高效高亮白光LED驱动电路的设计

论文摘要

LED(发光二极管)作为光源具有发光强度大、发光效率高、节能环保、寿命长等优点,被认为是21世纪最具发展潜力的新光源。白光LED的应用市场非常广泛,包括手电筒、装饰灯、LCD背光源、汽车内部照明、投影灯源等。高亮度白光LED更是被认为是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后,最伟大的发明之一。白光LED是新一代产品,在日常照明应用中,有着巨大的潜力。为了实现白光LED的照明应用,本论文对白光LED驱动电路的设计与测试进行了探讨。本文首先介绍了LED照明的发展历程、发展趋势,从白光LED发光机理入手,分析了白光LED驱动电路结构。然后围绕白光LED照明驱动电路设计这一重点,研究了基于MIP55X系列芯片的驱动电路设计。针对输入为AC100V,60Hz的条件下,对24*3,72颗芯片型LED芯片,根据不同功能要求,设计并制作了四种不同方案的驱动电路,其中两种为普通LED驱动电路,另两种为具有调光功能的LED驱动电路。分别对这两组驱动电路,从电路性能(包括功率、光通量、发光效率和电路效率)和EMC性能等方面进行了测试比较,得出较为合理的设计方案。普通LED驱动电路方案中:采用Buck型驱动电路,实现了56.13 lm/w的发光效率和92.86%的电路效率,达到了高效高亮的设计目标,优化完善后可以应用于实际产品中。具有调光功能的LED驱动电路方案中:采用Buck型调光驱动电路,在普通LED驱动电路的基础上仅调整部分元器件参数便实现了调光功能,避免了增加元器件后的成本提升,也可以在实际应用中推广。最后根据测试结果进行分析总结,为今后下一步的实际应用,产品设计打下基础。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 论文的主要研究内容及组织结构
• 第二章 LED 驱动原理
• 2.1 白光LED 发光机理
• 2.2 LED 的电气特性
• 2.3 LED 驱动特点
• 2.4 LED 驱动电路简介
• 第三章 LED 驱动电路设计及测试方法研究
• 3.1 驱动芯片简介
• 3.2 MIP55X 系列芯片概述
• 3.2.1 引脚介绍
• 3.2.2 MIP55X 系列芯片特性简介
• 3.3 基于MIP55X 系列芯片的LED 驱动电路设计
• 3.3.1 启动
• 3.3.2 内部控制电路
• 3.3.3 L 引脚的设计分析
• 3.3.4 EX 引脚的亮度调节
• 3.3.5 过温保护
• 3.4 Buck 型驱动电路研究
• 3.5 Buck-Boost 型驱动电路研究
• 3.6 测试方法研究
• 3.6.1 电特性测试
• 3.6.2 光特性测试
• 3.6.3 开关特性测试
• 3.6.4 颜色特性测试
• 3.6.5 热学特性测试
• 3.6.6 可靠性测试
• 3.6.7 EMC 电磁兼容性能测试
• 第四章 LED 驱动电路设计的实现与测试
• 4.1 普通LED 驱动电路设计与测试
• 4.1.1 方案1 Buck 型驱动电路
• 4.1.2 方案2 Buck-Boost 型驱动电路
• 4.1.3 方案1 与方案2 驱动电路性能比较分析
• 4.2 具有调光功能的LED 驱动电路设计与测试
• 4.2.1 方案3 Buck 型调光电路
• 4.2.2 方案4 Buck-Boost 型调光电路
• 4.2.3 方案3 与方案4 调光驱动电路性能比较分析
• 第五章 总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间公开发表的学术论文
• 致谢