led照明球灯的无源驱动电路的研制
摘 要由于全球的资源日益紧张，人们节约与环保的意识也逐步加强。现代社会对照明需求日益提高，所用能源消耗巨大。LED作为第三代固体照明新光源，具有发光效率高，使用寿命特长，体积小，不怕振动，便于安装，容易实现发光场景的配合布置等诸多优特点，受到各国政府的普遍重视和积极推广，也受到人们的普遍欢迎和广泛使用。本论文在分析市场和实验的基础上，对于应用最多的小功率LED球泡，设计一款新型的照明电源电路，釆用容抗作为主要降压变换元件，对LED管芯实现驱动照明。目前市场上大多数使用的以开关电源电路为基础的驱动电路，存在电路复杂，且价格较昂贵，可靠性低等缺点。在小功率(≤3W)和供电电压较稳定的情况下，无源驱动电路具有电路简单，元器件小，自身基本无功耗，工作极为可靠，是非常适用的一种LED驱动照明工作电路。本文综合了LED照明光源几种驱动电路的性能比较，分析对比可靠性以及价格等方面的因素，设计研制了一种2W功率的LED无源驱动电路。首先对一定功率LED管芯换算为等效电阻R，依据RC串联阻抗交流特性的研究运用，通过矢量法计算求岀电容C的参数，并釆用一定的电路稳压和保护措施。制作了设计电路的硬件样品，并对额定工作条件下的功率；供电电压波动±10%的条件下的工作状态进行了测试比较和分析。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景和意义 1
1.2 LED驱动电路的发展现状 1
1.3 论文的主要工作及内容安排 2
第二章 无源驱动电路简介和优势 3
2.1 设计构思 3
2.2 无源电路的整体框架 3
2.3 无源驱动电路和开关电路的比较 4
2.3.2 开关电源的缺点 5
2.3.2 无源驱动电路的优势及注意事项 5
第三章 无源驱动理论与LED基本原理介绍 7
3.1 RC串联电路介绍 7
3.2 LED基本原理介绍 8
3.3 发光二极管基本原理 9
3.4发光二极管基本特性 10
3.5 LED特性 11
第四章 无源驱动电路原理 12
4.1 无源驱动电路电路图的设计 12
第五章 电路硬件和测试
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
17
5.1 硬件电路 17
5.2 电路硬件测试 18
5.3 性能及稳定性测试 19
5.4 总结 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1课题的背景和意义
在电子信息化迅猛发展的今天，我们的生活和工作中也越来越离不开电子设备，然而电子产品又需要电源来驱动。LED作为一种全新概念的固态光源，耗电量为普通白炽灯电量的五分之一，但是LED的寿命比普通白炽灯却高了几倍不止。
LED作为近几年来最有前景的光源技术之一，半导体的照明技术正在逐步取代传统照明技术。所以，与其相配套的无源电路技术的研究显得尤为重要。对此，市面上的LED驱动电源，大多为小型开关降压电源，本身具有输出电压稳定并保证其灯芯可靠等特点，但是其自身结构复杂，价格也相对昂贵。随着LED照明技术的迅速推广，这种小功率的LED照明球灯，工作电流仅仅为十几毫安，在供电电压稳定的情况下，采用无缘电容元器件的容抗和LED的等效电阻串联工作，实现交流降压，并给LED提供照明技术。
本次论文的研究一方面是为了开拓一种新型的驱动电路，另一方面也是为了能够在生活中得到更广泛的应用。
1.2 LED驱动电路的发展现状
到目前为止，LED已经在各种照明技术上运用，例如，家庭照明，路灯照明，汽车照明等等。LED照明在形成它应有的规模。所以LED驱动电源也成为了人们关注的重点。理论上来说，LED驱动电源的使用寿命应该在十万小时以上，在实际的应用过程中，由于驱动方式选择的不同，其使用寿命也有所不同。
业内LED照明技术人员都清楚的一点是，LED驱动电源是讲所提供的电源转换为特定的电压或者是电流来驱动LED发光的转换器。驱动电源虽然在整个设计中看似不起眼，但是却是很关键。
最近几年，LED照明技术迅猛发展，随之而来的，国内外的企业，在发展方面也面临着瓶颈，主要表现在产品的价格，规格，品牌以及设计方面。各个企业之间为了打价格战而两败俱伤的比比皆是。
二十世纪六十年代末，人们发现了第一个可见光，到现在为止，人们已经发现了各种各样的LED光，并应用在各个照明领域。2006年10月我国半导体产业随着国家的半导体照明工程正在进入一个崭新的，不可多得的机遇之中。上海世博会和南京青奥会的成功举办，少不了运用在其中的大型景观照明技术。在2008年我国在照明技术上的投资已经达到22亿，可以想象未来，LED取代传统的白炽灯等光源将会成为一种新的形势。从2012年开始普通的白炽灯禁止生产这项政策在全世界的各个角落实施之后，使用白炽灯的人数相比前几年大幅度的减少，同时，这是LED发展的大好前景。不少业内人士推测在不久的将来LED照明将作为我们日常生活中不可缺少的一部分。
在现如今的LED市场中，LED的质量参差不及，驱动电路的质量要求也各不相同。目前。LED面临几个问题:1、led驱动电路的使用寿命，关键的元器件在高温的寿命影响整个led照明球灯的寿命。2、调光，保证在高和低亮度时颜色特性的恒定来说是比较难的。3、LED转换器的频率应该更高。
1.3 论文的主要工作及内容安排
本论文将设计LED照明球灯的无源驱动电路，主要工作如下:
拟定LED照明球灯的无源驱动电路的总体方案。
进一步学习了解照明LED管芯的参数意义，使用条件及要求，学习掌握串联RC电路在交流回路中的特性和计算方法，容抗的交流降压原理。
学习如何把一定功率的串、并联LED管芯和全桥整流器转換成回路中的等效电阻，建立RC推导模型。把已知的等效电阻和未知容量的串联C，在220V50Hz供电条件下，运用矢量计算方法，求出电容值的一般关系。
设计3W LED无源照明驱动电路电原理图，弄懂电子线路的各部分工作原理，计算方法，并能论述电路各部分(各元器件)的工作原理和电路特点。与指导教师沟通修改后进行搭试准备。
准备元器件和材料，并掌握其应用的具体参数和接法，制作设计电路的演示硬件，并进行性能测试，验证设计，获得具体的数据和结论。
创造和利用现有实验条件，釆购元器件及材料，在实验板上制作演示样品。建立基本的测试方案，测量有关参数获得具体的数据，分析得出结论，验证设计。
由实验后确认各元件的最终数值，完成整体电路设计，用EDA绘图软件绘制电路图。
整理、归纳毕业设计各阶段的文献、资料、成果等，按学校要求认真撰述及完成毕业论文及各项工作。
本论文的内容安排如下：
第一章为绪论。介绍驱动电源以及驱动电源的发展现状，还有选题的背景和研究的意义，以及本论文的主要工作内容安排。
第二章是对无源驱动电路的介绍，以及与开关电路相比优势。
第三章为无源驱动电路的理论及LED的基本原理的介绍。。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景和意义 1
1.2 LED驱动电路的发展现状 1
1.3 论文的主要工作及内容安排 2
第二章 无源驱动电路简介和优势 3
2.1 设计构思 3
2.2 无源电路的整体框架 3
2.3 无源驱动电路和开关电路的比较 4
2.3.2 开关电源的缺点 5
2.3.2 无源驱动电路的优势及注意事项 5
第三章 无源驱动理论与LED基本原理介绍 7
3.1 RC串联电路介绍 7
3.2 LED基本原理介绍 8
3.3 发光二极管基本原理 9
3.4发光二极管基本特性 10
3.5 LED特性 11
第四章 无源驱动电路原理 12
4.1 无源驱动电路电路图的设计 12
第五章 电路硬件和测试
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
17
5.1 硬件电路 17
5.2 电路硬件测试 18
5.3 性能及稳定性测试 19
5.4 总结 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1课题的背景和意义
在电子信息化迅猛发展的今天，我们的生活和工作中也越来越离不开电子设备，然而电子产品又需要电源来驱动。LED作为一种全新概念的固态光源，耗电量为普通白炽灯电量的五分之一，但是LED的寿命比普通白炽灯却高了几倍不止。
LED作为近几年来最有前景的光源技术之一，半导体的照明技术正在逐步取代传统照明技术。所以，与其相配套的无源电路技术的研究显得尤为重要。对此，市面上的LED驱动电源，大多为小型开关降压电源，本身具有输出电压稳定并保证其灯芯可靠等特点，但是其自身结构复杂，价格也相对昂贵。随着LED照明技术的迅速推广，这种小功率的LED照明球灯，工作电流仅仅为十几毫安，在供电电压稳定的情况下，采用无缘电容元器件的容抗和LED的等效电阻串联工作，实现交流降压，并给LED提供照明技术。
本次论文的研究一方面是为了开拓一种新型的驱动电路，另一方面也是为了能够在生活中得到更广泛的应用。
1.2 LED驱动电路的发展现状
到目前为止，LED已经在各种照明技术上运用，例如，家庭照明，路灯照明，汽车照明等等。LED照明在形成它应有的规模。所以LED驱动电源也成为了人们关注的重点。理论上来说，LED驱动电源的使用寿命应该在十万小时以上，在实际的应用过程中，由于驱动方式选择的不同，其使用寿命也有所不同。
业内LED照明技术人员都清楚的一点是，LED驱动电源是讲所提供的电源转换为特定的电压或者是电流来驱动LED发光的转换器。驱动电源虽然在整个设计中看似不起眼，但是却是很关键。
最近几年，LED照明技术迅猛发展，随之而来的，国内外的企业，在发展方面也面临着瓶颈，主要表现在产品的价格，规格，品牌以及设计方面。各个企业之间为了打价格战而两败俱伤的比比皆是。
二十世纪六十年代末，人们发现了第一个可见光，到现在为止，人们已经发现了各种各样的LED光，并应用在各个照明领域。2006年10月我国半导体产业随着国家的半导体照明工程正在进入一个崭新的，不可多得的机遇之中。上海世博会和南京青奥会的成功举办，少不了运用在其中的大型景观照明技术。在2008年我国在照明技术上的投资已经达到22亿，可以想象未来，LED取代传统的白炽灯等光源将会成为一种新的形势。从2012年开始普通的白炽灯禁止生产这项政策在全世界的各个角落实施之后，使用白炽灯的人数相比前几年大幅度的减少，同时，这是LED发展的大好前景。不少业内人士推测在不久的将来LED照明将作为我们日常生活中不可缺少的一部分。
在现如今的LED市场中，LED的质量参差不及，驱动电路的质量要求也各不相同。目前。LED面临几个问题:1、led驱动电路的使用寿命，关键的元器件在高温的寿命影响整个led照明球灯的寿命。2、调光，保证在高和低亮度时颜色特性的恒定来说是比较难的。3、LED转换器的频率应该更高。
1.3 论文的主要工作及内容安排
本论文将设计LED照明球灯的无源驱动电路，主要工作如下:
拟定LED照明球灯的无源驱动电路的总体方案。
进一步学习了解照明LED管芯的参数意义，使用条件及要求，学习掌握串联RC电路在交流回路中的特性和计算方法，容抗的交流降压原理。
学习如何把一定功率的串、并联LED管芯和全桥整流器转換成回路中的等效电阻，建立RC推导模型。把已知的等效电阻和未知容量的串联C，在220V50Hz供电条件下，运用矢量计算方法，求出电容值的一般关系。
设计3W LED无源照明驱动电路电原理图，弄懂电子线路的各部分工作原理，计算方法，并能论述电路各部分(各元器件)的工作原理和电路特点。与指导教师沟通修改后进行搭试准备。
准备元器件和材料，并掌握其应用的具体参数和接法，制作设计电路的演示硬件，并进行性能测试，验证设计，获得具体的数据和结论。
创造和利用现有实验条件，釆购元器件及材料，在实验板上制作演示样品。建立基本的测试方案，测量有关参数获得具体的数据，分析得出结论，验证设计。
由实验后确认各元件的最终数值，完成整体电路设计，用EDA绘图软件绘制电路图。
整理、归纳毕业设计各阶段的文献、资料、成果等，按学校要求认真撰述及完成毕业论文及各项工作。
本论文的内容安排如下：
第一章为绪论。介绍驱动电源以及驱动电源的发展现状，还有选题的背景和研究的意义，以及本论文的主要工作内容安排。
第二章是对无源驱动电路的介绍，以及与开关电路相比优势。
第三章为无源驱动电路的理论及LED的基本原理的介绍。。
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