方福波[1]2002年在《高亮度LED在绿色照明工程中的应用研究与开发》文中进行了进一步梳理发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是20世纪60年代末期出现的一种半导体光源，自其诞生之日起到20世纪80年代，由于LED的发光亮度低，LED主要应用于仪器仪表的状态指示、数字和文字显示等。20世纪以来LED的研制取得了重大突破，LED亮度的不断提高，价格持续下降。LED使用寿命长、发光利用率高、能耗低、发光效率高而且还在不断提高，是一种理想的绿色照明光源，将逐步应用于照明。 本文旨在通过对LED橱窗灯和舞台照明灯的研究开发工作，寻求LED在照明中应用的可行性和可靠性，为LED在绿色照明中的应用研究开发做探索性和实验性的工作，为进一步的研究开发工作奠定基础。 论文采用高亮度红、绿、蓝叁种颜色LED相混合得到24位、16位或8位彩色光作为光源，应用于广泛的装饰照明及低照度的普通照明，对灯具及应用系统进行了配色设计、控制系统设计、电磁兼容性设计及结构设计。 论文阐述了LED的材料、发光原理及相关特性，论述了LED应用产品混色的颜色相加原理及与此原理相关的色度学理论及人眼视觉特性。 论文以红绿蓝叁种颜色LED发光管所发出的光为叁原色，以颜色相加原理为理论基础，以CIE色度系统为应用基础，论述了叁原色配色的计算，确定了叁原色的配色比例；根据人眼视觉惰性原理，采用脉宽调制(PWM)的控制方式实现了对LED亮度的数字控制，实现了对颜色灰度级的控制和调节；论文简要介绍了网络控制协议——DMX512协议，应用此协议实现了对多路系统的数字式网络控制；电磁兼容性是任何电子产品都必须考虑的内容，论文对系统的电磁兼容性进行了设计；为了获得良好的出光效果，论文对系统进行了二次光学设计；系统产生的热量是对系统可靠性最大的威胁，论文对系统进行导热结构设计并将系统的外形结构设计与热设计二者统起来。 论文的研究和开发结果表明，在当前，LED应用于装饰照明是可行和可靠的，具有广阔的市场前景。
马红波[2]2012年在《单相离线式高亮度LED照明驱动的研究与设计》文中研究指明随着能源危机和气候变暖问题日趋严重,节能已经成为全球普遍关注的话题。照明是人类电能消耗的重要方面,约占世界总能耗的20%,成为节能的关键。相较于传统照明光源,高亮度发光二极管(High-Brightness Light-Emitting-Diodes, HB-LEDs)以其高光效、长寿命、环保、体积紧促等诸多优点,已经成为替代白炽灯和荧光灯的最佳照明技术。LED的光通量与通过其的平均电流成正比,因此必须采用恒流驱动。由于封装技术和散热的限制,单个LED的光通量或功率较弱,仅仅几瓦。为了获取足够的光通量,必须并联多串LED。 PET (General Photo-electro-thermal Theory)理论研究表明：对于相同的功率等级,多个低功率LED组成的分布式系统优于高功率LED组成的集中式系统。另一方面,LED是低压直流器件,无法直接与交流电网相连,必须通过电力电子驱动装置进行电能转换。这就要求LED照明驱动必须具有较高的功率因数和低的输入电流谐波以兼容诸如IEC61000-3-2和Energy Star等相关国际标准。此外还必须最大化提高效率、延长寿命和降低成本,以匹配LED光源高光效、长寿命的优点。另外,为了获取进一步的功率节省和适用不同的应用环境,PWM调光也成为LED照明系统必需的基本功能之一当前大量的LED照明驱动研究主要集中在提高功率因数和控制LED电流的方面。因此,如何同时实现LED驱动的高效率、高功率因数、长寿命、低成本、PWM调光便成为保证LED灯具照明品质及整机性能的关键。为此,本学位论文以研究实现高效率、长寿命、高功率因数、低成本和PWM调光的LED照明驱动为目标,从系统架构、电路拓扑、控制策略等角度对LED照明驱动进行了深入研究和探讨。首先,系统架构方面,传统LED照明驱动采用多级级联结构,不但电路复杂、成本较高,而且效率较低,为此论文提出了一种非级联的Twin-Bus驱动结构。该结构通过前级AC/DC变换器产生两个Twin-Bus电压源,并配以具有Twin-Bus输入的后级电流调节器,降低了功率的处理次数,因此可以在不增加系统成本的前提下,大大提高整个驱动的效率。基于此架构,本文研究提出了一种与之匹配的后级开关型电流调节器拓扑：Twin-Bus Buck变换器。在介绍Twin-Bus驱动架构的同时,详细讨论了基于Twin-Bus Buck变换器的调光策略。实验结果证明,在1MHz的开关频率下,从10W到满载100W的负载范围内,Twin-Bus Buck型电流调节器的效率均在98%以上,峰值效率高达98.8%。然后,针对传统AC/DC LED照明驱动中大容值电解电容寿命短的问题,以SEPICAC/DC变换器为突破口,提出了无电解电容的SEPIC-derived AC/DC变换器。该电路形式上与SEPIC变换器相同,但通过特殊的DCM工作模式使得SEPIC电路的中间电容电压不再跟随输入电压,而具有功率解耦的作用。同时通过增大电容纹波的方法,降低了电容的容值,从而消除了短寿命的电解电容,延长了LED驱动的寿命。进一步,引入填谷电路,提出了Valley Filled SEPIC-derived AC/DC变换器。与传统填谷电路改进功率因数和降低输出电压纹波不同的是,该变换器中填谷电路不但可以减小解耦电容的尺寸,而且可以降低输出二极管的电压应力和输出电压纹波。基于CV2为电容尺寸衡量指标,在相同的功率因数和输出电压纹波下,可将电容的尺寸减小为原来的1/4。针对传统的AC/DC LED照明驱动中二极管整流桥影响变换器效率的缺陷,在对无桥AC/DC变换器进行述评的基础上,将图腾(Totem-pole)式无桥结构引入上述两种SEPIC-derived AC/DC变换器,提出了两种新型无桥式SEPIC-derived AC/DC变换器。相较于传统AC/DC变换器,无桥电路的电流通路拥有较少的开关数,因此能够大大降低损耗,实现变换效率的最大化和成本的最低化。上述所研究的四种无电解电容的AC/DC变换器具有很强的普适性,不仅适用于传统级联结构,也适用于Twin-Bus架构,不但可以独立的驱动单串LED,也可以配合电流调节器,驱动多串LED。最后,对大于75W的高功率LED照明驱动进行研究。基于75W以上的应用场合,业内普遍采用Boost PFC级联LLC谐振变换器外加多个电流调节器的叁级级联方案。虽然该方案可以实现各级电路的最优设计,实现高的电路性能；但是由于较多的级数,导致电路和控制过于复杂、成本较高。为此,本文通过共用开关管的方法,将Boost PFC和LLC谐振变换器集成在在一起,提出了一种新型的单级软开关无桥AC/DC变换电路,该电路具有如下优点：(1)对于级联结构,可将驱动级数降为2级,降低了成本。如果配以Twin-Bus架构,整个驱动将不足1.5级。(2)基于增大电压纹波法,同样可消除电解电容。论文第七章详细讨论的该电路的工作原理和设计考虑。实验室完成的100W原理样机的测试效率高达94%,证明电路的高效性。
卢璐[3]2011年在《高亮度LED照明驱动芯片设计》文中研究说明白光LED以其寿命长、高效节能、绿色环保等显着优点,显示出巨大的市场潜力和良好的发展前景,正逐步被广泛应用到各个领域。由于LED自身的伏安特性及温度特性,使得LED对电流的敏感度要高于对电压的敏感度,所以需要专用驱动芯片才能使其高效持续地工作。本文设计了一颗工作在恒定关断时间下,平均电流控制模式的LED驱动芯片。与传统的峰值电流控制模式相比,平均电流控制模式通过控制电感电流的平均值大小进而控制占空比,其输出电流可以达到更高的精度并且不需要斜坡补偿电路。通过采用800V耗尽UHV NMOS工艺,其输入电压可达15V-450V。通过内置限流比较电路和定时电路,实现了打嗝模式的短路保护功能。同时为了便于调节LED灯的亮度,加入了0-1.5V的线性调光和PWM数字调光功能,PWM数字调光可以接受占空比为0-100%,频率最高可达数KHz的外部控制信号。该芯片的效率高,输出电流范围为几毫安到1A以上。本芯片在Cadence平台下进行设计仿真,使用台湾Nuvoton 800V Depletion UHV NMOS工艺实现。
秦自强[4]2006年在《从工业设计立场探讨高亮度LED相关产品之绿色设计与应用》文中认为1 从工业设计立场建立绿色设计的理论与实务 2003年底以来,国际原油价格不断攀升,带动世界能源的涨势一发不可收拾,牵引出前一个世纪人类对地球污染的浩劫,科技进步和新资源开发,把地球公民的生活从平静导入噪杂混乱的环境中。(李荐宏,2003) 自1972年在瑞典召开「联合国人类环境会议」之后,环境保护的本质已由局部性走向全
参考文献：
[1]. 高亮度LED在绿色照明工程中的应用研究与开发[D]. 方福波. 武汉理工大学. 2002
[2]. 单相离线式高亮度LED照明驱动的研究与设计[D]. 马红波. 西南交通大学. 2012
[3]. 高亮度LED照明驱动芯片设计[D]. 卢璐. 西安电子科技大学. 2011
[4]. 从工业设计立场探讨高亮度LED相关产品之绿色设计与应用[C]. 秦自强. 海峡两岸第十叁届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集. 2006
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