一种双模式调光的LED驱动电路的设计与测试

摘要

随着全球经济的快速增长和人们节能环保意识的日益加强，LED（发光二极管）这一绿色照明系统备受人们的关注。由于LED具有高亮度、高效率、高可靠性、长寿命以及多色彩等特点，使其应用范围不断扩展。LED的应用关键在于它的驱动电路，提供各种高效、可靠的白光LED驱动电路是目前摆在人们面前的重要任务。通过设计不同的驱动电路来获得良好而且平稳的电流，使LED灯的显示更加平稳，从而满足各种场合的使用要求。因此绿色照明的LED系统也就成为社会目前研究的热点。
　　 本文的主要内容是设计一款具有双模式调光的高亮度LED驱动电路及其测试电路。首先从LED的国内外发展现状出发，简要介绍了LED的结构特点、工作原理及其光电特性。其次，设计了一款基于QX5241芯片的双模式调光（PWM模式/PFM模式）的LED驱动电路，同时设计了LED测试电路用来测试LED的温度特性和电学特性。然后运用Protel软件绘制了原理图和PCB版图，并对电路板进行了调试。最终，利用所设计的测试电路对LED在不同调光模式下的温度特性以及电学特性进行测试，并通过对得到的数据进行归纳总结，得出采用双模式调光的LED电路具有优越性。
　　 通过对测试数据分析得知，当LED工作在不同亮度时，它的温度都会随着工作时间的增长而上升，但上升的幅度有所不同，并且最终都会维持一个温度保持不变，这就是热平衡温度，实验结果表明，亮度越高，热平衡温度越高。本文还对LED的效率进行了长时间的测量，发现LED的效率会随着工作时间的增长而减小。当LED采用不同调光模式时的效率也是不同的：在高亮度时，采用PWM模式调光的效率较高；而在低亮度时，采用PFM模式调光的效率较高，因此本文所设计的双模式调光驱动电路在全亮度范围内比传统的PWM单模式调光具有更高的效率。并且通过对模拟调光和数字调光的比较发现，模拟调光时LED的色温会发生偏移，而采用数字调光时色温不会发生变化。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 LED的发展及其应用领域

1．1．1 LED的发展

1．1．2 LED的应用领域

1．2 课题研究的主要内容和章节结构

2 LED概述

2．1 LED的结构、特性及发光原理

2．2 LED的主要参数与特性

2．2．1 LED的电学特性

2．2．2 LED的热学特性

2．2．3 LED的光学特性

2．3 LED光源的特点

2．3．1 LED光源的优势

2．3．2 LED存在的问题

3 LED驱动电路的设计

3．1 LED驱动技术

3．2 典型LED驱动电路

3．2．1 LED的连接方式

3．2．2 驱动电路的种类

3．3 亮度调节方式

3．3．1 模拟调光

3．3．2 PWM调光

3．3．3 PFM调光

3．3．4 PWM调光和PFM调光的效率分析

3．4 LED驱动电路的硬件设计

4 LED测试系统的设计

4．1 LED测试系统的总体结构

4．1．1 LED电学测试系统

4．1．2 LED温度测试系统

4．1．3 LED光学测试系统

4．2 LED测试系统的硬件设计

4．2．1 电学测试的硬件设计

4．2．2 温度测试的硬件设计

4．2．3 测试结果的显示

5 测试结果及分析

5．1 热学特性测试

5．1．1 实验过程及结果

5．1．2 结论与分析

5．2 电学特性测试

5．2．1 实验过程及结果

5．2．2 结论与分析

5．3 光学特性测试

5．3．1 实验过程及结果

5．3．2 结论与分析

6 总结

致谢

参考文献