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70000字论文范文基于单片机的发光二极管绿色低碳照明系统的研究

论文类型:论文范文
论文字数:70000字
论点:电路,稳压电源,驱动
论文概述:

本论文设计了一个高功率因数的开关电源为LED照明灯具提供电能,并且设计了控制电路,实现了电源的功率随外界信号或人为控制信号的改变

论文正文:

第一章导言

1.1导言
目前,节能减排已经成为世界各国共同讨论的焦点话题。然而,中国目前的照明仍然以低效率照明设备为主。由此可见,照明节能意义深远。
现有的发光二极管驱动电路存在功率因数低、效率低的缺点。因此,进一步优化设计发光二极管驱动电路尤为重要。首先分析了发光二极管照明的特点,然后根据发光二极管照明的特点选择合适的电源结构,从而制定出合适的智能照明方案,实现恒流发光二极管驱动。

1.2新型绿色照明发光二极管
1.2.1发光机构发光二极管是一种使用半导体PN结(或类似结构)并在施加正向电流时发出可见光或红外和紫外辐射的电光源。PN结的P区带过多的正电荷,通常称为空空穴,而N区带过多的负电荷,通常称为电子。当正向传导电压施加到半导体材料的PN结时,电子从n区移动到p区。当电子和空空穴在p区和n区的结合处复合时,能量在复合过程中以光子的形式从发光二极管发出。光子的频率由半导体的禁带宽度决定。
1 . 2 . 2 led的优势:
节约能源消耗,保护环境(不含汞等有害物质),使用寿命长,降低维护成本,提供更好的照明质量,改善照明视觉效果,增强安全性。这些都使得发光二极管照明在许多基础设施建设中得到越来越多的应用。
1 . 2 . 3发光二极管光源特性
图1-1显示了正向压降(Vf)和正向电流(If)之间的关系。从曲线可以看出,当直流电压超过某个阈值(约2V)时,通常称为导通电压,可以近似认为If与Vp成比例。目前,超高亮度发光二极管的最高中频可以达到1A,VF通常为2至4V。
发光二极管通常由恒流驱动。这是因为当发光二极管正向压降变化的范围相对较大时(最大值可达到ⅳ以上),上图曲线中正向电压的微小变化会导致正向电流的大变化,从而导致光亮度的大变化。因此,发光二极管的光特性通常被描述为电流的函数。恒流驱动可以更好地控制亮度。如果采用恒压驱动,不能保证发光二极管发光亮度的均匀性,会影响发光二极管的可靠性、寿命和光衰减。
发光二极管是一种温度敏感器件。发光二极管的发光强度与工作温度有很大关系。一般温度越低,发光强度越强。相反,它越弱。图1-2是显示发光二极管发光强度随温度变化的曲线图。可以看出,为了获得更高的光强,应该严格控制发光二极管的温度。

1.3驱动电路
驱动电路是所有电子设备的电源模块,其性能直接关系到整个系统的效率、安全和可靠性指标。一直是稳定的电源充当驱动电路。根据调节管的工作状态,调节电源可分为两种类型:开关调节电源和线性调节电源。
1.3.1线性稳压电源
早期使用的线性稳压电源属于DC稳压电源。线性稳压电源通常由调节管、参考电压电路、采样电路和误差放大电路等基本部件组成。此外,可以包括一些启动电路和保护电路。一般原理是:通过采样电阻对输出电压进行采样,然后将采样电压与参考电压进行比较,比较结果通过误差放大器放大后控制调节管的导通程度,以稳定输出电压。线性稳压电源的优点:响应速度快;输出电压低于输入电压;输出纹波小;工作噪音低。它的缺点是效率低。高热值间接增加了系统的热噪声。
1.3.2开关电源
开关电源,简称开关电源,被视为高效节能的电源Z,已成为稳定电源的主流产品。开关电源已广泛应用于电子、通信和计算机领域。开关电源本身的低能耗是由于器件工作在高频开关状态,电源效率可以达到80%以上;目前,对开关电源的需求也在不断增加,性能要求也在逐步提高,因此开关电源的设计也更具挑战性。

1.4智能照明……13-14
1.5本文的主要内容是……14-16
第二章开关稳压电源……16-28
2.1拓扑……16-21
2.1.1非隔离……16[/比尔/] 2.1.2孤立……16-21 [/BR/] 2.2电压反馈控制和电流反馈控制........21-23 [/BR/] 2.3两种调制模式……23-25[/溴/] 2.3.1脉宽调制模式……23-24
2.3.2 PFM模式……24-25
2.4功率因数校正……25-26 [/BR/] 2.4.1功率因数的定义……25 [/BR/] 2.4.2功率因数校正技术……25-26 [/BR/] 2.5开关电源的发展趋势……26-28 [/BR/]第三章驱动电路设计……28-50
3.1临界导通单级功率因数校正反激变换器的原理.......28[/比尔/] 3.2本文件的设计参数……28-29 [/BR/] 3.3主电路设计……29-37
3.4控制电路设计……37-43 [/BR/] 3.5驱动电路物理图……43-44[/溴/] 3.6测试结果……44-47[/比尔/] 3.7 EMC研究……47-48[/ Br/] 3.7.1电磁兼容性设计……47-48
3.7.2电磁干扰滤波器设计48
3.8概述……48-50
第4章智能照明控制……50-62
4.1遥控和手动模块……50-54 [/BR/] 4.1.1遥控发射电路……50-52 [/BR/] 4.1.2遥控接收电路……52-53
4.1.3手动控制调光……53-54 [/BR/] 4.2灯光控制和时间控制模块……54-58 [/BR/] 4.3继电器控制输出模块……58-60
4.3.1继电器控制部分的电路包括……58-59 [/BR/] 4.3.2控制电路和主电源电路之间的接口.........59-60[/溴/] 4.4控制部分物理图……60-62

结论

本文设计了一种高功率因数开关电源,为发光二极管照明灯供电,并设计了一种控制电路,利用外部信号或人工控制信号实现电源的功率变化,即实现发光二极管照明灯的智能照明控制。实验结果表明,达到了设计要求。
使用发光二极管作为新型光源的灯具或照明设施具有使用寿命长、节能的优点。高效节能的发光二极管灯作为一种新型绿色照明光源,将是取代传统照明光源的必然趋势。
发光二极管灯由发光二极管阵列、驱动电路和控制电路组成。驱动电路的优异性能直接影响到发光二极管灯的寿命和质量。因此,发光二极管驱动电路的设计尤为重要。现有的发光二极管驱动电路存在功率因数低、效率低的缺点。低功率因数会对电网造成谐波污染,而低效率则会降低电能利用率。