Evaluation of Inrush Current in LED Luminaires Applied to Urban Lighting Based on Multi-Criteria Decision-Making Methods: A Case Study

Figures & data

Table 1. Table of specifications of network analyzer.

Attribute	Value
Maximum input voltage	1000 Vrms
Maximum peak measurement voltage	6kV
Input impedance	1MΩ
Current measurement range	0,5–200A
Maximum inrush current	5500 A peak
Ampere Peak Factor	1–10
Frequency	42,5–69 Hz
Power Factor	0–1

Source: User’s manual of Fluke 437-Series II.

Table 2. Table of specifications of current probe.

Attribute	Value
Current range	6000A AC RMS
Voltage output (at 1000ARMS, 50 Hz)	86,6 mV
Accuracy	±1%
Output impedance	82 Ω
Load impedance	50MΩ
Internal resistance	10,5 Ω
Bandwidth	10 Hz-7 kHz
Operating voltage	1000 V AC RMS

Source: User’s manual of Fluke i430 Flexi-TF probe.

Table 3. Table of specifications of Inventronics 60 W LED driver.

Attribute	Minimum Value	Maximum Value
Input voltage	90 V	305 V
Frequency	47 Hz	63 Hz
Input current AC	0,36A	0,8A
Peak inrush current	-	60A
Power factor	0,95	-

Source: Inventronics catalog.

Table 4. Table of specifications of Inventronics 85 W LED driver.

Attribute	Minimum Value	Maximum Value
Input voltage	90 V	305 V
Frequency	47 Hz	63 Hz
Input current AC	0,5A	1,1A
Peak inrush current	-	60A
Power factor	0,95	-

Source: Inventronics catalog.

Table 5. Table of specifications of LEDSTREET4 LED driver.

Attribute	Minimum Value	Maximum Value
Input voltage	220 V	240 V
Frequency	45 Hz	50 Hz
Input current AC	-	0,19A
Peak inrush current	-	20A
Power factor	0,95	-

Source: Philips LEDSTREET catalog.

Table 6. Table of specifications of LPFH-60D-24 LED driver.

Attribute	Minimum Value	Maximum Value
Input voltage	200 V	400 V
Frequency	47 Hz	63 Hz
Input current AC	0,32A	0,4A
Peak inrush current	-	40A
Power factor	0,95	-

Source: Meanwell catalog.

Table 7. Table of specifications of LCO SNC2 LED driver.

Attribute	Minimum Value	Maximum Value
Input voltage	100 V	240 V
Frequency	50 Hz	60 Hz
Input current AC	-	0,97A
Peak inrush current	-	40A
Power factor	0,97	-

Source: Tridonic catalog.

Fig. 1. Laboratory set-up scheme for measurements. Source: own elaboration.

Fig. 2. Flow diagram for the analysis of inrush current. Source: own elaboration.

Table 8. Decision matrix.

Luminaire	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	S11	S12
GL1A	3,7	2	3,4	2,1	3,9	4	2,1	2,1	3,7	2,1	3,9	2,6
T1A	4,2	2,2	2,2	2,5	3,5	3,8	2,2	3,1	2,2	2,3	4,2	2,9
Min.Irid	0,3	0,2	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
NaviaP	2,4	2,8	4,3	3,6	1,9	2,8	2,3	4,6	3,1	2,5	4,5	4,6
Air 7	5,9	4,6	6,5	6,1	6,4	8	7,7	5,2	7,8	8	7	5,7

Table 9. Normalized decision matrix.

Luminaire	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	S11	S12
GL1A	0,22	0,17	0,20	0,14	0,24	0,21	0,14	0,14	0,22	0,14	0,20	0,16
T1A	0,25	0,19	0,13	0,17	0,22	0,20	0,15	0,20	0,13	0,15	0,21	0,18
Min.Irid	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02
NaviaP	0,15	0,24	0,26	0,25	0,12	0,15	0,16	0,30	0,18	0,16	0,23	0,29
Air 7	0,36	0,39	0,39	0,42	0,40	0,42	0,53	0,34	0,46	0,53	0,35	0,35

Table 10. Entropy value.

${\mathit{p}}_{\mathit{ij}}\cdot \mathbf{Ln}{\mathit{p}}_{\mathit{ij}}$
Lum	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	S11	S12
GL1A	−0,34	−0,30	−0,32	−0,28	−0,34	−0,33	−0,28	−0,27	−0,33	−0,27	−0,32	−0,29
T1A	−0,35	−0,31	−0,27	−0,30	−0,33	−0,32	−0,29	−0,32	−0,26	−0,29	−0,33	−0,31
M.I	−0,07	−0,07	−0,07	−0,08	−0,07	−0,07	−0,08	−0,08	−0,07	−0,08	−0,06	−0,07
Nav	−0,28	−0,34	−0,35	−0,35	−0,25	−0,28	−0,29	−0,36	−0,31	−0,30	−0,34	−0,36
Air 7	−0,37	−0,37	−0,37	−0,36	−0,37	−0,36	−0,34	−0,37	−0,36	−0,34	−0,37	−0,37
$\sum _{\mathit{i}=1}^m{\mathit{p}}_{\mathit{ij}}\cdot \mathbf{Ln}{\mathit{p}}_{\mathit{ij}}$
	−1,40	−1,39	−1,38	−1,37	−1,37	−1,36	−1,27	−1,40	−1,33	−1,27	−1,41	−1,40
${\mathit{E}}_{\mathit{j}}$
	0,87	0,86	0,86	0,85	0,85	0,85	0,79	0,87	0,83	0,79	0,88	0,87

Table 11. Objective weight-based entropy concept.

${\mathit{w}}_{\mathit{j}}\left(\mathbf{\%}\right)$
S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	S11	S12
6,98	7,42	7,82	8,13	8,13	8,37	11,48	7,09	9,40	11,52	6,64	7,03

Fig. 3. Entropy weight for start-up processes.

Table 12. Inrush current entropy method.

Inrush Current Entropy (A)
Luminaire	S10
GL1A	2,1
T1A	2,3
Mini-Iridium	0,3
NaviaP	2,5
Air 7	8

Table 13. Normalized decision matrix.

Luminaire	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	S11	S12
GL1A	0,39	0,59	0,50	0,69	0,41	0,52	0,76	0,63	0,55	0,77	0,46	0,57
T1A	0,30	0,55	0,69	0,62	0,48	0,55	0,74	0,43	0,75	0,74	0,42	0,52
Min.Irid	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
NaviaP	0,63	0,41	0,35	0,43	0,74	0,68	0,73	0,12	0,63	0,71	0,37	0,20
Air 7	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00

Table 14. Standard deviation for each start-up process.

	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	S11	S12
${\mathit{\sigma }}_{\mathit{j}}$	0,37	0,36	0,37	0,37	0,37	0,36	0,38	0,40	0,37	0,38	0,36	0,38

Table 15. Coefficient correlation matrix r_jk.

Process	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	S11	S12
S1	1	0,88	0,80	0,83	0,98	0,96	0,85	0,73	0,87	0,84	0,93	0,78
S2	0,88	1	0,97	0,99	0,87	0,93	0,93	0,94	0,94	0,94	0,98	0,97
S3	0,80	0,97	1	0,96	0,82	0,89	0,90	0,91	0,95	0,90	0,94	0,96
S4	0,83	0,99	0,96	1	0,83	0,91	0,95	0,94	0,94	0,95	0,95	0,97
S5	0,98	0,87	0,82	0,83	1	0,98	0,90	0,68	0,92	0,89	0,90	0,75
S6	0,96	0,93	0,89	0,91	0,98	1	0,95	0,77	0,97	0,95	0,94	0,83
S7	0,85	0,93	0,90	0,95	0,90	0,95	1	0,78	0,97	1,00	0,88	0,84
S8	0,73	0,94	0,91	0,94	0,68	0,77	0,78	1	0,79	0,80	0,93	0,99
S9	0,87	0,94	0,95	0,94	0,92	0,97	0,97	0,79	1	0,97	0,91	0,86
S10	0,84	0,94	0,90	0,95	0,89	0,95	1,00	0,80	0,97	1	0,89	0,85
S11	0,93	0,98	0,94	0,95	0,90	0,94	0,88	0,93	0,91	0,89	1	0,96
S12	0,78	0,97	0,96	0,97	0,75	0,83	0,84	0,99	0,86	0,85	0,96	1

Table 16. Confliction matrix.

Process	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	S11	S12
S1	0	0,12	0,20	0,17	0,02	0,04	0,15	0,27	0,13	0,16	0,07	0,22
S2	0,12	0	0,03	0,01	0,13	0,07	0,07	0,06	0,06	0,06	0,02	0,03
S3	0,20	0,03	0	0,04	0,18	0,11	0,10	0,09	0,05	0,10	0,06	0,04
S4	0,17	0,01	0,04	0	0,17	0,09	0,05	0,06	0,06	0,05	0,05	0,03
S5	0,02	0,13	0,18	0,17	0	0,02	0,10	0,32	0,08	0,11	0,10	0,25
S6	0,04	0,07	0,11	0,09	0,02	0	0,05	0,23	0,03	0,05	0,06	0,17
S7	0,15	0,07	0,10	0,05	0,10	0,05	0	0,22	0,03	0,00	0,12	0,16
S8	0,27	0,06	0,09	0,06	0,32	0,23	0,22	0	0,21	0,20	0,07	0,01
S9	0,13	0,06	0,05	0,06	0,08	0,03	0,03	0,21	0	0,03	0,09	0,14
S10	0,16	0,06	0,10	0,05	0,11	0,05	0,00	0,20	0,03	0	0,11	0,15
S11	0,07	0,02	0,06	0,05	0,10	0,06	0,12	0,07	0,09	0,11	0	0,04
S12	0,22	0,03	0,04	0,03	0,25	0,17	0,16	0,01	0,14	0,15	0,04	0

Table 17. Objective weights.

Process	$\sum _{\mathit{k}=1}^{\mathit{m}}\left(1-{\mathit{r}}_{\mathit{jk}}\right)$	Cj	wj(%)
S1	1,57	0,59	11,83
S2	0,65	0,23	4,72
S3	0,99	0,37	7,51
S4	0,78	0,29	5,79
S5	1,50	0,56	11,35
S6	0,90	0,33	6,58
S7	1,05	0,40	8,05
S8	1,74	0,70	14,11
S9	0,91	0,34	6,80
S10	1,03	0,39	7,88
S11	0,79	0,28	5,72
S12	1,25	0,48	9,65

Fig. 4. CRITIC weight for start-up processes.

Table 18. Inrush current CRITIC method.

Inrush Current CRITIC (A)
Luminaire	S8
GL1A	2,1
T1A	3,1
Mini-Iridium	0,3
NaviaP	4,6
Air 7	5,2

Fig. 5. Weight comparative for start-up processes.

Table 19. Inrush current entropy vs CRITIC method.

	Inrush Current Entropy (A)	Inrush Current CRITIC (A)
Luminaire	S10	S8
GL1A	2,1	2,1
T1A	2,3	3,1
Mini-Iridium	0,3	0,3
NaviaP	2,5	4,6
Air 7	8	5,2

Fig. 6. Inrush current comparison.

Table 20. Final inrush current predicted.

Inrush Current Predicted
Luminaire	Current (A)
GL1A	2,1
T1A	3,1
Mini-Iridium	0,3
NaviaP	4,6
Air 7	8

Fig. 7. Inrush current predicted.