Study and design of High-efficiency light engines based on high-voltage LEDs and on a PFC Boost driver

The aim of this work is the development of a high-efficiency light engine making use of high-voltage (HV) LEDs. These LEDs present a typical operating voltage of 20 to 100 V and a forward current of tens of milliamperes, making them suitable for compact lamps driven from the AC main power supply. Three types of commercial HV LEDs have been characterized and two of them have been selected as the most suitable for the work. Then two different driving solutions based on the PFC Boost topology have been designed to supply 10 LEDs connected in series. The results show that these light engines achieve very high electrical efficiency (up to 94.71 %) and luminous efficacy (up to 86.53 lm/W) while maintaining a low complexity // Lo scopo di questo lavoro è lo sviluppo di un light engine ad alta efficienza che utilizzi LED high-voltage (HV). Questi LED presentano tipiche tensioni operative da 20 a 100 V e una corrente diretta di decine di milliampere, rendendoli adatti per l’uso in lampade compatte alimentate da tensione AC di rete. Tre tipi di LED HV commerciali sono stati caratterizzati e due di questi sono stati scelti come i più adatti per il lavoro. Quindi sono state progettate due differenti soluzioni per driver basati sulla topologia PFC Boost che pilotino 10 LED connessi in serie. I risultati dimostrano che questi light engine ottengono valori molto alti di efficienza elettrica (fino al 94.71 %) e di efficienza luminosa (fino ad 86.53 lm/W) pur mantenendo una bassa complessità.