高效率大功率LED驱动器设计开题报告

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1、开题报告高效率大功率LED驱动器设计一、选题的背景、意义目前，照明消耗约占整个电力消耗的20%，大大降低照明用电是节省能源的重要途径，为实现这一目标业界已研究开发出许多种节能照明器具，并达到了一定的成效。但是，距离“绿色照明”的要求还不够，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。LED以其固有的优越性正吸引着世界的目光。据UBS投资研究机构做出的预测，2005年到2010年高亮度LED（发光二极管）市场的年复合增长率（CAGR）有望达到26%[1]。随着LED技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED的应用市场将

2、更加广泛，特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，LED在照明市场的前景更备受全球瞩目，被业界认为在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。因此，随着大功率白光LED技术的发展，照明产业开始面临新的机遇和挑战。LED越来越多地被应用于通用照明领域，道路照明则是其中一个极具潜力的重要应用领域。并且LED本身所特有的长寿命、潜在的高光效的特征，设计一款能够充分发挥此特征的高效率大功率的LED驱动电路则显得尤为重要。二、相关研究的最新成果及动态（一）LED驱动器的基本原理LED（Lig

3、htEmittingDiode），发光二极管，它是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子，中间通常是1至5个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量。而驱动器电路主要由控制电路、保护电路、驱动电路、降压电路、整

4、流电路等组成。（二）LED驱动器的研究历程应用半导体PN结发光源原理制成LED问世于20世纪60年代初，1964年首先出现红色发光二极管，之后出现黄色LED。直到1994年蓝色、绿色LED才研制成功。1996年成功开发出白色LED。LED以其固有的特点，广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域，在我们的日常生活中处处可见，家用电器、电话机、仪表板照明、汽车防雾灯、交通信号灯等。但由于其亮度差、价格昂贵等条件的限制，无法作为通用光源大面积推广。近几年来，随着人们对半导体发光材料研究的不断深入，LED制造工艺的不断进步和新材

5、料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展，其发光效率提高了近1000倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出现，使LED应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后，最伟大的发明之一。LED6照明的变革将扩展人们的照明观念，更加体现节能化、健康化、艺术化和人性化的发展趋势[2]。（三）控制技术LED驱动器的主要要求：驱动器应有升降压功能，以满足电池供电的要求；应该有高的功率转换效率；在多个白光LED串联时，要求白光

6、LED的电流相匹配，是亮度均匀；功耗低，静态电流小，并具有关闭控制功能，在关闭状态时一般静态电流应该小于1；白光LED的最大电流可以设定，使用过程中可以调节光的亮度；有完善的保护电路，如低压锁存、过压保护、输出开路或短路保护；小尺寸封装，并要求外围组件少而且小，所占印制板面积小；对其它电路的干扰影响小；使用方便，加为低。从供电电压，一般将驱动器分三类，由电池供电，电压一般低于5V，主要用于便携式电子产品，驱动小功率及中功率的白光LED，它主要采用升压式DC/DC变换器或升压式（升降压式）电荷泵变换器，少数采用LDO电路的驱动器；

7、大于5V供电，有稳压电源或蓄电池供电，它主要用于降压式或升降压式DC/DC变换器；直接由市电110V或220V或相应的高压直流40-400V供电，主要用于驱动大功率白光LED，采用升压式DC/DC变换器驱动电路。电荷泵式驱动器可数去的电流已从几百毫安升到1.2A，并且两者在转换效率上也不相上下。对于采用LDO电路的驱动器，不用外围期间和价格低，为优点，但是转换效率略低，并且电池常不能用到终止放电电压就要充电。这种驱动器主要由于1节锂离子电池的场合，并且学要用正向电压低的白光LED。可以用白光LED驱动电源的集成器件品种较多，大致

8、分为恒流源、电荷泵和开关电源三种类型[3]。随着LED技术的日趋成熟，大功率LED越来越多地被用于普通照明等传统光源主导的领域。与传统光源相比，高光效可以作为LED的重要优点之一．LED光源需要恒流驱动，驱动器的效率会影响灯具的总效率因此，好的LED驱动器设计不