4 硬件调试 25
4.1 硬件调试平台及调试过程 25
4.2 调试分析 27
4.3 本章小结 28
5 LED照明电源的调光设计 29
5.1 照明WPAN的组网设计 29
5.2 LED调光软件设计 31
5.3 基于LabVIEW的上位机界面设计 33
5.4 节能效果分析 34
5.5 本章小结 34
结 论 35
致 谢 36
参考文献37
1 绪论
1.1 研究背景和意义
如今,人类使用的普通照明设备包括荧光灯、白炽灯和金属卤化物灯等。但是它们的效率都不高。LED拥有众多普通光源不具备的优点,包括:效率高、寿命长、体积小等。这些不仅仅远远超越了过去的照明器件,同时也更好地满足了当今时代对节能的需求。但是如今LED的发展并不完善,还需要不断提高其准确度和稳定性。因此,本课题旨在研究设计出更高效、更合适、更精确的LED驱动电源,对帮助改善目前的LED照明系统献出自己的一份力。
1.2 LED照明的特点
如今,与普通的照明比较,LED更胜一筹。优点列举如下[1-6]:
(1)高效节能:普通的照明灯的光效只在40%-50%左右。一样的照射光强下, 灯比普通光源节能达到80%以上。
(2)寿命长:LED的寿命比普通的灯更加耐用,降低了文修费,从而减小了成本。
(3)绿色环保:LED的辐射低,不含有毒元素,是新型绿色环保光源。
(4)光效高:LED的发光效率要远远超过普通光源的发光效率。
(5)光色纯、光束集中:相比于其他普通光源,LED照明光色更纯,光束更集中。因此,LED照明可以降低设计成本。
(6)高新技术:LED的设计过程涉及到计算机、网络通信、图像处理等技术。
1.3 LED的发光原理和特征参数
LED的发光原理如图1.1所示。LED的PN结在正向电压的作用下,扩散运动加强,漂移运动变弱。由N区注入P区的是电子,从P区注入N区的是空穴。少子进入对方区域后,一部分与多子复合而辐射发光。
图1.1 LED发光原理示意图
LED一般有四种接线的方式,如图1.2所示。
图1.2 LED接线方式
串联驱动方式(a)、并联驱动方式(b)、混联驱动方式(c)和多路混联驱动方式(d)。串联方式的灯串两端的电压必然很大,而且出现其中一个灯珠发生损坏则影响整个灯串,同时要求LED驱动采用恒流控制;而如果是并联方式的灯串则要求采用恒压方式,否则损坏的灯珠会影响整个灯串正常工作。因此,LED产品常用串联在先,两列并联在后的驱动方式。
LED的伏安特性和光特性如图1.3,LED的驱动设计和调光控制都基于这两个基本特性。
a) 伏安特性 b) 光特性
图1.3 LED的伏安特性和光特性
从左图曲线可知,LED承受正电压时,若正电压超过阀值即开启电压,即认为电流I和电压V成正比。在正向导通前,通过LED的电流强度几乎为零;当导通以后,LED中通过的电流急剧上升,当正向导通时,如果导通电流有微小变化,电压就会有很大波动,因此,LED驱动的主要功能就是稳定输出电流。从右图中可也看出,LED亮度与正向电流IF近似成正比,其中亮度等于发光强度除以感光面积。基于该特性可以进行调光。
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