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开题报告模板
淮阴工学院
毕业设计(论文)开题报告
学生姓名:
陈章杰
学号:
1101205714
专业:
电子信息工程
设计(论文)题目:
大功率LED驱动电源
指导教师:
皇甫立群
2014
年
2
月
20
日
毕业设计(论文)开题报告
1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写
2000字左右的文献综述
文献综述
纵观人类照明史,先后经历了火光照明、白炽灯照明、荧光灯照明。
LED发光二极管作为加入照明家族的新成员,正处于蓬勃发展阶段。
1998年白光LED的开发成功,使得LED应用从单纯的标识显示功能向照明功能迈出了实质性的一步。
从1998年开发成功的白光LED以来短短的十多年时间里,发光效率从最初的5lm/W不断提高,到现在商用已达150lm/W,实验室已达200lm/W,其发光效率已经超过荧光灯。
目前,大功率白光LED已进入商用和民用市场,除了常规的LED夜景灯,LED庭院灯、LED路灯、LED隧道灯已随处可见。
预计不久的将来,随着大功率LED发光效率的不断提高以及价格的不断下降,白光LED将会取代传统照明光源成为通用照明灯进入千家万户。
在电源发展的一百多年来,照明电器作为光源已经经历了三个重要的发展阶段:
白炽灯,荧光灯和高强度气体放电灯,大功率照明LED是将是第四代光源。
高工LED产业研究所调研报告显示,如今LED照明已经超越背光源成为LED市场增长速度最快的应用市场,到2015年,LED国内照明市场的产值渗透率将达到四分之一。
近年来我国随着LED灯应用技术的迅猛发展和日趋成熟,功率型LED驱动显得越来越重要,用市电驱动大功率LED需要解决降压和恒流问题及转换效率,体积,工作时间,成本,电磁干扰和功率因素等问题。
随着LED光效及总体发光量的不断提高,大功率LED照明在普通照明方面得到不断扩展,相应的电源驱动也随市场的升温如雨后春笋般萌发。
本课题研究的是大功率照明LED开关电源的技术,现在正处于一个新兴的热潮中。
随着能源危机和气候变暖问题越来越严重,节能已经成为全球普遍关注的话题。
照明是人类消耗能源的重要方面,照明约占世界总能耗的20%.因此提高照明用的的效率,可以有效缓解能源紧张。
如何提高照明系统的能源利用率,延长照明系统的寿命,取代白炽灯,荧光灯,节能灯的第四代照明灯具是什么?
业界给出的答案就是LED灯照明。
LED照明每W流明数可达到120lm。
远高于白炽灯和日光灯,此外LED灯珠寿命可长达十万小时,并且绿色无污染。
LED照明具备的这些优点决定了其应用前景是非常广阔的,能够成为照明领域的新一代绿色光源[1]。
不过LED的应用,需要合适的驱动控制电路。
大功率白光LED上的正向压降一般为3-4V,不能直接使用市电驱动。
因此一个和LED灯珠匹配的高效,环保,长寿命的电源是必须的,这正是这次选题的目的和意义所在
20世纪90年代以来,随着氮化镓基第三代半导体的兴起,蓝色和白色发光二极管的研制成功,具有高效、节能、环保、寿命长等优点的固体光源LED发光二极管,真正点燃了绿色照明的光辉,被认为是21世纪最有价值的新光源。
但是,大功率LED的电学离散性大,容易受温度的影响,发光二极管导通后,加在LED两端的电压稍有提高,就会引起流过LED的电流急剧上升,严重时会使LED长期超过额定电流工作,容易使LED的半导体芯片烧坏。
要控制大功率LED的亮度,驱动器必须提供恒定的电流。
大功率LED恒流驱动常用的有电阻限流、开管变换器、专用芯片等。
电阻限流方式控制方法简单,但是这种方法不能解决由于供电电压波动引起的光通量输出变化问题,而且能量损耗大,效率低,不能实现节能的目的。
不少半导体厂家推出了大功率LED专用驱动芯片,取得了不错的效果,但是这种芯片价格普遍比较贵。
针对现有驱动电路的缺点,该文提出了一种基于UC3843的峰值电流控制的大功率LED恒流驱动电路,该电路简单易用,控制方法简单,效率高,成本低;并对UC3843的外围电路进行优化设计,实现了PWM调光控制,避免了模拟调光带来的色坐标偏移问题。
其试验结果验证了该驱动电路的可行性。
LED的优缺点
与传统的照明灯相比,LED具有如下优点:
(1)寿命长,可靠耐用,维护费用低廉。
LED可连续使用10万小时,大功率LED寿命也可达5万小时以上,比普通白炽灯泡长100倍;
(2)效率高、耗电小。
现在商用大功率已经可以达到1501m/w,最终可达到200lm/W。
LED的光谱几乎全部集中于可见光区域,其发光效率可达80%~90%,比节能灯还要节能1/4。
以12英寸的红色交通信号灯为例,若采用低光效的140W白炽灯作为光源,所产生的2000lm的白光经红色滤光片后损失90%,只剩下2001m的红光,而采用18个红色LED即可产生同样的光效,但其耗电仅为14W(包括电路损失);
(3)绿色环保:
由于采用电致发光的原理,不像荧光灯含有汞成分,废物可以回收,并且光谱中几乎没有紫外线和红外线,故没有辐射,是很好的绿色照明光源;
(4)点亮速度快。
汽车信号灯是LED光源应用的一个重要领域,由于LED响应速度快(ns级),在汽车上安装高位LED刹车灯,可以减少汽车追尾事故的发生;
(5)适用性广泛:
LED元件的体积可以做得非常小,更加便于各种设备的布置和设计,适合于各种场合;
(6)控制管理:
LED可以集中控制,也易于分散控制或对点进行调节控制,通过控制电路很容易调控亮度,实现多样的动态变化效果。
2参考文献
[1]周志敏,纪爱华.LED照明技术与工程应用[M].北京:
中国电力出版社.2009.2.
[2]任增民,秦会斌.崔佳冬一种大功率LED驱动电路设计与实现[期刊论文]-杭州电子科技大学学报2007(5)
[3]OptoelectronicsIndustryDevelopmentAssociation,LightEmittingDiodes(LEDs)forGeneralIllumination,2002.9
[4]童诗白,华成英.模拟电子技术基础.高等教育出版社.
[5]王声学,吴广宁,蒋伟等.LED原理及其照明应用[J].灯与照明,2006年04期.
[6]李茂华.LED驱动控制研究[D].西南交通大学,2006,28-29.
[7]刘彬.LED恒流驱动电源的研究与设计[D].北京交通大学,2009,22-23.
[8]杨旭,裴云庆.王兆安开关电源技术2004.
[9]期刊论文LED路灯驱动电源的设计-电子设计工程2010,18(6)
[10]王晓明,郭伟玲,高国等.LED——新一代照明光源[J].现代显示,2005年07期.
[11]2009年中国LED产业分析报告[EB/OL].千寻创意资源站.2009.5.
[12]杨恒.LED照明驱动电路设计与实例精选[M].北京:
中国电力出版社,2008.1.
[13]王晓明,郭伟玲,高国等.LED——新一代照明光源[J].现代显示,2005年07期.
[14]2009年中国LED产业分析报告[EB/OL].千寻创意资源站.2009.5.
[15]杨恒.LED照明驱动电路设计与实例精选[M].北京:
中国电力出版社,2008.1.
毕业设计(论文)开题报告
毕业设计(论文)开题报告
2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径)
驱动电路构成及设计
大功率LED是电流型器件,LED的亮度随工作电流的增大而增大,为保证流过每只LED的电流相同,使每只LED的亮度均匀,采用LED串联。
整个电路的结构框图如图1所示。
电流检测为PWM控制电路提供反馈,与PWM控制芯片内的误差放大器的输出信号进行比较,实现对输出脉冲占空比的控制,从而稳定流过LED的电流。
PWMD是数字调光脉冲信号输入,通过调节其占空比可以调节LED的亮度,达到调光的目的。
采用的IC芯片UC3843是高性能固定频率电流模式控制器,芯片有8个引脚,外电路接线简单,所用元件少,且性能优越,成本低,芯片内部具有可微调的振荡器(能进行精确的占空比控制)、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器。
电压调整率好,频率响应好,稳定幅度大;具有低启动电流,带滞后的欠压锁定,工作频率可达500kHz,大电流的图腾柱式输出,非常适合驱动MOS场效应管。
LED是一个电流驱动的低电压单向导电器件,由于这个特点,就要用直流电流或者单向脉冲电流给LED供电。
完成此次课题需了解的模电、数电、LED等知识都已学习,并熟悉各种仿真软件。
学校提供完全开放的实验室,实验室具备本课题所需各种实验器材,可随时在实验室中进行仿真、调试及焊接等。
校图书馆拥有多种与本课题相关的资料可进行查阅,并可在网上对相关论文进行查阅并下载。
因此,本课题可行。
由于LED性能参数的离散性,其正向压降变化范围比较大(最大可达1V以上)。
采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性,并且影响LED的可靠性、寿命和光衰。
同时LED的PN结的温度系数为负,温度升高时LED的正向压降降低,随着LED工作温度的升高,电流会越来越大,以至损坏LED。
由于这个特点,所以LED不能直接用电压源供电,必须采用恒流源供电。
LED的发光强度与LED的正向电流具有非线性关系,LED的发光强度在一定范围内随着流过LED的电流增加而增加,继续增大正向电流,LED发光强度增加幅度降低甚至饱和,因此,应该使LED在一个发光效率比较高的电流值下工作。
采用UC3843设计的大功率LED驱动电路可以克服因电压不稳所引起的发光强度的变化,通过PWM实现了调光控制,基本达到了设计要求。
基本流程框图:
进度安排表:
1
2月17日~3月1日
准备材料,开题答辩
2
3月2日~3月14日
查阅资料,设计方案
3
3月15日~3月25日
到相关的实验室熟悉仿真器
4
3月26日~5月4日
设计单元电路,绘制印刷板图,安装,调试
5
5月5日~5月23日
撰写论文
6
5月24日~5月30日
打印并上交论文
7
6月5日~6月10日
毕业答辩
毕业设计(论文)开题报告
指导教师意见:
1.对“文献综述”的评语:
2.对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测:
年
月
日
指导教师:
(手写签名)
所在专业审查意见:
负责人:
(手写签名)
年
月
日
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