低功率LED驱动电源设计及其拓扑仿真(2)
4 硬件调试 25
4.1 硬件调试平台及调试过程 25
4.2 调试分析 27
4.3 本章小结 28
5 LED照明电源的调光设计 29
5.1 照明WPAN的组网设计 29
5.2 LED调光软件设计 31
5.3 基于LabVIEW的上位机界面设计 33
5.4 节能效果分析 34
5.5 本章小结 34
结 论 35
致 谢 36
参考文献37
1 绪论
1.1 研究背景和意义
如今，人类使用的普通照明设备包括荧光灯、白炽灯和金属卤化物灯等。但是它们的效率都不高。LED拥有众多普通光源不具备的优点，包括：效率高、寿命长、体积小等。这些不仅仅远远超越了过去的照明器件，同时也更好地满足了当今时代对节能的需求。但是如今LED的发展并不完善，还需要不断提高其准确度和稳定性。因此，本课题旨在研究设计出更高效、更合适、更精确的LED驱动电源，对帮助改善目前的LED照明系统献出自己的一份力。
1.2 LED照明的特点
如今,与普通的照明比较，LED更胜一筹。优点列举如下[1-6]：
(1)高效节能：普通的照明灯的光效只在40％-50％左右。一样的照射光强下， 灯比普通光源节能达到80％以上。
(2)寿命长：LED的寿命比普通的灯更加耐用，降低了文修费，从而减小了成本。
(3)绿色环保：LED的辐射低，不含有毒元素，是新型绿色环保光源。
(4)光效高：LED的发光效率要远远超过普通光源的发光效率。
(5)光色纯、光束集中：相比于其他普通光源，LED照明光色更纯，光束更集中。因此，LED照明可以降低设计成本。
(6)高新技术：LED的设计过程涉及到计算机、网络通信、图像处理等技术。
1.3 LED的发光原理和特征参数
LED的发光原理如图1.1所示。LED的PN结在正向电压的作用下，扩散运动加强，漂移运动变弱。由N区注入P区的是电子，从P区注入N区的是空穴。少子进入对方区域后，一部分与多子复合而辐射发光。
图1.1 LED发光原理示意图
LED一般有四种接线的方式，如图1.2所示。
图1.2 LED接线方式
串联驱动方式（a）、并联驱动方式（b）、混联驱动方式（c）和多路混联驱动方式（d）。串联方式的灯串两端的电压必然很大，而且出现其中一个灯珠发生损坏则影响整个灯串，同时要求LED驱动采用恒流控制；而如果是并联方式的灯串则要求采用恒压方式，否则损坏的灯珠会影响整个灯串正常工作。因此，LED产品常用串联在先，两列并联在后的驱动方式。
LED的伏安特性和光特性如图1.3，LED的驱动设计和调光控制都基于这两个基本特性。
a) 伏安特性 b) 光特性
图1.3 LED的伏安特性和光特性
从左图曲线可知，LED承受正电压时，若正电压超过阀值即开启电压，即认为电流I和电压V成正比。在正向导通前，通过LED的电流强度几乎为零；当导通以后，LED中通过的电流急剧上升，当正向导通时，如果导通电流有微小变化，电压就会有很大波动，因此，LED驱动的主要功能就是稳定输出电流。从右图中可也看出，LED亮度与正向电流IF近似成正比，其中亮度等于发光强度除以感光面积。基于该特性可以进行调光。
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