Lâmpada LED de alta potência usa refrigeração de turbina de avião

Um grupo de engenheiros norte-americanos construiu um protótipo de lâmpada de estado sólido, à base de LEDs, que produz 1.500 lumens – o mesmo que uma quente e devoradora de energia lâmpada halógena de 100 watts.

O feito foi possível graças à utilização de “jatos duplos de resfriamento”, a mesma tecnologia usada para resfriar turbinas de avião e geradores de energia.

Lâmpadas de LED

A nova lâmpada foi criada por engenheiros da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos, e da empresa GE, em um projeto de pesquisa de dois anos para o Departamento de Energia norte-americano, que busca superar as barreiras tecnológicas para que a iluminação de estado sólido à base de LEDs possa se disseminar.

A técnica de resfriamento termal, cedida pela GE, permitiu que a lâmpada usasse menos chips para controle dos LEDs, alcançando metade do tamanho e do peso das atuais lâmpadas à base de LEDs, que emitem apenas 600 lumens e consomem muito mais energia.

A equipe dos professores Bongtae Han e Avram Bar-Cohen desenvolveu e demonstrou as novas tecnologias de arrefecimento que se mostraram eficazes para retirar o calor gerado no interior da lâmpada. Isso permitiu a redução do número de chips exigidos para controlar os LEDs.

Embora os LEDs sejam conhecidos como “lâmpadas frias”, consumindo muito menos energia do que as lâmpadas tradicionais, para que eles atinjam os níveis de iluminação comparáveis ao de uma lâmpada comum é necessário usar correntes muito mais altas, o que aquece o circuito, diminuindo sua vida útil.

“Esta é uma tecnologia revolucionária de refrigeração muito promissora. Ela tem o potencial para nos ajudar a levar o desempenho e a eficiência da iluminação de LEDs para novos patamares. Com novas pesquisas e melhorias, poderemos ser capazes de aumentar o desempenho sem comprometer a eficiência ou a vida útil de uma lâmpada LED,” afirmou Mehmet Arik, coordenador do projeto.

Refrigeração fluídica

A solução de refrigeração adotada é baseada na tecnologia fluídica usada no arrefecimento de turbinas de avião e geradores. O gerenciamento dos fluidos permite controlar o fluxo de ar e a combustão, reduzindo drasticamente as perdas de pressão e as cargas presentes em turbinas de avião, em geradores a gás e turbinas eólicas.

Os jatos duplos de resfriamento são dispositivos microfluídicos miniaturizados que geram jatos de ar em alta velocidade, que incidem diretamente sobre o dissipador de calor dos LEDs.

Esses jatos de ar aumentam a taxa de transferência de calor em mais de 10 vezes em comparação com a convecção natural.

O melhor arrefecimento permite a operação dos LEDs sob correntes mais elevadas, sem perda de eficiência ou diminuição da vida útil.

Nas lâmpadas de LEDs, os fluxos de ar estão sendo utilizados para melhorar a transferência de calor e reduzir o circuito eletrônico de controle necessário, reduzindo o consumo de energia e permitindo que as lâmpadas sejam menores e mais leves e mais baratas.

Confiabilidade e vida útil

São todos esses ganhos que estão permitindo a construção de lâmpadas de LED com potência suficiente para substituir uma lâmpada comum.

O próximo passo da pesquisa consistirá na melhoria da confiabilidade das lâmpadas LED e da ampliação da sua vida útil, atingindo níveis comparáveis aos das lâmpadas fluorescentes atualmente no mercado.

“Nós estamos lidando com questões como maior intensidade da luz produzida, gerenciamento térmico e tamanho e peso do bulbo. Isto está abrindo rapidamente as portas para a era da iluminação de estado sólido que está à nossa frente,” prevê John Strainic, outro membro da equipe.

Fonte: Inovação Tecnológica