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LED照明控制电源设计与实现 
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 LED照明控制电源设计与实现

摘  要 
 
随着大功率LED光源的大量使用,开发研究新的具有高的转换效率、高的可靠性、高的功率因数和低的成本等的恒流照明电源将是理想的发展方向.大功率发光二极管(LED)的管压降不一致,另外也由于LED 受其结温和环境温度的影响较大,所以用LED恒流源驱动能有效克服上述缺点。本设计是以ST公司生产的L6562芯片为主,组成高功率因数LED恒流照明电源。L6562在其内部乘法器单元中,嵌入了THD最优化专门电路。设计并制作LED照明用隔离型电源变换装置,为串联的10个LED(单管额定功率1W)供电.负载条件下,电源变换器为直流恒流输出特性;具有输出过压保护功能,动作电压为UO=(12±0.5 )V该电路能处理AC输入电压过零附近积聚的能量,从而使桥式整流器之后的高频滤波器电容得以充分放电,以减小交越失真,降低THD。输入市电AC220V,输出直流电压12V,输出电流300mA"这种恒流源照明电源的优点就在于:不管LED的管压降差异有多大,其结温和环境温度的变化引起二极管的电流变化有多大,都能通过高速的恒流源电路的快速调整,来维持LED的电流恒定。
关键词:发光二极管;恒流照明电源;环境温度
 
Abstract
 
     With the large use of high-power LED light source, the development and research of new constant current lighting power supply with high conversion efficiency, high reliability, high power factor and low cost will be the ideal development direction. The pressure drop of high power light emitting diode (LED) is not consistent, and the LED is also affected by the temperature of its junction temperate environment. The LED constant current source drive can effectively overcome these shortcomings. The design is based on the L6562 chip produced by ST company, which is composed of high power factor LED constant current lighting power supply. In its internal multiplier unit, L6562 is embedded with THD optimized specialized circuit. An isolated power converter for LED lighting is designed and produced to supply 10 LED (single pipe rated power 1W) in series. Under load conditions, the power converter is a DC constant current output characteristic, with output overvoltage protection function, the action voltage is UO= (12 + 0.5) V and the energy accumulated near the zero crossing of AC input voltage can be used. In this way, the high frequency filter capacitor of the bridge rectifier can be fully discharged to reduce the crossover distortion and reduce the THD. Input the AC220V, the output DC voltage 12V, the output current 300mA "the advantage of the constant current source lighting power supply is: no matter how big the difference of the pressure drop of the LED, how much the current changes of the diode caused by the change of the temperature of the junction temperate environment, and can keep the LED current constant through the rapid adjustment of the high speed constant current source circuit. Sure.
Key words: LED; constant current lighting power; ambient temperature
目录
第1章 绪论 1
1.1 LED光源的特点 1
1.2 LED光源的发展趋势 2
1.3 高功率LED恒流照明电源设计时的注意事项 3
1.4 LED恒流照明电源的要求 3
第2章 大功率LED 4
2.1大功率LED的主要特性 4
2.2 LED的技术指标 4
2.2.1极限参数的意义 4
2.2.2电参数的意义 4
2.3 大功率LED的工作原理 5
2.3.1 LED发光原理 5
2.3.2工作波长 5
2.3.3 正向压降 6
2.3.4 工作电流 6
2.3.5 工作电流与发光强度的关系 6
第3章 系统设计 7
3.1 技术指标 7
3.1.1过电流保护 7
3.2L6562芯片介绍 8
3.2.1 L6562的主要特色 8
3.2.2 L6562的THD最优化电路 8
3.2.3 L6562的引脚功能简介 8
3.2.4 L6562芯片电路图 10
3.3由L6562组成的单级高功率因数LED恒流照明电源 10
3.3.1高功率LED恒流照明电源的原理 10
3.3.2 L6562组成的恒流照明电源 11
3.4电路组成 13
3.4.1输出整流滤波电路 13
3.4.2反激式功率变换电路 13
3.5 LED的功率因数校正 15
3.5.1 PFC技术原理 15
3.5.2 PFC控制电路的设计 16
第4章 技术要求 17
4.1变压器的选择 17
4.2 二次侧输出二极管的选择 17
4.3 输出电容的选择 17
4.4功率开关 18
4.5电路特色 19
第5章 结论 20
参考文献 21
致谢 22
 
 
第1章 绪论
1.1 LED光源的特点
1.发光效率高
LED经过几十年的技术改良,其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦,荧光灯50-70流明/瓦,钠灯90-140流明/瓦,大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到50-200流明/瓦,而且其光的单色性好、光谱窄,无需过滤可直接发出有色可见光【1】。
2.耗电量少
    LED单管功率0.03-0.06瓦,采用直接驱动,单管驱动电压1.5-3.5伏,电流15-20毫安,反应速度快,可在高频操作。同样明效果的情况下,耗电量是白炽灯的八分之一,荧光灯管的二分之一。直流驱动,超低功耗(单管0.03-0.06 瓦)电光功率转换接近100%,相同照明效果比传统光源节能80%以上。
3.使用寿命长
    LED光源有人称它为长寿灯,意为永不熄灭的灯。采用电子光场辐射发光,固体冷光源,环氧树脂封装,灯体内也没有松动的部分,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,且采用LED灯体积小、重量轻,环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎。使用寿命可达6万到10万小时,比传统光源寿命长10倍以上。可以大大降低灯具的维护费用,避免经常换灯之苦。
4.安全可靠性强
    发热量低,无热辐射,冷光源,可以安全接触;能精确控制光型及发光角度,光色柔和,无眩光;不含汞、钠元素等可能危害健康的物质;内置微处理器可以控制发光强度,调整发光方式,实现光与艺术的结合。
5.环保
     LED为全固体发光体,抗震动、耐冲击、不易破碎、废弃物可回收,没污染。光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,眩光小,而且废弃物可回收,没有污染不含汞元素,冷光源,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源。
光源体积小,可以随意组合,易开发成轻便薄短小型照明产品,也便于安装和维护。当然,节能也是我们考虑使用LED的主要原因,也许LED光源要比传统光源昂贵,但是用一年时间的节能收回光源的投资,从而获得4-9年中每年几倍的节能净收益期。
6.多变幻
LED光源可利用红、绿、篮三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合,即可产生256×256×256=16777216种颜色,形成不同光色的组合变化多端,实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。
1.2 LED光源的发展趋势
长期以来,由于LED光效低的原因,其应用主要集中在各种显示领域。随着超高亮LED(特别是白光LED)的出现,在照明领域的应用成为可能。根据国际权威机构预测,二十一世纪将进入以LED为代表的新型光源时代,被称为第四代光源【2】。
    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”的要求还远远不够,开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光势在必行。LED以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测,美国55%白炽灯及55%的日光灯被LED取代,每年节省350亿美元电费,每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量。日本100%白炽灯换成LED,可减少1-2座核电厂发电量,每年节省10亿公升以上的原油消耗。台湾地区25%白炽灯、100%的日光灯被  LED取代,每年节省110亿度电。日本早在1998年就编制“21世纪计划”,针对新世纪照明用LED光源进行实用性研究。
     LED发展历史已经几十年,但在照明领域的应用还是新技术。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。
 
参考文献
【1】 周志敏,纪爱华.白光LED驱动电路设计与应用实例[M].人民邮电出版社,2009.
【2】 毛兴武,祝大卫等.新一代绿色光源LED及其应用技术[M].人民邮电出版社,2008.
【3】 周志敏,周纪海.LED驱动电路设计与应用[M].人民邮电出版社,2006.
【4】 章道波.大功率固态照明热处理技术进展[J].国际LED技术,2005,7(5):32-40.
【5】 陈元灯,陈宇.LED制造技术与应用[M].电子工业出版社,2009.
【6】 方志烈.半导体发光材料和器件[M].复旦大学出版社,1992.
【7】 陈大华.霓虹灯、LED技术入门[M].中国轻工业出版社,2003.
【8】 杨恒.LED照明驱动电路设计与实例精[M].中国电力出版社,2008.
【9】 林维明,张冠生,陈为等.应用高频开关变换器的有源功率因数校正控制方法的分析[J低压电器,1999,4(5):65-76.
【10】 张占松.高频开关稳压电源[M].广东科技出版社,1992.
【11】 赵效敏.开关电源的设计与应用[M].上海科学普及出版社,1995.
【12】 王昊,李昕等.通用电子元器件的选用与检测[M].电子工业出版社,2008.
                                                                      
 
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