Fonte de Iluminação LED – Avaliação dos Efeitos Fotobiológicos no Olho e Pele

Tendo por referência a diretiva 2006/95/CE, o trabalho desenvolvido no contexto da disciplina de Dissertação/Projeto/Estágio do Mestrado de Engenharia de Instrumentação e Metrologia, decorreu nas instalações do IEP (Instituto Electrotécnico Português) e teve como objetivo principal o desenvolvimento de um procedimento de avaliação dos efeitos fotobiológicos no olho e pele provocados por fontes de emissão contínua (LED), doravante designado método alternativo ao de referência. Os dois métodos, alternativo e de referência, utilizam respectivamente um foto-radiómetro multicanal e um espetro-radiómetro. O procedimento desenvolvido (método alternativo) de acordo com a norma EN/IEC62471) consiste na aquisição dos valores de irradiância com recurso a um foto-radiómetro e posterior determinação dos valores da radiância, com os quais se faz a avaliação dos efeitos fotobiológicos, para fontes de luz LED (Light Emitting Diode) ou GLS (General Lighting Service). A consulta detalhada da norma EN/IEC62471 e a pesquisa sobre os conceitos, definições, equipamentos e metodologias relacionadas com o tema em causa, constituiu o primeiro passo deste projecto. Com recurso aos dois equipamentos, uma fonte de luz LED (módulo de 12 lâmpadas LED) é avaliada em relação aos perigos (ou riscos) actínico UV e UV-A, ao perigo da luz azul e ainda o perigo térmico na retina e térmico na pele, permitindo fazer uma análise comparativa dos resultados. O método alternativo revelou-se bastante flexível e eficaz, proporcionando bons resultados em termos da irradiância e radiância dos referidos efeitos fotobiológicos. A comparação destes resultados com os valores limites de exposição mencionados na norma EN/IEC6247 permitiu afirmar que a fonte de luz LED avaliada não representa perigo fotobiológico para a saúde humana e classifica-se no grupo de risco “isento”. Uma vez cumpridos os objectivos, entendeu-se que seria uma mais-valia para o trabalho já realizado, estudar outro caso prático. Sendo assim, fez-se a avaliação da radiação de apenas um dos LED´s que constituíam a fonte usada nos ensaios anteriores, com o espetro-radiómetro (método de referência) e com uma distância de 200 mm entre a fonte e o medidor. Neste caso verificaram-se diferenças significativas nas quantidades obtidas quando comparadas com os valores normativos. Concluiu-se que o efeito fotobiológico da luz azul insere-se no grupo de “isento”, sem perigo para a saúde. Contudo, o efeito térmico da retina apresenta um aumento considerável da quantidade de radiância, embora dentro do grupo de risco “isento”. Esta classificação de grupos de risco. Face aos resultados obtidos, pode confirmar-se que as lâmpadas LED apresentam segurança fotobiológica, atendendo aos baixos valores de irradiância e radiância dos efeitos fotobiológicos estudados. Pode ainda afirmar-se que a utilização do foto-radiómetro em alternativa ao espetro-radiómetro se revela mais eficaz do ponto de vista de metodologia prática. Este trabalho demonstra a robustez desses dois equipamentos de avaliação dos efeitos fotobiológicos, e procura estabelecer uma linha de orientação para a prevenção dos efeitos adversos na pele e olhos de todos os seres humanos sujeitos à radiação ótica artificial. Quanto às incertezas de medições, em relação ao processo de medição com foto-radiómetro, a sua estimação não se realizou, devido a não rastreabilidade entre as medições indicadas pelo fabricante, no certificado de calibração e as medidas realizadas por outras entidades. Contudo, é propõe-se a sua realização em trabalhos futuros dentro desse âmbito. As incertezas dos resultados de medições com espetro-radiómetro foram parcialmente estimadas. Atendendo às potencialidades do sistema de medição, propõe-se como trabalho futuro, a aplicação da norma IEC62478, que faz parte da aplicação da norma EN/IEC62471 na avaliação do efeito da luz azul, com base na determinação da temperatura de cor correlacionada (CCT) de lâmpadas ou sistemas de lâmpadas incluindo luminárias. Os valores de irradiância e radiância adquiridos nos processos de avaliação, tanto com foto-radiómetro como espectro-radiómetro foram gravados em ficheiro Excel para um CD e anexados a este trabalho.

Design e desenvolvimento de equipamentos de iluminação técnica

Este documento é uma sinopse das atividades desenvolvidas e, conhecimentos adquiridos ao longo do estágio na empresa Lightenjin, Sistemas de Iluminação, Lda. e, surge em forma de relatório de projeto. O primeiro projeto foi o desenvolvimento de uma família de candeeiros. O segundo e principal projeto foi a criação e desenvolvimento de um projetor para aplicação em calha eletrificada, com as devidas restrições do Project brief apresentado pela empresa. O terceiro projeto foi o desenvolvimento de um projetor Downlight de encastrar. Houve outras tarefas ligadas à modelação de componentes, desenhos técnicos, manuais de instruções, fichas técnicas e prototipagem rápida. Em todos os projetos foi utilizada a metodologia de trabalho apresentada.

Sincronização de múltiplas câmaras e controlo de iluminação sobre uma plataforma FPGA

O objetivo deste projeto foi o de realizar a sincronização de pelo menos quatro câmaras individuais, ajustando dinamicamente o frame rate de operação de cada câmara, tendo por base a família de sensores de imagem CMOS NanEye da empresa Awaiba, numa plataforma FPGA com interface USB3. Durante o projeto analisou-se, com a assistência de um supervisor da Awaiba, o sistema core de captura de imagem existente, baseado em VHDL. Foi estudado e compreendido o princípio do ajuste dinâmico do frame rate das câmaras. Tendo sido então desenvolvido o módulo de controlo da câmara, em VHDL, e um algoritmo de ajuste dinâmico do frame rate, sendo este implementado junto com a plataforma de processamento e interface da FPGA. Foi criado um módulo para efetuar a monitorização da frequência de operação de cada câmara, medindo o período de cada linha numa frame, tendo por base um sinal de relógio de valor conhecido. A frequência é ajustada variando o nível de tensão aplicado ao sensor com base no erro entre o período da linha medido e o período pretendido. Para garantir o funcionamento conjunto de múltiplas câmaras em modo síncrono foi implementada uma interface Master-Slave entre estas. Paralelamente ao módulo anteriormente descrito, implementou-se um sistema de controlo automático de iluminação com base na análise de regiões de interesse em cada frame captada por uma câmara NanEye. A intensidade de corrente aplicada às fontes de iluminação acopladas à câmara é controlada dinamicamente com base no nível de saturação dos pixéis analisados em cada frame. Foram desenvolvidas e implementadas variantes do algoritmo de controlo e o seu desempenho foi avaliado em laboratório. Os resultados obtidos na prática evidenciam que a solução implementada cumpre os requisitos de controlo e ajuste da frequência de operação de múltiplas câmaras. Mostrou ser um método de controlo capaz de manter um erro de sincronização médio de 3,77 μs mesmo na presença de variações de temperatura de aproximadamente 50 °C. Foi também demonstrado que o sistema de controlo de iluminação é capaz de proporcionar uma experiência de visualização adequada, alcançando erros menores que 3% e uma velocidade de ajuste máxima inferior a 1 s.

Effect of light on ex situ production of symbiotic corals

The increasing interest in coral culture for biotechnological applications, to supply the marine aquarium trade, or for reef restoration programs, has prompted researchers to optimize coral culture protocols, with emphasis to ex situ production. When cultured ex situ, the growth performance of corals can be influenced by several physical, chemical and biological parameters. For corals harbouring zooxanthellae, light is one of such key factors, as it can influence the photosynthetic performance of these endosymbionts, as well as coral physiology, survival and growth. The economic feasibility of ex situ coral aquaculture is strongly dependent on production costs, namely those associated with the energetic needs directly resulting from the use of artificial lighting systems. In the present study we developed a versatile modular culture system for experimental coral production ex situ, assembled solely using materials and equipment readily available from suppliers all over the world; this approach allows researchers from different institutions to perform truly replicated experimental set-ups, with the possibility to directly compare experimental results. Afterwards, we aimed to evaluate the effect of contrasting Photosynthetically Active Radiation (PAR) levels, and light spectra emission on zooxanthellae photochemical performance, through the evaluation of the maximum quantum yield of PSII (Fv/Fm) (monitored non-invasively and non-destructively through Pulse Amplitude Modulation fluorometry, PAM), chlorophyll a content (also determined non-destructively by using the spectral reflectance index Normalized Difference Vegetation Index, NDVI), photosynthetic and accessory pigments, number of zooxanthellae, coral survival and growth. We studied two soft coral species, Sarcophyton cf. glaucum and Sinularia flexibilis, as they are good representatives of two of the most specious genera in family Alcyoniidae, which include several species with interest for biotechnological applications, as well as for the marine aquarium trade; we also studied two commercially important scleractinian corals: Acropora formosa and Stylophora pistillata. We used different light sources: hydrargyrum quartz iodide (HQI) lamps with different light color temperatures, T5 fluorescent lamps, Light Emitting Plasma (LEP) and Light Emitting Diode (LED). The results achieved revealed that keeping S. flexibilis fragments under the same light conditions as their mother colonies seems to be photobiologically acceptable for a short-term husbandry, notwithstanding the fact that they can be successfully stocked at lower PAR intensities. We also proved that low PAR intensities are suitable to support the ex situ culture S. cf. glaucum in captivity at lower production costs, since the survival recorded during the experiment was 100%, the physiological wellness of coral fragments was evidenced, and we did not detect significant differences in coral growth. Finally, we concluded that blue light sources, such as LED lighting, allow a higher growth for A. formosa and S. pistillata, and promote significant differences on microstructure organization and macrostructure morphometry in coral skeletons; these findings may have potential applications as bone graft substitutes for veterinary and/or other medical uses. Thus, LED technology seems to be a promising option for scleractinian corals aquaculture ex situ.

Resistência de células de carcinoma epidermóide bucal à terapia fotodinâmica mediada pelo ácido 5-aminolevulínico

O carcinoma epidermóide bucal (CEC) é uma neoplasia maligna com alta morbidade e mortalidade e de difícil tratamento. O tratamento convencional para o CEC inclui cirurgia e radioterapia, seguida ou não de quimioterapia. Apesar de serem amplamente difundidos, esses tratamentos podem ser ineficazes para alguns CECs resistentes. A terapia fotodinâmica (PDT) oncológica tem sido utilizada para o tratamento adjuvante do CEC bucal, principalmente nos casos menos invasivos e que necessitam de redução do tumor para a ressecção cirúrgica. Contudo, semelhantemente aos tratamentos convencionais, a PDT pode também induzir o aparecimento de populações celulares resistentes, fato já descrito para carcinoma cutâneo, adenocarcinoma de cólon e adenocarcinoma mamário. A hipótese de que células de CEC bucal possam desenvolver resistência à PDT ainda não foi testada. Portanto, o objetivo deste trabalho foi verificar se células de CEC bucal (SCC9) desenvolvem resistência a ciclos repetidos de PDT mediada pelo ácido 5- aminolevulínico (5-ALA-PDT) e avaliar se nesse processo ocorre modificação da expressão de marcadores relacionados a sobrevivência celular (NF?B, Bcl-2, iNOS, mTOR e Akt). Foi utilizada linhagem de células de CEC bucal (SCC9), submetida às seguintes condições: 1) Controle - células cultivadas sem nenhum tratamento; 2) ALA - células incubadas com 5-ALA (1mM durante 4 horas); 3) LED - tratadas com iluminação LED (630nm, 5,86J/cm2, 22,5J, 150mW, 150s); 4) PDT - tratadas com 5- ALA-PDT, com os protocolos do grupo ALA e LED combinados, gerando dose letal de 90%. Inicialmente foi realizado somente um ciclo de PDT, sendo avaliada a viabilidade celular em todos os grupos após 24, 48, 72 e 120h da irradiação. Também foi realizado ensaio de detecção da fragmentação de DNA (TUNEL) e análise por imunofluorescência da expressão das proteínas NF?B, Bcl-2, iNOS, pmTOR e pAkt nas células viáveis. Como resultado desse primeiro tratamento com 5-ALA-PDT, observou-se que as células sobreviventes ao tratamento apresentaram intensa marcação para pmTOR e exibiram potencial de crescimento durante o período analisado. Após esses ensaios, as células que sobreviveram a essa primeira sessão foram coletadas, replaqueadas e novamente cultivadas, sendo então submetidas a novo ciclo de 5-ALA-PDT. Esse processo foi realizado 5 vezes, variando-se a intensidade de irradiação à medida que se observava aumento na viabilidade celular. As populações celulares que exibiram viabilidade 1,5 vezes maior do que a detectada no primeiro ciclo PDT foram consideradas resistentes ao tratamento. Os mesmos marcadores analisados no primeiro ciclo de PDT foram novamente avaliados nas populações resistentes. Foram obtidas quatro populações celulares resistentes, com viabilidade de até 4,6 vezes maior do que a do primeiro ciclo de PDT e irradiação com LED que variou de 5,86 a 9,38J/cm2. A população mais resistente apresentou ainda menor intensidade de protoporfirina IX, maior capacidade de migração e modificação na morfologia nuclear. As populações resistentes testadas exibiram aumento na expressão de pNF?B, iNOS, pmTOR e pAkt, mas não da proteína anti-apoptótica Bcl- 2. Ensaio in vivo foi também conduzido em ratos, nos quais CEC bucal foi quimicamente induzido e tratado ou não com 5-ALA-PDT. Houve intensa expressão imuno-histoquímica das proteínas pNF?B, Bcl-2, iNOS, pmTOR e pAkt em relação ao controle não tratado, nas células adjacentes à área de necrose provocada pela PDT. Concluiu-se que as células de CEC bucal tratadas com 5-ALA-PDT a uma dose de 90% de letalidade desenvolveram viabilidade crescente após ciclos repetidos do tratamento, bem como exibiram superexpressão de proteínas relacionadas à sobrevivência celular, tanto in vitro quanto in vivo. Esses fatos, aliados à maior capacidade de migração, sugerem a aquisição de fenótipo de resistência à 5-ALAPDT. Esse aspecto deve ser cuidadosamente considerado no momento da instituição dessa terapia para os CECs bucais.

Error correcting codes for visible light communication systems

Over the past few years, the number of wireless networks users has been increasing. Until now, Radio-Frequency (RF) used to be the dominant technology. However, the electromagnetic spectrum in these region is being saturated, demanding for alternative wireless technologies. Recently, with the growing market of LED lighting, the Visible Light Communications has been drawing attentions from the research community. First, it is an eficient device for illumination. Second, because of its easy modulation and high bandwidth. Finally, it can combine illumination and communication in the same device, in other words, it allows to implement highly eficient wireless communication systems. One of the most important aspects in a communication system is its reliability when working in noisy channels. In these scenarios, the received data can be afected by errors. In order to proper system working, it is usually employed a Channel Encoder in the system. Its function is to code the data to be transmitted in order to increase system performance. It commonly uses ECC, which appends redundant information to the original data. At the receiver side, the redundant information is used to recover the erroneous data. This dissertation presents the implementation steps of a Channel Encoder for VLC. It was consider several techniques such as Reed-Solomon and Convolutional codes, Block and Convolutional Interleaving, CRC and Puncturing. A detailed analysis of each technique characteristics was made in order to choose the most appropriate ones. Simulink models were created in order to simulate how diferent codes behave in diferent scenarios. Later, the models were implemented in a FPGA and simulations were performed. Hardware co-simulations were also implemented to faster simulation results. At the end, diferent techniques were combined to create a complete Channel Encoder capable of detect and correct random and burst errors, due to the usage of a RS(255,213) code with a Block Interleaver. Furthermore, after the decoding process, the proposed system can identify uncorrectable errors in the decoded data due to the CRC-32 algorithm.

Modelo de operação de unidades de fragmentação no tratamento de veículos em fim de vida

A recuperação de metais a partir de resíduos é uma actividade ligada à valorização de resíduos que se afigura essencial à preservação de recursos naturais. O tratamento de resíduos metálicos é essencial para o sucesso da reciclagem. O tratamento permite diminuir contaminações com outros materiais, melhorar a valorização e diminuir os custos de transporte. Ao tratamento encontram-se associadas diferentes operações, cuja finalidade é preparar os metais de acordo com os requisitos de processo dos recicladores. A fragmentação é uma das operações de pré-tratamento mais relevantes pela sua capacidade de processamento e pela possibilidade de permitir separar resíduos contaminados com outros materiais. O presente trabalho efectua uma análise inicial ao sector e às tecnologias existentes permitindo introduzir posteriormente o caso de estudo, a instalação em Vila Nova de Gaia da empresa Constantino Fernandes Oliveira & Filhos, SA. O enfoque ao caso de estudo aborda o tema da eficiência energética, um dos principais custos de produção. Nesta perspectiva identifica pontos críticos e estabelece medidas de eficiência energética que permitam reduzir o consumo energético. As medidas propostas foram a colocação de um variador electrónico de velocidade no ventilador principal da fragmentadora e no compressor e a substituição da iluminação existente por iluminação LED. As medidas propostas permitem a redução do consumo específico de energia de 9,39 kgep/t para 8,81 kgep/t. Sendo a fragmentação uma das operações mais relevantes na actividade da instalação estudada, no presente trabalho, efectuou-se a análise do modelo operatório com recurso à aplicação STAN de análise de fluxos de materiais. O procedimento de análise envolveu a criação de vários cenários de exploração no tratamento de resíduos. O objectivo das simulações é a contabilização dos custos referentes ao tratamento dos resíduos permitindo melhorias na vertente operacional, ambiental e económica. Um dos cenários simulados foi a remoção dos veículos em fim de vida dos resíduos a fragmentar, onde se constatou que apesar de uma redução dos resíduos processados, os proveitos por quantidade processada não alteram relativamente ao modelo operatório de base. Este facto deve-se sobretudo aos custos elevados de tratamento de resíduos gerados no processo de fragmentação dos veículos em fim de vida.

Proposta de metodologia para criação e análise de cenários na continuidade do Programa Reluz, utilizando tecnologia LED em sistemas de iluminação pública

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Iluminação de exteriores utilizando tecnologia LED: estudo de caso

This Graduate Work aims to exhibit the analyze of the applicability of LED technology in a real outdoor lighting situation, and this project’s illumination solution is compared with the initial proposal, the sodium vapor lamps. What is studied is an outdoor area, like the roads and parking lots of a plant. A light planning software is used for this comparison, and the results are displayed instantly, allowing rapid analysis of the project through a simulation. The medium illuminance is the same in both solutions for this case study and minimum rates set as standard were observed then the analysis are appropriate in this project. Various aspects are considered in order to obtain a comprehensive analysis of this project, such as economic, environmental and quality of lighting. LED technology in outdoor lighting is presented in its infancy, but promising. Solid state lamps show great advantages when compared with other technologies, such as discharge lamps, however there are some disadvantages tied to new products that are expected to be overcome with technological development and increased production

Plano de iluminação externa da UNESP Campus Itapeva com base em LED e energia solar

This work presents the development of the External Lighting Plan UNESP in the Itapeva Campus based LED and Solar Energy. Firstly it was made a collection of data from measurements of the local transit through the Google Earth 6 software and divide the local in sectors, and then perform an analysis of characteristics and age of the site. With these data it was possible to determine the average luminance the place, in30 lux. After these procedures was possible to determine the type of sets that would perform the role of bridge lighting the kit chosen was the 20/20 Sun LED manufacturer, since it contains the luminaire with the solar panel to the pole. Therefore we determined the number of poles for each sector, whichwas72in total and. After the determination of the location of each point lighting

Eficiência energética e controlo de iluminação em edifícios

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia

Eficiência energética na iluminação pública

O presente trabalho aborda a temática da eficiência energética em sistemas de iluminação pública. A principal motivação prende-se com o peso significativo que a parcela energética destes sistemas ocupa na economia mundial. O uso eficiente de energia é uma crescente preocupação devido à diminuição de recursos, às consequências climáticas cada vez mais marcadas e ao elevado custo da energia, representando ainda um papel fundamental ao nível económico e de competitividade. A Iluminação Pública (IP) representa um peso importante nas despesas correntes dos municípios. É assim importante encontrar uma solução que permita manter níveis de segurança e conforto necessários às populações e que proporcione uma redução substancial do peso da IP nas despesas municipais. Neste sentido, este trabalho propõe-se estudar esta problemática, apresentando uma sistematização de soluções eficientes, quer a nível de lâmpadas e luminárias como também ao nível de tecnologias que auxiliem e complementem a eficiência de uma instalação de iluminação pública. A dissertação está dividida em duas partes. A primeira parte sistematiza os consumos verificados em Portugal, a vários níveis (consumo de energia elétrica, evolução do consumo energético de iluminação pública, etc.) abordando as políticas de eficiência energética, e são descritos alguns procedimentos que possibilitam a poupança energética na iluminação pública, aliada a instalações eficientes. A segunda parte da dissertação contempla o estudo de um caso prático cujo objetivo é propor soluções técnicas que permitam melhorar a eficiência energética na iluminação pública de Esposende, face à situação atual do concelho. Serão propostas várias soluções, tais como luminárias LED, balastros electrónicos reguláveis, lâmpadas de menor consumo e até mesmo o uso da telegestão.

Desenvolvimento de um conversor estático controlado por PWM para luminária de iluminação púbica com LEDs

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Avaliação do método de fotooxidação do DiI por diodo emissor de luz (led): aspectos morfológicos de células horizontais da retina humana

A análise da morfologia celular é um aspecto crucial da neurobiologia, pois a relação entre forma e função pode definir os processos fisiológicos na saúde e na doença. Um dos principais métodos para avaliar a morfologia celular é por meio da fotooxidação de marcadores fluorescentes intracelulares, dentre os quais se tem o percloreto de 1,1’-dioctadecil-3,3,3’,3’-tetrametil-indocarbocianina (DiI), uma carbocianina lipofílica que pode marcar células vivas ou fixadas. O DiI foi escolhido para este trabalho devido, dentre outros fatores, à sua importante utilização para estudos de morfologia celular. Como modelo para avaliar a qualidade da fotooxidação do aparelho construído para essa finalidade, elegeu-se as células horizontais da retina humana com o intuito de prosseguir com estudo morfométrico posterior dessas células, tendo em vista a escassez de trabalhos com essa abordagem em retina humana. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a qualidade do método de fotooxidação do DiI através de LED e utilizando como modelo células horizontais da retina humana. O material foi obtido do Banco de Olhos do Hospital Ophir Loyola e, em sequência dissecado, marcado com cristais de DiI e fotooxidado com o aparelho de LED. As imagens que resultaram do novo método de iluminação para fotooxidação de traçador fluorescente apresentou elevada qualidade de detalhes da morfologia neuronal, similares aos resultados obtidos em reações de fotoconversão convencional com microscópio, o que permite concluir que o aparelho mantém a eficiência da fotooxidação por revelar detalhes finos da morfologia celular, inclusive com as vantagens de processar áreas maiores de tecido e considerável redução de custo por dispensar o emprego de microscópio para o processo.

Light emitting diode (LED) use in artificial lighting for broiler chicken production

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)