大功率LED光源驱动电路的研究与设计 紧张，电力短缺已成为制约国民经济发展的突出矛盾。在我国的照明用电大幅度提高的同时，绿色节能照明的研究应用越来越受到重视，LED照明就是在这样的形势下发展起来的。据中国绿色照明工程促进项目办公室专项调查，我国照明用电每年在3000亿度以上，用LED取代全部白炽灯和部分荧光灯,可节省1/3的照明用电，相当于三峡工程全年的发电量。研究显示，仅仅在美国，如果55%的白炽灯和55%的目光灯被LED取代，每年将节省350亿美元电费，减少7.55亿吨二氧化碳排放量。LED节能高效的优点以及不断下降的成本使之逐渐成为白炽灯和荧光灯的替代光源[4]。
近年来中国LED产品技术创新与应用开发能力逐渐提高，器件可靠性研究位置越来越突出，测试技术与标准也渐成热点，所有这一切都标志着中国LED产业已经进入了一个崭新的发展阶段。但是作为一个新兴的技术领域，半导体照明行业还处于一个快速发展阶段，科技进步令我们感到欣喜，但是我们还要意识到无论是技术环节还是行业的规章制度，与传统的光源相比，都还不成熟不健全。 要真正实现用LED代替传统光源还有一段很长的路要走，还有很多技术难题需要解决[4]。
随着人们对半导体发光材料研究的不断深入，LED制造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展，其发光效率提高了近1000倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出现，使LED应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能[3]。
本课题主要是针对LED照明灯具发展的现状，设计一款针对LED照明灯具的驱动电路。
1.2 大功率LED照明灯介绍
1.2.1 LED照明原理
LED照明的LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。 假
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大功率LED光源驱动电路的研究与设计 设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生[3]。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即 λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍[3]。
1.2.2 LED照明的特性
极限参数的意义
（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。
不改变材质的前提下，在LED的极限范围内，提高亮度的手段就是提高电流，随着电流升高，LED发热量会剧增。使用过LED光源便携投影机的，或微投的朋友，一定都深有体会，LED光源的投影机，非常热，而且普遍会有明显的噪音。这些产品，机身小是一方面，关键还是其自身发热量较大所致。随着功率的增加，LED的散热问题显得越来越突出，大量实际应用表明，LED不能加大输入功率的基本原因，是由于LED在工作过程中会放出大量的热，使管芯结温迅速上升，热阻变大。输入功率越高，发热效应越大。温度的升高将导致器件性能变化与衰减，非辐射复合增加，器件的漏电流增加，半导体材料缺陷增长，
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大功率LED光源驱动电路的研究与设计 金属电极电迁移，封装用环氧树脂黄化等等，严重影响LED的光电参数。甚至使功率LED失效。因此，对于LED器件，降低热阻与结温、对发光二极管的热特性进行研究显得日趋重要[4]。
1.2.3 LED照明的设计理念
LED的出现打破了传统光源的设计方法与思路，目前有两种最新的设计理念。
1.情景照明：是2008年由飞利浦提出的情景照明，以环境的需求来设计灯具。情景照明以场所为出发点，旨在营造一种漂亮、绚丽的光照环境，去烘托场景效果，使人感觉到有场景氛围。
2.情调照明：是2009年由凯西欧提出的情调照明，以人的需求来设计灯具。情调照明是以人情感为出发点，从人的角度去创造一种意境般的光照环境。情调照明与情景照明有所不同，情调照明是动态的，可以满足人的精神需求的照明方式，使人感到有情调;而情景照明是静态的，它只能强调场景光照的需求，而不能表达人的情绪，从某种意义上说，情调照明涵盖情景照明。情调照明包含四个方面：一是环保节能，二是健康，三是智能化，四是人性化[4]。
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大功率LED光源驱动电路的研究与设计 第2章 大功率LED照明灯具
2.1 LED环保节能照明灯概述
照明是一个能耗很高的领域，有人曾预测，如果在全国范围内推广使用12亿只节能灯，每年节省的电量相当于三峡电站全年发电量[10]。
随着全球经济一体化的加快，全球照明电器产品制造基地向中国等发展中国家转移，国家发改委已与联合国开发计划署、全球环境基金合作共同开展“中国逐步淘汰白炽灯、加快推广LED节能灯项目。所以，作为白炽灯替代品的LED节能照明产品市场正迎来快速增长的良好机遇[10]。
2.2 LED环保节能照明灯特点
1、绿色环保： LED日光灯不含铅、汞等有害物质，是真正的环保产品。 2、节能：在同等照度的前提下，与常规日光管相比节电高达80%。经济实惠，免维护。
3、超长寿命：LED的实际寿命超过10万小时，为一般光源的几倍甚至几十倍。
4、不含射线：区别于其他光源发出的光含紫外、红外，LED日光灯光源中没有水银，光束中不含紫外线不吸引蚊虫，能使环境变得更加干净舒适。另外，用于商场可有效预防商品褪色，特别适合珠宝首饰及高档服装的照明。
5、无噪音： LED日光灯不使用镇流器，从根本上杜绝烦人的“嗡嗡”声。 6、固体发光：抗震性能好，牢固安全可靠。
7、无频闪：LED为固体光源，加之恒流驱动，消除了传统灯具的频闪现象，用于工作学习场所不会使眼睛疲劳、胀痛，能有效保护视力。
8、发光方向性：LED有很强的发光方向性，光通量利用率高，且体积小，易于LED灯具的外观设计和光强分佈的控制。
9、供电电源：LED可采用直流低压供电、交流电供电，也能与太阳能完美结合，例如景观照明或路灯可利用地球上的无限能源-光能，由太阳能集电板将光能转换为电能，充分发挥LED灯环保节能的优点。
10、快速启动：LED不受启动温度限制，可暂态启动，一般为几个ms，且能暂态达到全光通量输出。
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大功率LED光源驱动电路的研究与设计 11、高显色性：LED日光灯的显色指数为85以上，接近太阳光，最大限度的还原了被照物体的真实颜色。
12、通用性好：LED日光灯外型、尺寸与传统日光灯一致，可替换传统灯具。
13、色彩丰富：充分利用LED色彩丰富的优势制作各种颜色灯管，用于特殊需求的场所。
14、适用范围：写字楼、工厂、商场、地下停车场、写字楼、公共场所、家居照明等都可以使用[11]。
图2.1、LED环保节能灯与其它相同照度灯具对照表
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