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LED驱动电源及其控制技术的研究与应用

2020-12-12阅读(866)

LED驱动电源及其控制技术的研究与应用

论文摘要

LED光源作为第四代新光源受到越来越多的人的关注与支持,毋庸质疑,这种典型节能、环保的绿色光源是未来几十年最具发展前景的高新技术之一,其蕴藏的商机巨大,逐渐成为全球经济环境下群雄逐鹿的新战场。白光LED的发光效率正在迅速提高,商品化器件的发光效率已大大超过白炽灯的水平,120lm/W的白色LED,发光效率已与荧光灯的水平相当,并在稳步增长之中,北京奥运工程“水立方”在LED照明技术上的成功应用,已成为今后LED应用学习的典范。LED的价值不言而喻,而在实际应用中,LED性能稳定性决定了其市场地位,LED制造是一个复杂的过程,从衬底晶体生长机械切削到LED外延生长,圆片制造,晶片制造再到封装,接着焊接在铝基板上,最后的驱动,老化,长时间工作,在整个生产链条中,驱动电源性能的好坏,直接影响着LED灯具的使用寿命,驱动电源的使用寿命是LED灯具突破可持续长时间工作的瓶颈。本论文围绕目前LED驱动电源常用的高效率BUCK,BOOST,LLC,QR-flyback电路架构的设计原理展开,结合详细的实验,更加详细地讨论了开关电源原理,通过设计实例分析,恒流模块的应用,以及控制调光电路设计和优化来验证在整个LED应用系统里LED驱动电源和控制技术的重要性,主要的论述了:1)认识并验证LED光,电,色,灯具结构等各个方面相互依存的关系,寻找其中关键的规律,分析其变化的内在原理。2)LED是由电流驱动的器件,其光色性能等与正向工作电流呈比例关系,其光通量,辐射通量,结温,光效,正向电压等随驱动电源输出的电流的变化而变化,通过实验例证,详细分析了LED性能与其驱动电源性能的相互关联的内在原因。3)通过对LED驱动电源实例设计,详细分析了如何设计高效率LED电源以及如何保证LED驱动电源的品质和可靠性。4)通过对LED的调光技术的分析和实验,讨论了LED调光的常用方式以及控制器在LED智能照明中的解决方案。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景与意义
  • 1.2 LED 及驱动和控制器所要符合的标准
  • 1.2.1 与LED 照明产品有关的国家标准
  • 1.2.2 与LED 照明产品有关的IEC 标准
  • 1.3 当前国内外LED 驱动电源技术的发展现状
  • 1.4 本章小结
  • 第二章 LED发光原理及相关参量对驱动的技术要求
  • 2.1 LED 发光原理
  • 2.2 LED 电气特性
  • 2.2.1 LED 电学特性
  • 2.2.2 LED C-V 特性
  • 2.2.3 最大允许功耗Pmax
  • 2.2.4 响应时间
  • 2.3 LED 光学特性
  • 2.3.1 发光强度及其半值角分布
  • 2.3.2 发光峰值波长及其光谱分布
  • 2.3.3 光通量
  • 2.3.4 发光效率和光谱光效效率
  • 2.3.5 发光亮度
  • 2.3.6 寿命
  • 2.4 热学特性
  • 2.5 LED 对其驱动电源技术要求
  • 2.5.1 LED 驱动方式
  • 2.5.2 驱动电源技术要求
  • 2.6 本章小结
  • 第三章LED之驱动电源原理
  • 引言
  • 3.1 LED 之驱动电源常用DC-DC 变换拓扑
  • 3.1.1 BUCK 变换器电路
  • 3.1.2 BUCK 工作原理
  • 3.1.3 工作模式
  • 3.2 BOOST 升压变换器
  • 3.2.1 工作原理
  • 3.2.2 工作模式
  • 3.3 准谐振反激式拓扑电路
  • 3.3.1 反激变换器基本原理
  • 3.3.2 开关准谐振变换器和零电压开关准谐振变换器
  • 3.4 LLC 谐振转换器
  • 3.4.2 LLC 谐振转换器工作原理
  • 3.4.3 LLC 谐振各种转换器特性
  • 3.4.4 LLC 电路分析与模型
  • 3.4.5 LLC 转换器的运行
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 实际案例设计（绿色准谐振反激拓扑）
  • 4.1 能源之星标准
  • 4.1.1 电源工作时平均效率
  • 4.1.2 电源空载时待机功耗要求
  • 4.2 输入电路设计
  • 4.2.1 输入保险丝参数确认
  • 4.2.2 浪涌电流抑制电路
  • 4.2.3 防雷电路设计
  • 4.2.4 整流电路参数确认
  • 4.2.5 EMI 电路设计
  • 4.3 APFC 电路设计
  • 4.3.1 连续模式的基本关系
  • 4.3.2 临界连续Boost 电感设计
  • 4.4 主拓扑架构电路设计
  • 4.4.1 绿色模式准谐振反激拓扑控制IC（FAN6921）功能介绍
  • 4.4.2 案例实际电路图
  • 4.4.3 IC PFC 阶段电路参数设计
  • 4.4.4 辅助绕组的设计
  • 4.4.5 VIN 和V O, PFC 取样电路的设计
  • 4.5 PFC 感应电流取样电阻的计算
  • 4.6 PFC 输出电容容值确认
  • 4.6.1 PFC 补偿网络设计
  • 4.7 次级反射电压的确认
  • 4.8 主变压器设计
  • 4.9 谷底检测电路设计
  • 4.10 反馈电路的设计
  • 4.11 样机测试波形图
  • 4.12 LED 驱动电源可靠性对策
  • 4.13 本章小结
  • 第五章 LED调光及控制技术
  • 5.1 LED 灯控制技术与应用
  • 5.1.1 LED 调光的方式
  • 5.1.2 应用实例
  • 5.2 LED 灯具控制系统
  • 5.3 本章小结
  • 结论
  • 展望及未来研究方向
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间取得的研究成果
  • 致谢
  • 附表

    • 相关论文文献

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