大功率LED恒流源驱动电路设计(2)
1.1 选题的背景及意义从完全依赖自然光，到依靠燃料生火照明，再到成功利用电照明，人类的照明史无疑是漫长的。如果说爱迪生发明白炽灯使得人类的照明进入了一个崭新的时代，那么 LED的发光新技术无疑将为这个世纪带来巨大改变。LED（半导体发光二极管）最早诞生于 1962 年，70 年代被用于指示灯、数字和文字显示方面，随着人们对第三代半导体材料氮化镓研究的突破，发光二极管三原色缺色的问题被解决了，从而产生了白光半导体灯[3]。白光 LED 的出现，使得 LED 照明开始逐渐走进人们的日常生活。随着 LED新型材料的开发应用以及制造工艺的不断进步，LED 的光源性能已被不断完善并进入了实用阶段。半导体照明技术不仅可以应用于白光通用照明，在其它很多方面也可广泛应用，比如交通工具的照明、交通信号的显示、各种仪器仪表的指示光源、装饰照明、背景显示、电子屏幕、轻工业产品等。[4]近年来，我国照明用电量大幅度增长，绿色节能照明的研究应用也因此越来越受到重视，LED 照明行业也因此蓬勃发展。例如，在北京奥运会、上海世博会上，就大量应用了大功率的 LED，这足以表明 LED 照明技术在电子和照明行业的发展前景是非常广阔的[3]。大功率LED是指拥有大额定工作电流的发光二极管， 大功率LED功率可以达到1W、 3W、5W、8W和 10W甚至数十瓦，而普通 LED 功率的 0.05W高出许多[5]。目前，LED 的小功率照明应用已经非常成熟，而大功率 LED 在照明领域应用时间较短，并且在光通量、转换效率和成本等方面均有改进空间。在此背景下， 基于恒流源驱动大功率 LED 的技术开发驱动板， 使其有较小的电流的波动，第 2 页 本科毕业设计说明书并且可通过调节电流大小调整LED 亮度无疑具有很高的实际应用价值。其中，在机器视觉的CCD/CMOS成像领域，这种稳定的大功率照明光源，对亮度的稳定性要求尤为苛刻。
1.2 LED的原理及其特点
1.2.1 LED的发光原理LED的核心部分是由 P 型半导体和 N 型半导体组成的 PN 结， 在正向电压下， 电子由 N区注入 P 区，空穴由 P 区注入 N 区，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光子或部分以光子的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能，这种发光效应称为注入电致发光[6]。
1.2.2 LED的特点
1.2.2.1 LED 的优点与传统的白炽灯、荧光灯照明光源相比,大功率 LED 有如下优点:
（1）效率高、节能大功率LED 照明具有亮度高、电压低、电流小的特性，其最大优点就是节能。LED的发光效率按一般光效定义并不算高,但由于 LED 光谱窄，单色性好，且无需过滤，其光谱几乎全部集中于可见光区域,因而其效率可达 80%一 90%, 而白炽灯发射的能量，其可见光转化率仅有 10%，因而专家预测，未来大功率 LED 照明的耗电比相同照明效果的传统光源节能70%-80%[7]。
（2）安全、耐用大功率 LED 其特殊的电子结构保证其发光稳定，甚至在水下也能长时间稳定地工作。它工作温度范围宽,在一 40℃一 85℃之间均能正常工作，并且能精确控制光色，眩光小，发热量低。同时，它没有传统灯泡的钨丝、玻璃壳等易损部件,其冷光可以安全触摸，只需低廉的文护费用。
（3）寿命长由于材料限制， 普通白炽灯和荧光灯的寿命只有 1000小时,而大功率 LED灯的单管寿命却可达到 10 万小时以上，相当于每天连续使用 10 个小时，可以连续用上 27 年[7]。
（4）响应快在开关响应方面，LED 的时间为纳秒级、无频闪，而白炽灯的则为毫秒级。因而，可将其制成汽车灯，可延长刹车的反应时间从而减少交通事故发生概率。
下一篇：基于神经网络的软测量建模方法研究