Lâmpadas LED e distorção harmônica: uma amostra do mercado brasileiro
DOI:
https://doi.org/10.18265/1517-0306a2021id6612Palavras-chave:
distorção harmônica, fator de potência, lâmpadas LED, qualidade da energiaResumo
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, entre 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 distorção harmônica total injetada pelas lâmpadas ensaiadas. Foram considerados oito tipos de potências nominais diferentes, fornecidos por três 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 a 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.
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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, 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, 2010. p. 1-5. 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: ANNUAL IEEE APPLIED POWER ELECTRONICS CONFERENCE AND EXPOSITION, 23., 2008, Austin. Proceedings […]. Austin: IEEE, 2008. p. 558-564. DOI: https://doi.org/10.1109/APEC.2008.4522776.
CHO, J.; PARK, J. H.; KIM, J. K.; SCHUBERT, E. F. White light?emitting diodes: history, progress, and future. Laser & Photonics Reviews, v. 11, n. 2, 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) – Centro de Ciências e Tecnologia, 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.
?UK, 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 2010), 14., 2010, Bergamo. Proceedings […]. Bergamo: IEEE, 2010. p. 1-6. 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: AEIT INTERNATIONAL ANNUAL CONFERENCE, 2016, Capri. Proceedings […]. Capri: IEEE, 2016. p. 1-6. DOI: https://doi.org/10.23919/AEIT.2016.7892796.
EDISON, T. A. Electric lamp. Depositante: Thomas Alva Edison. Patente US223898A. Depósito: 4 nov. 1879. Concessão: 27 jan. 1880. Disponível em: https://patents.google.com/patent/US223898A/. Acesso em: 28 out. 2023.
FRIEDRICH, M.; HANS-JOACHIM, S.; EDMUND, G. Metal vapor lamp. Depositante: Osram GmbH. Patente US2182732A. Depósito: 19 dez. 1927. Concessão: 5 dez. 1939. Disponível em: https://patents.google.com/patent/US2182732A/. Acesso em: 28 out. 2023.
GRADY, W. M.; GILLESKIE, R. J. Harmonics and how they relate to power factor. In: EPRI POWER QUALITY ISSUES & OPPORTUNITIES CONFERENCE AND EXHIBITION, 4., 1993, San Diego. Proceedings […]. San Diego: Electric Power Research Institute (EPRI), 1993. p. 1-8. Disponível em: https://www.osti.gov/biblio/376834. Acesso em: 28 out. 2023.
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.
IEC – INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION. IEC 61000-3-2:2014 – Electromagnetic Compatibility (EMC) - Part 3-2: Limits - Limits for harmonic current emissions (equipment input current ?16A per phase). Londres: British Standards Institute, 2014.
INMETRO – INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, QUALIDADE E TECNOLOGIA. Portaria no 389, de 25 de agosto de 2014. Aprova o Regulamento Técnico da Qualidade para Lâmpadas LED com Dispositivo de Controle Integrado à Base. 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., 2020, Riga. Proceedings […]. Riga: IEEE, 2020. p. 1-6. 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); SYMPOSIUM ON ELECTRICAL ENGINEERING AND MECHATRONICS (SEEM), 2019, Kardla. Proceedings [….]. Kardla: IEEE, 2019. p. 1-8. DOI: https://doi.org/10.1109/PQ.2019.8818237.
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, Bangalore. Proceedings [….]. Bangalore: IEEE, 2019. p. 1-5. DOI: https://doi.org/10.1109/GCAT47503.2019.8978456.
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.
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.
MAXWELL, K. The Rise of LEDs and the beginning of the end for CFLs. Guidehouse Insights, 9 mar. 2016. Disponível em: https://guidehouseinsights.com/news-and-views/the-rise-of-leds-and-the-beginning-of-the-end-for-cfls. Acesso em: 9 maio 2022.
MUTHU, S.; SCHUURMANS, F. J.; PASHLEY, M. D. Red, green, and blue LED based white light generation: issues and control. In: IEEE INDUSTRY APPLICATIONS CONFERENCE; IAS ANNUAL MEETING, 37., 2002, Pittsburgh. Conference Record […]. Pittsburgh: IEEE, 2002a. p. 327-333. DOI: https://doi.org/10.1109/IAS.2002.1044108.
MUTHU, S.; SCHUURMANS, F. J.; 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, 2002b. DOI: https://doi.org/10.1109/2944.999188.
QU, X.; WONG, S.-C.; TSE, C. K. 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, M. A.; GALLAGHER, S.; SAMMARCO, J. 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, A. A.; MALIK, O. P. Harmonics in electric distribution systems. In: SALLAM, A. A.; MALIK, O. P. Electric Distribution Systems. 2. ed. Piscataway: IEEE Press, 2019. p. 379-402. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119509332.ch14.
TORRES, I. S. M.; SOUSA, F. P. F.; FERREIRA, T. V.; LUCIANO, B. A. Lâmpadas fluorescentes e distorções harmônicas: eficiência energética e qualidade de energia elétrica. In: CONFERÊNCIA BRASILEIRA SOBRE QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA (CBQEE), 8., 2009, Blumenau. Anais [...]. Blumenau: FURB, 2009. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/242681596_Lampadas_Fluorescentes_e_Distorcoes_Harmonicas_Eficiencia_Energetica_e_Qualidade_de_Energia_Eletrica. Acesso em: 28 out. 2023.
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, 2012. p. 837-840. DOI: https://doi.org/10.1109/APEMC.2012.6238014.
UDDIN, S.; SHAREEF, H.; MOHAMED, A.; HANNAN, M. A.; MOHAMED, K. LEDs as energy efficient lighting systems: a detail review. In: IEEE STUDENT CONFERENCE ON RESEARCH AND DEVELOPMENT, 2011, Cyberjaya. Proceedings […]. Cyberjaya: IEEE, 2011. p. 468-472. DOI: https://doi.org/10.1109/SCOReD.2011.6148785.
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, 2007. p. 1319-1325. DOI: https://doi.org/10.1109/APEX.2007.357686.
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