Caracterização Eletrotérmica Aplicada Ao Estudo Das Coordenadas Cromáticas Em Leds Rgb

Authors

  • William Dotto Vizzotto GEDRE, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Guilherme Gindri Pereira GEDRE, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Odirlan Iaronka GEDRE, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Vitor Cristiano Bender GEDRE, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Marco Antônio Dalla Costa GEDRE, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Tiago Bandeira Marchesan GEDRE, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Elvo Calixto Burini Jr. Instituto de Eletrotécnica e Energia , Universidade de São Paulo, São Paulo – SP, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2013.3.10911099

Keywords:

Análise Térmica, Colorimetria, Controle de Cor, Coordenada de Cromaticidade, Fluxo Luminoso, LEDs RGB, Método de Elementos Finitos

Abstract

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia de análise das coordenadas de cromaticidade em LEDs RGB, considerando a influência da temperatura de junção nas mesmas. Uma revisão teórica dos conceitos de colorimetria é realizada, bem como uma demonstração do equacionamento de fluxo luminoso que considera o efeito das características térmicas e elétricas dos LEDs. Os resultados das equações que representam a temperatura do dissipador e da junção dos LEDs são comparados com simulações em elementos finitos e com medições experimentais. A equação do fluxo luminoso é relacionada com as matrizes dos valores tristímulos a fim de obter- se uma relação precisa entre as condições de operação do LED e a cor desejada. Por fim, ensaios com o objetivo de comprovação dos resultados teóricos em comparação com os resultados experimentais são apresentados.

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Author Biographies

William Dotto Vizzotto, GEDRE, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nascido em 10/07/1993 em Itaqui, é graduando em Engenharia Elétrica desde 2011, atualmente cursando o 4° semestre, na Universidade Federal de Santa Maria. Exerce suas atividades de iniciação científica no grupo de pesquisa GEDRE (Grupo de Estudo e Desenvolvimento de Reatores Eletrônicos). Suas áreas de interesse são: eletrônica de potência, sistemas de iluminação e fontes alternativas de energia.

Guilherme Gindri Pereira, GEDRE, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nascido em 10/08/1992 em Santa Maria, é graduando em Engenharia Elétrica desde 2010, atualmente cursando o 5° semestre, na Universidade Federal de Santa Maria. Exerce suas atividades de iniciação científica no grupo de pesquisa GEDRE (Grupo de Estudo e Desenvolvimento de Reatores Eletrônicos). Suas áreas de interesse são: eletrônica de potência e sistemas de iluminação.

Odirlan Iaronka, GEDRE, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nasceu em 1990 na cidade de Casca, RS, Brasil. Em 2009 ingressou na Universidade Federal de Santa Maria no curso de Engenharia Elétrica. Atualmente está cursando o 7º semestre no curso. Exerce a função de bolsista pesquisador ao nível de Iniciação Científica no Grupo de Estudo e Desenvolvimento de Reatores Eletrônicos (GEDRE). Atua na área de Engenharia Elétrica com ênfase em: Eficientização Energética, Iluminação Baseada em Diodos Emissores de Luz (LEDs), gerenciamento térmico de LEDs e Método de Elementos Finitos.

Vitor Cristiano Bender, GEDRE, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nasceu em Panambi, RS, Brasil em 1987. Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (UNIJUI) em 2011 e Mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria em 2012. Atualmente é doutorando do Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE-UFSM) trabalhando junto ao Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Reatores Eletrônicos (GEDRE). Atua na área de Engenharia Elétrica, com ênfase nos seguintes temas: sistemas de iluminação, reatores eletrônicos, métodos de correção do fator de potência, LED drivers e gerenciamento térmico de LEDs.

Marco Antônio Dalla Costa, GEDRE, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nascido em 03/10/1978 em Santa Maria é engenheiro eletricista (2002), mestre (2004) Universidade Federal de Santa Maria e doutor em Engenharia Elétrica (2008) pela Universidade de Oviedo, Gijón, Espanha. De 2008 a 2009 foi professor associado na Universidade de Caxias do Sul, Brasil. Desde 2009 é professor associado na Universidade Federal de Santa Maria. Suas áreas de interesse são: conversores estáticos, estágios de correção de fator de potência, sistemas de dimerização, reatores eletrônicos de alta frequência, modelagem de lâmpadas de descarga, sistemas de diodos emissores de luz (LEDs), e fontes alternativas de energia. É autor de mais de 25 artigos em periódicos e 50 artigos em congressos internacionais.

Tiago Bandeira Marchesan, GEDRE, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nascido em Santa Maria, Brasil, em 1980. Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (2003) e doutorado em Engenharia Elétrica (2008) pela mesma Universidade. É pesquisador do grupo GEDRE (Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Reatores Eletrônicos) desde 2000. Atua, principalmente, nas seguintes áreas: reatores eletrônicos, modelagem e simulação de conversores e lâmpadas de descarga de alta pressão.

Elvo Calixto Burini Jr. , Instituto de Eletrotécnica e Energia , Universidade de São Paulo, São Paulo – SP, Brasil

possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade de São Paulo - USP (1984), mestrado no Programa Interunidades de PósGraduação em Energia da Universidade de São Paulo - PIPGE/USP (1993) e doutorado pelo PIPGE/USP (2002), atuando principalmente nos seguintes temas: energia, iluminação, radiação óptica.

References

I. D. C. Vieira, "Projeto de um conversor Flyback auto-oscilante de baixo custo para LEDs de potência", Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - UFMG, 2009.http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CUGXG

S. Muthu, J. Gaines, "Red, green and blue LED-based white light source: implementation challenges and control design", Industry Applications Conference-IAS, vol. 1, pp. 515-522, 2003.https://doi.org/10.1109/IAS.2003.1257549 DOI: https://doi.org/10.1109/IAS.2003.1257549

W. Fu-Cheng, T. Chun-Wen, H. Bin-Juine, "Multivariable Robust Control for a Red, Green, Blue LED Lighting System", IEEE TransactionsOn Power Electronics, vol. 25, pp. 417-428, 2010. https://doi.org/10.1109/TPEL.2009.2026476 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2009.2026476

CREE, "LED Color Mixing: Basics and Background", Disponível em , Acesso em: 26 set. 2012.

CIE, "Proceedings of Commission Internationale de l'Eclairage 1931", Cambridge University Press, 1931.

S. Buso, G. Spiazzi, "White light solid state lamp with luminance and color temperature control", Brazilian Power Electronics Conference (COBEP), pp.837-843, 2011. https://doi.org/10.1109/COBEP.2011.6085167 DOI: https://doi.org/10.1109/COBEP.2011.6085167

Y. Yueh-Ru, "Implementation of a colorful RGB-LED light source with an 8-bit microcontroller",IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), pp. 1951-1956, 2010. https://doi.org/10.1109/ICIEA.2010.5515525 DOI: https://doi.org/10.1109/ICIEA.2010.5515525

Y. Yueh-Ru, "A high-brightness RGB-LED lamp using palette and PNM current driver", Industrial Electronics, pp. 3479-3483, 2009. https://doi.org/10.1109/IECON.2009.5415175 DOI: https://doi.org/10.1109/IECON.2009.5415175

G. Kelly, "Understand Color Science to Maximize Success with LEDs - Part 2", LEDs Magazine, 2012.

C. Biber, "LED Light Emission as a Function of Thermal Conditions", Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium, pp. 180-184, 2008. https://doi.org/10.1109/STHERM.2008.4509387 DOI: https://doi.org/10.1109/STHERM.2008.4509387

S. Y. Hui, Y. X. Qin, "A General Photo-Electro-Thermal Theory for Light Emitting Diode (LED) Systems", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 24, pp. 1967-1976, 2009. https://doi.org/10.1109/TPEL.2009.2018100 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2009.2018100

Y. Fei, G. Weiling, D. Tianping et al., "Thermal and optical properties of power LEDs", Advances in Optoelectronics and Micro/Nano-Optics (AOM), pp. 1-4, 2010.https://doi.org/10.1109/AOM.2010.5713519 DOI: https://doi.org/10.1109/AOM.2010.5713519

J. Garcia, D. G. Lamar, M. A. Dalla Costa et al., "An estimator of luminous flux for enhanced control of high brightness LEDs", Power Electronics Specialists Conference, pp. 1852-1856, 2008.https://doi.org/10.1109/PESC.2008.4592213 DOI: https://doi.org/10.1109/PESC.2008.4592213

PHILIPS, "Luxeon Rebel Color Portfolio", Folha de Especificação, 2012.

E. F. Schubert, Light-Emitting Diodes, Cambridge University Press, 2ª Edição, 2006. https://doi.org/10.1017/CBO9780511790546 DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9780511790546

V. C. Bender, O. Iaronka, M. A. Dalla Costa et al., "An Optimized Methodology for LED Lighting Systems Designers", IEEE Industrial Electronics Society, pp. 4521-4526, 2012.

https://doi.org/10.1109/IAS.2012.6374061 DOI: https://doi.org/10.1109/IAS.2012.6374061

Y. X. Qin, D. Y. Lin, S. Y. R. Hui, "A Simple Method for Comparative Study on the Thermal Performance of Light Emitting Diodes (LED) and Fluorescent Lamps", Applied Power Electronics Conference and Exposition, pp. 152-158, 2009. https://doi.org/10.1109/APEC.2009.4802648 DOI: https://doi.org/10.1109/APEC.2009.4802648

J. Hasan, S. S. Ang, "A High-Efficiency Digitally Controlled RGB Driver for LED Pixels", IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 47, no. 6, pp. 2422-2429, 2011. https://doi.org/10.1109/TIA.2011.2168930 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2011.2168930

F. Bernitz, O. Schallmoser, W. Sowa, "Advanced Electronic Driver for Power LEDs with Integrated Colour Management", Industry Applications Conference, pp. 2604-2607, 2006. https://doi.org/10.1109/IAS.2006.256906 DOI: https://doi.org/10.1109/IAS.2006.256906

Q. Xiaohui, W. Siu Chung, C. K. Tse, "Color Control System for RGB LED Light Sources Using Junction Temperature Measurement", Industrial Electronics Society, pp. 1363-1368, 2007. https://doi.org/10.1109/IECON.2007.4459976 DOI: https://doi.org/10.1109/IECON.2007.4459976

K. Lim, L. Joon Chok, G. Panotopoulos et al., "Illumination and Color Management in Solid State Lighting", Industry Applications Conference, pp. 2616-2620, 2006. https://doi.org/10.1109/IAS.2006.256908 DOI: https://doi.org/10.1109/IAS.2006.256908

T. Chun-Wen, W. Fu-Cheng, H. Bin-Juine, "Design and control of a RGB LED system", SICE Annual Conference, pp. 2555-2558, 2010.

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Published

2013-08-31

How to Cite

[1]
W. D. Vizzotto, “Caracterização Eletrotérmica Aplicada Ao Estudo Das Coordenadas Cromáticas Em Leds Rgb”, Eletrônica de Potência, vol. 18, no. 3, pp. 1091–1099, Aug. 2013.

Issue

Vol. 18 No. 3 (2013)

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Original Papers

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Copyright (c) 2013 Revista Eletrônica de Potência

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