Metodologia de Projeto e Desenvolvimento de um Simulador de Luz Flexível Baseado em Diodos Emissores de Luz

Klaus Tesser Martin; Olinto César Bassi de Araújo; Saul Azzolin Bonaldo; Marcelo Freitas da Silva

doi:10.18618/REP.2020.3.0025

Authors

Klaus Tesser Martin Instituto Federal Farroupilha (IFFar – Campus Jaguari), Jaguari – RS, Brasil
Olinto César Bassi de Araújo Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria – RS, Brasil
Saul Azzolin Bonaldo Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria – RS, Brasil
Marcelo Freitas da Silva Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria – RS, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2020.3.0025

Keywords:

Diodos Emissores de Luz, Iluminação de Estado Sólido, Programação Linear Inteira Mista, Simulação de Espectro

Abstract

Este trabalho apresenta a concepção e o desenvolvimento de um sistema de iluminação baseado em diodos emissores de luz (LEDs) capaz de reproduzir espectros da luz com precisão para aplicações que exigem um espectro da luz específico. A metodologia proposta utiliza Programação Matemática, através de um modelo de Programação Linear Inteira Mista, para obter a combinação ótima de modelos de LEDs que resultam no espectro mais próximo possível da referência. Os LEDs de cada modelo selecionado pelo procedimento de otimização são acionados por um sistema eletrônico composto por conversores Buck com controle de corrente por histerese e controle de intensidade luminosa por Modulação por Largura de Pulso. O controle independente de cada modelo de LED permite a possibilidade de variar a intensidade e a distribuição espectral da luz, agregando flexibilidade ao sistema de iluminação. Como aplicação prática, um sistema é desenvolvido para reproduzir o espectro da luz solar para diferentes horários do dia. Os testes para validação da metodologia proposta demonstraram que é possível reproduzir determinados espectros com fidelidade, com um erro relativo médio de 12% entre o espectro projetado e o espectro referência, considerando os modelos de LED disponíveis.

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Author Biographies

Klaus Tesser Martin, Instituto Federal Farroupilha (IFFar – Campus Jaguari), Jaguari – RS, Brasil

possui graduação (2015) e mestrado (2017) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria. Atualmente, realiza doutorado em Engenharia Elétrica pela mesma universidade. Desde 2018, trabalha no Instituto Federal Farroupilha – campus Jaguari, onde atua como Professor de Ensino Básico, Técnico e Tecnológico.

Olinto César Bassi de Araújo, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria – RS, Brasil

possui graduação em Licenciatura Plena em Matemática pela Universidade da Região da Campanha, URCAMP, mestrado em Modelagem Matemática pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, UNIJUI, e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP. Atualmente é Professor de Ensino Básico, Técnico e Tecnológico do Colégio Técnico Industrial de Santa Maria – Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brasil. Tem interesse principalmente nos seguintes temas: Otimização Combinatória, Programação Inteira, Heurísticas e Metaheurísticas.

Saul Azzolin Bonaldo, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria – RS, Brasil

possui graduação (1996) e mestrado (1998) em Engenharia Elétrica e doutorado (2015) em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brasil. Desde 2008, trabalha na Universidade Federal de Santa Maria, onde é professor no Colégio Técnico Industrial de Santa Maria (CTISM). Atua no grupo Nightwind – Criatividade e Inovação e suas áreas de interesse envolvem automação de processos, criatividade e inovação.

Marcelo Freitas da Silva, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria – RS, Brasil

nasceu em São Paulo, Brasil, em 1970. É bacharel (1995), mestre (2000) e doutor (2012) em engenharia elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brasil. Em 2013, atuou na Universidade de Oviedo, Espanha, como bolsista de pesquisa de pósdoutorado. Desde 1993, trabalha na Universidade Federal de Santa Maria, onde é professor no Colégio Técnico Industrial de Santa Maria (CTISM). Atuou no Grupo de Estudo e Desenvolvimento de Reatores Eletrônicos (GEDRE), Universidade Federal de Santa Maria. Atualmente, atua no Grupo de Pesquisa e Desenvolvimento de Sistemas Elétricos e Computacionais (GSEC). Seus interesses de pesquisa incluem reatores eletrônicos, lâmpadas, correção de fator de potência, lâmpadas fluorescentes e LEDs.

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