LED驱动电路 毕业论文.doc
《LED驱动电路 毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《LED驱动电路 毕业论文.doc(18页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、论文目录1 绪论 (3) 1.1 国内外LED技术的进展(3) 1.2 LED产业的市场前景分析(3)2 LED基础知识(4) 2.1LED的工作原理 (4) 2.2.LED的分类(5)3 LED驱动电路(6) 3.1 驱动技术方案 (6) 3.2 LED的连接形式 (8) 3.3 LED的驱动方式 (10)4 电荷泵驱动LED的几种典型电路 (12) 4.1 LTC3202电荷泵驱动白光LED的电路(12) 4.2 MAX1910/MAX1912电荷泵驱动白光LED的电路 (13) 4.3 LM3354/LM2792电荷泵驱动白光LED的电路(14) 4.4.CAT3200/CAT3200-
2、5 电荷泵驱动白光LED的电路 (16)5 结论(17)6 参考文献(17)LED驱动电路 摘要:LED光源由于具有使用寿命长、光效高、节能、无频闪等优点,正逐渐取代传统照明光源而走进千家万户,因此针对LED照明系统驱动电源的研究成为电力电子行业的一个热门课题。LED驱动电源的可靠性问题是影响LED照明系统照明品质和使用寿命的关键因素。本文通过国内外LED进展情况,主要介绍了LED结构及特性、LED驱动电路以及LED集成驱动电路。关键词:光效;节能;LED驱动电路;LED集成驱动电路LED circuit driver Abstract:Due to the advantages of lon
3、g life, high light-efficiency, energy saving, no flicker, etc., traditional light sources are gradually replaced by LED light source in the field of family lighting. More and more attentions are payed on the research and development of LED drivers for researchers of power electronics.Reliability iss
4、ue is a key factor affecting the lighting quality and life of LED lighting system.This paper mainly introduces the structure and characteristics of LED,LED drive circuit and LED integrated drive circuit through the process of LED.Key words: lighting effect;energy-saving;LED drive circuit;LED integra
5、ted drive ciruit1 绪论1.1国内外LED技术的进展 近几年,LED的发光效率已增长100倍,而成本却下降了10倍,目前已广泛用于大面积图文显示、状态指示、标志照明、信号显示、液晶显示器的背光照明、汽车组合尾灯及车内照明等方面1。在LED光源及市场开发中,极具发展与应用前景的是白光LED,其用作固体照明器件的经济效益显著,且有利于环保,正逐步取代传统的白炽灯。白光LED的世界年增长率在20%以上,美国、日本、欧洲国家以及中国台湾均推出了半导体照明计划。 美国波士顿的Photonics Research研究中心报道了LED技术方面的新进展,声称光效要达到330lm/W。被称作Ph
6、oton-rectcling的半导体光源可以发出蓝、黄两种波长的光,所发出的光能使人感到是白色的光。这种光效与目前市场上的LED相比要高出10倍甚至更高 OSRAM公司已经开发出一种薄型的LED,称作Market LED。这款产品只有6nm高,延边安装的LED将光射入一个导光的材料,从而将光均匀地分布在照射表面。这种模块可以用于走廊、剧场、影院的座号的定向照明,其能耗从一瓦到几瓦不等,主要取决于模块的大小,此种模块基本上不发热。1.2.LED产业的市场前景分析 近些年,LED市场规模快速提升。2005年中国LED的产量已经达到262.1亿只,市场规模更是突破百亿元大关,达到114.9亿元。LE
7、D全彩显示屏是1990年代在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体,它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成的大面积显示屏幕,结合了微电子、 光学、计算机、信息处理等诸多现代高新技术,具有环境适应能力强、高节能、寿命长、多变幻、利环保、高新尖等一系列优势。LED显示屏不仅画面亮度高、对 比度大,色彩鲜艳,而且可显示动态画面和文字,它主动光发,远距离分辨率高,即使在百米以外,视觉效果跟在家里看电视一样,已广泛用于人流量多的公共场 所、交通要道。 其功能除广告宣传外,还可发布信息,丰富人们的文化娱乐生活,是观众喜爱的信息传播媒体,在我国北京、上海、重庆等大城市已推广应用,并收到了很好的效 果。而近
8、期,国内著名的广告公司分众传媒、东方明珠移动纷纷进军户外LED市场,则更昭示了这一市场的勃勃生机。 据专家预测,今后几年全球各类LED显示屏需求每年均会达到几十亿美元,而且还在逐年递增。而在中国,据全国光学光电子行业协会LED显示屏分会统计,去年LED显示屏全行业的销售额约为40亿元,随着加入WTO,又借助2008奥运会和2010年上海世博会带来更多的眼球经济,以及国家对环保问题的重视 等多种利好因素的影响下,LED显示屏在体育、户外广告、交通等诸多领域的市场将有显著的增加。专家预测认为:国内市场LED全彩屏需求增长率将高达 30%以上2。2 LED基础知识2.1 LED的工作原理半导体二极管
9、又称晶体二极管,它由两种不同的半导体(P型和N型半导体)形成的一个PN结组成。(1)给PN结加正向偏置电压,即P区接电源正极,N区接电源负极,此时称PN结为正向偏置(简称正偏),如图2-1(a)所示。由于外加电源产生的外电场的方向与PN结产生的内电场的方向相反,削弱了内电场,使PN结变薄,有利于两区多数载流子向对方扩散,形成正向电流,此时PN结处于正向导通状态。PN结正向偏置的特点是:低电阻,大的正向扩散电流。(2)给PN结加反向偏置电压,即N区接电源正极,P区接电源负极,此时称为PN结反向偏置(简称反偏),如图2-1(b)所示。图2-1由于外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使PN
10、结加宽,阻碍了电子的扩散运动。在外电场的作用下,只有少数载流子形成很微弱的电流,形成反向电流。应当指出,少数载流子是由于热激发产生的,因而PN结的反向电流受温度影响很大。PN结反向偏置的特点是:高电阻,很小的反向漂移电流。总之,PN结具有单向导电性,即PN结加正向电压时,电阻很小,处于导通状态;PN结加反向电压时,电阻很大,处于截止状态3。LED与普通二极管一样,也是由PN结构成的,同样具有单向导电性。LED工作在正偏状态下,在正向导通时能发光,所以它是一种能把电能转化成光能的半导体器件。LED半导体在正向偏压下通过电子与空穴的复合运动,将复合的能量以光(有效复合)或热(无效复合)的形式释放,
11、发出的光场呈扇形分布,其发光强度略大于最大强度的一半之处所形成的角度称为半强角度。在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(简称少子)的一部分与多数载流子(简称多子)复合而发光,如图2-2所示。图2-2 LED发光原理对于LED器件,一半常用的极限参数有以下几项:(1) 最大允许耗散功率:一般指环境温度为25时的额定功率。当环境温度升高,则LED的最大允许耗散功率将会下降。(2) 最大允许工作电流:由最大允许散耗功率来确定。参考一般技术手册中给出的工作电流范围,最好在使用时不要用到最大工作电流。要根据散热条件来确定,一般只用到最大电流的60%为好。(3)
12、最大允许正向脉冲电流:一般是由占空比与脉冲重复频率来确定。LED工作于脉冲状态,可通过调节脉宽来实现亮度调节,例如,LED显示屏就是利用这个手段来调节亮度的。(4) 反向击穿电压:一般要求反向电流为指定值的情况下可测试反向电压,反向电流在5100之间。反向击穿电压通常不能超过20,在设计电路时,一定要确定加到LED的反向电压不要超过204。2.2 LED的分类常见LED器件形式:应用于显示屏的LED发光器件主要有单体LED、LED点阵模块、贴片式LED发光灯和像素管。(1)贴片式LED发光灯:贴片式LED也称SMD LED,其中的LED采用贴焊模式封装,用于户内全彩色显示屏,可实现单点维护,能
13、有效地克服马赛克现象。(2)单体LED:一般由单个LED晶片、反光碗、金属阳极和金属阴极构成,外包是具有透光、聚光能力的环氧树脂外壳。可用一个或多个(不同颜色的)单灯构成一个基本像素。由于其亮度高,单体LED多用于户外显示屏。(3)LED点阵模块:由若干个晶片构成发光点阵,然后用环氧树脂封装于塑料壳内,适合于行、列扫描驱动,可构成高密度的显示屏,多用于户外显示屏。常见LED照明产品:LED半导体照明,通常划分为通用照明和特殊照明两大领域。通用照明指超高亮度白光照明,特殊照明主要包括景观照明、显示屏、交通信号灯、汽车灯、背景光源、特种工作照明(矿灯、警示灯、防爆灯、援救灯、野外工作灯等)、军事及
14、其他应用。LED发光管的分类:(1)按发光颜色分:按发光管的发光颜色可分为红光、橙光、绿光、蓝光和白光灯LED。作为特殊用途的LED发光管,有的含有两种或三种颜色的芯片,可以按照时序分别发出两种或三种颜色的光。(2)按出光面特征分:按发光管出光面特征分,有圆形灯、方形灯、矩形灯、面发光管、侧向管、表面安装用微型管灯。(3)按结构分:按发光发光二极管的结构分,有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装灯类型。(4)按波长分:按波长分,可分为可见光LED(380780)和不可见光LED(用于红外线遥控器的LED的波长为850950,用于光通信光源的LED的波长为13001550)5。3 LE
15、D驱动电路3.1驱动技术方案原始电源有各种形式,但无论哪种电源,一般都不能直接给LED供电。因此,要用LED作照明光源就要解决电源变换的问题。LED实际上市一个电流驱动的低压单向导电器,LED驱动器应具有直流控电、高效率、PWM调光、过压保护、负载断开、小型尺寸以及简便易用灯特点。给LED供电的电源变换器的设计必须注意一下事项:(1) LED是单向导电器件,由于这特点,就要用直流电流或者单向脉冲电流给LED供电。(2) LED是一个具有PN结结构的半导体器件,具有试磊电势,这就形成了导通门限电压,加在LED上的电压值超过这个门限电压时LED才会充分导通。LED的门限电压一般在2.5V以上,正常
16、工作时的管压降为34V.(3) LED的电流电压特性是非线性的,流过LED的电流在数值上等于供电电源的电工势减去LED的势垒再除以回路的总电阻。因此,流过LED的电流和加在LED两端的电压不成正比。(4) LED的PN结的温度系数为负,温度升高时LED的势垒电势降低,所以LED不能直接用用电压源供电,必须采用限流措施,否则随着LED工作时温度的升高,电流会越变越大,以致损坏LED。(5) 流过LED的电流和LED的光通量的比值也是非线性的。LED光通量随着流过LED的电流增加而增加,但却不成正比,越到后来光通量增加的越少。因此,应该使LED在一个发光效率比较高的电流值下工作。另外,LED也和其
17、他光源一样,所能承受的电功率是有限的。如果加在LED上的电功率超过一定数值,LED可能损坏。由于生产工艺和材料特性方面的差异,同样型号的LED的势垒电势以及LED的内阻也完全不一样,这就导致LED工作时的管压降不一致,再加上LED势垒电势具有负的温度系数,因此,LED不能直接并联使用6。用原始电源给LED供电有四种情况:低电压驱动、过渡电压驱动、高电压驱动以及市电驱动。不同的情况在电源变换器的技术实现上有不同的方案。下面简要介绍这几种情况下的电源驱动方法。(1)低电压驱动:低电压就是指低于LED正向导通压降的电压驱动LED,如一节普通干电池或镍铬/镍氢电池,其正常供电电压为0.81.65V。低
18、电压驱动LED需要把电压升高到足以使LED导通的电压值。对于LED这样的低功耗照明器件,这是一种常见的使用情况,如LED手电筒、LED应急灯、节能台灯灯。由于受单节电池容量的限制,一般不需要很大的功率,但要求有最低的成本和比较高的变换效率。另外,考虑到有可能配合一节5号电池工作,还要有最小的体积,其最佳技术方案是电荷泵式升压变换器。(2)过渡电压驱动:过渡电压驱动是指给LED供电的电源电压值在LED管压降附近变动,这个电压有时可能略高于LED的管压降,有时可能略低于LED管压降。如一节锂电池或两节串联的铅酸电池,满电时电压在4V以上,电快用完时电压在3V以下。用这类电源供电的典型应用有LED矿
19、灯灯。过渡电压驱动LED的电源变换电路既要解决升压问题又要解决降压问题,为了配合一节锂电池工作,也需要有尽可能小的体积和尽量低的成本。一般情况下功率也不大,其最高性价比的电路结构是反极性电荷泵式变换器。(3)高电压驱动:高电压驱动是指给LED供电的电压值始终高于LED管压降,如6V、12V、24V蓄电池。典型的应用有太阳能草坪灯、太阳能庭院灯、机动车的灯光系统等。高电压驱动LED要解决降压问题,由于高电压驱动一般是由普通蓄电池供电,会用到比较大的功率(如机动车照明和信号灯光),应该有尽量低的成本。变换器的最佳电路结构是串联开关降压电路。(4)市电驱动:这是一种对LED照明应用最有价值的供电方式
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- LED驱动电路 毕业论文 LED 驱动 电路
链接地址:https://www.31doc.com/p-4508434.html