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照明用大功率发光二极管的保护及恒流驱动的研究

作　者: 孙明坤
导　师: 周雒维
学　校: 重庆大学
专　业: 电气工程
关键词: LED光电模型 曲线拟合 保护芯片 开环恒流驱动 LC串联谐振
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


LED节能环保等优点使其应用越来越广泛,但其在隧道灯、路灯等照明领域的推广应用过程中,仍然存在问题需要解决。其中LED的断路保护和异常发热时的温度保护问题限制了LED串联的数目,从而会增加LED恒流驱动的数目。针对这个问题,文中研究了一种能够实现LED的过压断路及温度保护的芯片,用来提高LED串联的数目。另外,针对LED恒流驱动问题,文中用LC串联谐振电路实现LED开环恒流驱动,并用该驱动电源验证了保护芯片的功能。本文的主要内容为:首先建立了一种LED光电模型,通过仿真,研究驱动电流对LED发光效率的影响,用于指导LED保护与驱动电源的设计。根据LED伏安特性曲线和LED正向电流与相对发光效率的关系曲线,采用曲线拟合的方法,得到各自关系曲线的表达式,利用表达式设计LED光电模型。利用该光电模型,通过仿真,分析了5种驱动电流对LED发光效率的影响,最后进行实验研究,并证明了仿真模型的正确性。之后研究一种能够实现LED的过压断路及温度保护的芯片,其可以提高LED串联的数目,从而减少恒流驱动电源的数目。文中阐述了保护芯片工作原理,根据工作原理设计能够集成的保护电路,并对保护电路进行分析,得出了电路的设计方法及依据。文中对保护电路进行仿真分析,结果说明设计的保护电路能够实现过压、断路及温度保护功能。根据设计的电路结构,利用分立器件搭建模拟电路进行实验验证,实验结果与仿真分析相一致,证明保护电路的正确性。最后利用LC串联谐振电路设计LED开环恒流驱动器,其可以用于分布式直流母线结构中,可以提高电源的可靠性,与LED的长寿命相匹配。文中对开环恒流原理进行了详细分析,得出开环恒流条件。同时给出了开环恒流驱动器中开关频率、谐振电感电容以及变压器变比的设计依据。根据此依据进行电路设计与仿真分析,并对谐振电感和变压器进行了理论计算,设计实验进行实验验证,实验结果与仿真相一致,证明了分析设计的正确性。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-17
  1.1 引言  8-10
  1.2 LED 在隧道灯、路灯等照明领域应用中的问题  10-15
    1.2.1 LED 保护问题  10-13
    1.2.3 LED 驱动电源问题  13-15
  1.3 本文的研究意义及主要内容  15-17
    1.3.1 本文的研究意义  15
    1.3.2 本文的主要内容  15-17
2 LED 建模及分析  17-30
  2.1 LED 的基本特性  17-18
  2.2 LED 仿真模型的现状  18-20
  2.3 LED 光电模型的实现  20-22
    2.3.1 LED 光电模型的建模思路  20
    2.3.2 模块特性表达式的曲线拟合  20-22
  2.4 LED 光电模型的仿真与实验分析  22-28
    2.4.1 LED 光电模型的仿真  22-23
    2.4.2 LED 光电模型的实验验证  23-27
    2.4.3 仿真与实验结果分析  27-28
  2.5 本章小结  28-30
3 LED 保护芯片的研究  30-47
  3.1 LED 保护芯片的设计原理  30-32
  3.2 LED 保护芯片的电路模型及仿真分析  32-42
    3.2.1 LED 保护芯片的具体的功能结构  32-33
    3.2.2 LED 各功能模块的电路结构  33-38
    3.2.3 LED 保护芯片的外观结构  38
    3.2.4 LED 各功能模块的电路参数的设计  38-40
    3.2.5 LED 各功能模块的整体仿真与分析  40-42
  3.3 LED 保护芯片功能的实验验证  42-46
  3.4 本章小结  46-47
4 LED 开环恒流驱动电源的分析与设计  47-62
  4.1 开环恒流源的原理与分析  47-51
  4.2 开环恒流源的参数设计  51-56
    4.2.1 工作频率的选择  51-52
    4.2.2 谐振单元的设计  52-54
    4.2.3 隔离变压器的设计  54-56
  4.3 仿真与实验验证  56-61
    4.3.1 系统整体仿真  56-58
    4.3.2 实验验证  58-61
  4.4 本章小节  61-62
5 结论与展望  62-64
  5.1 全文总结  62-63
  5.2 后续研究工作的展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
附录  68
  A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  68
  B. 作者在攻读硕士学位期间发表的专利目录  68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 半导体二极管 > 二极管：按结构和性能分 > 发光二极管
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