Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aims to develop a family of electronic converters with electrical isolation to supply a group of power light emitting diodes, applied to street lighting systems. The converters have high power factor and still meets the IEC61000-3-2, for lighting equipment. The integration between the power stages is realized to decrease the number of active semiconductors in the topologies. The topologies are modeled, considering the electrical model of light emitting diodes, and controllers are proposed to turns possible the reduction of the capacitances values in the analyzed topologies. This reduction aims to turns possible the replacement of the electrolytic capacitors for film capacitors, with higher lifetime. The implemented topology is a converter with 70 W of power, supplying 32 power LEDs with 700 mA. The experimental results prove the design methodology, presenting the desired characteristics, like high power factor (0.962), agreement with the standard IEC 61000-3-2 and high efficiency (88%). / Este trabalho visa o desenvolvimento de uma família de conversores eletrônicos com isolação elétrica para o acionamento de um conjunto de diodos emissores de luz de potência, aplicados à iluminação pública. Estes sistemas devem possuir elevado fator de potência e ainda estar de acordo com a norma IEC 61000-3-2, para equipamentos de iluminação. É realizada a integração entre os estágios de potência, de tal forma a reduzir o número de semicondutores ativos das topologias. As topologias são modeladas, considerando o modelo elétrico dos diodos emissores de luz, e é proposto o uso de controladores, visando possibilitar a redução dos valores de capacitâncias das topologias analisadas. Esta redução possibilita a substituição de capacitores eletrolíticos por capacitores de filme, com maior vida útil. Um protótipo para 70 W foi implementado, alimentando 32 LEDs de potência com 700 mA, foram utilizados os conversores Boost-Flyback, Buck-Flyback e Buck-Boost Flyback, além disso o conversor Flyback foi implementado visando a comparação entre conversores integrados e de estágio único. Os resultados experimentais comprovam a metodologia de projeto, apresentando as características desejadas, como elevado fator de potência (0,962), concordância com a norma IEC 6100-3-2 e rendimento de 88%.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a design methodology and analysis of electronic circuits applied to outdoor lighting systems using light emitting diodes (LEDs). The goal of topologies developed here is to supply the LEDs from the mains, with high power factor, and from batteries when it is needed. Thus, some topologies employing integrated DC-DC converters and single stage converters are proposed and analyzed. The main application of these topologies is street lighting systems without energy consumption from the mains during the Peak Load Time, feeding the circuit by batteries. Moreover, the batteries can keep the system working during a possible fault in the main power supply, operating as an emergency lighting system. These applications are justified by the reduction in energy demand from the electric power system and by the increase in the lighting system reliability. Throughout the work, the main characteristics of the LED and batteries applied in lighting systems are presented, as well as the specification of the luminaire and the battery bank employed. The design methodology proposed for each topology aims to help the converter design intended for better utilization of semiconductors and reduce the value of the bus capacitor. A critical analysis of the converters is performed in order to evaluate the efficiency of the circuits, the power factor, the voltage and current characteristics of the main devices, and compliance with the IEC 61000-3-2 Class C standard that limits the harmonic content of the input current. Finally, electronic circuits are proposed for the management and control of the lighting system. / Este trabalho apresenta uma metodologia de projeto e análise de circuitos eletrônicos aplicados à iluminação de exteriores empregando diodos emissores de luz (LEDs). O objetivo das topologias desenvolvidas neste trabalho é proporcionar aos LEDs uma alimentação adequada através da rede elétrica, com alto fator de potência, e através de baterias quando necessário. Para isso, são propostas e analisadas algumas topologias empregando conversores CC-CC integrados e de estágio único. Estas topologias têm como principal aplicação sistemas de iluminação pública sem consumo de energia a partir da rede elétrica durante o Horário de Ponta, alimentando o circuito por baterias. Além disso, as baterias podem manter o funcionamento do sistema durante uma possível falha no fornecimento de energia pela rede elétrica, operando como um sistema de iluminação de emergência. Estas aplicações são justificadas pela redução da demanda de energia do sistema elétrico de potência durante horários críticos e aumento da confiabilidade do sistema de iluminação pública. Ao longo do trabalho, as principais características do LED e de baterias aplicadas em sistemas de iluminação são abordadas, juntamente com a especificação da luminária e do banco de baterias empregados. A metodologia de projeto proposta para cada topologia desenvolvida tem por objetivo auxiliar o projeto do conversor visando melhor aproveitamento dos semicondutores e redução do valor do capacitor de barramento. A análise crítica dos conversores é realizada com o objetivo de avaliar a eficiência dos circuitos, o fator de potência, características de tensão e de corrente nos principais componentes e o atendimento à norma IEC 61000-3-2 Classe C que limita o conteúdo harmônico da corrente de entrada. Por fim, são propostos circuitos eletrônicos para o gerenciamento e controle do sistema de iluminação.