车用LED阵列高效智能驱动的关键技术研究

论文摘要

随着现代汽车电子的快速发展和LED技术及工艺的逐渐成熟,车用LED照明系统必将取代传统汽车照明系统。在车用LED照明系统中,根据LED的工作特性,需要有恒流控制,且具有高效率、高性能的超高亮度LED驱动机制。目前,车用超高亮度LED阵列高效驱动器的设计和研究已经成为电源管理系统领域的研究热点。本文在深入研究LED工作原理以及现有LED驱动理论的基础上,结合LED车用领域的具体应用环境,以一般小型汽车前照灯(电压12V、功率35W、亮度3000lm、寿命3000h)为参考对象,用超高亮度LED阵列灯具(电压12V、功率5.67W、亮度3120lm、寿命50000h)代替传统汽车灯具,提出车用LED阵列的高效驱动方案,从而实现了系统的高效率、高性能。本文的研究工作,有望彻底改变车用LED阵列的驱动现状,以提高驱动的可靠性及可控性,为车用LED阵列及驱动技术的发展提供支撑。这对发展LED驱动电路理论、提升我国车用LED阵列驱动的理论水平和应用水平都具有非常重要的理论价值和重大的现实意义。本课题的主要研究工作如下:①采用理论分析与实验测试相结合的方法,研究LED的电学特性、光学特性、热学特性及LED阵列元素的连接拓扑结构与最优驱动条件的关系,实现不同连接模式的LED负载与相应驱动电路的匹配。②研究系统设计所涉及的关键技术:DC/DC变换技术和负载均衡技术,为系统中硬件电路的设计提供理论支撑。③分析系统设计要求,提出相应的设计方案,搭建硬件平台。包括超高亮度LED交叉阵列连接、开关电源电路、并联电源组电流均衡(UC3907)电路及基于单片机(C8051F040)的智能控制电路的设计。④对LED的伏安特性、超高亮度LED阵列灯具的节能效果以及并联电源组的电流均衡效果进行了测试,并对测试所得的数据进行了分析,结果表明本系节能效果明显、电流均衡特性好,确保了车用超高亮度LED阵列灯具的可靠性和稳定性。⑤对系统设计过程中存在的优缺点进行总结分析,并对未来的发展进行展望。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题的研究背景
• 1.3 车用LED 照明驱动技术概况及研究现状
• 1.3.1 车用LED 照明驱动技术的概述
• 1.3.2 车用LED 照明驱动技术的研究现状
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 1.4.1 课题研究的目的
• 1.4.2 课题研究的意义
• 2 LED 的介绍
• 2.1 LED 的发光原理和基本特性
• 2.1.1 LED 的发光原理
• 2.1.2 LED 的电学特性
• 2.1.3 LED 的光学特性
• 2.1.4 LED 的热学特性
• 2.2 LED 的连接模式
• 2.3 LED 典型的驱动方式
• 2.4 本章小结
• 3 开关电源技术研究
• 3.1 DC/DC 变换技术
• 3.1.1 DC/DC 变换的分类
• 3.1.2 DC/DC 变换的实现方式
• 3.1.3 半桥式DC/DC 变换器
• 3.2 负载均衡技术
• 3.3 本章小结
• 4 系统分析与设计
• 4.1 系统设计要求及设计方案
• 4.1.1 系统设计要求
• 4.1.2 系统设计方案论证
• 4.2 系统硬件设计
• 4.2.1 LED 阵列设计
• 4.2.2 开关电源电路设计
• 4.2.3 并联电源组均衡电路设计
• 4.2.4 CPU 控制单元的设计
• 4.2.5 A/D 转换设计
• 4.2.6 D/A 转换设计
• 4.3 本章小结
• 5 实验结果与分析
• 5.1 LED 基本特性的测试
• 5.2 LED 阵列前照灯效率测试
• 5.3 并联电源组电流均衡测试
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读学位期间发表的论文