Concepção e desenvolvimento de um sistema eletrônico baseado em diodos emissores de luz para simulação de espectro
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/13907 |
Resumo: | This master thesis presents the conception and development of a lighting system based on lighting emitting diodes (LEDs) capable of accurately reproducing light spectra. The main motivation of this work is the development of a lighting system capable of simulating the spectrum of natural sunlight under different climatic conditions for application in studies of plant physiology LEDs are used due their characteristics of narrowband light emission, low power consumption, reduced volume, long lifetime, easily modulated light emission and solid-state electronics. With an increasing selection of LEDs with different spectral distribuition available on the market, multiple LEDs with different dominant wavelengths can be combined, and the flux emitted by each of them can be individually controlled, thus allowing spectral emulation. The problem in determining the optimized combination of LEDs that results in the spectrum closest to the reference was modeled as a Mixed Integer Programming (MIP) problem. The LEDs selected through the optimization procedure were driven by a driver composed of Buck converters with hysteresis control and pulse width modulation (PWM) light intensity control. After spectral measurements were performed on the developed LED module, it was concluded that the proposed system is able to reproduce light spectra with fidelity. |
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Concepção e desenvolvimento de um sistema eletrônico baseado em diodos emissores de luz para simulação de espectroConception and development of an electronic system based on light emitting diodes for spectrum simulationDiodos emissores de luzSimulação de espectroProgramação matemáticaProgramação inteira mistaConversor buckSimulador de luzIluminação de estado sólidoControle de intensidade luminosaLight emitting diodesSpectrum simulationMathematical programmingMixed integer programmingBuck converterLight simulatorSolid state lightingLight intensity controlCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis master thesis presents the conception and development of a lighting system based on lighting emitting diodes (LEDs) capable of accurately reproducing light spectra. The main motivation of this work is the development of a lighting system capable of simulating the spectrum of natural sunlight under different climatic conditions for application in studies of plant physiology LEDs are used due their characteristics of narrowband light emission, low power consumption, reduced volume, long lifetime, easily modulated light emission and solid-state electronics. With an increasing selection of LEDs with different spectral distribuition available on the market, multiple LEDs with different dominant wavelengths can be combined, and the flux emitted by each of them can be individually controlled, thus allowing spectral emulation. The problem in determining the optimized combination of LEDs that results in the spectrum closest to the reference was modeled as a Mixed Integer Programming (MIP) problem. The LEDs selected through the optimization procedure were driven by a driver composed of Buck converters with hysteresis control and pulse width modulation (PWM) light intensity control. After spectral measurements were performed on the developed LED module, it was concluded that the proposed system is able to reproduce light spectra with fidelity.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEssa dissertação apresenta a concepção e o desenvolvimento de um sistema de iluminação baseado em diodos emissores de luz (LEDs) capaz de reproduzir espectros de luz com precisão. A principal motivação do trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema de iluminação capaz de simular o espectro da luz natural sob diferentes condições climáticas para aplicação em estudos de fisiologia vegetal. LEDs são utilizados em virtude das suas características de banda de emissão estreita, baixo consumo de energia elétrica, pequeno volume, longa vida útil, fluxo de luz facilmente modulável e eletrônica de estado sólido. Com uma seleção cada vez maior de LEDs com diferentes comprimentos de onda disponíveis no mercado, múltiplos LEDs com diferentes comprimentos de onda dominantes podem ser combinados, e o fluxo emitido por cada um deles pode ser individualmente controlado, permitindo assim a emulação espectral. O problema em determinar a combinação otimizada de LEDs que resultam no espectro mais próximo possível da referência foi modelado como um problema de Programação Inteira Mista (MIP). Os LEDs selecionados através do procedimento de otimização foram acionados por um driver composto por conversores Buck com controle por histerese e controle de intensidade luminosa por modulação por largura de pulso (PWM). Após serem realizadas medidas de espectro no módulo de LEDs desenvolvido, concluiu-se que o sistema proposto é capaz de reproduzir espectros com fidelidade.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaSilva, Marcelo Freitas dahttp://lattes.cnpq.br/1859027020843429Bonaldo, Saul Azzolinhttp://lattes.cnpq.br/9917267334564897Araújo, Olinto César Bassi dehttp://lattes.cnpq.br/3250263200794986Kirsten, André Luíshttp://lattes.cnpq.br/3559083413253401Martin, Klaus Tesser2018-07-25T17:31:39Z2018-07-25T17:31:39Z2017-07-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/13907porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2018-07-25T17:31:39Zoai:repositorio.ufsm.br:1/13907Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2018-07-25T17:31:39Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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This master thesis presents the conception and development of a lighting system based on lighting emitting diodes (LEDs) capable of accurately reproducing light spectra. The main motivation of this work is the development of a lighting system capable of simulating the spectrum of natural sunlight under different climatic conditions for application in studies of plant physiology LEDs are used due their characteristics of narrowband light emission, low power consumption, reduced volume, long lifetime, easily modulated light emission and solid-state electronics. With an increasing selection of LEDs with different spectral distribuition available on the market, multiple LEDs with different dominant wavelengths can be combined, and the flux emitted by each of them can be individually controlled, thus allowing spectral emulation. The problem in determining the optimized combination of LEDs that results in the spectrum closest to the reference was modeled as a Mixed Integer Programming (MIP) problem. The LEDs selected through the optimization procedure were driven by a driver composed of Buck converters with hysteresis control and pulse width modulation (PWM) light intensity control. After spectral measurements were performed on the developed LED module, it was concluded that the proposed system is able to reproduce light spectra with fidelity. |
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