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Ciência e Saúde

Cientistas alemães desenvolvem LEDs com luz de efeito "quente"

Até agora, lâmpadas LED – mais econômicas – não agradavam pelo efeito "chapado" e "frio" da luz. Invenção alemã deixou iluminação das LEDs mais quente e confortável, parecida com a dos modelos incandescentes.

Usadas em situações nas quais a bateria precisa durar muito e a iluminação precisa ser intensa – como em bicicletas ou lanternas – as lâmpadas LED, conhecidas pela eficiência energética, vêm ganhando cada vez mais espaço na iluminação doméstica.

Uma descoberta alemã está possibilitando essa mudança. Pesquisadores no país encontraram uma substância fluorescente que transforma a chamada luz "fria" e "chapada" do LED, que possui muito azul e pouco vermelho, numa variante mais "quente" e "confortável".

Desta forma, as lâmpadas LED passam a ter um efeito de iluminação similar ao dos modelos incandescentes. O olho humano percebe a iluminação da nova lâmpada LED como a luz clássica das incandescentes, das lâmpadas de halogênio ou ainda como a de uma vela. Há apenas uma diferença fundamental: a luz quente de LED economiza muito mais energia.

Deutscher Zukunftspreis - warmweisse LEDs Peter Schmidt und Wolfgang Schnick

Schnick e Schmidt foram indicados para o Prêmio Futuro Alemão

"O nosso fluorescente é praticamente aplicado como uma fina camada sobre o semicondutor, ou seja, a luz azul LED. Uma parte da luz azul consegue passar por essa camada, mas outra parte, com a ajuda dessa substância fluorescente, é transformada em luz verde e vermelha", conta Peter Schmidt, que transformou a produção da substância em processo industrial no setor de pesquisa da Philips.

Sem elementos nocivos

"Na verdade, todas as lâmpadas que conhecemos são mais uma fonte de calor do que produtoras de luz. Com a LED (abreviação inglesa para diodo emissor de luz) chegamos pela primeira vez num nível em que temos uma chance de produzir mais luz do que calor", constata o físico e colega de Schmidt, Helmut Bechtel.

Esse fenômeno ocorre porque os LED não irradiam paralelamente raios infravermelhos ou ultravioletas. Essas ondas não são visíveis a olho nu e, portanto, representam energia que pode ser economizada.

Na prática, uma lâmpada LED quente que produz a mesma quantidade de luz que uma lâmpada incandescente de 60 Watts gasta apenas 10 watts.

Além de não conter mercúrio, a principal vantagem da luz de LED é sua longa expectativa de vida. E para aqueles que vivem em regiões onde não há energia elétrica, a iluminação com diodos emissores de luz pode ser uma boa solução. Devido à sua tecnologia de baixa tensão, os diodos podem ser abastecidos com pequenas unidades de produção de energia solar ou eólica e até com baterias de carro.

Em busca de respostas

Deutscher Zukunftspreis - Leuchtstoff Nitridosilikat-Pulver

Fluorescente é aplicado no LED

O fluorescente que permite a transformação de luz fria em quente não foi descoberta por Schmidt, mas pelo químico Wolfgang Schnick, da Universidade de Munique. O professor descobriu uma substância composta por silício e nitrogênio que atua na mudança do comprimento das ondas.

Mas quando Schmidt iniciou seu trabalho em 2001, havia uma quantidade muito pequena dessa substância sintética, produzida no laboratório de Schnick em Munique. Essa combinação não é encontrada na natureza, porque o silício costuma reagir com oxigênio e não com nitrogênio.

"No início havia apenas um estoque mundial de 100 miligramas dessa substância. Por isso, pesquisávamos uma maneira de produzi-la em grandes quantidades", afirma Schmidt.

A solução encontrada foi um método tradicional. "Foi um truque da alquimia, utilizado pela primeira vez no século 16", afirma Schmidt. Naquele século, o alquimista de Bolonha Vicenzo Casciarolo tentou produzir a pedra filosofal, que criaria ouro a partir de materiais menos valiosos.

Para isso, ele misturou barita, um mineral de sulfato de bário, com farinha de centeio e colocou a mistura sobre o fogo. "No dia seguinte, ele percebeu que essa massa brilhava. Foi a primeira substância fluorescente que foi produzida e ficou conhecida como pedra de Bolonha", conta Schmidt.

Sem saber, o alquimista retirou o oxigênio da reação, possibilitando a reação de metal com nitrogênio. Assim como Casciarolo, o pesquisador de Aachen também se surpreendeu com a sua descoberta.

Alquimia atual

"O carvão misturado com a substância é apenas uma massa cinzenta. Nós colocamos essa mistura no forno. A esperança não era muito grande, mas funcionou. Quando a retiramos no dia seguinte, ela emitia uma luz laranjada. Era exatamente o fluorescente que queríamos produzir", lembra Schmidt.

Deutscher Zukunftspreis - Blaue-weisse LEDs

LEDs produzem luz fria

Desde o experimento, houve um grande salto no desenvolvimento da luz quente de LED. Atualmente, essa substância é produzida em quantidades industriais.
Nos laboratórios da Philips, as pesquisas continuam. O engenheiro Raymond Wijnen tenta a sorte com fósforo. Ele também aplica o elemento sobre os LEDs de luz fria. "Nas minhas pesquisas eu construo LEDs manualmente. Nós testamos diferentes combinações de fósforo e procuramos encontrar o ponto da cor ideal", conta.

Enquanto isso, Peter Schmidt experimenta com a iluminação doméstica do futuro. Na sua visão, lâmpadas controladas digitalmente ajustarão seus espectros de luz conforme as necessidades biológicas dos seres humanos.

"Nossos hormônios são controlados pela luz. O espectro azul nos acorda ao estimular a produção de serotonina. Por outro lado, muita luz azul pode causar distúrbios do sono", explica o pesquisador. Por isso, antes de dormir, uma luz branca e quente é mais saudável e relaxante.

"Uma lâmpada de controle de cor pode auxiliar a iluminação a acompanhar o nosso ritmo biológico", reforça Schmidt, que não espera que a tecnologia seja desenvolvida apenas em lâmpadas, mas também em tecnologias de televisores de tela plana ou computadores.

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