Padrões para LEDs AC beneficiam sua utilização

(*) Alfredo Bomilcar

Com o aumento do número de LEDs especializados, como os de iluminação de horticultura, displays, iluminação geral, automotiva, etc, e com a aplicação de iluminação LED crescendo rapidamente, os LEDs AC e suas derivações se tornam também uma tecnologia popular e que vem ganhando adesão e preferência como uma maneira de colaborar na redução de custos e complexidade dos dispositivos eletrônicos de controle, conhecidos como drivers.

O LED AC

Um LED AC é um LED que opera diretamente na tensão de rede, ou seja, em 127V ou 220V. As características típicas incluem redes de múltiplos LEDs (para atingir altas tensões) em um arranjo em polaridades opostas (ou configurados como pontes retificadoras) para aceitar corrente alternada senoidal ( CA ) e um resistor de equilíbrio para limitar a corrente de entrada. Apesar de serem simples e baratos, os LEDs AC ainda apresentam alguns problemas que devem ser resolvidos em seu desenvolvimento recente, incluindo “flicker”, alta distorção harmônica total (resultando em baixo fator de potência) e baixa eficiência.

Algumas soluções atualmente vêm utilizando uma tecnologia de chaveamento combinadas com um novo tipo de LED de alta tensão que melhora a tensão Vf com a forma de tensão de rede. Diferente do antigo LED AC, que sofria com a Vf muito alta, esta tecnologia aumenta a tensão Vf em degraus, permitindo uma mudança mais cedo, e melhor ajuste da corrente com a forma da tensão, melhorando o fator de potência e THD. Nesta nova solução todo circuito roda sobre a tensão e não sobre o LED.

Com o objetivo de se padronizar esta nova tecnologia, surgiu a necessidade em fixar parâmetros e padrões de testes para que possamos caracterizar e medir estes novos produtos. Após conduzirem alguns estudos, pesquisadores publicaram um número de folhas técnicas de maneira a demonstrar métodos para medir a performance essencial deste novos produtos.

Também um grupo do Comitê Técnico da IES foi criado para estabelecer padrões e normas nos procedimentos de medição dos LED AC e um outro grupo na CIE foi estabelecido para desenvolver relatórios técnicos para caracterizar os LED ditos AC e após algum tempo estes dois grupos concluíram documentos para definir esta tecnologia.

Os documentos gerados descrevem métodos necessários e que devem ser seguidos com as devidas precauções a serem observadas no desempenho, e exata medição do fluxo luminoso, potência, eficiência, cromaticidade, e parâmetros elétricos típicos para um LED AC, de acordo com IES LM-88. Este processo adotado leva em conta módulos LED AC e pacotes de LED AC.

A IES LM-88 tem por objetivo a caracterização do LED AC de alta potência. Estes LEDs também precisam de dissipadores para seu funcionamento regular e como os demais também apresentam esta necessidade de dissipar calor para seu perfeito funcionamento. São LEDs que são operados diretamente na fonte AC, não necessitando de dispositivos eletrônicos externos, os drivers.

Com o crescente número de produtos utilizando o LED AC no mercado, esta necessidade de métodos de padronização se torna necessário para que produtores e usuários possam, de maneira segura e consistente, usar todas as informações disponíveis em seus produtos.

O gerenciamento da temperatura, sempre muito importante para a durabilidade dos produtos LED, também encontram na IES LM-88 condições de controle. Durante os cálculos, a temperatura para os dispositivos em teste é controlada pela temperatura ambiente ou pelo nível da temperatura do dispositivo. A temperatura é a base para estes dois casos, que se supõe ser diretamente função da temperatura de junção, e neste caso a LM-88 apresenta dois métodos de medição.

O método inicial é medir o LED AC com ajuda de um ciclo simples de operação. Tão logo a temperatura se estabilize, deve-se aliviar o dispositivo objetivando a temperatura de junção do LED, que é controlada pela temperatura ambiente ou por um sistema de ventilação no dispositivo, como uma ventoinha de circuitos integrados. Na sequência é aplicada uma tensão de entrada e depois se calcula seu resultado ótico. As dimensões devem ser inclusive por um ciclo AC completo.

Um outro método é usar a tensão contínua. Neste caso, um sistema de refrigeração ativa é usado onde o dispositivo é montado e deve ser ajustado na temperatura de junção especificada. Tão logo a tensão AC for ligada, a corrente primária deve ser anotada; esta deve ser alterada rapidamente com o aumento da temperatura de junção. A LM-88 especifica a potência a qual o sistema de resfriamento deve estar ajustado e, portanto, a corrente de funcionamento do LED está sustentada no nível primário, seguido por medições visuais.

Outro guia técnico pode ser também visto na CIE, que vem trabalhando ativamente em estabelecer relatórios técnicos para caracterizar os LED AC. Estes relatórios visam oferecer assistência caracterizando medições visuais para os LED AC serem testados em laboratórios, dando mais importância na reprodutibilidade e menos dúvidas nas medições. Tais caracterizações consistem em propriedades elétricas, térmicas e visuais dos LEDs AC. Adicionalmente, os documentos fornecem sugestões nas condições de operação, condições de medição, e calibração dos sistemas de medição.

Enfim, os efeitos extras do LED AC influenciaram a IES e a CIE no pioneirismo em definir padrões e documentos que beneficiam significantemente a indústria da iluminação LED. Como os LEDs AC têm um papel importante neste mundo contemporâneo do mercado LED, uma abordagem metódica para testar, reportar, medir e caracterizar os dispositivos com maior confiança e resultados consistentes deverá ajudar definitivamente a indústria a ter um crescimento e ao mesmo tempo encorajar especificadores e reguladores a usar métodos objetivos para dar segurança aos usuários destes produtos.

Alfredo Bomilcar é Engenheiro Eletricista, consultor de empresas e Diretor Técnico da Abilumi.