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大功率LED的驱动电道策画_图文(精)

发布时间:2020-02-14文章来源:博天堂ag,博天堂AG手机版,博天堂ag旗舰 点击数:

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  《综合课程设计》课程报告 姓名: 韩 阳 学号: 专业: 光信息科学与技术 任课教师: 王习东 成绩: 三峡大学理学院物理系 2009 年 1 月 05 日 大功率 LED 的驱动电路设计 摘要:LED (light emitting diode)即发光二极管,是一种用途非常广泛的固 体发光光源,一种可以将电能转化为光能的电子器件。由于 LED 具有节能、环 保、使用寿命非常长,LED 元件的体积非常小,LED 的发出的光线能量集中度很 高,LED 的发光指向性非常强,LED 使用低压直流电即可驱动,显色性高(不会 对人的眼睛造成伤害)等优点,LED 被广泛应用在背光源、照明、电子设备、显 示屏、汽车等五大领域。而且随着 LED 研发技术的不断突破,高亮度、超高亮 度、大功率的 LED 相继问世,特别是白光 LED 的发光效率已经超过了常用的白炽 灯,正朝着常照明应用的方向发展,大有取代传统的白炽灯甚至节能灯的趋势。 本论文主要介绍采用恒流驱动方式实现驱动电路,并且提出一种基于恒流驱动芯片 PT4115 的高效率的大功率 LED 恒流驱动解决方案。该种驱动电路简单、高效、成 本低,适合当今太阳能产品的市场化发展。。 关键词:大功率 LED ;驱动电路;恒流驱动芯片 PT4115 一、LED 主要性能指标: 1)LED 的颜色:目前 LED 的颜色主要有红色, 绿色, 蓝色, 青色, 黄色, 白色, 暖白, 琥珀色等其它的颜色; 2)LED 的电流:一般小功率的 LED 的正向极限电流多在 20mA 。但大功率 LED 的功率至少在 1W 以上,目前比较常见的有 1W 、3W 、5W 、8W 和 10W 。 1W LED 的额定功率为 350mA,3W LED 的 750mA 。 3)LED 的正向电压:LED 的正极接电源正极, 负极接电源负极。一般 1W 的 大功率 LED 的正向电压为 3.5V~3.8V。 4)LED 的反向电压:所允许加的最大反向电压。超过此值,发光二极管可能 被击穿损坏 LED 发光强度:光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为 光源在该方向的(发 光强(度 ,单位为坎德拉(cd )。 5)LED 光通量:光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量。单位 为流明(lm。如 1W 大功率 LED 的光通量一般为 60~80LM。 6)LED 光照度:1 流明的光通量均匀分布在 1 平方米表面上所产生的光照 度. ,单位为勒克斯(lx。 7)LED 显色性:光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性,也就是颜色逼 线)LED 的使用寿命:LED 一般可以使用 50,000 小时以上。 9)LED 发光角度:二极管发光角度也就是其光线散射角度,主要靠二极管生 产时加散射剂来控制。 二、大功率 LED 的驱动方式: LED 驱动简单的来讲就是给 LED 提供正常工作条件(包括电压, 电流等条件 的 一种电路, 也是 LED 能工作必不可少的条件, 好的驱动电路还能随时保护 LED ,避 免 LED 被损坏。 LED 驱动通常分为以下三种方式: (1 镇流电阻驱动:就是简单的的在 LED 变 LED 的驱动电流. 。 LED 的工作电 流为: R U U I L -= 所以 I 与镇流电阻 R 成反比;当电源电压 U 时,R 能限制 I 的过 量增长,使 I 不超出 LED 范围。此电路的优点是简单,成本低;缺点是电流稳定度不高;电阻发热消耗 功率,导致用电效率低,仅适用于小功率 LED 范围,所以不选这种方案。 (2 恒压驱动:就是保持 LED 两端的电压不变,因为每一种颜色的 LED 的电压 都不一样, 所以很少用恒压的方式来驱动 LED 。 (3 恒流驱动:顾名思异就是保持 LED 的电流一直不变, 让 LED 在恒定电流的 条件下工作。 由于大功率 LED 是低电压、大电流的驱动器件,当 LED 电压变化 很少时,电流变化很大。LED 发光的强度由流过 LED 的电流决定,电流过强会引 起 LED 的衰减,电流过弱会影响 LED 的发光强度,因此 LED 的驱动需要提供恒 流电源,以保证大功率 LED 使用的安全性,同时达到理想的发光强度。如果采用 恒压方式驱动,LED 正向电压的任何变化都会导致 LED 电流的变化。由温度或电 压变化引起的特定压变,导致正向电流降低,正向电压变化 11%会导致更大的正 向电流变化,达 30%。电流的变化较大,使 LED 的亮度不能恒定。所以一般都选 择恒流驱动 IC 。 三、恒流驱动方式电路 LED 驱动电路除了要满足安全要求外,还应具备两个基本功能:一是尽可能 保持恒流特性,又使其在电源电压发生的变动时,仍应能保持输出的电流在的范围 内变动;二是应保持较低的自身功耗,这样才能使 LED 的系统效率保持在较高水 平。随着更新一代大功率 LED 所需的驱动电流的增加,要更多的考虑到 LED 本身 和电流驱动电路的散热管理和功耗等问题。本设计框图如下所示: (1)适配器的选择: 本设计首先要将高压的交流电变换成低压的直流恒流源,然后经过驱动芯片输 出恒流才能点亮 LED 光源。最经济有效的方法降压和进行交直流变换 是使用当今便携式电子产品使用交流电源的交直流降压变换 器--适配器(Adapter ),既经济实惠、又现成、又好用。适配 器的输出电压要求稳定在 DC12V ,适配器的输出电流要根据 LED 的光源的功率来选择,一般要给予 30%的余量,1W 的 白光 LED 的标准工作电流应为 350mA ,因而 3 个 LED 光源 串联其电路需要的电流也是 350mA ,考虑到延长 LED 寿命和 降低光衰,可以设计为 300mA--330mA ,不会明显的影响 LED 发光的亮度, 所以适配器的输出电流应选 750mA~1A 的。 (2)驱动芯片:由于本设计采用恒流驱动方式,所以驱动芯片可以选择 PT4115 恒流驱动芯片,PT4115 是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源,适合 绿色照明 LED 灯的驱动电路。它具有较宽的直流 8V 到 30V 输入电压范围, 击穿电 压大于 45V ,输出 200~1200mA 恒定直流,可满足驱动点亮 1~7 颗串联的大功率 LED 或 N 颗串并联的小功率 LED, 驱动恒流大小可按应用方案设定. 。PT4115 采用 频率抖动技术有效地改善 EMI ;采用从满量程向下到零的 PWM 调光;安全可 靠,调光比可达 5000:1;采用 SOT89-5 的封装,芯片的管芯可通过直接连通到封 装外的金属板散热;导热十分有效;PT4115 内部设置了过温保护功。

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