白色LED恒流驱动电路的设计开题报告

白色LED恒流驱动电路的设计开题报告 榆 林 学 院 毕业设计()开题报告 题 目 白色LED恒流驱动电路的设计 学生姓名 学 号 院( 系 ) 能源工程学院 专 业 电气工程及其自动化 指导教师 报告日期 2014年11月24日 毕业设计(论文)题目 白色LED恒流驱动电路的设计 设计 论文 其它 题目类别(请在有关项目下 作?记号) ? ?题目需要在实验、实习、工程实践和社会调查等社会实践中完成 是? 否? 毕业设计(论文)起止时间 2014年10月24日起至2015年04月26日(共16周) 1. 设计的意义及国内外状况 1.1 设计的意义 进入二十一世纪，面对能源供应的日趋紧张和全球环境的加速恶化，节约能源和保护环境已成为社会发展的共识。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,，而我国照明用电量每年在3000亿千瓦时以上，占总用电量的12%左右。照明用电量的猛增以及发电能源消耗的加剧，将使我国的供电势态和环境与生态保护的现状日益严峻。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,答案就是LED灯照明。LED照明每W流明数可达150,250lm。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。 为了确保最佳性能和长工作寿命，LED需要一个有效的驱动电路。无论输入电压如何变化，LED驱动器都要向LED串提供恒定电流，以保持恒定光输出和颜色不变。出于这个原因，常常需要恒定频率、电流模式LED驱动器拓扑，从而向LED提供恒定电流。同时，LED驱动器必须提供高于90%的效率，以最大限度减少对外部散热器的需求并保持照明系统的高效率。这正是这次选题的目的和意义所在。 1.2 国内外研究现状 在照明领域的技术革新中，LED的应用毫无疑问是最令人振奋的，它改变了整个照明市场的结构。 我国照明市场规模庞大，产品以白炽灯、荧光灯等传统光源灯具为主。按灯具的销售数量来看，LED照明灯在通用照明市场的份额还不到1%，还远未成为主流的照明产品。我国LED照明应用除路灯、隧道灯等方面应用较多外，整体来看，应用落后于欧美、日本等主要照明市场，应用市场还需要扶持和推进。此外，与市场的需求相比，在和规范的具体实施方面仍然不足，已经对LED照明应用的推广造成了障碍。根据国家半导体照明工程研发及产业联盟的调查，2014年我国LED照明灯在目前主要的灯具类中都有应用，包括LED射灯、筒灯、球泡灯、直管灯、平面灯、路灯、隧道灯等。 LED是由超导发光晶体产生超高强度的灯光，它发出的热量很少，不像白炽灯那样浪费 太多热量，不像荧光灯那样因消耗高能量而产生有毒气体，也不像霓虹灯那样要求高电压而容易损坏。LED已被全球公认为新一代的环保型高科技光源。 近几年来，LED的发光效率已增长了100倍，而成本下降了10倍。在目前LED光源及市场开发中，极具发展与应用前景的是照明用LED，其用作固体照明器件的经济性显著，且有利于环保，正逐步取代传统的白炽灯。照明LED的世界年增长率在20%以上，美国、日本、欧盟以及我国的台湾均推出了半导体照明计划。目前，普通白光LED的发光效率为25lm/W，功率型LED优异的散热特性与光学特性更能适应普通照明领域。为替代荧光灯，白光LED必须具有150,200 lm/W的光效，且每流明的价格应明显低于0.015美元。要实现这一目标，仍有很多技术问题需要解决。按固体发光物理学原理，LED的发光效率能接近100%。因此LED被誉为21世纪新光源，成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。要实现白光LED具有150,200lm/W光效的目标，世界各国的科研人员正从改进工艺和开发新材料入手，以改进产品结构。 美国波士顿的Photonics Research研究中心报道了LED技术方面的新进展，声称光效达到330lm/W。这种被称作photon-rectcling的半导体光源可发出蓝、黄两种波长的光。所发出的光能使人感到的是白光。这种光效，与目前市场上的LED比要高10倍甚至更高。不过，应该指出，从实验室到商业化的产品这条路也许还十分漫长。 2.设计研究内容 LED被认为是21世纪照明的绿色新光源。其恒流驱动电路的设计尤为重要，由控制器、驱动模块、驱动电源等组成。它经过恒定频率、电流模式控制器，利用调节产生的PWM来控制MOSFET管的断开，实现LED恒流驱动，保证LED持续、高效、稳定的工作，从而减少LED光衰，延长寿命，充分发挥LED灯的节能优势。 基本研究内容有:1.分析恒流驱动工作原理;2.选用驱动模块、控制器等进行恒流驱动;3.设计恒流驱动电路，并进行数据分析;4.设计硬件电路，进行实验调试; 3. 研究及步骤 3.1 研究方案 (1)恒流源与恒压源驱动电路的对比; 如果采用恒压源驱动，电压的微小变化就会引起电流的较大变化，从而会引起LED发光亮度的较大变化。所以，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。因此，超高亮LED通常采用恒流源驱动。 (2)驱动控制芯片的选择; 综合考虑设计简单、低电流消耗、高效率、短路保护、开路LED保护和高调光比(PWM调光)等要求，本设计采样LT3755 LED驱动芯片。 (3)LED驱动电路结构方框图; 图1 LED驱动电路结构方框图 (4)仿真模型的建立; 建立仿真模型并进行仿真，通过试验不断的改进设计，使之能够满足设计的要求，并在仿真的基础上进行硬件的组装和试验，确保设计的可行性。 3.2 研究步骤 (1)思路分析; 了解白色LED恒流驱动电路工作原理以及相应模块的工作原理，查阅相关资料文献期刊，以备后续工作。 (2)搜集资料; 利用图书馆，互联网查找相关各种资料，信息，尤其是一些期刊和硕士文献。查阅关于LED灯、驱动电路、驱动芯片、驱动模块等资料。 (3)整理资料; 对所有的资料进行整理和筛选;仔细阅读有用资料，对设计大致轮廓有个初步概念。并开始为开题报告做准备。 (4)撰写开题报告; 确定设计的研究方向和范围，并对一些问题做出假设以及解决方案。确定主要采用的驱动芯片，驱动电路，安全控制装置，外围电路(包括PWM控制电路)的设计，并对所涉及到的器材，从可行性经济型方面选择最可行的一条设计思路。 (5)总体框架设计; 前面基本已把设计方向以及大体设计思路确定，本部主要将设计思路连成一个整体，做成一个，判断，动作的整体框架。重点是解决细节问题，如驱动电路，驱动模块，这些都是容易出问题而且实现方案比较多的环节，那么在保证可靠性的基础上还要多思考有无创新方法，使之更加适应于LED恒流驱动。 (6)完成毕业设计初稿; 对一些明显错误或者不适用的地方进行修改，此阶段的修改多为设计方案上一些小细节的修改。 (7)对初稿进行修改; 从语言的连贯，理解上对初稿进行修改。 (8)完成毕业设计; 4. 设计提纲 (1)引言; (2)总体方案设计; (3)控制器驱动类型设计; (4)驱动电路的设计; (5)总体构建并进行实验、调试; (6)总结; 5. 进度安排 (1)1周-2周熟悉课程设计任务及要求,针对课题查阅关于白色LED恒流驱动电路，LED灯、驱动芯片、驱动模块等有关资料。 (2)3周-4周整理资料，写开题报告,确定设计方案。要求对设计方案进行分析、比较、论证，画出方框图。 (3)5周-9周设计电路，通过图书馆网络确定设计思路，设计具体研究方案。 (4)10周-11周进行软硬件设计，通过一定试验验证设备的可行性，并调试到最佳状态。接受中期检查。 (5)12周-14周交稿审核修改。 (6)15周-16周准备答辩。 6.存在的问题及拟采取的解决措施 (1)LED灯发光亮度始终在变化; 解决措施:购买高质量的驱动控制芯片。 (2)对一些器材的选型不是很了解; 解决措施:多参考别人是如何应用和选型的，多请教老师。 (3)设计出来的方案可能不符合实际要求，不能满足现实状况; 解决措施:向有经验者请教仔细修改，争取其合理性，也尽量查阅时间较近的资料，以避免所参考的技术都是已淘汰落伍的，避免设计上的不合理。 参考文献 [1] 李文昌,向本才,于敦山. 新型LED照明恒流驱动电路[J]. 微电子学,2014,04:499-502. [2] 黎艺华. LED光源恒流驱动电路设计[J]. 柳州职业技术学院学报,2013,03:51-56. [3] 孙安青编著.LED应用电路200例[M].北京:中国电力出版社.2013. [4] 陈传虞，刘明，陈家桢编著.LED驱动芯片工作原理与电路设计[M].北京:人民邮电出版 社.2010. [5] 来清民编著.高亮度LED照明及驱动电路设计[M].北京:北京航空航天大学出版社.2012. [6] 大功率LED恒流驱动电路的设计分析与实例[J].中国照明.2009(9). [7] 周志敏，纪爱华编著.LED照明技术与工程应用[M].北京:中国电力出版社.2010. [8] 周志敏，纪爱华编著.白光LED驱动电路设计与应用实例[M].北京:人民邮电出版 社.2009. 指导教 师意见 指导教师(签名): 20 年 月 日 选题难易程度:偏大? 适中? 偏小? 选题工作量: 偏大? 适中? 偏小? 与人才培养目标相符:一致? 不一致? 教研室主 任意见 教研室主任(签名): 20 年 月 日 院 系 意 见 院系负责人(签名): 20 年 月 日 备 注