No contexto das ações de Pesquisa e Desenvolvimento

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1 Um método para avaliar o desempenho ótico de LEDs O LABelectron desenvolveu um método de testes para analisar influências ópticas em diferentes modos de acionamentos de LEDs André Andreta No contexto das ações de Pesquisa e Desenvolvimento do Projeto OLED, foi desenvolvido no LABelectron um método de testes para analisar influências ópticas em diferentes modos de acionamentos de LEDs. Os testes realizados foram: Influência da amplitude e da frequência da ondulação de corrente (ripple) Comparação entre os métodos de dimerização AM e PWM. Testes do efeito causado pela amplitude e pela frequência da ondulação de corrente LEDs de potência, atualmente estão ganhando espaço em aplicações de iluminação de ambientes. Para seu acionamento é necessário o uso de conversores eletrônicos, e uma característica dos conversores CC-CC é a existência da ondulação de corrente na carga, conhecido como ripple. O teste proposto tem como objetivo analisar as influências que a ondulação de corrente causa nos parâmetros ópticos do LED. Para isso foi proposto um circuito para emitir formas de onda similares a de um conversor. O circuito é composto por um gerador de funções, capaz de emitir uma onda com amplitude e frequência ajustáveis, em um nível DC, ajustado para suprir a corrente adequada aos LEDs. Também é utilizado um amplificador operacional, para fornecer a potência necessária para o funcionamento dos LEDs. Foram testados três níveis de amplitude de ondulação de corrente, <1%, 30% e 70%, em quatro frequências diferentes 100Hz, 1kHz e 100kHz. Em cada configuração foi medido o fluxo luminoso, a temperatura de cor correlata (CCT) e o índice de reprodução de cor (CRI). Para realizar as medições ópticas foi utilizada a esfera integradora da Labsphere, adquirida pelo LABelectron no âmbito do projeto OLED. Para a realização do teste foi proposto o uso de técnicas de delineamento de experimentos (DOE), procedimento que já é utilizado para diversos objetivos no LABelectron. O delineamento de experimentos é uma sistemática para planejar um experimento, onde as entradas (ou fatores ou variáveis) são alteradas de modo planejado para avaliar seu impacto sobre uma saída (ou resposta). Analisando os resultados, observa-se que entre os parâmetros de cor (Temperatura de cor e CRI) nas diferentes 68 Novembro/Dezembro 2012

2 que o fator de amplitude da ondulação é o único que apresenta influencia significativa na resposta. Já a frequência e a interação dos dois fatores analisados não apresentam efeitos significativos. Com o aumento da amplitude de ondulação de corrente, o LED acaba operando em regiões onde usa mais potência para gerar menos fluxo luminoso, resultando assim num valor menor de fluxo luminoso total. Portanto o configurações não mostraram variações significativos. Já para o fluxo luminoso houve uma queda de 4%, em média, em todas as configurações com maior ondulação de corrente. Para a análise do efeito dos fatores estudados no fluxo luminoso, foi utilizada a técnica de análise de variância ANOVA. Através da análise estatística realizada, conclui-se 70 Novembro/Dezembro 2012

3 LED obtém valores menores de eficácia luminosa quando acionado com conversores que geram uma alta ondulação de corrente. Testes de Dimerização Outro aspecto relacionado à funcionalidade, que pode ser interessante no uso de dispositivos de iluminação, é o controle de sua luminosidade (dimerização). Nos LEDs, a dimerização é realizada pelo controle da corrente média do dispositivo. Para realizar esse controle é comum a utilização de dois modos; A dimerização PWM e a dimerização AM. Para compreender melhor as possíveis diferenças entre os dois modos de dimerização, foi proposto um teste para compará-los. Realizou-se o teste em dois níveis de corrente, 300mA e 200mA. As formas de onda aplicadas no dispositivo são mostradas na figura 6. As medições foram realizadas na esfera integradora da mesma forma que o teste anterior. Os parâmetros medidos foram Fluxo luminoso, temperatura de cor correlata (CCT) e índice de reprodução de cor (CRI). Novamente a temperatura de cor e o CRI não apresentaram variações muito significativas (0,3% e 0,06%). No entanto, o fluxo luminoso apresentou um valor mais baixo com a dimerização PWM do que com a dimerização AM. A medição em 200mA seguiu o mesmo padrão da medição de 300mA, consolidando assim as conclusões anteriores. Com o uso da dimerização AM foram obtidos níveis de Novembro/Dezembro

4 à dimerização AM. Muitos circuitos integrados possuem entradas prontas para utilizar a dimerização PWM, possibilitando assim a criação de circuitos mais simples e baratos. Dessa forma, é visto que dependendo da aplicação, cada tipo de dimerização pode ser mais adequado. Quando a prioridade é a eficácia luminosa, a dimerização AM é mais adequada. Já para a criação de um projeto mais simples, como em uma luminária, a dimerização PWM pode ser utilizada. fluxo luminoso cerca de 9% maiores que a dimerização PWM, quando a mesma potência é fornecida para o LED, resultando assim numa maior eficácia luminosa quando o LED é dimerizado da forma AM. A dimerização PWM, de forma geral, possui uma implementação mais simples em um circuito quando comparada Aplicação no contexto do LABelectron e para as Empresas O método apresentado nesta matéria foi desenvolvido no contexto de um trabalho de conclusão de curso do estudante de engenharia elétrica da UFSC, André Andreta, e está diretamente associado ao modelo de integração entre a Universi Novembro/Dezembro 2012

5 dade e os projetos desenvolvidos para as Empresas clientes e parcerias do LABelectron, no assim chamado Consórcio Tecnológico. Os experimentos realizados demonstram o potencial do LABelectron para realização de medições ópticas. Com os equipamentos adquiridos no âmbito do projeto OLED, já existe toda a capacidade e infraestrutura necessária para prover suporte às Empresas que possuem demandas em ensaios de produtos na área de iluminação ou ainda que necessitem estudos aprofundados em circuitos de acionamento e medições ópticas com equipamentos de alta precisão. Informações sobre o estudo realizado, ou caso sua empresa possua demandas em relação à temática, entre em contato com André Andreta agn@certi.org.br Endereço de protegido contra spambots. Você deve habilitar o JavaScript para visualizá-lo. ou com Renato Scavone rca@certi.org.br Endereço de protegido contra spambots. Você deve habilitar o JavaScript para visualizá-lo. ou (48) , Coordenador da área de Garantia da Qualidade do LABelectron Novembro/Dezembro 2012