O dia em que a lâmpada CFL tombou para o LED

Olá! Lâmpadas CFL (Compact Fluorescent Lamp) são aquelas compridinhas, em formato de uma espiga de milho que substituíram as antigas lâmpadas incandescentes redondas. Também as vimos no formato tubular em mercados e industriais.
São chamadas também de lâmpadas eletrônicas.
Fizeram muito furor no final dos anos 90.
Todo mundo que "era chique ou antenado" queria uma daquelas em sua cozinha ou sala, lembra?
Provavelmente você tem pelo menos alguma delas em casa ou no trabalho. 

Vamos transcrever aqui uma matéria muito interessante da Wired sobre como e porque esta famosa lâmpada simplesmente teve uma vida curtíssima em relação a sua antecessora, apesar da sua eficiência energética inédita para a época.

Em 1980, a Philips tornou-se a primeira empresa a comercializar uma lâmpada CFL, com um design baseado em uma série de curvas em vez da espiral (rabo de porco) da GE.
Mas, com a crise de energia dos anos 70, houve pouco interesse, até que na década de 1990 as CFLs ganharam força, impulsionadas pelas preocupações com a eficiência energética.

A GE finalmente estaria colocando a espiral de Hammer em produção.

E em meados dos anos 2000, os consumidores pareciam adotar a tecnologia, em parte por causa da economia de energia anunciadas e, também, por causa dos amplos programas públicos de distribuição de lâmpadas.

O Departamento de Águas e Energia de Los Angeles distribuiu 2,4 milhões de CFL em 2009, prevendo que seu uso economizaria anualmente 131 mil toneladas de emissões de CO 2 , o equivalente a remover 24 mil veículos da estrada.
Mas os problemas de escurecimento, cintilação e cor muito branca permaneceram.
E as duvidosas informações dos fabricantes para a vida útil e qualidade das lâmpadas foram exageradas.

Os consumidores não entenderam por que as CFLs queimavam rapidamente se não pudessem descansar por pelo menos 15 minutos entre um desligamento e outro, ou por que elas superaqueceriam e falhariam se fossem usadas ​​em tetos embutidos; não foram informados claramente qual era a equivalência delas em substituição a uma lâmpada incandescente de 60, 75 ou 100 watts por exemplo.

"Haviam produtos por aí que reivindicavam o que queriam", diz Ed Crawford, gerente geral de sistemas de iluminação da Philips North America. "Haviam muitas promessas".

Embora a indústria alegasse verdadeiramente que alguns dos problemas eram resultantes de lotes de lâmpadas importadas baratas, era fato de que as CFLs melhoravam - mas muitas questões duvidosas permaneceriam.
As lâmpadas de produtores sem nome e sem marca ainda funcionavam mal e até mesmo as grandes marcas continuavam a errar, por exemplo, como nos holofotes CFL, que muitas vezes acabam instalados com sistemas com sensor de presença ao ar livre.
Este era um uso absolutamente impróprio, considerando a rapidez com que as lâmpadas ligavam e desligavam.
O golpe final ocorreu quando os consumidores descobriram que as lâmpadas CFLs contêm mercúrio e fósforo.

Em 2008, como parte de uma lei que exigia a proibição de lâmpadas incandescentes, o Departamento de Energia dos EUA começou a escrever a morte das lâmpadas CFL ao lançar uma competição destinada a iniciar a transição delas para as lâmpadas LED.
O Prêmio L (abreviação de Bright Tomorrow Lighting Prize) ofereceu US$ 10 milhões para a primeira empresa a apresentar uma lâmpada equivalente a 60 watts que atendesse a uma série de padrões projetados para evitar as conhecidas falhas das lâmpadas CFL.
Validaria projetos com mais de 10 watts, que conseguissem funcionar, ligar e desligar sem cintilações ou hesitação e emitir uma luz agradável. Também teriam que caber em um soquete padrão e durarem pelo menos 20 anos.
O dinheiro não cobriria os custos de desenvolvimento de tal lâmpada, mas o vencedor obteria o reconhecimento do nome e contratos governamentais lucrativos.

Em 3 de agosto, o DOE anunciou que a Philips - a única empresa a enviar uma proposta - ganhava a competição.
A decisão ocorreu após quase dois anos de avaliação.
Era possível na época criar uma lâmpada Led de 10W que os consumidores pudessem pagar. Mas não com fundos de pesquisa limitados.

Então a Switch decidiu ignorar o Prêmio L e se concentrar em um produto de consumo.
Enquanto a Philips chegou ao mercado com uma lâmpada equivalente de 60 watts por US $ 40, a lâmpada Switch custava US $ 30.
Ainda não era barato.
Uma incandescente decente de 60 watts custava menos de um dólar.

Mas o fato é que chegar com uma lâmpada LED verdadeiramente digna era algo extremamente complexo, exigia conhecimentos em física, química, óptica, design e fabricação.
Uma vez que ninguém construíra ainda esse produto de iluminação multifuncional antes, suas abordagens variariam selvagemente.

Tal como aconteceu com computadores pessoais, a fotografia e os telefones celulares, a mudança maciça que os LEDs representariam poderia abrir a porta para empresários rapidamente.

Essa dinâmica parecia estar surgindo sob a forma de empresas como Switch e Cree - uma fabricante de LED da Carolina do Norte, freqüentemente citada pelo presidente Obama por sua inovação caseira - e com a crescente aparência de programas de iluminação de estado sólido em universidades como a UC Davis e a Universidade Em Albany-SUNY.
Da mesma forma que a Tesla Motors obteve superpoderes na indústria automotiva com a corrida para desenvolver carros elétricos viáveis ​​e excitantes, então uma startup ágil poderia assumir a liderança na transição para a iluminação led.

É o que Alan Salzman, CEO da VantagePoint Capital Partners afirmava:
"Quando uma indústria se transforma, alguns dos operadores históricos se adaptam, mas muito não. Isso é o que está acontecendo na iluminação."

A GE inventou o diodo emissor de luz em 1962.

Os primeiros a entrarem em grande uso - brilhando especialmente na luz vermelha - apareceram nos rádios-relógio, calculadoras de bolso e relógios de pulso digitais da década de 70.
Os LEDs eram fabricados mais ou menos como qualquer outro semicondutor.
Cada diodo era cortado como uma bolacha de cristais em camadas sobre uma base de silício ou safira. A camada de cristal nos primeiros LEDs foi feita de arsenieto de gálio ou fosforeto de gálio, que emprestou essa cor avermelhada em sua luz.
Cores adicionais e brilho aumentado exigiram um controle mais nuanceado da composição desta camada e da sua profundidade.

Os fabricantes modernos de LEDs conseguem isso usando índices precisos de índio, gálio, alumínio e nitrogênio para a camada de cristal, o que resulta em uma cor azulada.
Mas por conta própria, nem LEDs avançados podiam produzir na época qualquer coisa adequada para a sala de estar.
A iluminação tingida de azul era boa para, digamos, uma lanterna de caneta ou um chaveiro, mas não se aproximava da luz quente que o olho humano está acostumado.
Havia duas maneiras pelas quais os fabricantes de LEDs criavam um branco mais agradável.

Na década de 1990, a técnica favorita era combinar LEDs vermelhos, verdes e azuis.
Mas todos eles tinham diferentes eficiências e requisitos operacionais.
O gerenciamento de calor, a fonte de alimentação e os drivers - as placas de circuito de controle das lâmpadas - ficam mais complexos.

Assim, os LEDs encontrados nas aplicações domésticas mais adiante seriam diodos azuis pintados com um revestimento em pó chamado fósforo, que incluiam elementos de terras raras que filtram a luz azul.
O fósforo era geralmente amarelo e, dependendo da composição dele e da proporção de luz azul não convertida, a luz "branca" resultante poderia variar do brilho quente preferido para uso doméstico em tons mais frios mais adequados se assim desejassem.
Embora ainda fossem bastante caros de produzir, os LEDs estavam ficando mais baratos, assim como a "lei de Haitz" predisse, devido a avanços técnicos e economias de larga escala.
Eles também estavam ficando mais brilhantes, o que significava que os fabricantes poderiam usar menos quantidade deles por bulbo, diminuindo ainda mais os custos.
As coisas estavam avançando tão rapidamente, de fato, que Haitz, agora aposentado, pensa que sua lei em breve expiraria.

Algum tempo em torno de 2020, disse ele, as lâmpadas construídas para a nossa infra-estrutura convencional serão máximas, uma vez que, em algum momento, o brilho adicional de um único soquete seria um exagero.
"Nós alcançaremos um limite em que poderemos avançar produzindo quantidades de fluxo luminoso que talvez ninguém de fato precise", dizia ele.
Depois disso, os soquetes de Edison desapareceriam e o mundo se afastaria das lâmpadas, indo provavelmente até os painéis de LED planos" profetizava Haitz.

Antes de chegarem a esse ponto, ou mesmo a lâmpadas LED mais viáveis e acessíveis para uso em casa, os engenheiros precisavam resolver um par de desafios: o resfriamento dos diodos e a forma da luz.
O resfriamento era essencial porque os diodos quentes não duravam muito.
Além disso, o refrigerador que eles eram mantidos tinham que manipular melhor a potência, o que se traduzia em mais luz por diodo.

Obter um LED para lançar uma luz em uma forma que iluminasse adequadamente uma sala talvez fosse um desafio ainda mais difícil.
LEDs eram fontes de iluminação pontual; eles brilhavam em apenas uma direção.
Isso os fazia bem para holofotes ou sinais de trânsito.
Mas, para que os LEDs substituissem a lâmpada Edison, a forma da luz que eles emitissem tinha que ser redonda e difusa.
Uma vez que você tivesse isso, você também precisaria de um driver para controlar os diodos individuais, o que significaria circuitos adicionais e firmware.
Até então, colocar todos esses elementos em um pacote único e acessível provocava um desafio imenso.
Uma lâmpada LED equivalente a uma incandescente de 60 watts era o que as pessoas poderiam realmente comprar.
Os LEDs não se queimam. Em vez disso, eles desaparecem.
O padrão da época, chamado L70, referia-se ao ponto em que um LED fosse capaz de gerar apenas 70% da luz produzida originalmente.

Os critérios do prêmio L Prize exigiram um mínimo de 25.000 horas de testes e isso equivalia a aproximadamente três anos acesas em teste, em serviço contínuo, mais de duas décadas, se a lâmpada fosse usada por três horas por dia, uma média nacional.
Ninguém tinha esse tipo de tempo.

Os anos passaram e hoje temos fontes luminosas em led com mais de 200W, equivalentes a 1.000W de potência dependendo do tipo de lâmpada a ser comparada.

Mas o que se tinha por volta de 2006, 2007 eram estas abaixo:

BATALHA DAS BULBO

Um painel de testadores da Wired avaliou uma LED, uma CFL e uma Incandescente - todas com 60 watts ou equivalentes - para separar a luz do entusiasmo.

INCANDESCENTE

Philips Soft White 57 Watt



Isso fazia parte de uma nova onda de incandescentes que ocorreram em potências ligeiramente mais baixas do que as equivalentes (para cumprir a lei da Califórnia que exigia maior eficiência). A qualidade da luz foi melhor em teste, com a suavidade clássica que tornou tão difícil para nós parar com as incandescentes. Mas pareceu mais moderado do que uma de 60W. E é durável apenas 11 meses usada por três horas ao dia.
WIRED: o preço está bom. Cor da luz natural.
TIRED: Ineficiente. Um pouco fraca.

CFL

GE Energy Smart 13 Watt



Uma das CFL mais populares do mercado, esta Twister da GE é avaliada pela Energy Star, o que significa que suas durabilidade (8.000 horas), brilho (825 lumens) e temperatura de cor (2.700 Kelvin) foram testados independentemente. Nós a avaliamos como a segunda lâmpada mais fraca, mas a excelente luz branquinha foi a melhor que já experimentamos em uma CFL.
WIRED: excelente cor clara. De longa duração.
TIRED: Como todos as CFLs, contém mercúrio.

LED

Philips Ambientled



Primeira LED comercialmente disponível de 60 watts, esta lâmpada impressionante tem o dobro da vida (15 anos) comparável a uma CFL. Nosso painel classificou-a perto do topo por seu brilho e cor da luz (um branco macio quase incandescente), embora as opiniões fossem variadas em relação a esta cor amarelada.
WIRED: direito de se gabar em ser a primeira do mercado. Dimerizável. Excelente luz e longevidade.
TIRED: Cara. Tem uma forma um tanto estranha, o que significa que pode não caber em certas luminárias.


Adaptado do texto "O Futuro da Luz é o LED", por Dan Koeppel, Wired - 19 de agosto de 2011
Ilustrações: Kate Francis 

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