LED照明电路设计
LED照明电路设计[20200408101006]
摘要
发光二极管（LED）是一种新的固态光源类型，据报告在二十一世纪它最具有发展前途。LED相关技术的成熟，以及相关技术的大量投入使用，在不久的将来我们相信LED会取代现有的传统照明光源。 LED它拥有环境污染小，使用时间较长，发光颜色比较纯且具有不同的发光颜色，体积相比其他常规照明光源小，工作时消耗的电能少等优点。
LED的发展和应用的目标是取代白炽灯等传统光源，LED应用照明领域的能源仍然主要来自于电网。在目前我国常用的市电电源是电压是220V频率是50HZ的交流电， LED的工作条件是在直流低电压，如果我们依靠市电电源供电，就要求通过合适的电路来转换，简单说就是设计LED驱动电路将交流市电转换为LED正常工作时所需要的直流低电压。
本文是基于HV9910B这块芯片设计的LED驱动照明电路，并根据设计出的电路图构造驱动电路实物。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:发光二级管照明直流电HV9910B驱动电路
目录
1引 言 1
1.1半导体照明光源的提出 1
1.2 LED的优点 2
1.3 LED照明现状及发展趋势 3
1.3.1大功率LED的研发计划 3
1.3.2 LED应用于照明的发展 4
1.4本课题的研究内容 5
2 LED的发光原理，基本结构，特性及连接方式 6
2.1 LED的发光原理及基本结构 6
2.2 LED的伏安特性 7
2.3白光LED的光学特性 8
2.4 LED光效 10
2.5作为负载的几种连接方式 10
3 LED照明电路驱动电源设计 13
3.1 LED照明电路对驱动电源要求 13
3.2 LED驱动电源的分类及特性 13
3.3 PWM方式开关电路设计 14
3.3.1 PWM基本原理 14
3.3.2基于HV9910B芯片设计的电路 15
3.3.3 恒定频率模式下电路的参数选择以及计算 19
3.3.4 BUCK电路原理简介 21
4 实际电路的相关测试 24
总结 27
参考文献 28
致谢 29
1引 言
1.1半导体照明光源的提出
地球上能源短缺、温度升高和居住环境的不断恶化等一系列问不时的提醒我们要改变现有的资源消耗模式，同时也在要求我们提高资源的利用率。在所有的电能消耗中，照明用电一直占据着不小的比率，从另一角度来说照明用电也是我们节约用电的重要环节，初步统计照明用电一般在所有用电中大约占有20％的比例。据报导在2012年我国全年累计发电总量高达30671亿度，而消耗在照明中的电能约占全年发电量的21％。我们相信在不久的将来对于电量的需求会越来越大的，电力供应不足不仅仅对于工业生产产生影响还对于我们平时的日常生活产生巨大的负作用。近年来中国经常出现的拉闸限电以及2000年美国和加拿大的大停电等都说明了电力的重要性。现在，随着半导体发光技术的发展，一些有志之士把目光转移到LED之上，越来越多的国家和个人花费巨大的人力物力在LED身上，希望它能够为我们在照明领域上作出贡献。目前LED的亮度相比与以前有了很大的提高，同时在发光效率上也有了很大的进步。用作照明的大功率发光二极管，它的发光效率已超过白炽灯的发光效率，在不久的将来它的发光效率一定会超过并荧光灯的。在市面上我们越来越多的发现大功率的发光二极管，它们不仅仅是在功率上有了长足的进步，在发光量上也有了不小发展，部分大功率的发光量都已经超过了100流明。
LED作为被人们寄予厚望的未来新一代的照明设备，它的身上具有很多其他常规的照明光源所不具有的优点：LED的发光不是利用灯丝发热实现发光的，因此它电能转化为光能的时候效率相比常规照明光源高出了好多，目前的技术下LED消耗的电能仅仅是白纸的十分之一甚至是更低。相比于比荧光灯，LED也有明显的优势其消耗电能只是荧光灯的一半。
据相关机构的初步统计到2020年，全世界范围内因为使用LED照明光源将会节省60%以上的照明电能，在当前情况下还没有任何一种行业有如此巨大的节能潜力，在我国我们使用的电能主要是来自于化石燃料的燃烧，因此节约电能不仅仅能够节约燃料同时还能减少大量的有害气体，对于当前的大气环境来说无疑是一个好消息。不仅仅是环境方面，电能的节省还能节约大量对电站的投资和巨大的照明消耗电量支出的费用。LED它是一种充满前途的照明光源，它的出现将会改变我们对于传统的人工照明光源固有思维，在经济上它的出现每年能够带来上千亿的年产值。我们坚信在不久的以后LED照明光源一定能够取代我们所熟知的传统光源。
在当前的全球范围内LED的研究、开发与生产主要集中在西方等一些发达国家。大多数的发展中国家还处于相对落后的状态，期中在几年前澳大利亚政府就明文规定停止使用能耗较大的白炽灯，而取代白炽灯的正是LED照明光源，成为全球范围内第一个这么做的国家。
1.2 LED的优点
LED作为一种刚刚起步还在不断发展中的照明光源，目前来说主要的用途还是比较单一的，但是随着技术的不断成熟，它正逐步向通用照明光源的方向发展。与我们熟知的传统人工照明光源相比，LED照明光源有很多优点，其发展潜力巨大。
（1）发光效率高：LED是由特殊材料制备而成，相比与常规的照明光源LED在电荷迁移的时候，它释放出来的能量主要是可见光其他方面的能量消耗很少。并不像我们日常使用的白炽灯，白炽灯的发光主要是钨丝作用，钨丝在发光的同时会产生大量的热，相比于发光所消耗的电能，发热消耗的电能远比发光消耗的从理论上来说LED可以把全部的电能转化我们所需要的光能，在产生光能的同时很少有其他的消耗，白炽灯再点能转化光能的过程中效率很低只有10%左右。
（2）光线质量高：由于LED在发光的过程中很少产生可见光以外的紫外线和红外线，所以LED在发光的时候辐射量相应减少，在其发光的同时由电能转化为热能很少，LED是名符其实的环保照明光源。
（3）发光颜色纯：LED由于自身原因它的光谱很窄，同白炽灯的全频段光谱相比它在工作时发出的光很纯。
（4）光源颜色多：与我们熟知的常规照明光源相比LED不仅仅能够发出白色的光，还能发出其他不同颜色的光，而且光色很纯，在我们日常生活和工业应用之中不同颜色的光为我们提供了更多的选择。
（5）耗电量少：当前我们常见的LED单体的功耗比较小都在几个瓦左右，他们可以通过不同的连接方式满足我们日常生活中对于功率的不同需求，提高我们的电能利用率。
（6）寿命长：LED的使用寿命很长，相比于白炽灯的一千多小时，它的寿命大约是它的十倍。
（7）耐用：由于LED特殊的制备材料，因此LED在使用过程中被损坏的可能性很小。
（8）使用方便：LED的体积都很小，因此在使用过程中对于空间的要求不是很大，使用方便灵活可以在很多地方使用。
（9）环保：废旧的LED之中很少含有对环境对人们有害物质。
1.3 LED照明现状及发展趋势
LED真正得到大家的重视并被大家研究是在20世纪五十年代。随着科技的发展，技术的提高，在其出光颜色的种类、芯片尺寸、发光效率、输入功率和封装结构等方面都有了很大的飞跃。刚开始时由于人们对它的了解很少，以及技术的落后，刚开始时的LED发光量并不是很大，同时简单的制造工艺，制约着它的使用，起初人们只是把它简单的利用在指示照明和一些家用电器等方面。随着各个国家的重视以及大量科研人员的辛苦付出，我们增加了在LED方面知识的了解同时在它制造工艺上也有了很大的进步。在二十世纪末科学家们成功的研制出蓝光和白光LED发光光源，自此LED照明真正的进入了实施阶段。到了二十一世纪各国和科研组织重视度不断提高，在发光的散热技术、光衰等一系列问题上有了可喜的突破，发光效率的不断提高，预示着它的应用会越来越多，他将用他的方式造福我们。
1.3.1大功率LED的研发计划
欧洲早在二十一世纪初就提出了“彩虹计划”此计划旨在提高LED照明光源的利用率，同时此计划也为了促进LED照明产业的更好的发展，每年欧盟都会通过扶持的方式来支持相关产业的发展，对于普通居民欧盟通过补助的方式来大力鼓励居民使用绿色环保的照明光源。自2008年欧洲范围内所有国家的LED照明光源都超过了传统照明光源。欧洲的目标是在2015年左右让LED照明光源的使用率超过95%。
摘要
发光二极管（LED）是一种新的固态光源类型，据报告在二十一世纪它最具有发展前途。LED相关技术的成熟，以及相关技术的大量投入使用，在不久的将来我们相信LED会取代现有的传统照明光源。 LED它拥有环境污染小，使用时间较长，发光颜色比较纯且具有不同的发光颜色，体积相比其他常规照明光源小，工作时消耗的电能少等优点。
LED的发展和应用的目标是取代白炽灯等传统光源，LED应用照明领域的能源仍然主要来自于电网。在目前我国常用的市电电源是电压是220V频率是50HZ的交流电， LED的工作条件是在直流低电压，如果我们依靠市电电源供电，就要求通过合适的电路来转换，简单说就是设计LED驱动电路将交流市电转换为LED正常工作时所需要的直流低电压。
本文是基于HV9910B这块芯片设计的LED驱动照明电路，并根据设计出的电路图构造驱动电路实物。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:发光二级管照明直流电HV9910B驱动电路
目录
1引 言 1
1.1半导体照明光源的提出 1
1.2 LED的优点 2
1.3 LED照明现状及发展趋势 3
1.3.1大功率LED的研发计划 3
1.3.2 LED应用于照明的发展 4
1.4本课题的研究内容 5
2 LED的发光原理，基本结构，特性及连接方式 6
2.1 LED的发光原理及基本结构 6
2.2 LED的伏安特性 7
2.3白光LED的光学特性 8
2.4 LED光效 10
2.5作为负载的几种连接方式 10
3 LED照明电路驱动电源设计 13
3.1 LED照明电路对驱动电源要求 13
3.2 LED驱动电源的分类及特性 13
3.3 PWM方式开关电路设计 14
3.3.1 PWM基本原理 14
3.3.2基于HV9910B芯片设计的电路 15
3.3.3 恒定频率模式下电路的参数选择以及计算 19
3.3.4 BUCK电路原理简介 21
4 实际电路的相关测试 24
总结 27
参考文献 28
致谢 29
1引 言
1.1半导体照明光源的提出
地球上能源短缺、温度升高和居住环境的不断恶化等一系列问不时的提醒我们要改变现有的资源消耗模式，同时也在要求我们提高资源的利用率。在所有的电能消耗中，照明用电一直占据着不小的比率，从另一角度来说照明用电也是我们节约用电的重要环节，初步统计照明用电一般在所有用电中大约占有20％的比例。据报导在2012年我国全年累计发电总量高达30671亿度，而消耗在照明中的电能约占全年发电量的21％。我们相信在不久的将来对于电量的需求会越来越大的，电力供应不足不仅仅对于工业生产产生影响还对于我们平时的日常生活产生巨大的负作用。近年来中国经常出现的拉闸限电以及2000年美国和加拿大的大停电等都说明了电力的重要性。现在，随着半导体发光技术的发展，一些有志之士把目光转移到LED之上，越来越多的国家和个人花费巨大的人力物力在LED身上，希望它能够为我们在照明领域上作出贡献。目前LED的亮度相比与以前有了很大的提高，同时在发光效率上也有了很大的进步。用作照明的大功率发光二极管，它的发光效率已超过白炽灯的发光效率，在不久的将来它的发光效率一定会超过并荧光灯的。在市面上我们越来越多的发现大功率的发光二极管，它们不仅仅是在功率上有了长足的进步，在发光量上也有了不小发展，部分大功率的发光量都已经超过了100流明。
LED作为被人们寄予厚望的未来新一代的照明设备，它的身上具有很多其他常规的照明光源所不具有的优点：LED的发光不是利用灯丝发热实现发光的，因此它电能转化为光能的时候效率相比常规照明光源高出了好多，目前的技术下LED消耗的电能仅仅是白纸的十分之一甚至是更低。相比于比荧光灯，LED也有明显的优势其消耗电能只是荧光灯的一半。
据相关机构的初步统计到2020年，全世界范围内因为使用LED照明光源将会节省60%以上的照明电能，在当前情况下还没有任何一种行业有如此巨大的节能潜力，在我国我们使用的电能主要是来自于化石燃料的燃烧，因此节约电能不仅仅能够节约燃料同时还能减少大量的有害气体，对于当前的大气环境来说无疑是一个好消息。不仅仅是环境方面，电能的节省还能节约大量对电站的投资和巨大的照明消耗电量支出的费用。LED它是一种充满前途的照明光源，它的出现将会改变我们对于传统的人工照明光源固有思维，在经济上它的出现每年能够带来上千亿的年产值。我们坚信在不久的以后LED照明光源一定能够取代我们所熟知的传统光源。
在当前的全球范围内LED的研究、开发与生产主要集中在西方等一些发达国家。大多数的发展中国家还处于相对落后的状态，期中在几年前澳大利亚政府就明文规定停止使用能耗较大的白炽灯，而取代白炽灯的正是LED照明光源，成为全球范围内第一个这么做的国家。
1.2 LED的优点
LED作为一种刚刚起步还在不断发展中的照明光源，目前来说主要的用途还是比较单一的，但是随着技术的不断成熟，它正逐步向通用照明光源的方向发展。与我们熟知的传统人工照明光源相比，LED照明光源有很多优点，其发展潜力巨大。
（1）发光效率高：LED是由特殊材料制备而成，相比与常规的照明光源LED在电荷迁移的时候，它释放出来的能量主要是可见光其他方面的能量消耗很少。并不像我们日常使用的白炽灯，白炽灯的发光主要是钨丝作用，钨丝在发光的同时会产生大量的热，相比于发光所消耗的电能，发热消耗的电能远比发光消耗的从理论上来说LED可以把全部的电能转化我们所需要的光能，在产生光能的同时很少有其他的消耗，白炽灯再点能转化光能的过程中效率很低只有10%左右。
（2）光线质量高：由于LED在发光的过程中很少产生可见光以外的紫外线和红外线，所以LED在发光的时候辐射量相应减少，在其发光的同时由电能转化为热能很少，LED是名符其实的环保照明光源。
（3）发光颜色纯：LED由于自身原因它的光谱很窄，同白炽灯的全频段光谱相比它在工作时发出的光很纯。
（4）光源颜色多：与我们熟知的常规照明光源相比LED不仅仅能够发出白色的光，还能发出其他不同颜色的光，而且光色很纯，在我们日常生活和工业应用之中不同颜色的光为我们提供了更多的选择。
（5）耗电量少：当前我们常见的LED单体的功耗比较小都在几个瓦左右，他们可以通过不同的连接方式满足我们日常生活中对于功率的不同需求，提高我们的电能利用率。
（6）寿命长：LED的使用寿命很长，相比于白炽灯的一千多小时，它的寿命大约是它的十倍。
（7）耐用：由于LED特殊的制备材料，因此LED在使用过程中被损坏的可能性很小。
（8）使用方便：LED的体积都很小，因此在使用过程中对于空间的要求不是很大，使用方便灵活可以在很多地方使用。
（9）环保：废旧的LED之中很少含有对环境对人们有害物质。
1.3 LED照明现状及发展趋势
LED真正得到大家的重视并被大家研究是在20世纪五十年代。随着科技的发展，技术的提高，在其出光颜色的种类、芯片尺寸、发光效率、输入功率和封装结构等方面都有了很大的飞跃。刚开始时由于人们对它的了解很少，以及技术的落后，刚开始时的LED发光量并不是很大，同时简单的制造工艺，制约着它的使用，起初人们只是把它简单的利用在指示照明和一些家用电器等方面。随着各个国家的重视以及大量科研人员的辛苦付出，我们增加了在LED方面知识的了解同时在它制造工艺上也有了很大的进步。在二十世纪末科学家们成功的研制出蓝光和白光LED发光光源，自此LED照明真正的进入了实施阶段。到了二十一世纪各国和科研组织重视度不断提高，在发光的散热技术、光衰等一系列问题上有了可喜的突破，发光效率的不断提高，预示着它的应用会越来越多，他将用他的方式造福我们。
1.3.1大功率LED的研发计划
欧洲早在二十一世纪初就提出了“彩虹计划”此计划旨在提高LED照明光源的利用率，同时此计划也为了促进LED照明产业的更好的发展，每年欧盟都会通过扶持的方式来支持相关产业的发展，对于普通居民欧盟通过补助的方式来大力鼓励居民使用绿色环保的照明光源。自2008年欧洲范围内所有国家的LED照明光源都超过了传统照明光源。欧洲的目标是在2015年左右让LED照明光源的使用率超过95%。
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