1、毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 白光 LED 驱动电路的研究 一、课题研究意义及现状 LED（ Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光 ，所以 LED 照明是继白炽灯和荧光灯后的一种新型光源。与传统光源相比， LED 照明有许多优点，如节能环保、响应时间短、效率高、体积小， LED 驱动电路则是 LED 照明的一个重要环节，对LED 驱动电路的研究与改进对 LED 这种新型光源的发展起着重要作用。 20 世纪 90 年代初，日本研究者中村修二成功研制出掺 Mg（镁）的同质结 GaN（氮化镓）蓝光LED，使得白光 LED 有了
2、实用性强和行之有效的技术方案，半导体照明光源与固态照明领域也随之成为国内外光电子研究领域更引人注意的热点。随着材料生产和制作技术的迅猛发展， LED 的发光效能已取得了明显的提高， LED器件也从早期的指示型 LED(恒流 20mA)发展到功率型 LED(恒流 350mA)。1随着 LED 性能的不断提高，使得其应用领域不断拓展，从最初的状态表征到目前的信号灯显示、路灯以及汽车照明等领域。 但目前 LED 还有许多不足，比如光效还需提高，还有封装工艺和材料，散热技术，驱动电路等问题 。而驱动电路正是本课题的研究对象。 LED 的驱动电路主要功能是将交流电压转换为恒流电源。功率型 LED 通常采
3、用直流工作，但工作电流较大，在驱动电路设计的时候，既要考虑白光 LED 的单管效率，也要考虑电路的整体转换效率、复杂程度以及成本。综合这些因素，要设计一款既高效率又低成本的驱动电路难度还是很高的。所以现在很多企业受到成本的制约，都无法采用具有高效率高可靠性又能在高温下工作的 LED，很多企业使用的 LED 的有效寿命和可靠性都很低。 LED 驱动电路除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面：一是尽可能保持恒流 特性，尤其在电源电压发生 15 的变动时，仍应能保持输出电流在 10 的范围内变动。二是驱动电路应保持较低的自身功耗，这样才能使 LED 的系统效率保持在较高水平。 根据能量来源
4、的不同，LED 驱动电路总体上可分为两类，一是 AC/ DC 转换，能量来自交流市电，二是 DC/ DC 转换，能量来自干电池、可充电电池、蓄电池等 。 根据 LED 驱动原理的不同，又可以分为线性驱动电路和开关驱动电路。 大功率 LED 恒流驱动常用方法有电阻限流、线性控制调节、电荷泵升压、开关变换器控制等 。 二、课题研究的主要内容和预期目标 本设 计的主要内容和基本要求如下： （ 1）学习光的基本知识，包括可见光，光的波长、光的本质等基本概念。 （ 2）学习照明的基本知识，包括各种照明灯具种类，常见照明灯具的原理，照明相关的一些基本概念等。 （ 3）分析比较各种照明灯具的优缺点，以及各种
5、照明灯具的历史，现状，发展等。 （ 4）重点学习 LED 相关的知识，包括 LED 的结构，发光原理，各种颜色的 LED 的知识等，以及分析为 LED 相对于其他照明灯具的优缺点。 （ 5）重点学习白光 LED 的各种驱动电路、驱动方式等，并设计制作一种驱动电路。 本设计要求完成一种白光 LED 驱动 电路的硬件设计与制作。 预期目标：完成白光 LED 驱动电路的硬件设计与制作。 大功率 LED：可以选择 1W 白光 LED，其参数如下： 功 率 ： 1W 光 通 量： 20-30LM 顺向电压： 3.5-3.8V 额定电流： 350mA 光 衰 ： 5% 每千小时光衰。 角 度 ： 120
6、度 三、课题研究的方法及措施 本课题的重点是完成白光 LED 驱动电路的设计。 首先要研究 LED 的发光特性和伏安特性。可以知道 当 LED 电压变化很少时，电流变化很大。 LED发光的强度由流过 LED 的电流 决定，电流过强会引起 LED 的衰减，电流过弱会影响 LED 的发光强度，因此 LED 的驱动需要提供恒流电源，以保证大功率 LED 使用的安全性，同时达到理想的发光强度。所以我们采用恒流方式驱动。 通过比较各个芯片和各种白光 LED 驱动电路来选择最适合本课题电路设计的方案。还要对白光 LED 的连接方式（串联、并联还是混联）进行分析和比较，由于本设计是照明用的白光 LED 的驱
7、动电路，要求有较大的驱动电流，较好的光匹配度，因此采用串联驱动。 具体设计时，首先需要阐述开关电源的基本工作原理，详细分析 PWM 调制型开关电源电流控制模式和电 压控制模式的优缺点；然后结合大功率 LED 照明的应用特点，比较各个芯片的优缺点，最终决定采用 LT3755 芯片，设计一款 PWM 调制的电流控制模式的驱动电路。 图为设计的简略电路图 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2010 年 9 月 13 日至 2011年 5月 17日。 2010 年 9 月 13 日至 2011 年 2 月 20 日 :明确任务，查找资料，确定系统总体设计方案； 2011 年 2月 20 日至 2
8、011年 3月 10 日 :写文献综述，外文翻译，完成开题报告，准备开题答辩 2011 年 3 月 10 日至 2011 年 3 月 20 日：完成电路设计和仿真； 2011 年 3 月 20 日至 2011 年 4 月 1 日：完成驱动电路硬件和检测电路的设计； 2011 年 4 月 1 日至 2011 年 4 月 10 日：设计作品完善，论文修改； 2011 年 4月 10 日至 2011年 5月 17 日： :撰写毕业论文，完善与修改毕业论文；做好论文答辩的 PPT 资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。 五、参考文献 1杨光 .照明级白光 LED 的性能与应用 J.光源与照明 .20
9、07,1:4-6. 2邬崇朝 ,陈大华 .LED 推广应用瓶颈的探讨 J.照明工程学报 ,2009,12， 20(4)： 39. 3王光峰 .白光 LED 驱动电路的研究及其电路的设计 D.硕士学位论文 .浙江大学 .2005. 4徐忠正 ,吴剑峰等 .超高亮度 LED 分档调光稳定控制系统 J.光学仪器 .2006,28(1):89-92. 5 Nadarajah Narendran.Improved Performance White LEDC.International Society of Optical Engineering. 2005. 6 平立 .白光 LED 驱动综述 J.现
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