Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents an analysis and design of two Light Emitting Diode (LED) drivers topologies based on static switched converters aiming to avoid using electrolytic capacitors. Considering the low lifetime of electrolytic capacitors compared to LEDs, the topologies aims for reducing the storage capacitance and replaces it by a longer lifetime capacitor, increasing the overall system life span. A Proportional Integral controller is designed to reduce the output current ripple. Consequently, it reduces the bus voltage ripple which allows working with reduced bus capacitances. The input current harmonic distortion limit must be observed. The power factor correction stage is based on a Single Ended Primary Inductance Converter (SEPIC) operating under discontinuous conduction mode (MCD) for both topologies. The power control (PC) stage is performed by a Buck converter for the SEPIC-Buck topology and by a Ćuk converter for the SEPIC-Ćuk topology. These PC converters present output current source behavior, suitable for LED application. Two LED driver prototypes are implemented and the results present high efficiency and a 50% current ripple on the LED. Furthermore a simple dimming strategy is proposed and implemented. / Este trabalho apresenta uma análise e projeto para duas topologias de circuito de acionamento para Diodos Emissores de Luz (LED) utilizando conversores estáticos integrados com o objetivo de evitar a utilização de capacitores eletrolíticos. Considerando a baixa vida útil dos capacitores eletrolíticos, se comparada à dos LEDs, as topologias buscam reduzir a capacitância de barramento tornando possível a utilização de capacitores de maior vida útil, aumentando a vida útil do sistema como um todo. Um controlador Proporcional Integral é projetado para reduzir a ondulação na corrente de saída. Consequentemente, a ondulação da tensão de barramento é reduzida permitindo o uso de capacitâncias de barramento reduzidas. O limite da distorção harmônica da corrente de entrada deve ser observado. O estágio de correção do fator de potência é baseado no Conversor com Indutância Simples no Primário (SEPIC) operando no modo de condução descontínuo (MCD) para ambas as topologias. O estágio de controle de potência (PC) é realizado por um conversor Buck para a topologia SEPIC-Buck e por um conversor Ćuk para a topologia SEPIC-Ćuk. Os conversores do estágio PC apresentam característica de fonte de corrente na saída, conveniente para a utilização de LEDs. Dois protótipos para circuitos de acionamento para LEDs são implementados e os resultados apresentam alta eficiência e uma ondulação de 50% na corrente dos LEDs. Além disso, um circuito de controle da intensidade luminosa de bastante simplicidade é proposto e implementado.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis presents the study and characterization of organic light-emitting diodes (OLEDs) with the proposal of obtaining an equivalent model that is useful in the OLED driver design and in lighting systems projects. Initially, a literature review covering the operating principle and the constructive aspects of OLEDs is presented. From this, a model that integrates scale, photometrical, electrical and thermal aspects is proposed. This model is static and dynamic and is called EFET. A procedure for parameter identification of the model is proposed, jointly with an analysis of the intrinsic capacitance effect on the OLED electrical, thermal and photometrical performance. The proposed model is able to predict and simulate the OLED based lighting systems before building, saving time and cost. The model is validated using different OLED samples and conclusions are derived from the experimental validation and simulation results. An approach considering the dimming methods of OLEDs is presented, showing the chromatic impact caused by each method. Finally, an OLED driver based on the concept of switched capacitor converters is proposed. The thesis results are satisfactory and provide an enhancement to the state of the art in modeling and OLED driving. / A presente tese de doutorado apresenta o estudo e a caracterização de diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) com a proposta de um modelo equivalente que é útil no desenvolvimento de circuitos de acionamento e na análise de OLEDs, quando aplicados em sistemas de iluminação. Inicialmente, é apresentada uma revisão bibliográfica contemplando o princípio de funcionamento e os aspectos construtivos dos OLEDs. A partir disto, um modelo que integra os aspectos de escala, fotométricos, elétricos e térmicos é proposto. Esse modelo é denominado EFET e é dividido em estático e dinâmico. Uma proposta de procedimento para identificação dos parâmetros do modelo é apresentada, juntamente com a análise do efeito da capacitância intrínseca dos OLEDs no seu desempenho elétrico, térmico e fotométrico. Com o modelo proposto pode-se predizer e simular o comportamento dos OLEDs antes de construir o sistema de iluminação, reduzindo custos e tempo de desenvolvimento. O modelo é validado empregando diferentes amostras de OLEDs. Conclusões são obtidas a partir da validação experimental e de simulações empregando simuladores elétricos e da fluidodinâmica computacional através do método de elementos finitos. Uma abordagem considerando os métodos de ajuste da intensidade luminosa de OLEDs é apresentada, evidenciando o impacto cromático provocado por cada método. Por fim, um circuito de acionamento para OLEDs baseado no conceito de capacitores chaveados é proposto. Os resultados obtidos são satisfatórios e proporcionam um incremento ao estado da arte da modelagem e acionamento de OLEDs.