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1、浙江机电职业技术学院电气电子工程学院毕业设计说明书白光LED灯驱动电路设计摘 要对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。作为一种新型的光源，白光LED更具有无污染、长寿命、耐震动和抗冲击的鲜明特点。虽然白光LED的发光效率正逐步提高，但是LED灯配套的驱动器性能不佳，故障率高，成为了LED推广应用的瓶颈。本文介绍了一种照明用LED高效驱动电路的设计方法。本设计采用单独的驱动电路。通过脉宽调制方式来调节LED灯的亮度；采用开关电源供电方式，输入电压范围广、抗干扰性好、驱动效率高，保证了该驱动板在不同场合、不同区域都能正常使用。关键词： LED； 照明； 高效； 驱动White LED lamp
2、driver circuit designAbstractFor general lighting, people need more white light sources. As a new light source, white LED with pollution-free, long-life, vibration and shock resistant to the distinct characteristics. At present, the luminous efficiency white LED is gradually improving, the commercia
3、lization of the device has reached the level of the incandescent lamp, but the fact should not be overlooked that the LED lights and supporting, the driver did not keep up with a timely manner, the drive circuit poor performance, fault Rate is high and promote the use of LED become the bottleneck, t
4、here are many technical issues need to study and solve.This paper introduces a kind of LED lighting efficiently driving circuit design method. This design USES the separate drivers circuit. Through the pulse width modulation way to adjust LED lamp brightness, Using power switch mode, the input volta
5、ge range, anti-jamming good, driving with high efficiency, guarantee the driven plate in different situations, different regions can normal use.Keywords: LED; Lighting; High-efficiency; Driver目 录摘 要.1引 言.3第一章 绪 论.41.1 LED的结构以及发光原理41.2 LED用途介绍41.3 白光LED灯的特点61.3.1 白光LED灯的优点61.3.2 白光LED灯的缺点61.4 我国白光LED
6、发展前景6第二章 白光LED灯驱动电源.82.1 LED驱动电源要求82.2 LED电源的分类82.3 恒流驱动的理由9第三章 LED驱动器.123.1 白光LED驱动器的要求123.2 驱动器的分类123.2.1 恒流源133.2.2 电荷泵133.2.3 开关电源143.3 驱动电源效率15第四章 LED驱动电路设计.174.1 芯片LM3402/LM3402HV电路性能.174.2 PWM调光184.3 输出开路.18结论.20参考文献.21致 谢.21附 件一 实物照片.22引 言“绿色照明”是20世纪90年代初提出的照明领域的新方针，它是从节约能源、保护环境的角度提出的。“绿色照明”
7、是对节约电能、保护环境照明系统的形象说法。绿色照明的质量和水平已成为人类社会现代化程度的一个重要标志之一，成为人类社会可持续发展的一项重要的措施。“中国绿色照明工程”的宗旨是节约能源，保护环境，提高照明质量，是要在我国发展和推广高效照明器具，节约照明用电，建立优质高效、经济舒适、安全可靠、有意环境和改善人们生活质量，提高工作效率、照明环境的更高要求和减少环境污染的需要。我国照明用电在经济用电中仅次于电动机占居第二位，而且以低效照明光源为主，虽然我国组织实施了绿色照明工程，但仍于国外发达国家有着较大的距离。随着新材料、新技术的发展和运用，高效照明产品趋于向小型化、高效化、长寿命、无污染、自然光色
8、的方向发展。LED是一种可将电能转变为光能的半导体发光器件，属于固态光源。高亮度的白光LED的开发成功，使得LED在照明领域得以推广应用，使照明技术面临一场新的革命。LED属于典型的绿色照明光源。LED作为新型光源，具有寿命长、启动时间短、无紫外线、色彩丰富饱满、可做全彩变化、低压安全等特点。LED不仅可用于大型广告显示屏、建筑和交通照明、城市重点建筑的夜景照明光源，而且正在迅速成为非豪华汽车的标准配置，白光LED已经成为便携式电子产品显示屏的主要光源，并朝着日常照明应用的方向发展。LED技术的发展引起了国内外光源界的普遍关注，现在成为具有发展前景和影响力的一项高新技术产品。LED产品的开发研
9、制生产已成为发展前景十分诱人的朝阳产业。目前，随着LED技术的广泛应用及潜在的市场，LED显示出了强大的发展潜力。第一章 绪 论1.1 LED的结构以及发光原理LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就
10、会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要
11、领域。对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（p=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝
12、光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。上个世纪60年代，科技工作者利用半导体结发光的原理，研制成了LED发光二极管。当时研制的，所用的材料是，其发光颜色为红色。经过近30年的发展，现在大家十分熟悉的，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。然而照明需用的白色光LED仅在近年才发展起来，这里向读者介绍有关照明用白光LED。1.2 LED用途介绍可见光的光谱和LED白光的关系 众所周之，可见光光谱的波长范围为380nm760nm，是人眼可感受到的七色光红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但这七种颜色的光都各自是一种单色光。例如LED发的红光的峰值波长为565nm。在可见光的
13、光谱中是没有白色光的，因为白光不是单色光，而是由多种单色光合成的复合光，正如太阳光是由七种单色光合成的白色光，而彩色电视机中的白色光也是由三基色红、绿、蓝合成。由此可见，要使LED发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要制造这种性能的LED，在目前的工艺条件下是不可能的。根据人们对可见光的研究，人眼睛所能见的白光，至少需两种光的混合，即二波长发光（蓝色光黄色光）或三波长发光（蓝色光绿色光红色光）的模式。上述两种模式的白光，都需要蓝色光，所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术，即当前各大LED制造公司追逐的“蓝光技术”。目前国际上掌握“蓝光技术”的厂商仅有少数几家，所以白光LED的推
14、广应用，尤其是高亮度白光在我国的推广还有一个过程。2白光LED的工艺结构和白色光源 对于一般照明，在工艺结构上，白光LED通常采用两种方法形成，第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光；第二种是多种单色光混合方法。这两种方法都已能成功产生白光器件。第一种方法产生白光的系统如图所示，图中LED 芯片发蓝光（=465nm），它和YAG（钇铝石榴石）荧光粉封装在一起，当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光，结果，蓝光和黄光混合形成白光（构成的结构如图所示）。第二种方法采用不同色光的芯片封装在一起，通过各色光混合而产生白光。3白光LED照明新光源的应用前景 为了说明白光LED的特点，先看看目前所用的照明灯光源的状况。白炽灯和卤钨灯，其光效为1224流明瓦；荧光灯和HID灯的光效为50120流明瓦。对白光LED：在1998年，白光LED的光效只有5流明瓦，
