artificiais (lâmpadas incandescentes e fluorescentes).

A nível energético, o facto de a luminária utilizar como fonte de luz películas electroluminescentes faz com que consuma no

máximo 45 W de energia eléctrica.


67

5. Conclusões

Relativamente às fontes de iluminação artificiais abordadas no percurso da história da iluminação, verifica-se que, ao

longo do tempo foram surgindo diferentes formas de iluminação, começando com a descoberta e domínio do fogo, passando pelas

candeias, velas, lâmpadas a óleo, lâmpada a querosene, iluminação a gás e iluminação eléctrica.

As fontes de luz eléctricas foram as que, no decorrer da historia da iluminação artificial, melhores resultados

demonstraram para a iluminação de ambientes interiores, começando pela lâmpada incandescente, passando pelas de halogéneo, de

néon, fluorescente e evoluindopara outros tipo dedispositivos que apresentam uma morfologia diferente como os diodos emissores

de luz e as películas electroluminescentes.

Durante um longo período de tempo a lâmpada a óleo e a lâmpada incandescente foram os principais dispositivos utilizados

para a produção de luz nos ambientes domésticos. Até ao final do século XX, apesar da introdução de novas fontes de luz, a maioria

das luminárias eram concebidas para utilizar a “tradicional” lâmpada incandescente.

A recorrente concepção de luminárias adaptadas a lâmpada incandescente e a inspiração formal nas antigas lâmpadas a

óleo, influenciaram o aspecto morfológico das gerações seguintes de luminárias. Podemos observar e identificar elementos formais

em luminárias do século XIX, XX e XXI que foram influenciadas pelos antigos castiçais e candeeiros do século XVIII alimentados a óleo.

As luminárias são compostas por um quebra-luz que esconde a lâmpada e por uma base que se destaca na morfologia do objecto.

Em suma, durante muito tempo, manteve-se a ideia pré-concebida do que consideramos que seja uma estrutura de uma

luminária. As características formais passaram durante várias gerações de luminárias, mesmo quando os seus elementos deixam de

efectuar a sua original e principal função. Se por um lado, o quebra-luz servia para evitar o olhar directo sobre a chama do

candeeiro a óleo e para direccionar a luz, passou agora a ser apenas um elemento decorativo. Por outro, vão surgindo cada vez mais

luminárias em quedeixa de existir uma divisão visível entre a lâmpada, o quebra-luz e a sua estrutura de sustentação, passandoa ser

um objecto compacto.

No que diz respeito às películaselectroluminescentes - tema central do trabalho abordadas no subcapítulo tecnologia da

electroluminescência-funcionam através do método mais eficiente que converte energia eléctrica em energia luminosa, não emitindo


68

energia térmica ou radiação ultravioleta. Contudo, o transformador eléctrico necessário para o seu funcionamento liberta energia

térmica (aproximadamente 55ºC).

As películas electroluminescentes são fabricadas através de um processo de impressão serigráfica, permitindo a

produção simultânea de várias películas. Podem ser produzidas em formato de folha ou em fita contínua até 150m de comprimento.

O funcionamento das películas depende de um transformador/conversor que permite regular a voltagem e a frequência e

efeitos de intermitência. Quanto maior for a voltagem e a frequência, maior é a intensidade da luz. Contudo, quanto maior é a

frequência mais curta é a vida útil da película.

A vida útil das películas EL varia muito de acordo com o formato e as aplicações, podendo funcionar entre 20 000 a 50 000

horas. A película, no final da sua vida útil, não deixa de emitir luz, registando-se, assim, uma severa redução da luminância.

A gama de cores da luz produzida pelas películas electroluminescentes é limitada. A luminância da película que emite luz

branca regista 40Cd/m2 quando funciona a 130V por 760HZ. Para emitir luz branca, é necessário efectuar uma mistura de fósforos

azuis e verdes e ainda aplicar uma película cor-de-rosa que anula o tom azul turquesa criado pelos fósforos, criando uma luz branca.

A mistura cor-de-rosa é sensível aos raios solares, por isso, não deve apanhar luz do sol directamente. Por esta razão as películas

quando desligadas são cor-de-rosa.

As películas electroluminescentes não são dispositivos de alta luminosidade. Contudo, as suas vantagens encontram-se na

sua fina espessura, maleabilidade e adequação para aplicações que não podem ser efectuadas por fontes convencionais. As folhas

electroluminescentes podem ter aproximadamente um milímetro de espessura.

Comparando o estudo efectuado sobre as fontes de iluminação artificial, com os elementos técnicos das películas

electroluminescentes, podemos compreender que as características únicas das películas EL de não libertarem calor e de conterem

uma morfologia “laminar” e flexível são as suas maiores qualidades, pois todas os outras podem ser superadas pelas fontes

luminosas concorrentes.

Relativamente às películas electroluminescentes, as lâmpadas incandescentes têm uma vida útil mais curta, um maior

consumo de energia eléctrica, uma maior eficiência energética, um baixo custo de produção, e produzem energia térmica durante o

seu funcionamento.

Por sua vez, as lâmpadas fluorescentes, comparadas com as películas electroluminescentes têm uma vida útil mais curta,

um maior consumo de energia eléctrica, produzem energia térmica durante o seu funcionamento, têm uma maior eficiência

energética e apresentam um custo muito mais baixo que as películas electroluminescentes.

Também as lâmpadas de néon, quando comparadas com as películas electroluminescentes, apresentam um maior consumo

de energia eléctrica, uma maior eficiência energética, um custo de produção mais baixo que as películas electroluminescentes e o

seu funcionamento depende de equipamentos auxiliares volumosos e pesados.

Finalmente, os diodos emissores de luz (LED) em relação às películas electroluminescentes, têm um maior consumo de

energia eléctrica e apresentam um custo de produção mais baixo.

Apesar das vantagens das películas electroluminescentes relativamente às restantes fontes de iluminação artificiais

normalmente utilizadas para iluminar espaços interiores, aquelas têm vindo a ser pouca aplicadas em novos produtos devido,

essencialmente, ao seu elevado custo e ao facto de produzirem uma luz com baixa intensidade lumínica.


69

Reunimos informações de que a tecnologia da electroluminescência tem vindo a ser aplicada essencialmente na retro-

iluminação de painéis, teclas de comandos, displays de automóveis, iluminação decorativa de mobiliário, marcação de saídas de

segurança, iluminação de presença de degraus de escadas e corredores de edifícios e também em alguns sistemas de iluminação.

As películas electroluminescentes têm vindo a ser pouco aplicadas no campo do design de iluminação de espaços

interiores, devido ao seu principal concorrente, os diodos emissores de luz, que, por um lado, têm vindo a ser aplicados em novas

luminárias na sua morfologia original, e, por outro, têm vindo a ser estudados e adaptados ao formato das lâmpadas incandescentes.

Os diodos emissores de luz, em termos tecnológicos, têm vindo a ser constantemente melhorados, pois a sua morfologia

original, pequenos pontos de luz, permite que sejam facilmente adaptados ao formato das lâmpadas convencionais. Deste modo,

tornam-se fontes de luz artificiais mais viáveis e comercializáveis que as películas electroluminescentes.

Constatou-se que existe uma maior aceitabilidade para as fontes de luz que têm uma forma convencional (com formato de

bolbo), por isso os novos diodos emissores de luz com o formato de lâmpada têm vindo a substituir as lâmpadas fluorescentes e de

halogéneo que utilizamos nos espaços interiores.

Consequentemente, o interesse e o investimento no estudo das películas electroluminescentes tem sido menor.

As películas electroluminescentes têm uma morfologia que obriga a que a própria forma e a função da luminária seja

reformulada, não podendo adaptar-se a sua forma a uma luminária pré-existente como no caso dos LED.

Por isso, a luminária elight desenvolvida neste trabalho de projecto utiliza a tecnologia da electroluminescência que se

encontra disponível. A sua dimensão e a sua forma tiveram de respeitar o transformador de corrente eléctrica que permite o

funcionamento das películas EL. Tirou-se partido das dimensões e do peso do transformador, tornando-o um elemento que permite

manter fixa toda estrutura que sustenta as películas electroluminescentes.

A nível tecnológico, os aspectos a melhorar seriam diminuir as dimensões do transformador e aumentar a intensidade da

luz produzida pelas películas electroluminescentes que actualmente se encontram disponíveis. Será que estas limitações podem ser

ultrapassadas? Podem, mas devido ao actual investimento sobre o melhoramento tecnológico dos diodos emissores de luz, as

películas electroluminescentes têm sofrido poucos avanços nesse sentido. Esperemos, que no futuro o investimento nas películas

electroluminescentes seja mais valorizado e desenvolvido.

As futuras aplicações das películas electroluminescentes na área do design podem incidir: na retro-iluminação de ecrãs

tácteis, de ecrãs de computadores portáteis e televisões (que actualmente tem vindo a ser dominadas pela tecnologia LED); na sua

utilização como fonte de luz em lanternas; na sinalização de funcionamento e presença de pequenos objectos portáteis (ex: rato de

computador) e na iluminação de sinalética interior e exterior.

A aplicação de películas EL em novas luminárias faz sentido quando o objectivo é por exemplo obter uma luz de presença ou

sinalização para um quarto, sala, corredor, pois não emite uma luz suficientemente intensa para se efectuarem determinadas tarefas

como ler um livro ou cozinhar.

Actualmente, conclui-se que, na área do design de iluminação de interiores, as películas EL se adequam à iluminação de

presença, segurança e ambiente dos espaços interiores, pois apresentam intensidade lumínica baixa, ao mesmo tempo que

consomem pouca energia eléctrica. No caso da aplicação em espaços de trabalho, necessitam sempre de um outro tipo de fonte

luminosa (ex: lâmpada fluorescente), que emita uma luz intensa. No futuro, quando a intensidade de luz emitida pelas películas EL for

equivalente às fluorescentes, estas poderão ser aplicadas em novas luminárias de tecto, secretária, parede, sem necessitarem de

outra fonte de luz auxiliar.


70

6. Glossário

Alumina: ou óxido de alumínio é um composto químico de alumínio e oxigénio.

Corrente Alterna(CA): é uma corrente eléctrica em que o sentido varia no tempo, ao contrário da corrente contínuaem que o sentido

permanece constante ao longo do tempo.

Corrente Continua(CC): é uma corrente eléctrica em que o sentido permanece constante ao longo do tempo.

Dimmer: ou regulador de intensidade luminosa. É um dispositivo utilizado para variar a intensidade da luz de uma fonte luminosa

eléctrica.

Eficiência energética: Relação entre o fluxo luminoso e a potência consumida para o gerar; a unidade de medida usada é em

lumens/watt (lm/W).

Fósforo: Elemento químico luminoso na obscuridade e inflamável, obtido através do minério apatite (fosfato de cálcio natural), por

calcificação com areia silícios e carvão de pedra. O fósforo tem sido utilizado em diversas aplicações, por exemplo, é usado para

criar cristais especiais para lâmpadas.


71

Frequência(HZ): é uma grandeza física ondulatória que indica o número de ocorrências de um fenómeno num determinado período de

tempo. A frequência é o número de ocorrências por segundo; 1Hz corresponde a uma ocorrência num segundo.

Luminância/Luminosidade(cd/m2): é a medida da intensidade luminosaemitida por uma determinada área, numa dada direcção, por

unidade de ângulo sólido.

Potência(W): Consiste na grandeza que determina o valor obtido pelo quociente da energia consumida por um sistema dividida pelo

tempo durante o qual ocorreu o consumo energético.

SWOT: ferramenta utilizada para avaliar uma empresa ou produto e os factores que afectam o seu desempenho. A sigla SWOT deriva

do inglês – Strengths, Weaknesses, Opportunities e Threats (Forças, Fraquezas, Oportunidades, Ameaças).

Reflector dicróico: é um tipo de filtro que transmite somente certos comprimentos de onda da luz. A função do reflector dicróico nas

lâmpadas de halogéneo é refractar separadamente as cores, rebatendo a radiação infra-vermelha (calor) para trás e reflectindo a

radiação visível (luz) para a frente.

Restituição cromática (Ra/IRC): O chamado índice de restituição cromática consiste na medida de correspondência entre a cor real

de um objecto ou superfície e sua aparência diante de uma fonte de luz. A luz artificial, como regra, deve permitir ao olho humano

perceber as cores correctamente, ou o mais próximo possível da luz natural.

A escala da restituiçãocromática pode ser qualificada desde 50 até 100 e pode dividir-se em 4 principais classes:

Excelente reprodução de cor: 90-100 Ra

Boa reprodução de cor: 80-90 Ra

Moderada reprodução de cor: 60-80 Ra

Baixa reprodução de cor: 60-50 Ra

Resistência dieléctrica: resistência ao fluxo da corrente eléctrica.

Temperatura de cor(K): Consiste na grandeza que expressa a aparência da cor da luz, sendo que quanto mais alta é a temperatura de

cor, mais branca é a cor da luz.

Existem três principais categorias:

Luz quente < 3300K

Luz fria, entre 3300K e 5000K

Luz do dia > 5000K

Fontes luminosas com igual temperatura de cor podem apresentar diferentes reproduções de cor.


72

Transformador/Conversor: é um dispositivo eléctrico que inverte a frequência e converte a tensão da rede contínua em corrente

alternada, ou vice-versa.

Vida Útil: Número de horas resultantes, em que 50% das lâmpadas ensaiadas ainda permanecem acesas; a unidade de medida usada

é em horas (h).

Voltagem(V): ou tensão eléctrica é a força/carga responsável pelo movimento dos electrões.

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8. Índice onomástico:


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Argand, François-Pierre, p.9,10

Béhar, Yves, p.35

Brush, Charles, p.13

Claude, George, p.17

Colombo, Joe, p.16

Davy, Humphry, p.11

Destriau, Georges , p.23

Edison, Thomas, p.13,14

Foucault, Jean, p.11

Gudden, B., p.23

Guericke, Otto, p.11

Halonen, Tuukka, p.35

Hauksbee, Francis, p.12

Inoguchi, Toshio, p.24

Jablochkoff, Paul, p.12

Jandus, William, p.13

Jr., Nick Holonyak, p.19

Kahng, D. p.24

Kennedy, D.I., p.24

Losev, Oleg, p.23

Murdock, William, p.11, 12

Pohl, Robert, p.23

Popkov, Yuri A., p.23

Round, Henry, p.22

Russ, M.J., p.24

Serrin, Victor, p.11

Sottsass, Ettore, p.17

Staite, William, p.11

Swan, Joseph, p.13

Vlasenko, N.A., p.23

Welsbach, Carl, p.11

9. Fontes Iconográficas:

Fig.1 (FIELL, Charlotte & Peter – 1000 Lights, p. 6, 7 e 9)


76

Fig.2,3 (CUNCA, Raul – Territórios Híbridos , p. 71)

Fig.4,5 (FIELL, Charlotte & Peter – 1000 Lights, p.10)


Fig.8 (FIELL, Charlotte & Peter – 1000 Lights, p.16)




Fig.13 (FIELL, Charlotte & Peter – 1000 Lights, p. 478)

Fig.14 (http://www.moma.org/collection/object.php?object_id=1163)




Fig.18 (AA.VV. Ingo Maurer: Light – Reaching For The Moon, p.32)

Fig.19 (esquema desenhado pela autora, baseado no texto de: ONO, Yoshimasa A. – Electroluminescent Displays, p.1)

Fig.20 (esquema desenhado pela autora, baseado na imagem e texto de: SIMPSON, Robert S. – Lighting control-technology and

applications, p 151, 152.)

Fig.21-22 (Imagens disponibilizadas pela empresa Plastolight)

Fig.23 (Fotografia feita pela autora)

Fig.24-35 (Imagens disponibilizadas pela empresa Plastolight)

Fig.36 (http://www.designboom.com/eng/interview/behar.html)

Fig.37 (http://www.tuukkahalonen.com/)

Fig.38-41 (http://www.ecat.lighting.philips.com/l/es/)

Fig.42 (http://en.wikipedia.org/wiki/Neon_lamp)

Fig.43 (http://en.wikipedia.org/wiki/Neon)

Fig.44-45 (http://www.ecat.lighting.philips.com/l/es/)

Fig.46 (Fotografias feitas pela autora)

Fig.47( Representação virtual efectuada pela autora com o auxilio dos programas informáticos SolidWorks e Autodesk 3ds Max)

Fig.48-50 (Fotografia tirada pela autora)

Fig.51 (Representação gráfica efectuada pela autora)

uma luminária para a tecnologia da...

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