Lâmpadas LED e distorção harmônica: uma amostra do mercado brasileiro

Bruno Vinicius Silveira Araujo

ORCID iD Universidade Federal de Sergipe (UFS) Brasil

Gustavo Aragão Rodrigues

ORCID iD Universidade Federal de Sergipe (UFS) Brasil

Reginaldo Barnabé Gonzalez Grimaldi

ORCID iD Universidade Federal da Bahia (UFBA) Brasil

Talita Santos Alves Chagas

ORCID iD Universidade Tiradentes (UNIT) Brasil

Tarso Vilela Ferreira

ORCID iD Universidade Federal de Sergipe (UFS) Brasil

Resumo

As lâmpadas baseadas em LED tornaram-se alternativas viáveis para a substituição de outros sistemas de iluminação, como aqueles baseados em lâmpadas fluorescentes. Entretanto, em contraste às vantagens proporcionadas pela aplicabilidade dos LED (longa vida útil, alta eficiência, baixo consumo de energia, dentre outras) há desvantagens inerentes a essa tecnologia, como a injeção de harmônicos no sistema elétrico devido aos conversores utilizados. Neste artigo é apresentado um estudo acerca da presença de harmônicos na corrente de lâmpadas LED comercializadas no Brasil, frente ao estabelecido na Portaria Inmetro nº 389/2014 e na norma IEC 61000-3-2. Para tanto, é realizada uma avaliação da DHT injetada pelas lâmpadas ensaiadas. Foram considerados 8 tipos de potências nominais diferentes, fornecidos por 3 fabricantes presentes no mercado nacional. Além disso, foi mensurado o fator de potência dos tipos ensaiados. Foi constatado que 46,15% dos tipos de lâmpadas com potência inferior 25 W, faixa de potência não regulamentada nacionalmente, estavam em desacordo com os níveis harmônicos estabelecidos na IEC 61000-3-2, o que aponta para a necessidade de revisão da normatização nacional.

Palavras-chave


Distorção harmônica; Fator de potência; Lâmpadas LED; Qualidade da energia


Texto completo:

Referências


ADRAGNA, C.; GRITTI, G.; RACITI, A.; RIZZO, S. A.; SUSINNI, G. Analysis of the input current distortion and guidelines for designing high power factor quasi-resonant flyback LED drivers. Energies, v. 13, n. 11, p. 2989, 2020. DOI: https://doi.org/10.3390/en13112989.

BLANCO, A. M.; PARRA, E. E. Effects of high penetration of CFLS and LEDs on the distribution networks. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON HARMONICS AND QUALITY OF POWER (ICHQP 2010), 14., 2010, Bergamo. Proceedings… Bergamo: IEEE, p. 1-5, 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/ICHQP.2010.5625420.

CHANG, W.- H.; CHEN, D.; NIEN, H.- S.; CHEN, C.- H. A digital boost converter to drive white LEDs. In: IEEE APPLIED POWER ELECTRONICS CONFERENCE AND EXPOSITION, 23., 2008, Austin. Proceedings… Austin: IEEE, p. 558-564, 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/APEC.2008.4522776.

CHO, J.; PARK, J. H.; KIM, J. J.; SCHUBERT, E. F. White light‐emitting diodes: history, progress, and future. Laser & Photonics Reviews, v. 11, n. 2, p. 1600147, 2017. DOI: https://doi.org/10.1002/lpor.201600147.

COSTA, F. F. Estimação de harmônicos e inter-harmônicos em sistemas elétricos. 2005. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Universidade¬ Federal de Campina Grande, Campina Grande, 2005. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/3217. Acesso em: 23 abr. 2022.

ĆUK, V., COBBEN, J. F. G., KLING, W. L., TIMENS, R. B. An analysis of diversity factors applied to harmonic emission limits for energy saving lamps. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON HARMONICS AND QUALITY OF POWER-ICHQP, 14., 2010, IEEE, p. 1-6, 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/ICHQP.2010.5625406.

DI MAURO, S., MUSUMECI, S., RACITI, A., VASTA, G. Analysis of the current harmonics injected into the power grid by dimmable LED lamps. In: INTERNATIONAL ANNUAL CONFERENCE (AEIT)., 2016, IEEE, p. 1-6, 2016. DOI: https://doi.org/10.23919/AEIT.2016.7892796.

EDISON, T. A. US223898A: Electric Lamp. 1880.

FRIEDRICH, M.; HANS-JOACHIM. S.; EDMUND, G.; US2182732A: Metal vapor lamp. 1939.

GRADY, W. MACK; GILLESKIE, ROBERT J. Harmonics and how they relate to power factor. In: EPIR POWER QUALITY ISSUES & OPPORTUNITIES CONFERENCE. Proceedings… 1993. Disponível em: https://www.maintenance.org/fileSendAction/fcType/0/fcOid/399590942964674223/filePointer/399590942964873514/fodoid/399590942964873512/POWERFAC.pdf. Acesso em: 18 abr. 2022.

GU, L., RUAN, X., XU, M., YAO, K . Means of eliminating electrolytic capacitor in AC/DC power supplies for LED lightings. IEEE Transactions on Power Electronics, v. 24, n. 5, p. 1399-1408, 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2009.2016662.

GUIDEHOUSE INSIGHTS. The Rise of LEDs and the beginning of the end for CFLs. 2016. Disponível em: https://guidehouseinsights.com/news-and-views/the-rise-of-leds-and-the-beginning-of-the-end-for-cfls. Acesso em: 09 mai.. 2022.

IEC, I. 61000-3-2: 2014 Electromagnetic Compatibility (EMC)-part3-2: Limits-limits for harmonic current emissions (equipment input current 16A per phase), British Standards Institute, 2014.

INMETRO – INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, QUALIDADE E TECNOLOGIA. Portaria no. 389, de 25 de agosto de 2014. Rio de Janeiro: Inmetro, 2014. Disponível em: http://www.inmetro.gov.br/legislacao/rtac/pdf/rtac002154.pdf. Acesso em: 19 jun. 2021.

IQBAL, M. N.; KÜTT, L.; SHABBIR, N; ASAD, B. Comparison of current harmonic emission by different lighting technologies. In: INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE ON POWER AND ELECTRICAL ENGINEERING OF RIGA TECHNICAL UNIVERSITY (RTUCON), 61., IEEE, 2020. p. 1-6, 2020. DOI: https://dx.doi.org/10.1109/RTUCON51174.2020.9316615. .

JARKOVOI, M.; IQBAL, M. N.; KÜTT, L. Analysis of harmonic current stability and summation of LED lamps. In: ELECTRIC POWER QUALITY AND SUPPLY RELIABILITY CONFERENCE (PQ) & 2019 SYMPOSIUM ON ELECTRICAL ENGINEERING AND MECHATRONICS (SEEM), 2019, Kardla. Proceedings…. Kardla: IEEE, p. 1-8, 2019. DOI: https://doi.org/10.1109/PQ.2019.8818237.

KUMAR, K. J; KUMAR, G. B; KUMAR, R. S. Photometric assessment of warm and cool white LED bulbs. Journal of Optics, v. 49, n. 4, p. 476-484, 2020. DOI: https://doi.org/10.1007/s12596-020-00640-4.

KUMAR, K. J; KUMAR, G. B; KUMAR, R. S. Harmonic impacts of warm and cool white LED bulbs. In: Global Conference for Advancement in Technology (GCAT)., 2019. IEEE, p. 1-5, 2019. DOI: https://doi.org/10.1109/GCAT47503.2019.8978456.

LAMAR, D. G., ZÚÑIGA, J. S., ALONSO, A. R., GONZÁLEZ, M. R., ÁLVAREZ, M. M. H. A very simple control strategy for power factor correctors driving high-brightness LEDs. IEEE Transactions on Power Electronics, v. 24, n. 8, p. 2032-2042, 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2009.2020900.

LIU, X.; WAN, Y.; DONG, Z.; HE, M.; ZHOU, Q.; TSE, C. K. Buck–boost–buck-type single-switch multistring resonant LED driver with high power factor and passive current balancing. IEEE Transactions on Power Electronics, v. 35, n. 5, p. 5132-5143, 2019. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2019.2942488.

MUTHU, S.; SCHUURMANS, F. J. P.; PASHLEY, M. D. Red, green, and blue LEDs for white light illumination. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, v. 8, n. 2, p. 333-338, 2002a. DOI: https://doi.org/10.1109/2944.999188.

MUTHU, S.; SCHUURMANS, F. J.; PASHLEY, M. D. Red, green, and blue LED based white light generation: issues and control. In: CONFERENCE RECORD OF THE 2002 IEEE INDUSTRY APPLICATIONS CONFERENCE, 37., 2002. Pittsburgh. Proceedings… Pittsburgh: IEEE, p. 327-333, 2002b. DOI: https://doi.org/10.1109/IAS.2002.1044108.

QU, XIAOHUI; WONG, SIU-CHUNG; CHI, K. TSE. Resonance-assisted buck converter for offline driving of power LED replacement lamps. IEEE Transactions on Power Electronics, v. 26, n. 2, p. 532-540, 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2010.2065242.

REYES, MIGUEL ANGEL; GALLAGHER, SEAN; SAMMARCO, JOHN J. Evaluation of visual performance when using incandescent, fluorescent, and LED machine lights in mesopic conditions. IEEE Transactions on Industry Applications, v. 49, n. 5, p. 1992-1999, 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2013.2261272.

SALLAM, ABDELHAY A.; MALIK, OM P. Harmonics in electric distribution systems. Electric Distribution Systems, IEEE, p. 379-402, 2019. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119509332.ch14.

TORRES, I. S.; SOUSA, F. P. F.; FERREIRA, T. V.; LUCIANO, B. A. Lâmpadas fluorescentes e distorções harmônicas: eficiência energética e qualidade de energia elétrica. CONFERÊNCIA BRASILEIRA SOBRE QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA, BLUMENAU (CBQEE), 8., 2009. Disponível em: http://www.sbqee.org.br/cbqee_2009_pdfs/033.pdf. Acesso em: 18 abr. 2022.

UDDIN, S.; SHAREEF, H.; MOHAMED, A.; HANNAN, M. A.; MOHAMED, K. LEDs as energy efficient lighting systems: a detail review. IEEE STUDENT CONFERENCE ON RESEARCH AND DEVELOPMENT, 2011, Cyberjaya. Proceedings… Cyberjaya: IEEE, p. 468-472, 2011. DOI: https://doi.org/10.1109/SCOReD.2011.6148785.

UDDIN, S., SHAREEF, H., MOHAMED, A., & HANNAN, M. A. An analysis of harmonics from LED lamps. In: ASIA-PACIFIC SYMPOSIUM ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY., 2012, Singapore. Proceedings… Singapore: IEEE, p. 837-840, 2012. DOI: https://doi.org/10.1109/APEMC.2012.6238014.

VAN DER BROECK, H.; SAUERLANDER, G.; WENDT, M. Power driver topologies and control schemes for LEDs. In: ANNUAL IEEE APPLIED POWER ELECTRONICS CONFERENCE AND EXPOSITION (APEC 07)., 22., 2017, Anaheim. Proceedings… Anaheim: IEEE, p. 1319-1325, 2007. DOI: https://doi.org/10.1109/APEX.2007.357686.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2021id6612

O arquivo PDF selecionado deve ser carregado no navegador caso tenha instalado um plugin de leitura de arquivos PDF (por exemplo, uma versão atual do Adobe Acrobat Reader).

Como alternativa, pode-se baixar o arquivo PDF para o computador, de onde poderá abrí-lo com o leitor PDF de sua preferência. Para baixar o PDF, clique no link abaixo.

Caso deseje mais informações sobre como imprimir, salvar e trabalhar com PDFs, a Highwire Press oferece uma página de Perguntas Frequentes sobre PDFs bastante útil.

Visitas a este artigo: 56

Total de downloads do artigo: 18