As características e a duração de vida dos diferentes faróis de carro

Conhecer a vida útil dos diferentes faróis do automóvel permite antecipar a substituição deste acessório. Isto proporciona ao condutor maior segurança, sobretudo quando circula à noite. Note que esta vida útil não é igual para todos os tipos de lâmpadas. Varia consoante a tecnologia, as condições, a frequência e a duração da utilização, bem como a qualidade de fabrico. Por isso, deverá escolher a tecnologia de lâmpada mais adequada entre os numerosos modelos de halogéneo, xénon ou LED. Eis o que precisa de saber.

As lâmpadas de halogéneo

Os faróis de halogéneo são lâmpadas incandescentes à antiga. Trata-se do modelo mais antigo e mais popular. Funcionam como as utilizadas no interior das casas, com a ajuda de um filamento para produzir luz.

A lâmpada de halogéneo é composta por uma cápsula de vidro. No interior, um gás chamado «halogéneo» permite aumentar a temperatura interna e obter uma ligação química com o tungsténio para produzir uma luz mais brilhante. No centro da lâmpada encontra-se um filamento de tungsténio retilíneo, composto por várias espiras empilhadas, com um comprimento e um diâmetro predefinidos em função da vida útil e da potência da lâmpada: 35w, 55w, 60w, 65w, 100w, etc. Sob tensão, o filamento em espiral opõe uma forte resistência à corrente elétrica, o que provoca o seu aquecimento e fusão. Os vapores de tungsténio, em combinação com o gás halogéneo, criam assim uma luz muito potente.

A lâmpada incandescente comum é uma tecnologia que tende a desaparecer da indústria automóvel. Com efeito, o filamento produz cerca de 90 % de calor desperdiçado e apenas 10 % de luz. A tecnologia de halogéneo sofre uma grande perda energética devido às ondas eletromagnéticas vermelhas e infravermelhas. Este fenómeno está na origem do seu elevado consumo elétrico e da sua curta vida útil. Estas tradicionais lâmpadas de filamento têm uma vida útil que varia entre 200 e 600 horas. Note que as lâmpadas de halogéneo também são muito frágeis e não resistem bem a choques e vibrações.

As lâmpadas de xénon

Entre os diferentes faróis do automóvel, as lâmpadas de xénon são utilizadas sobretudo em veículos de gama alta. Ao contrário das lâmpadas de halogéneo, as lâmpadas de xénon não possuem filamento incandescente. Utilizam gás xénon em vez de um gás halogéneo, como o iodo ou o bromo. O xénon é um gás muito raro na Terra, pertencente à família dos gases nobres, inerte na maioria das reações químicas.

A lâmpada de xénon, ou lâmpada de descarga, tem um funcionamento complexo e não pode funcionar sem um módulo de gestão eletrónica chamado «balastro». Equipado com um sistema de segurança, este desempenha o papel de «starter» amplificador e de regulador eletrónico. Ao acender a lâmpada, o balastro gera uma descarga elétrica de cerca de 25 000 volts, aplicada entre os dois elétrodos. Forma-se um arco elétrico que incendeia o gás xénon encerrado na pequena bolha de vidro, conferindo-lhe essa tonalidade de iluminação particular e ligeiramente azulada. Mantém-se uma corrente de 85V para conservar o arco elétrico na potência predefinida. Assim, é possível ajustar a potência para obter uma luz mais ou menos branca, com uma ligeira tonalidade azulada ou até violeta, consoante a potência da corrente aplicada.

Isto explica a coloração natural dos faróis de xénon, uma vez que emitem uma luz azul, ao contrário das lâmpadas de halogéneo, que emitem uma luz mais amarelada. No caso destas últimas, a cor de iluminação branca azulada é obtida através de um filtro colorido incorporado de fábrica à volta da lâmpada.

Em resumo, as lâmpadas de xénon são uma tecnologia complexa, mas foram uma verdadeira revolução na sua época, quer em termos de eficiência energética, de potência ou de cor da iluminação. A sua tonalidade aproxima-se da luz do dia, ao contrário da lâmpada de halogéneo. A lâmpada de xénon não perde energia a aquecer um filamento de tungsténio: cria apenas um arco elétrico para inflamar o gás xénon, o que exige um menor consumo elétrico. Os faróis de xénon duram assim mais tempo do que as lâmpadas de tungsténio-halogéneo: cerca de 1 000 a 2 500 horas para o xénon, contra apenas 200 a 600 horas para uma lâmpada de halogéneo.

A principal qualidade do xénon é a sua intensidade luminosa, com 3 000 lúmenes e um consumo elétrico mínimo de 35 W, contra apenas 1 500 lúmenes com uma lâmpada de halogéneo e um consumo de 55 watts. A tecnologia de xénon proporciona ao condutor melhor visibilidade e um feixe luminoso mais claro. Note que os faróis de xénon têm, sem dúvida, uma boa eficiência energética, mas sofrem grandes perdas eletromagnéticas, em particular no violeta e no ultravioleta.

Diferentes faróis do automóvel: as lâmpadas LED

LED é a abreviatura da expressão inglesa «Light-emitting diode», ou «díodo emissor de luz» em português. Uma lâmpada LED é um sistema optoelectrónico que emite luz quando é percorrido por uma corrente elétrica. Converte a energia elétrica em luz com uma radiação cromática precisa. Ao contrário do xénon e do halogéneo, todas as ondas magnéticas emitidas pelo LED se situam no espetro visível ao olho humano.

A origem dos faróis LED

Inicialmente, os faróis com tecnologia LED estavam reservados aos automóveis hiperdeportivos e de gama ultra-alta: Audi, Lexus, etc. Por vezes, eram utilizados apenas para as luzes diurnas, os indicadores de mudança de direção, as luzes de marcha-atrás e as luzes de travagem. No entanto, desde 2020, são cada vez mais utilizadas nos chamados veículos «standard». Cada vez mais veículos oferecem a opção full LED, ou seja, toda a iluminação do automóvel é LED. Este fenómeno é compreensível, tendo em conta o potencial da tecnologia LED. Possui uma das mais elevadas eficiências luminosas do mundo, uma reatividade ao milésimo de segundo e oferece um visual magnífico. O único inconveniente para os fabricantes: o seu custo é superior ao de um automóvel equipado com lâmpadas de halogéneo.

Desde a popularização dos LED e os avanços técnicos, as lâmpadas LED para automóvel deram um verdadeiro salto em frente. Não têm nada a ver com as primeiras lâmpadas LED lançadas no mercado! Lembre-se das primeiras gerações de LED vendidas no mercado de substituição. Estas lâmpadas LED estavam equipadas com chips COB (Chip on board), que ofereciam uma elevada eficiência luminosa (100 Lm/W). No entanto, não produziam uma boa iluminação rodoviária em médios ou máximos, porque a luz emitida pelos chips COB tinha um ângulo demasiado amplo.

A maioria dos LED COB vendidos nessa época tornava a vida um verdadeiro inferno para quem tinha o azar de se cruzar com um automóvel equipado com estes LED. O encandeamento era inevitável, mesmo com os médios ligados! A luz era tão difusa e imprecisa que podia iluminar uma zona muito ampla até à copa das árvores, sem, no entanto, iluminar as zonas essenciais. Isto tinha como consequência uma concentração muito reduzida da luz dirigida para a estrada, uma menor visibilidade dos obstáculos, uma distância de iluminação mais curta e a impossibilidade de passar na inspeção periódica obrigatória. Esta iluminação pouco satisfatória contribuiu bastante para a má reputação dos LED de substituição nos seus primórdios.

A tecnologia LED atualmente

Hoje em dia, entre os diferentes faróis do automóvel, os faróis LED são de qualidade muito elevada. Estão equipados, na sua maioria, com chips CSP High Power de nova geração, dos quais a maioria ultrapassa os 100 Lm/W e chega até aos 180 Lm/W. A tecnologia CSP mais avançada é do tipo PIG (fósforo no vidro). É composta por minichips LED ultrapotentes e precisos, dispostos numa ligação eutética numa placa PCB de qualidade muito elevada. Um ângulo luminoso reduzido e perfeitamente definido permite obter uma iluminação muito precisa e uma densidade ótica ultr elevada. Uma verdadeira revolução no mundo da iluminação automóvel.

Algumas lâmpadas LED atingem um fluxo luminoso muito elevado: até 7 500 lúmenes brutos e 3 900 lúmenes medidos em condições reais, com um consumo elétrico de apenas 45 watts, contra 2 200 lúmenes reais de uma lâmpada de halogéneo de 100 W, que consome muito. A potência luminosa de um xénon de 35 W situa-se em torno dos 3 000 lúmenes reais, e alguns LED atuais atingem cerca de 5 000 lúmenes reais.

A gestão do calor, um verdadeiro desafio

O maior desafio das lâmpadas LED para automóvel é a gestão do calor. Durante o funcionamento, um chip LED gera muito calor no seu núcleo. Um fenómeno bem conhecido, chamado «efeito Auger», dissipa parte da energia sob a forma de calor. Este fenómeno é ainda mais acentuado nas lâmpadas LED de elevada potência. É por esta razão que os investigadores desenvolvem em laboratório numerosos sistemas de arrefecimento integrados nas lâmpadas LED.

Existem dois tipos de arrefecimento, consoante a potência luminosa da lâmpada LED:

• O arrefecimento passivo, para LED de baixa potência. Na maioria dos casos, utilizam um sistema de arrefecimento composto por múltiplas aletas de alumínio ou por tranças de cobre feitas com uma malha muito fina.
• O arrefecimento ativo, destinado aos LED de potência muito elevada, que recorre a ventiladores acoplados a sistemas «Cooling Tube» de condução de líquido supercondutor.

A chave para maximizar a vida útil de um LED está diretamente relacionada com a sua capacidade de dissipar o calor. Um bom arrefecimento aumenta a vida útil e a potência luminosa do LED. É importante salientar que as lâmpadas LED são as mais duradouras. A sua vida útil varia entre 2 000 e 5 000 horas. Isto é suficiente para cobrir toda a vida útil de muitos veículos, o que significa que talvez nunca tenha de substituir as lâmpadas LED. Necessitam de menos energia do que os sistemas convencionais, o que torna a sua utilização atrativa.

Halogéneo, xénon ou LED, conhece agora todas as características e a vida útil dos diferentes faróis do automóvel.