Efek Penerapan Teknik Spread Spectrum pada Lifetime LED
Abstrak
Abstrak — Masa pakai (lifetime) LED telah menjadi aspek krusial dalam pengembangan teknologi pencahayaan modern. Meskipun teknologi LED menawarkan efisiensi tinggi, masa pakainya sangat dipengaruhi oleh stabilitas driver yang mengaturnya. Salah satu tantangan utama adalah conducted emission yang dihasilkan oleh Switched Mode Power Supply (SMPS) pada driver LED. Emisi ini tidak hanya menyebabkan interferensi elektromagnetik (EMI) yang dapat mengganggu perangkat lain, tetapi juga menciptakan stres elektrik dan termal yang dapat mempercepat degradasi dan memperpendek lifetime LED. Penelitian ini berfokus pada implementasi teknik spread spectrum untuk memitigasi conducted emission pada driver LED berbasis SMPS. Tujuan utamanya adalah untuk menganalisis pengaruh teknik spread spectrum terhadap parameter operasional LED yang berkaitan dengan proyeksi lifetime. Pendekatan yang diterapkan menggunakan modulisa switching frequency dengan bentuk gelombang Ramp dan Sinus untuk menyebarkan energi harmonisa dan menekan puncak EMI. Evaluasi dilakukan dengan membandingkan tiga konfigurasi sistem: baseline (tanpa modulasi), modulasi Ramp, dan modulasi Sinus. Parameter yang dianalisis meliputi suhu lingkungan, intensitas lumen, arus, dan tegangan untuk memahami bagaimana teknik spread spectrum memengaruhi faktor - faktor kritis yang menentukan stabilitas operasional dan proyeksi lifetime.
Kata kunci— LED, Conducted Emission, EMI, Spread Spectrum, SMPS
Referensi
[1] X. Huang, J. Liang, S. Rtimi, B. Devakumar, dan Z. Zhang, “Ultra-high color rendering warm-white light-emitting diodes based on an efficient green-emitting garnet phosphor for solid-state lighting,” Chemical Engineering Journal, vol. 405, 2021, doi: 10.1016/j.cej.2020.126950.
[2] S. Miao, Y. Liang, R. Shi, W. Wang, Y. Li, dan X. J. Wang, “Broadband Short-Wave Infrared-Emitting MgGa2O4:Cr3+, Ni2+ Phosphor with Near-Unity Internal Quantum Efficiency and High Thermal Stability for Light-Emitting Diode Applications,” ACS Appl Mater Interfaces, vol. 15, no. 27, 2023, doi: 10.1021/acsami.3c05980.
[3] T. G. Shibaeva, E. G. Sherudilo, A. A. Rubaeva, dan A. F. Titov, “Continuous LED Lighting Enhances Yield and Nutritional Value of Four Genotypes of Brassicaceae Microgreens,” Plants, vol. 11, no. 2, 2022, doi: 10.3390/plants11020176.
[4] H. Alghamdi dkk., “Latest Advancements in Solar Photovoltaic-Thermoelectric Conversion Technologies: Thermal Energy Storage Using Phase Change Materials, Machine Learning, and 4E Analyses,” 2024. doi: 10.1155/2024/1050785.
[5] S. N. Posma, M. Y. Hariyawan, dan O. Rifandi, “Perancangan Filter EMI Pasif dalam Rangka Mitigasi Conducted emission pada Lampu LED,” Jurnal Elektro dan Mesin Terapan, vol. 5, no. 2, 2019, doi: 10.35143/elementer.v5i2.3376.
[6] N. Harpawi, M. Y. Hariyawan, dan S. N. Posma, “Teknik Mitigasi Conducted Emission Pada LED Driver Topologi Buck Dengan Metode Random Up Spreading Switching Frequency,” Jurnal Elektro dan Mesin Terapan, vol. 5, no. 2, 2019, doi: 10.35143/elementer.v5i2.3357.
[7] M. Y. Hariyawan dan N. H. Harpawi, “Modifikasi Frekuensi Switching pada LED Driver Menggunakan Oscillator Lorenz Analog untuk Mereduksi Conducted EMI,” Jurnal Elektro dan Mesin Terapan, vol. 6, no. 2, 2020, doi: 10.35143/elementer.v6i2.3600.
[8] A. Prasad, L. Du, M. Zubair, S. Subedi, A. Ullah, dan M. S. Roopesh, “Applications of Light-Emitting Diodes (LEDs) in Food Processing and Water Treatment,” 2020. doi: 10.1007/s12393-020-09221-4.
[9] N. Trivellin dkk., “Performance and Degradation of Commercial Ultraviolet-C Light-Emitting Diodes for Disinfection Purposes,” Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science, vol. 220, no. 16, 2023, doi: 10.1002/pssa.202200900.
[10] J. Hegedüs, G. Hantos, dan A. Poppe, “Lifetime modelling issues of power light emitting diodes,” Energies (Basel), vol. 13, no. 13, 2020, doi: 10.3390/en13133370.
[11] M. Y. Hariyawan, R. Hidayat, dan E. Firmansyah, “The Effects of spread spectrum techniques in mitigating conducted EMI to LED luminance,” International Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 6, no. 3, 2016, doi: 10.11591/ijece.v6i3.9528.
[12] M. Strąkowska dkk., “Modelling and Thermographic Measurements of LED Optical Power,” Sensors, vol. 24, no. 5, 2024, doi: 10.3390/s24051471.
[13] B. Sun dkk., “A novel lifetime prediction for integrated LED lamps by electronic-thermal simulation,” Reliab Eng Syst Saf, vol. 163, 2017, doi: 10.1016/j.ress.2017.01.017.
[14] J. Lu, “A rigorous introduction to linear models,” Mei 2025, [Daring]. Tersedia pada: http://arxiv.org/abs/2105.04240
[15] A. Ikuzwe, X. Xia, dan X. Ye, “Maintenance optimization incorporating lumen degradation failure for energy-efficient lighting retrofit projects,” Appl Energy, vol. 267, 2020, doi: 10.1016/j.apenergy.2020.115003.
[16] Y. G. Yoon, J. P. Hyung, U. H. Jeong, H. W. Lim, dan J. S. Jang, “Life time comparison of LED package and the self-ballasted LED lamps by simple linear regression analysis,” Microelectronics Reliability, vol. 55, no. 9–10, 2015, doi: 10.1016/j.microrel.2015.07.044.
