【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 有利市場(chǎng)地位。 我國(guó)已成為重要封裝基地，海內(nèi)外企業(yè)紛紛投資搶占國(guó)內(nèi)巨大市場(chǎng)自 2020 年買行半導(dǎo)體照明工程以來(lái)，我國(guó) LED 產(chǎn)業(yè)已進(jìn)八快速發(fā)展時(shí)期，我國(guó)下游封裝已實(shí)現(xiàn)了大批量生產(chǎn)，正在成為世界重要的中低端 LED 封裝基地。受國(guó)內(nèi)下游應(yīng)用產(chǎn)品巨大的制造能力及市場(chǎng)消費(fèi)的吸引，除積極介入的民營(yíng)資本外，臺(tái)灣地區(qū)、香港、韓國(guó)及日本的眾多投資者都已在我國(guó)投資，在提高我國(guó)的 半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力同時(shí)，也加劇了國(guó)閃市場(chǎng)的搶奪大戰(zhàn)。行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素：(1)新興市場(chǎng)不斷形成，持續(xù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長(zhǎng)隨著 LED 發(fā)光效率與性能的持續(xù)提升與改善， LED 已從指示燈、手機(jī)背光、顯示屏、交通信號(hào)燈等成熟應(yīng)用領(lǐng)域，正逐步向中大尺寸 LCD 背光、汽車、照明等新興應(yīng)用市場(chǎng)滲透應(yīng)用。從市場(chǎng)發(fā)展情況看，中大尺寸液晶背光和汽車燈用 LED 正在成為增長(zhǎng)最快的應(yīng)用市場(chǎng)，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年高亮 LED 的市場(chǎng)仍將以 14％的速度增長(zhǎng)， 2020 年高亮度 LED 市場(chǎng)將達(dá)到 72億美元。 (2)技術(shù)創(chuàng)新步伐明顯加快，推動(dòng) L 印熙明實(shí)用化進(jìn)程面對(duì)巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，世界主要公司的新技術(shù)不斷取得突破性進(jìn)展，半導(dǎo)體照明技術(shù)創(chuàng)新的步伐正在不斷加快。日本 Nchla 繼 2020 年 6 月推出 100m／ w@20mA 的白光 LED 產(chǎn)品后， 2020 年12 月又開發(fā)出了 150m／ w 的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)照明燈用白光 LED20202}7 月 Cree 開發(fā)出了發(fā)光效率達(dá) 131m／ w@20mA 的白光 LED， 2020 年初 LumIIeds 成功開發(fā)出了發(fā)光效率達(dá)115m／ w@350mA，光通量為 136Jm 的大功率白光 LED?？梢哉f(shuō)，白光 LED 進(jìn)入普通照明領(lǐng)域的曙光已經(jīng)顯現(xiàn)。 (3)聯(lián)合制定 檢測(cè)與安全標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范與促進(jìn)照明市場(chǎng)發(fā)展美日等 LED 發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛聯(lián)合業(yè)界相關(guān)機(jī)構(gòu)與廠而，共同協(xié)商制定白光 LED 照明技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與安全認(rèn)證的制定出臺(tái)，將為 LED 的消費(fèi)使用保駕護(hù)航。如2020~E8 月美國(guó)能源部和北美照明工程 (IESNA)聯(lián)合制定固態(tài)照明技術(shù)的產(chǎn)業(yè)規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，這些規(guī)則將是把固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)帶入 “ 能源之星 ” 計(jì)劃的基礎(chǔ)之一。 “ 能源LED節(jié)能燈驅(qū)動(dòng)電源畢業(yè)論文 12 之星 ” 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃有助于消費(fèi)者認(rèn)清市場(chǎng)上 LED 照明產(chǎn)品的能源效率和高性能，從而促進(jìn) LED 照明產(chǎn)品的采購(gòu)使用。 (4)傳統(tǒng)照明巨頭主動(dòng)出擊，垂直整合加速形成 L印照明體系傳統(tǒng)照明巨 頭 Ph?ps 、 Osram、 GE等紛紛看好 LED 照明發(fā)展前景，均已通過(guò)外部收購(gòu)或內(nèi)部培植組建 LED 照明業(yè)務(wù)公司，并已形成 LED 與照明技術(shù)的垂直整合的優(yōu)勢(shì)體系。隨著 LED 產(chǎn)業(yè)的在照明領(lǐng)域的快速發(fā)展，傳統(tǒng)照明巨頭也希望通過(guò)引八新光源的設(shè)計(jì)而使照明產(chǎn)品更富創(chuàng)新性。因此， LED 照明和傳統(tǒng)照明兩個(gè)領(lǐng)域正逐步合二為一，加速形成一種新的照明商業(yè)模式，這非常有利于 LED 照明的迅速推廣使用 . 4 LED 的驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)介及特點(diǎn) 阻容降壓式 原理及電路 將交流市電轉(zhuǎn)換為低壓直流的常規(guī)方法是采用變壓器降壓后再整流濾波，當(dāng)受體積和 成本等因素的限制時(shí)，最簡(jiǎn)單實(shí)用的方法就是采用電壓式降壓電源 ??2 。 電容降壓的工作原理并不復(fù)雜。他的工作原理是利用電容在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來(lái)限制最大工作電流。 此電路的優(yōu)點(diǎn)是：電路簡(jiǎn)單，便宜，缺點(diǎn)是：效率低，是非隔離式，安全性差，穩(wěn)定性差。 電路原理 電容降壓式簡(jiǎn)易電源的基本電路如圖 ， C1為降壓電容器， D2為半波整流二極管， D1在市電的負(fù)半周時(shí)給 C1 提供放電回路， D3 是穩(wěn)壓二極管， R1 為關(guān)斷電源后 C1的電荷泄放電阻。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用的是 圖 的所示的電路。當(dāng)需要向負(fù)載提供較大的電流時(shí)，可采用圖 所示的橋式整流電路。 圖 LED節(jié)能燈驅(qū)動(dòng)電源畢業(yè)論文 13 圖 圖 設(shè)計(jì)原則 ，應(yīng)先測(cè)定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值，然后參考示例來(lái)選擇降壓電容器的容量。因?yàn)橥ㄟ^(guò)降壓電容 C1 向負(fù)載提供的電流 Io，實(shí)際上是流過(guò) C1 的充放電電流 Ic。 C1容量越大，容抗 Xc 越小，則流經(jīng) C1 的充、放電電流越大。當(dāng)負(fù)載電流 Io 小于 C1 的充放電電流時(shí)，多余的電流就 會(huì)流過(guò)穩(wěn)壓管，若穩(wěn)壓管的最大允許電流 Idmax 小于 IcIo 時(shí)易造成穩(wěn)壓管燒毀。 C1 可靠工作，其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓。 R1的選擇必須保證在要求的時(shí)間內(nèi)泄放掉 C1 上的電荷 ??3 。 設(shè)計(jì)舉例 圖 中，已知 C1 為 ，交流輸入為 220V/50Hz，求電路能供給負(fù)載的最大電流。 C1 在電路中的容抗 Xc 為： Xc=1 /（ 2 πf C ） = 1/（ 2**50**106） = 流過(guò)電容器 C1 的充電 電流（ Ic）為： Ic = U / Xc = 220 / = 22mA。 通常降壓電容 C1 的容量 C 與負(fù)載電流 Io 的關(guān)系可近似認(rèn)為： C=，其中C 的容量單位是 μF ， Io 的單位是 A。 LED節(jié)能燈驅(qū)動(dòng)電源畢業(yè)論文 14 電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上要特別注意隔離，防止觸電。 開關(guān)式 、開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本工作原理 開關(guān)式穩(wěn)壓電源接控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種，在實(shí)際的應(yīng)用中，調(diào)寬式使用得較多，在目前開發(fā)和使用的開關(guān)電源集成電路中，絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。因此下面就主要介紹調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源。 調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理可參見圖 ??4 。 圖 對(duì)于單極性矩形脈沖來(lái)說(shuō)，其直流平均電壓 Uo 取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓Ｕ?？捎晒接?jì)算， 即 Uo=Um179。T1/T 式中 Um為矩形脈沖最大電壓值； T 為矩形脈沖周期； T1 為矩形脈沖寬度。 從上式可以看出，當(dāng) Um 與 T 不變時(shí)，直流平均電壓 Uo 將與脈沖寬度T1 成正比。這樣，只要我們?cè)O(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄 ，就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。 LED節(jié)能燈驅(qū)動(dòng)電源畢業(yè)論文 15 、開關(guān)式穩(wěn)壓電源的原理電路 圖 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本電路框圖 如上圖 ??5 所示 交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動(dòng)成份的直流電壓，該電壓進(jìn)人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波，最后再將這個(gè)方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸? 控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關(guān)電源用集成電路?？刂齐娐酚脕?lái)調(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時(shí)間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 開關(guān)電源的種類 一、 單端反激式開關(guān)電源 ??6 單端反激式開關(guān)電源的典型電路如圖 所示。電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激，是指當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時(shí)，高頻變壓器Ｔ初級(jí)繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，整流二極管 VD1 處于截止?fàn)顟B(tài)，在初級(jí)繞 組中儲(chǔ)存能量。當(dāng)開關(guān)管 VT1 截止時(shí)，變壓器Ｔ初級(jí)繞組中存儲(chǔ)的能量，通過(guò)次級(jí)繞組及 VD1 整流和電容Ｃ濾波后向負(fù)載輸出。 AC 整流濾波 高頻變換器 調(diào)寬方波 整流濾波 DC 取樣器 比較器 脈寬調(diào)制 振蕩器 基準(zhǔn)電壓 控制電路 LED節(jié)能燈驅(qū)動(dòng)電源畢業(yè)論文 16 圖 單端反激式開關(guān)電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為 20－ 100Ｗ，可以同時(shí)輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率。唯一的缺點(diǎn)是輸出的紋波電壓較大，外特性差，適用于相對(duì)固定的負(fù)載。 單端反激式開關(guān)電源使用的開關(guān)管 VT1 承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍，工作頻率在 20－ 200kHz 之間。 二、 單端正激式開關(guān)電源 ??6 單端正激式開關(guān)電源的典型電路如圖 所示。這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時(shí)， VD2 也導(dǎo)通，這時(shí)電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量，濾波電感Ｌ儲(chǔ)存能量；當(dāng)開關(guān)管 VT1 截止時(shí)，電感Ｌ通過(guò)續(xù)流二極管 VD3 繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。 圖 在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管 VD2，它可以將開關(guān)管 VT1 的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復(fù)位條件，即磁通建立和復(fù)位時(shí)間應(yīng)相等，LED節(jié)能燈驅(qū)動(dòng)電源畢業(yè)論文 17 所以電路中脈沖的占空比不能大于 50％。由于這種電路在開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)變壓器向 負(fù)載傳送能量，所以輸出功率范圍大，可輸出 50－ 200 Ｗ的功率。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積也較大，正因?yàn)檫@個(gè)原因，這種電路的實(shí)際應(yīng)用較少。 三、 自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源 ??6 自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路如圖 所示。這是一種利用間歇振蕩電路組成的開關(guān)電源，也是目前廣泛使用的基本電源之一。 圖 當(dāng)接入電源后在 R1給開關(guān)管 VT1 提供啟動(dòng)電流，使 VT1 開始導(dǎo)通，其集電極電流 Ic 在 L1 中線性增長(zhǎng)，在 L2 中感應(yīng)出使 VT1 基極為正，發(fā)射極為負(fù)的正反饋電壓，使 VT1 很快飽和。與此同時(shí)，感應(yīng)電壓給 C1 充電，隨著 C1 充電電壓的增高， VT1 基極電位逐漸變低，致使 VT1 退出飽和區(qū)， Ic 開始減小，在 L2 中感應(yīng)出使 VT1 基極為負(fù)、發(fā)射極為正的電壓，使 VT1 迅速截止，這時(shí)二極管 VD1 導(dǎo)通，高頻變壓器Ｔ初級(jí)繞組中的儲(chǔ)能釋放給負(fù)載。在 VT1 截止時(shí)， L2 中沒(méi)有感應(yīng)電壓，直流供電輸人電壓又經(jīng) R1 給 C1 反向充電，逐漸提高 VT1 基極電位，使其重新導(dǎo)通，再次翻轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài)，電路就這樣重復(fù)振蕩下去。這里就像單端反激式開關(guān)電源那樣，由變壓器Ｔ的 次級(jí)繞組向負(fù)載輸出所需要的電壓。 自激式開關(guān)電源中的開關(guān)管起著開關(guān)及振蕩的雙重作從，也省去了控制電路。電路中由于負(fù)載位于變壓器的次級(jí)且工作在反激狀態(tài)，具有輸人和輸出相互隔離的優(yōu)點(diǎn)。這種電路不僅適用于大功率電源，亦適用于小功率電源。 四、 推挽式開關(guān)電源 ??6 推挽式開關(guān)電源的典型電路如圖 所示。它屬于雙端式變換電路，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側(cè)。電路使用兩個(gè)開關(guān)管 VT1 和 VT2，兩個(gè)開關(guān)管在外激勵(lì)方波信號(hào)的控制下交替的導(dǎo)通與截止，在變壓器Ｔ 次級(jí)統(tǒng)組得到方波電壓，經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸? LED節(jié)能燈驅(qū)動(dòng)電源畢業(yè)論文 18 圖 這種電路的優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)開關(guān)管容易驅(qū)動(dòng)，主要缺點(diǎn)是開關(guān)管的耐壓要達(dá)到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在 100500 Ｗ范圍內(nèi)。 五、 降壓式開關(guān)電源 ??6 降壓式開關(guān)電源的典型電路如圖 所示。當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時(shí)，二極管 VD1 截止，輸人的整流電壓經(jīng) VT1 和 L 向Ｃ充電，這一電流使電感Ｌ中的儲(chǔ)能增加。當(dāng)開關(guān)管 VT1 截止時(shí)，電感Ｌ感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，經(jīng)負(fù)載 RL和續(xù)流二極管 VD1 釋放電感Ｌ中存儲(chǔ)的能量，維持輸出直流電壓不變。電路輸出直流電壓的高低由加在 VT1 基極上的脈沖寬度確定。 圖 這種電路使用元件少，它同下面介紹的另外兩種電路