This master thesis presents the development of a 100 W LED driver, suitable for outdoor and street lighting. In
order to match the driver and LED features, special functionalities are added to the electronic system. To obtain a
long lifetime, electrolytic capacitor are exchanged by film capacitor, with longer useful lifetime. However, this
practice outcome in higher bus voltage ripple, which have to be compensated in the LED current control stage,
named as power control stage. To achieve special functionalities, the proposed driver is designed to operate with
universal input voltage and dimming capability, being the entire driver control implement in a digital way,
increasing significantly the LED driver flexibility. After the literature review, which aimed to evaluate the
characteristics of the LED driver topology structure, the two independent stage topology is selected. The buckboost
converter operating in discontinuous conduction mode is employed on the power factor correction stage.
The power control stage is composed by the DC/DC LLC resonant converter. Once the LED driver topology is
defined, each converter is designed, following by the small signal modeling and the control system design.
Experimental results of the driver operating with a reduced bus voltage capacitance (25 μF), are presented for a
universal input voltage (85 – 265 VRMS) and different dimming levels (100% − 30%). A high power factor (> 0,94)
and a medium to high efficiency (> 82%) is noticed in whole operation points, as well as, a reduced flicker (<
10%), being in accordance with the recent released IEEE Std 1789-2015 and IEC61000-3-2 Class C. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um driver para o acionamento de um módulo de LEDs de 100 W,
destinado a iluminação de exteriores ou iluminação pública. De forma a compatibilizar as características do LED
com o driver, diferentes funcionalidades e condições de operação são adicionadas ao sistema eletrônico
desenvolvido. Para alcançar longa vida útil, o driver desenvolvido substituiu os capacitores eletrolíticos por
capacitores de filme. No entanto, essa prática resulta em maiores ondulações da tensão de barramento, as quais
são compensadas pelo estágio de controle da corrente dos LEDs. De modo a aumentar as funcionalidades do driver,
o mesmo opera com tensão de entrada universal e controle da intensidade luminosa, sendo o sistema de controle
do driver implementado de forma digital, aumentando consideravelmente sua flexibilidade. Após revisão da
literatura, a qual objetivou avaliar as características das estruturas e topologias empregadas em drivers para LEDs,
seleciona-se a estrutura de dois estágios independentes. O conversor buck-boost operando no modo de condução
descontínuo de corrente é empregado no estágio de correção do fator de potência. Para o estágio de controle da
corrente dos LEDs, utiliza-se o conversor CC/CC meia ponte ressonante LLC. Definida a estrutura topológica,
bem como os conversores utilizados, o projeto dos elementos é desenvolvido, seguido da modelagem dinâmica e
do projeto do sistema de controle de cada estágio. Resultados experimentais do driver com reduzida capacitância
de barramento (25 μF) mostram a sua operação com tensão de entrada universal (85 – 265 VRMS) e controle de
intensidade luminosa (100% − 30%). Verificou-se um alto fator de potência (> 0,94) em toda a faixa de operação,
rendimento média-alto (> 82%), bem como reduzida modulação de intensidade luminosa (< 10%), estando em
conformidade com a IEEE Std 1789-2015 e a IEC61000-3-2 Classe C.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/12299 |
| Date | 23 December 2016 |
| Creators | Menke, Maikel Fernando |
| Contributors | Seidel, Álysson Raniere, Bisogno, Fabio Ecke, Dalla Costa, Marco Antonio, Lopes, Juliano de Pelegrini |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, Brasil, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 600, 214f0983-bb85-44c3-ae66-39529bca1179, ff236bb4-ce61-4941-81cb-d6414a3d710e, 2135b2de-6d88-4bc1-9b80-93baac32eb2c, 657bd253-a0a9-45df-a5da-f014bf28ebe0, d0ec8db0-b599-4f35-90d6-1ec00ba28f99 |
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