太阳能led灯设计驱动电源设计部分
近年来，随着经济的急速发展，世界能源危机也随之加剧，太阳能作为世界是最为普遍而清洁的能源逐渐覆盖人们的生活，它以其不会给空气带来污染，不会破坏生态，也不会导致大气层空洞以及全球气温变化等特点，逐步收到各国的重视。它取之不尽用之不竭，廉价而又实用，方便而已快捷。 LED照明作为新一代的照明技术，以其高效，节能，使用周期长，环保等优点也已经深入各种场合，并广泛应用。正因为这样，作为LED照明系统中不可或缺的一个部分，LED驱动电路也随之加速发展。 本文采用白光LED灯的照明技术，分析了大功率 LED灯的工作特性，采用恒流驱动作为LED灯的驱动方法，设计和制作了能够高效驱动LED灯的恒流驱动电路。为满足设计要求，论文中将详细给出驱动电路图以及各设备的所需要的指标，来达到白天储能，晚上释能，恒流输出，散热，效率，功率因数，过压过流温度保护等多个要求。关键词 太阳能，LED照明系统，LED驱动电路目录
1 绪论 1
1.1研究意义和背景 1
1.2太阳能简介 1
1.3 LED的由来和发展 2
1.4 本论文的研究内容及要求 4
2 太阳能 LED 照明系统 5
2.1太阳能电池 5
2.2太阳能电池工作原理 6
2.3蓄电池 7
2.4铅酸蓄电池的工作原理 8
2.5 本章小结 9
3 LED驱动电路的设计 9
3.1 LED简介 9
3.2大功率LED的特点 10
3.3 LED驱动电源的分类 11
3.4 LED驱动芯片的选择 12
3.4 LED恒流驱动电源原理 13
3.7 LED驱动电源的设计 14
3.8 本章小结 15
4 整体系统电路设计 15
4.1 电源稳压电路 16
4.2充电电路设计 16
4.3 放电电路设计 17
4.4 LED连接方式 18
4.5 系统总电路图 19
4.6 PCB设计流程 19
结 论 21
致 谢 22
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
> 3.8 本章小结 15
4 整体系统电路设计 15
4.1 电源稳压电路 16
4.2充电电路设计 16
4.3 放电电路设计 17
4.4 LED连接方式 18
4.5 系统总电路图 19
4.6 PCB设计流程 19
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
1 绪论
1.1研究意义和背景
在当今社会，由于经济的快速发展，能源资源的枯竭，随之而来的各种环境问题也在日益严重，比如全球升温、酸雨、能源紧缺、荒漠化加剧等[1]。能源是经济正常发展、社会不断进步的必要条件，但由于石化能源如煤炭、天然气、石油逐渐被人类开掘殆尽，全球各个国家都在加大对绿色能源以及新能源的研发和使用[1]。现如今全球范围内节能技术与新能源技术得到飞速发展，太阳能、风能、海洋资源等新能源的研究与应用受到了广泛的关注与期待[1]，其中太阳能发电技术的应用适应了时代的发展，使人们在环境恶化与资源短缺的危机中看到了曙光[1]。
利用太阳能发电的研究是一项十分重大的课题，关系开发利用可再生能源、改善地球生态环境、改善人类的生活质量等重大问题；同时又是电子集光半导体、电子学、现代电力系统与控制理论等高新技术于一体的复合型研究课题[1]。它不仅含有丰富的学术研究价值与基础理论问题，同时还有包容有巨大的经济、政治和社会效益。因此太阳能和跟LED 结合将会是未来照明系统的发展的主要目标[1]。所以太阳能LED照明系统的研究拥有十分重要的现实意义[1]。
1.2太阳能简介
太阳能储量极为丰富，而且使用方便，不受地域限制，是一种不会产生污染的绿色能源。因此，各国科学家研制开发了太阳能电池，并且利用太阳能光伏发电技术[1]。与此同时，西方发达国家都投入了大量的人力、财力和物力来支持光伏发电技术的研究，并在全球范围内开展太阳能模型的开发和利用，1997年签署京都协议书，更是把太阳能光伏技术的应用推向另一个高度，许多科学家都竞相开发新型光伏材料与各种光伏新技术，来扩大太阳能利用的适用范围[1]。
1.3 LED的由来和发展
进入现代社会，照明灯早已经成为人们生活中不可或缺的一种，而由于普通的白炽灯发光效率低、耗能多而且构造材料固定导致资源短缺难以满足现如今全
界人们的需求量，所以LED作为新型的照明工具逐渐取代了白炽灯的地位。
LED俗称发光二极管，由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成[2]。发光二极管，是一件半导体组件，最初的时候多用为指示灯，但由于白色光二极管的出现使得LED成为了新型的照明工具。LED灯被称为最新型的绿色照明工具，以其节能、环保、寿命长、发光效率高，体积小等特点广泛应用于照明、显示、指示、装饰和城市道路照明等多个领域，图1.1中展示了一些比较常见的发光二极管。
图1.1 发光二极管
由于中国人口众多，照明需求量大，中国的LED市场极为广阔，所以在其研究上国内的技术也较为先进。近年来，国内经济飞速发展，LED在市场的需求量已经远远超过白炽灯。
目前，LED光源已经成为新一代光源，是传统光源的替代品，并开始应用在各个领域的：打造一个景观照明、广告显示屏、背光源、汽车、太阳能LED照明
灯等，背光源、汽车照明、景观照明将成为世界三大LED应用，从市场容量和发展的眼光来看，我们应在城市街道、商场、乡村大力应用[1]。由于灯光技术的繁荣发展，LED技术保持着飞速的发展;照明市场，最有发展潜力就是LED，并且将成为未来发展的焦点，被广泛在照明领域应用和多样化使用，被认为是在人工光源的第三次革命，效果是非常深刻的[1]。
图1.2 生活中常见的太阳能LED灯
图1.3 太阳能户外广告LED投射灯
1.4 本论文的研究内容及要求
大功率LED路灯是一种新的照明模式，可通过直流低压大功率LED组来实现，实现照明的需求，具有亮度高，显色性好等特点[3]。此外，因为LED路灯的输入为低电压DC，它可以与太阳能结合，使得太阳能LED路灯成为未来道路照明的一个可能的方式[3][4] 。
本主题设计的LED路灯驱动电源，必须满足白天蓄能，夜间释放能量，恒流输出，散热，效率，功率因数，过压过温保护等设计元素。
本文将分为以下几个章节
第一章：引言。简要介绍论文研究的背景、太阳能以及LED灯的发展过程
第二章：太阳能 LED 照明系统各部分的组成、原理及特性。
第三章：驱动电路的设计。
第四章：整体系统电路设计。
第五章：结论。主要对本文所做工作进行总结。
第六章：致谢。
2 太阳能 LED 照明系统
太阳能 LED灯照明系统包括以下组件：蓄电池、太阳能电池组件、直流负载 LED、太阳能充放电控制器、蓄电池以及其驱动电路，如图2.1所示[1]。这个系统各部分容量的选取配比，需要综合考虑到效率、可靠性与成本等问题。在负载实际的应用过程中，应该要考虑到天气变化的情况，对系统容量需要留出一定裕度[5]。
图2.1太阳能 LED灯照明系统
作为太阳能LED照明系统的输入，太阳能电池需要提供足够的功率来用于照明和控制整个系统[6]。蓄电池是整个系统的储能部分，白天将太阳能电池输出的电
1 绪论 1
1.1研究意义和背景 1
1.2太阳能简介 1
1.3 LED的由来和发展 2
1.4 本论文的研究内容及要求 4
2 太阳能 LED 照明系统 5
2.1太阳能电池 5
2.2太阳能电池工作原理 6
2.3蓄电池 7
2.4铅酸蓄电池的工作原理 8
2.5 本章小结 9
3 LED驱动电路的设计 9
3.1 LED简介 9
3.2大功率LED的特点 10
3.3 LED驱动电源的分类 11
3.4 LED驱动芯片的选择 12
3.4 LED恒流驱动电源原理 13
3.7 LED驱动电源的设计 14
3.8 本章小结 15
4 整体系统电路设计 15
4.1 电源稳压电路 16
4.2充电电路设计 16
4.3 放电电路设计 17
4.4 LED连接方式 18
4.5 系统总电路图 19
4.6 PCB设计流程 19
结 论 21
致 谢 22
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
> 3.8 本章小结 15
4 整体系统电路设计 15
4.1 电源稳压电路 16
4.2充电电路设计 16
4.3 放电电路设计 17
4.4 LED连接方式 18
4.5 系统总电路图 19
4.6 PCB设计流程 19
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
1 绪论
1.1研究意义和背景
在当今社会，由于经济的快速发展，能源资源的枯竭，随之而来的各种环境问题也在日益严重，比如全球升温、酸雨、能源紧缺、荒漠化加剧等[1]。能源是经济正常发展、社会不断进步的必要条件，但由于石化能源如煤炭、天然气、石油逐渐被人类开掘殆尽，全球各个国家都在加大对绿色能源以及新能源的研发和使用[1]。现如今全球范围内节能技术与新能源技术得到飞速发展，太阳能、风能、海洋资源等新能源的研究与应用受到了广泛的关注与期待[1]，其中太阳能发电技术的应用适应了时代的发展，使人们在环境恶化与资源短缺的危机中看到了曙光[1]。
利用太阳能发电的研究是一项十分重大的课题，关系开发利用可再生能源、改善地球生态环境、改善人类的生活质量等重大问题；同时又是电子集光半导体、电子学、现代电力系统与控制理论等高新技术于一体的复合型研究课题[1]。它不仅含有丰富的学术研究价值与基础理论问题，同时还有包容有巨大的经济、政治和社会效益。因此太阳能和跟LED 结合将会是未来照明系统的发展的主要目标[1]。所以太阳能LED照明系统的研究拥有十分重要的现实意义[1]。
1.2太阳能简介
太阳能储量极为丰富，而且使用方便，不受地域限制，是一种不会产生污染的绿色能源。因此，各国科学家研制开发了太阳能电池，并且利用太阳能光伏发电技术[1]。与此同时，西方发达国家都投入了大量的人力、财力和物力来支持光伏发电技术的研究，并在全球范围内开展太阳能模型的开发和利用，1997年签署京都协议书，更是把太阳能光伏技术的应用推向另一个高度，许多科学家都竞相开发新型光伏材料与各种光伏新技术，来扩大太阳能利用的适用范围[1]。
1.3 LED的由来和发展
进入现代社会，照明灯早已经成为人们生活中不可或缺的一种，而由于普通的白炽灯发光效率低、耗能多而且构造材料固定导致资源短缺难以满足现如今全
界人们的需求量，所以LED作为新型的照明工具逐渐取代了白炽灯的地位。
LED俗称发光二极管，由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成[2]。发光二极管，是一件半导体组件，最初的时候多用为指示灯，但由于白色光二极管的出现使得LED成为了新型的照明工具。LED灯被称为最新型的绿色照明工具，以其节能、环保、寿命长、发光效率高，体积小等特点广泛应用于照明、显示、指示、装饰和城市道路照明等多个领域，图1.1中展示了一些比较常见的发光二极管。
图1.1 发光二极管
由于中国人口众多，照明需求量大，中国的LED市场极为广阔，所以在其研究上国内的技术也较为先进。近年来，国内经济飞速发展，LED在市场的需求量已经远远超过白炽灯。
目前，LED光源已经成为新一代光源，是传统光源的替代品，并开始应用在各个领域的：打造一个景观照明、广告显示屏、背光源、汽车、太阳能LED照明
灯等，背光源、汽车照明、景观照明将成为世界三大LED应用，从市场容量和发展的眼光来看，我们应在城市街道、商场、乡村大力应用[1]。由于灯光技术的繁荣发展，LED技术保持着飞速的发展;照明市场，最有发展潜力就是LED，并且将成为未来发展的焦点，被广泛在照明领域应用和多样化使用，被认为是在人工光源的第三次革命，效果是非常深刻的[1]。
图1.2 生活中常见的太阳能LED灯
图1.3 太阳能户外广告LED投射灯
1.4 本论文的研究内容及要求
大功率LED路灯是一种新的照明模式，可通过直流低压大功率LED组来实现，实现照明的需求，具有亮度高，显色性好等特点[3]。此外，因为LED路灯的输入为低电压DC，它可以与太阳能结合，使得太阳能LED路灯成为未来道路照明的一个可能的方式[3][4] 。
本主题设计的LED路灯驱动电源，必须满足白天蓄能，夜间释放能量，恒流输出，散热，效率，功率因数，过压过温保护等设计元素。
本文将分为以下几个章节
第一章：引言。简要介绍论文研究的背景、太阳能以及LED灯的发展过程
第二章：太阳能 LED 照明系统各部分的组成、原理及特性。
第三章：驱动电路的设计。
第四章：整体系统电路设计。
第五章：结论。主要对本文所做工作进行总结。
第六章：致谢。
2 太阳能 LED 照明系统
太阳能 LED灯照明系统包括以下组件：蓄电池、太阳能电池组件、直流负载 LED、太阳能充放电控制器、蓄电池以及其驱动电路，如图2.1所示[1]。这个系统各部分容量的选取配比，需要综合考虑到效率、可靠性与成本等问题。在负载实际的应用过程中，应该要考虑到天气变化的情况，对系统容量需要留出一定裕度[5]。
图2.1太阳能 LED灯照明系统
作为太阳能LED照明系统的输入，太阳能电池需要提供足够的功率来用于照明和控制整个系统[6]。蓄电池是整个系统的储能部分，白天将太阳能电池输出的电
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