Adeus filamento

Adeus filamento

E falando em enrolar, foi assim, enrolando, que o Sr. Thomas Edson, dentre tantas outras traquitanas, inventou a “lâmpada”.

Temos que aplaudir a genialidade desse sujeito, contemporâneo de Tesla, Bell e outras grandes figuras. Mas isso foi no ocaso do séc XIX, aurora do XX, e a lâmpada de filamento ainda está aí, firme e forte.

A lâmpada de filamento é um dispositivo excelente para produzir calor e um pouco de luz. Pois na verdade o que acontece na lâmpada é um curto-circuito bem comportado. Olhe bem o fiozinho enrolado lá da lâmpada. Ele, ligado a uma carga, cria uma enorme resistência e como lá dentro da lâmpada não há oxigênio, a coisa toda não pega fogo, mas apenas brilha. Essa é uma explicação rápida e superficial para introduzir o assunto.

Clamarão os tunadores e enfeitadores: Mas têm os faróis de Xenon!!!

Sim, como direi … o princípio é quase o mesmo, oras bolas! É queima! Acontece que na tal lâmpada de Xenon há Xenônio. Ôpa! Fugiu da aula de química? Azar o seu!

Só pra relembrar, lá no canto direito da tabela periódica há uma fileira de gases nobres, que possuem as órbitas externas de elétrons completinhas, ninguém entra e ninguém sai. Argônio, hélio, neônio, xenônio e outros. É claro que é possível estabilizar outros elementos que tem apenas sete (ou menos) elétrons na última órbita, como é o caso do flúor. Basta meter mais um (ou mais) elétrons lá e temos, por exemplo, um halogênio. Sacaram a semelhança das palavras? Lembraram de alguns tipos de lâmpadas? A idéia era essa … e gases nobres não são aqueles que o sujeito lança no ar quando se empanturra de tranqueiras. Isso são gases S.Nob. Sine Nobili … sem nobreza, como um bom churrasco na laje.

Então, para acender toda essa turma é necessária uma energia considerável. Seja para por fogo num gás ou para por fogo num filamento. Pensando bem é uma tosquice antiquada e gastona.

Mas eis que surge o led. Tá na boca do povo, ou seja, todo mundo fala, mas ninguém sabe direito o que é.

Enquanto os botocudos tamborilavam a bossa-nova na década de 50, as primeiras experiências com o alumínio / arsenieto de gálio (não é nome de comida) eram realizadas por Rubin Braunstein nos laboratório da RCA, ou Radio Corporation of America, em 1955. O Sr. Rubin reparou que esse elemento tinha o hábito de emitir luz infravermelha. Pois bem, a Texas Instruments, em 1962, com os Srs. Bob Biard e Gary Pittman, deram seqüência as recentes descobertas e conseguiram efetivamente emitir luz infravermelha, surgindo assim o primeiro diodo de luz infravermelha. Claro, os parceiros patentearam o treco. E ainda em 1962, a General Eletric, através de seu cientista Nick Holonyak, desenvolveram o primeiro Led com luz visível no espectro sensível ao olho humano. Ou seja, essa coisa vem de longe.

Vou tentar explicar de forma bem didática como funciona, afinal de contas, o LED. Peço que os especialistas pentelhos de plantão não me perturbem pela simplicidade da explicação. No fim do texto, indicarei alguns links para os sabidos e curiosos se divertirem.

O que é LED?

LED é a abreviação de Light Emitting Diode, ou diodo emissor de luz. O diodo é um componente amplamente utilizado em circuitos eletrônicos, porém nenhum deles emite luz. Aliás, emite, mas em quantidade baixíssima e no espectro infravermelho. A característica principal do diodo é permitir que a corrente siga somente em uma direção. Pela característica intrínseca do diodo e pelos materiais utilizados em sua construção, uma vez ligado em posição correta, alguns elétrons pulam do positivo para o negativo (anodo para catodo). Nessa “queda”, os elétrons que se encontravam em órbitas atômicas mais altas caem a órbitas mais baixas. Quando isso ocorre, há uma perda de energia. Essa perda gera uma energia excedente, liberada por meio de fótons, que são partículas que não possuem massa, mas tem energia. É a luz. Diodo simples, utilizado amplamente em equipamentos eletrônicos

Exemplo de LED de alto brilho

Nos LEDs esse mecanismo é otimizado, através do uso de materiais específicos, ou seja, da dopagem do semicondutor com materiais como alumínio-gálio-arsenieto (AlGaAs), dentre outros.

Ou seja, a LED, embora emita luz, é um dispositivo muito distinto das lâmpadas de filamento ou mesmo das lâmpadas de gases que conhecemos. Uma de suas vantagens é o comprimento quase exato da onda, a temperatura exata em Kelvin, a excelente durabilidade (até 100 mil horas) e o baixíssimo consumo. E encontramos hoje uma extensa variedade de modelos, que variam em potência luminosa e no espectro de cor. Certamente a matriz luminosa do planeta mudará nas próximas décadas, e onde hoje vemos lâmpadas, certamente amanhã veremos leds.

Gostou da seriedade do texto? Esse eu fiz para um cliente que pretende utilizar o LED para fins estéticos e terapêuticos. E é verdade, fucem na web, ó incrédulos!

Bem, agora todos podem dormir tranqüilos, pois já descobriram que a luz do LED não é uma tecno-macumba.

E eu ainda não sei se chamo de “O led” ou “A led”. Mon coeur balance. Opto pelo artigo masculino, pois o diodo também é menino. O diodo, o LED, o transistor, o circuito, o resistor. Tudo macho. Mas não se irritem mulheres, A tecnologia é artigo feminino…

Poetando menos e falando mais, vamos ao que interessa.

Depois desse intróito, chegamos ao século 21, onde toda tecnologia do séc. XX anda passando por uma reciclagem. Com o advento da nanotecnologia, cientistas conseguiram desenvolver condutores cada vez mais puros e eficientes e, dentre outras coisas, conseguiram produzir o que só era possível na teoria, leds de altíssimo brilho. O mundo ficou trinta anos vendo o led pequenino piscando lá no aparelho de som e hoje pode iluminar até um estádio de futebol. E veículos. E motos!!!

Nas motos certamente haverá uma revolução. Imagino que consumindo menos energia, com o uso intensivo de leds, será utilizada uma bateria menor e conseqüentemente um estator mais leve, com menos voltas. Aliviar o estator da moto é garantia de ganho (ainda que mínima) de potência, pois é um peso que o motor precisa virar para produzir energia para todo sistema elétrico, como faróis, ignição, CDI, injeção e outros troços. Pra quem não sabe, o estator é o gerador de eletricidade da moto e fica geralmente dentro da tampa direita do motor. É uma peça que parece o miolo de um motor elétrico. Aliás, o parentesco é próximo, a semelhança não é coincidência e quem quiser saber mais sobre estator faça uma varredura no Motonline ou pergunte para o oráculo, Sr. Tite.

Em tempo: Não desenrole o estator de sua moto para a bichinha andar mais! Ela vai pifar! Isso foi um exemplo hipotético, mas provável em médio prazo.

Mas devem estar pensando os apressados – “Ora, eu já ponhei uns lédi na motoca e no carango … um azul mó da hora”. Sim, eu compreendo que já é possível enfeitar o rabo do pavão até não mais poder utilizando o poder dos leds. No mercado já é possível encontrar vários tipos de leds, de várias cores, com intensidades luminosas bem razoáveis. Estamos, aliás, muito adiantados nesse aspecto, pois já é possível encontrar lanternas, freios, setas e luzes de painel, todas já montadas com leds.

Acontece que estamos na Bruzundanga e tem muita gente vendendo gato por lebre. Muitas dessas leds não são tão potentes quanto apregoam seus vendedores, e verdade seja dita, mesmo na Santa Efigênia, que é o coração do comércio de equipamentos elétricos e eletrônicos do centro de São Paulo, é difícil encontrar leds realmente poderosas.

Exemplo de uma “lâmpada de LED”, ou seja, um cluster de leds pronto para espetar no soquete do freio.

Foi justamente percebendo a sacanagem que eu comecei a desenvolver minhas próprias invenções.

Certo dia, num encontro de moto, vi uma motocicleta que possuía um estrobo. No entanto, para piscar razoavelmente forte o dono montou mais de vinte leds em cada lado, o que eu achei um exagero, pois eu já tinha conseguido a mesma luminosidade com apenas oito; importadas, é claro. Indaguei-o sobre o estrobo e ele fez um mistério danado sobre o sistema, como é comum acontecer na Brasilônia, onde sempre rola um pano-preto em cima das informações. Disse que era complicadíssimo e que pensava inclusive em patentear o dispositivo. Conversa mole, o estrobo, o pisca e congêneres já existem há décadas, sendo amplamente utilizados nos aviões. Raciocinei por uns 5 minutos tomando uma breja e concluí que dava pra obter o mesmo efeito usando um circuito integrado oscilador, pulsador ou timer, como o LM555 e semelhantes.

E a cada dispositivo que fazia notava a brutal diferença das porcarias vendidas em lojas de acessórios, não obstante, caríssimas. Fiz alguns estrobos, lanternas traseiras, piscas, com resultados notáveis, sempre usando material importado.

Vale aqui uma orientação:

A medida luminosa comumente utilizada para referência é o MCD, ou milicandela, a milésima parte de uma vela. Acontece que já encontramos no mercado leds de 825000mcd, ou 825 cd (candelas). Mas em termos absolutos não é um farol de Boeing. O motivo é que medida luminosa é um assunto espinhoso, tipo espinha de bacalhau. Deve se levar em consideração a potência luminosa em Watts (Lm=lúmen), a luminância por metro quadrado e outros quetais.

Em palavreado leigo é necessário observar também o grau de abertura do facho do led, pois a maioria dos leds possui um ângulo estreito de facho.

Um exemplo:

Um led com 50000mcd, com abertura de doze graus, pode ser mais “fraco” que um de 30000mcd com abertura de 50 graus, pois para medir a luminosidade não basta ver o que “sai” do led, mas a área iluminada à frente. Pra quem, como eu, gosta de se meter em confusões, depois indico uns links …

Então, lá pelas tantas, depois de muito ler e estudar, resolvi que era hora de adaptar na minha moto a tecnologia dos Mercedes e dos Rolls-Royce … um farol de led.

Sim, alguns carros já aposentaram o bi-iodo, o halógeno, o xenon e os substituíram por leds. Se você leu direitinho até aqui, descobriu que o led quase não desperdiça energia para gerar luz, ou seja, com muito menos se faz muito mais.

Exemplo de LED de altíssima potência. 150lm por unidade.

Além disso, o led é resistente, a prova de choque, não estoura se entrar em contato com a água e pode ser dimensionado mais facilmente, ou seja, onde era utilizada uma lâmpada é possível instalar vários pares de leds, dispostos de inúmeras formas.

Como eu não tenho capital, pude adquirir apenas quatro leds de 5 watts. Essas novas leds são o máximo em tecnologia, diferente inclusive das leds encontradas nas lojas do ramo, com dois terminais. Seus nomes comerciais são Pro Light, Luxeon ou Lumiled.

Além de extremamente potente, essa led possui uma abertura formidável, quase 180 graus! Assim, é possível utilizar refletores e potencializar ainda mais sua capacidade.

Mas nem tudo são flores. Para acender essas coisinhas não basta colocar um resistor em série. É necessário um circuito específico que não vou contar como fiz, mas mediante pagamento faço um sem problemas. Brincadeira, não é bem assim. Acontece que essas leds (atenção técnicos) são sensíveis a corrente (amperagem) além de funcionarem numa faixa de tensão mais elevada do que os leds comuns. E eu queria, além de tudo, construir o farol com estrobos nas pontas.

Usei 4 leds de 5watts no meio e nas pontas quatro de 825000mcd, de 55 graus de abertura. Como isso é um protótipo e minha ‘bicicreta’ é uma espécie de laboratório ambulante, não me preocupei com ‘viadezas’ estéticas. A parte visível é razoavelmente pequena, mas por trás da carenagem é que está o coração da coisa toda.

Como podem ver há uma caixa com cooler, devidamente vedada (parece uma contradição, mas não é) para acondicionar o circuito e uma outra, com as botoeiras, para ligar e desligar o farol, o estrobo e controlar o ritmo das piscadas.

No geral é um bom farol. Creio que para se equiparar ao farol de uma Hayabusa, um dos melhores que já vi, é necessário aproximadamente 12 unidades de 5 watts e um projeto mais eficiente de bloco ótico. Eu usei refletores padrão.

Uso-o durante o dia e durante a noite na cidade. Apenas na estrada é que recorro ao velho filamento. Mas vale lembrar que essas 4 belezinhas, melhor do que aquelas porcarias de faróis de milha olho de porco ou dicróicas consomem juntas menos que uma lâmpada convencional de lanterna traseira. Lembrando que a lâmpada convencional gasta boa parte da energia fritando o mundo a sua volta.

Para lamber os beiços, basta imaginar que 12 lâmpadas dessas produzirão 60 watts, consumindo apenas 7 volts (no filamento é 12V) e com a corrente de 0,7 Ampéres (no filamento é 5…).

Vejam um exemplo interessante das infinitas possibilidades que o Led nos oferece. Dia desses conversava com o dono de uma produtora de vídeo e ele me mostrou as novas luminárias com leds já disponíveis no mercado, estupidamente caras.

Juntou a fome com a vontade de comer. Levei minha tralha até a empresa dele e saí de lá com um projeto, sob sua orientação, pois a luz para uso em captação de vídeo tem certas peculiaridades.

Até o momento o pessoal que filma eventos carrega uma sacola cheia de baterias pesadas de 12 volts para acender uma halógena de 50 watts. Como as câmeras digitais são mais inteligentes em relação à luz, o certo seria usar leds. Mas o preço da tecnologia é altíssimo, pois tecnologia é grife, de certo modo. Fiz um protótipo que resolveu o problema. E bem mais barato que os concorrentes.

O equipamento, já batizado de Sunled, é pequeno e necessita apenas de um pack de baterias de Ni-Mh. É um pouco maior que um maço de cigarros. E veja a luz. Essa foto foi tirada a distância de 1,5m, no escuro total, só com leds, utilizando um celular com 1,3MP. E pra quem não sabe o nome do pingüim é sushi.

É isso aí motonliners !

Espero ter colaborado com informações úteis e quem precisar de leds, projetos especiais e afins basta escrever para mundoled@gmail.com. Aviso desde já, não vou ficar ensinando como montar circuitos eletrônicos ou como instalar leds. Faço isso por uma consideração epistemológica, ou seja, essas informações, se eu consegui na web e nos livros, qualquer um conseguirá.

Acesse meu blog e veja mais detalhes sobre o farol, inclusive um vídeo: http://motocicleta.wordpress.com

Links sobre o que é LED e sobre leds : http://en.wikipedia.org/wiki/Led http://electronics.howstuffworks.com/led.htm

Links sobre luz : http://en.wikipedia.org/wiki/Candela http://www.electro-optical.com/whitepapers/candela.htm http://www.jracademy.com/~ewotawa/CandelaM.html

Informações gerais e interessantes: http://www.feiradeciencias.com.br/