40W白色LED吸顶灯驱动电路的设计

论文总字数：9696字

摘 要

大功率白光LED因其体积小、高效、节能、环保、寿命长、反应速度快等优点逐渐在照明领域获得广泛应用，已经开始替代白炽灯、荧光灯等传统照明光源，成为新一代照明光源，具有一定的市场发展潜力。通过对LED基本特性的学习和不同LED驱动电路方案的分析以及亮度调节方案，设计了一款市电驱动40W白色LED照明电路。经安装测试，取得良好效果。

关键词： 白色LED，40W，驱动，调光

Abstract: Semiconductor lighting is widely used and is gradually replacing the incandescent and fluorescent lighting due to its advantages over conventional lighting of small size, high efficiency, low energy consumption, low pollution, long lifetime and high reliability, having a certain market development potential. By learning the basic characteristics of LED and analyzing LED driver circuit and brightness control scheme. A utility drive 40W the white LED lighting circuit was designed. Then the drive mode of the white LED lighting circuit is designed to reach the design requirements through installation testing.

Key word: White LED, 30 W, Drive circuit, Aiming

目 录

1.引 言 4

2 LED概述 4

2.1 LED的发光原理 4

2.2 LED的特性 4

2.3 LED的优点 5

2.4 LED的广泛应用 5

2.5 LED应用中显现的问题 6

3 LED吸顶灯的特点 7

3.1 LED吸顶灯的结构 7

3.2 LED吸顶灯的优点 8

3.3 LED吸顶灯的适用范围 9

4 LED的几种连接方式 9

4.1 LED采用全部串联方式连接 9

4.2 LED采用全部并联的方式连接 9

4.3 LED采用混联方式 9

5 LED驱动电路介绍 10

6 白光LED吸顶灯驱动电路的设计 12

总 结 15

参考文献 16

致 谢 17

1.引 言

LED的研制起始于上个世纪六十年代，随着技术的不断进步，其出光颜色的种类、发光效率、芯片尺寸、输入功率和封装结构等都有了巨大的飞跃。

LED优点众多，应用灵活；既没有热量，也没有辐射，环保效益佳，故LED属于典型的绿色照明光源；而且其废弃物可回收，没有污染；控制极为方便，只要调整电流，就可以任意调光；光色不同的组合起来变化多，如果运用时序控制电路，则能显示出各种各样的动态变化效果。近年来，随着城市建设和电子信息产业的高速发展，人们对光源的需求与日俱增，LED照明正在迅速成为非豪华汽车的标准配置，白光LED已经成为便携式电子产品显示屏的主要光源。LED技术的发展已引起了国内外光源界的普遍关注，并成为了一项具有发展前景和影响力的高新技术产品。而LED的驱动电源也成了关注的热点，理论上LED的使用寿命在10万小时以上，但在实际应用过程中，由于驱动电源的设计及驱动方式选择不当，使LED极易损坏，随着LED应用的日益广泛，LED驱动电源的性能将越来越适合LED的要求。随着半导体材料及工艺技术的进步，生产量的增加，我认为可能还需3~5年时间，LED照明灯的性能会进一步地提高，价格也会不断地下降，它将逐步地进入千家万户，给广大用户带来节电、明亮的新的光源！

本设计包括四个部分：第一模块整流、第二模块滤波、第三模块555定时器、第四模块恒流驱动，以交流源方式驱动。该电路简单，无污染，功耗低，成本低。

2 LED概述

2.1 LED的发光原理

LED，即发光二极管，它是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光。它的核心是一个半导体的晶片，晶片的一端是负极，另一端附在一个支架上，连接电源的正极，而环氧树脂则会把整个晶片封装起来。半导体晶片由三部分组成， P型半导体是其中一部分，在它里面空穴占主导地位，而另一部分是主要由电子构成的N型半导体，中间部分一般是1至5个周期的量子阱。当这个晶片被电流流过作用时，电子和空穴就会被推向量子阱，从而电子跟空穴在量子阱内复合，则会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。

2.2 LED的特性

1.LED的光学特性

LED有红外光和可见光两个系列，红外光系列LED可用辐射度来度量其光学特性，可见光可用光度学来度量其光学特性。LED提供的是半宽度很大的单色光，由于半导体的能隙随温度的上升而减小，因此它所发射的峰值波长随温度的上升而增长，温度系数为2～3安培/摄氏度 。LED发光亮度L与正向电流 近似成比例, K为比例系数。电流增大，发光亮度也近似增大。另外发光亮度也与环境温度有关，环境温度高时，复合效率下降，发光强度减小。

2.LED的电学特性

电流控制型器件，负载特性类似PN结的伏安特性，具有非线性和单向导电性。LED在正向导通后其正向电压的极小变化会引起正向电流的很大变化（指数级别），反向漏电流很小，有反向击穿电压。环境温度和老化时间等因素也将影响LED的电气性能，LED正向电压随温度升高而变小，具有负温度系数。LED消耗功率 ，一部分转化为光能，这是我们需要的。剩下的就转化为热能，使结温升高。

3.LED的热学特性

PN结的结温对LED的热学参数有很大的影响。一般工作在小电流下，LED温升不明显。若环境温度较高，LED的主波长就会向长波长漂移，亮度会下降，发光均匀性、一致性变差。尤其点阵、大显示屏的温升对LED的稳定性、可靠性影响更为显著。所以散热设计很关键。

2.3 LED的优点

LED和白炽灯、荧光灯相比较，根据LED的自身特性总结出以下优点：

1.体积小 LED大部分是被封装在环氧树脂里面的一块很小的晶片，所以它体积小、重量轻。

2.耗能低 LED耗电十分低，属于直流驱动，电光功率转换接近30%。

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