Projeto e implementação de uma lâmpada led bulbo em conformidade com aspectos elétricos, térmicos e ópticos exigidos pelas normativas brasileiras
Resumo
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma lâmpada LED bulbo para substituição das tecnologias mais tradicionais em iluminação, como a lâmpada incandescente e a lâmpada fluorescente compacta. Os requisitos necessários para comercialização das lâmpadas LED baseados na portaria nº 389 do INMETRO e nos selos voluntários Procel e Energy Star são apresentados. Uma revisão a respeito da situação atual dos sistemas de iluminação à base de LEDs e uma projeção para os próximos anos envolvendo esses sistemas é apresentada. A abordagem inicial para o desenvolvimento da lâmpada é realizada considerando o projeto térmico, elétrico e óptico, também conhecida como teoria fotoeletrotérmica. Vale ressaltar que essa metodologia é amplamente utilizada na literatura, no entanto, a mesma exige a realização de testes experimentais em equipamentos de elevado custo. Como contribuição, pode-se ressaltar a apresentação de uma metodologia sem a necessidade de testes experimentais, realizando a mesma com base apenas nos dados contidos na folha de dados dos LEDs. Com a realização do projeto fotoeletrotérmico obtém-se as especificações desejadas para a lâmpada LED, sempre levando em consideração as normativas apresentadas. Como exemplo de características definidas com a realização da teoria fotoeletrotérmica estão eficácia luminosa, vida útil, fluxo luminoso total, entre outras. Além disso, é possível definir características que devem ser consideradas no desenvolvimento eletrônico da lâmpada, como quantidade de LEDs, corrente direta que deve ser utilizada para alimentação desses LEDs, potência elétrica necessária, entre outras. Assim, o projeto do sistema eletrônico, o qual deve ser simples, robusto, de longa vida útil, e reduzido volume, a fim de ser compatível com as características da lâmpada LED, pode ser realizado. Além da alimentação satisfatória dos LEDs, o foco dado ao sistema eletrônico nesse trabalho é em relação ao estágio de controle de potência. Esse estágio foi estudado dando-se ênfase na transmissão de ondulação em baixa frequência da tensão de barramento para a corrente nos LEDs, a fim de se possibilitar a redução da capacitância de barramento necessária e reduzindo os efeitos prejudiciais da ondulação de corrente nos LEDs, como riscos à saúde do observador e alimentação satisfatória dos LEDs. Para isso, o conversor série ressonante foi analisado e comparado com o conversor Buck, o qual é amplamente utilizado nos sistemas de iluminação residenciais e comerciais, operando em ambos os modos de operação. Testes experimentais em uma esfera integradora comprovam a viabilidade da metodologia fotoeletrotérmica proposta. Um protótipo do circuito de acionamento foi implementado, onde comprova-se o funcionamento satisfatório do mesmo para alimentação dos LEDs e uma característica positiva em relação a transmissão de ondulação por parte do ressonante, também comprovando a teoria proposta.
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