大功率LED脉冲驱动电源技术的研究

论文摘要

大功率LED以其高效、节能、环保、寿命长、可靠性高等优点正在逐步取代传统的白炽灯、荧光灯,成为新一代照明光源。但LED照明器具整体寿命及发光效率必须从光电整合应用加以考虑,所以LED驱动电源对LED节能高效性能的体现,起着至关重要的作用。本文基于脉宽调制电路(PWM)原理,研究直流脉冲电源驱动大功率LED技术。通过对不同占空比脉冲驱动LED实际消耗功率的测量,发现保持峰值电流不变的脉冲驱动方式与同功率的直流稳态驱动方式,两者间正向电压存在差异,揭示了导致脉冲驱动发光效率下降的主要原因;通过对环境温度变化可以忽略情况下LED器件温度的监控及PN结温度的测试,发现LED器件温度和PN结温度都随驱动LED的平均功率成正比例变化;通过对脉冲驱动时瞬态光亮强度的测量,发现随着占空比的减小峰值光通量不断提高,主要原因是LED驱动功率的减小导致PN结温度的下降,带来PN结电光转化效率的升高;通过对LED在脉冲驱动方式下色温变化情况的研究,发现影响色温参数变化的主要因素是温度(LED的PN结温度)和电场强度(驱动电流幅值),利用脉冲驱动方式是目前调节LED亮度且保持色温不变的最佳方案。另外,本文在现有仪器仪表的基础上对LED直流稳态驱动和脉冲瞬态驱动的区别进行观测,尝试更改优化实验方法手段,协助课题组初步建立了一套LED瞬态参数测试方法,其设备组成包括大功率脉冲驱动电源,瞬态数据采集处理系统等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 大功率LED 驱动电路的发展与现状
• 1.1 大功率LED 的特性和发展
• 1.1.1 照明器件发展史
• 1.1.2 大功率LED 的特性
• 1.2 大功率照明LED 的国内外发展现状与趋势
• 1.2.1 大功率照明LED 国内外发展现状
• 1.2.2 大功率照明LED 发展趋势
• 1.3 大功率LED 驱动电路
• 1.3.1 LED 驱动方式的分类
• 1.3.2 大功率LED 驱动电路的发展趋势
• 1.3.3 现有驱动电路比较分析
• 1.4 课题介绍
• 1.4.1 本课题的来源、意义
• 1.4.2 本文的设计思路与任务
• 第二章 大功率脉冲驱动电路的设计
• 2.1 PWM 控制方式
• 2.1.1 PWM 控制电路原理
• 2.1.2 PWM 控制的应用
• 2.2 PWM 驱动方式
• 2.2.1 PWM 驱动电路原理
• 2.2.2 PWM 驱动的应用
• 第三章 大功率脉冲驱动实验
• 3.1 实验方案的建立
• 3.2 实验设备及实验方法建立
• 3.2.1 可调脉宽驱动信号的产生
• 3.2.2 数据采集处理系统
• 3.2.3 光强信号的测量
• 3.2.4 实际消耗功率的测量
• 3.2.5 器件温度及结温的测量
• 3.2.6 色温的测量
• 第四章 实验结果与讨论
• 4.1 光电流与光通量对应关系的建立
• 4.2 等峰值电流下LED 的光通量及发光效率的变化
• 4.3 等功率下不同占空比LED 光通量的变化
• 4.4 不同占空比脉冲驱动下色温的变化
• 4.4.1 色温与电流幅值的关系
• 4.4.2 色温与功率的关系
• 4.5 脉冲驱动下结温的变化
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.1.1 实验方案
• 5.1.2 实验结果
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间已发表的论文
• 致谢