恒照度自动调光的LED驱动器设计-开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告题 目: 恒照度自动调光的LED驱动器设计 2015 年 3 月 10 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2006年11月20日”或“2006-11-30”。毕业设计（论文）开题报告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写20004000字左右的文献综述：文 献 综 述 1.课题的提出和意义能源危机和全球变暖问题越来越受到人们的关注，而我国又是全球第二大能源消费国和原油进口国，更要在节能减排上下足功夫，节约能源已成为大势所趋，我国政府为此也大力倡导节能减排。2008年北京奥运会上“奥运五环、“梦幻鸟巢”、“多彩水立方”等大规模应用LED，使LED大放异彩；2010年上海世博会更是以绿色节能为主题，成为全球最大的LED照明示范区，使用了73亿个LED芯片，98的场馆使用了LED。 继白炽灯,荧光灯和高压气体放电灯后,LED被称为第四次照明产业革命,发展与应用前景都十分广泛，且在2011年11月，国家发改委又下发了关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告，五年后全面淘汰白炽灯。这些重大举措给LED照明产业的发展创造了前所未有的历史机遇，激发了市场热情。由于大功率LED具有高光效、低功耗、寿命长、稳定性高、光色纯、安全性好、可控性强等优点，正在逐步取代传统的光源，现阶段主要用于背光、装饰、路灯、景观照明等方面。目前，LED均采用直流驱动，所以不能使用交流市电直接驱动，需要在两者之间加电源转换适配器，即LED驱动电源。它的功能就是把交流市电转换成可供LED使用的直流电。LED素以节能环保长寿命著称，却由于LED的伏安特性,它对于其电源驱动器的电压和电流的稳定性要求非常高,稍有不慎就会对其造成损坏。因此,LED驱动器的好坏在LED的发展中变得尤其重要,是产业发展的关键技术之一。由此看来驱动电源的性能必须非常优良，否则将直接影响LED的寿命和整个灯具的效率。因此，对LED驱动器进行仔细研究也就具有重要意义。2、国内外LED驱动器发展的现状与前景2.1、国外LED的发展现状LED产业自90年代以来在全球范围内迅速崛起并高速发展。美国、日本、欧盟、韩国、中国等国家和地区,纷纷把LED作为照亮未来的技术,陆续启动固态照明计划,欲占领这一战略技术制高点。半导体照明技术的开发研究引起了全球研究机构和企业的重视。国外共有近200家公司参与GaN器件、材料和设备的开发，近300所大学和研究所参与GaN的研发。目前，功率型白光LED光视效能(发光效率)已经达到100lm/W，研究水平达到160lm/W。经过技术发展和市场竞争，世界主要LED厂商已经形成各自的技术特色。日本日亚化学处于全球技术领先水平，垄断高端白色、蓝、绿色LED的市场，丰田合成在白光LED及车灯照明技术开发据国际前端;美国Cree的碳化硅衬底生长GaN外延片国际领先，传统照明巨头Philips绝对控股的美国Lumileds功率型白光LED国际领先;传统照明巨头Osram欧司朗控股的德国欧司朗光电半导体功率型LED封装和车用LED灯具开发国际领先。然而，LED电路的设计却至关重要，没有驱动，LED永远发不了光。每个厂家所用LED都是一样的，不同之处在于驱动电路的不同，好的驱动电路能使其工作时间更长，发挥更多的作用，节约更多的能源，LED相比于普通的白炽灯所用电量更少，但能发出同样的光芒，使用年限也更长，正因为有各种高性能高质量的电路使得LED能发挥其历史性的作用，来为我们照福，为国家照福，为全世界照福。2.1.1、国外LED产业的发展前景 (1)全球产业格局呈垄断局面,企业集中度高,高端产品市场被少数国际公司占据, LED产业已形成以美国、亚洲和欧洲三大区域为主导的三足鼎立的产业分布与竞争格局。(2)国际知名厂商间合作步伐加快,以占据有利市场地位。随着LED产业分工与竞争的加剧,国际大厂间的参股投资、代加工、代理销售、专利交互授权、策略联盟等合作步伐正日益加快。如日本住友电工成为美国Cree在日本的销售总代理、Cree和Osram签署长期供货协议, Nichia引进中国台湾OptpTech的投资等,国际厂商的合作步伐正在加快,形成互惠互利的联盟,共同占据有利市场地位。(3)新兴市场不断形成,持续推动产业规模增长。随着LED发光效率与性能的提升与改善, LED已从指示灯、手机背光、交通信号灯等成熟应用领域,逐步向中大尺寸LCD背光、汽车、照明等新兴应用市场渗透应用。(4)传统照明巨头继续加大产业投资,垂直整合加速形成LED照明体系。LED国际知名公司的布局仍然朝着一个目标前进,就是从LED晶片、封装,乃至于到应用端做整合,加强LED元件与终端应用产品的整体竞争优势。传统照明巨头Philips, Osram, GE等纷纷看好LED照明发展前景,均已通过外部收购或内部培植组建LED照明业务公司,并已形成LED与照明技术的垂直整合的优势体系。2.2、国内发展现状与前景俗话说“万物生长靠太阳”，光照是地球上生物赖以生存与繁衍的基础，作物的光合作用离不开光照，光照条件的好坏直接影响作物的产量和品质。长期以来，在农业照明领域使用的人工光源主要有高压钠灯、荧光灯、金属卤素灯、白炽灯等，这些光源的突出缺点是能耗大、运行成本高，能耗费用约占系统运行成本的40%60%。随着LED技术的快速发展，使低能耗、高光效光源在农业领域的应用成为可能。LED能够发出植物生长所需要的单色光，而且红、蓝光LED组合后，还能形成与植物光合作用与形态建成基本吻合的光谱，光能利用效率达8090，节能效果极为显著。温室大棚、植物组培、植物工厂以及食用菌生产等众多场合均可采用LED代替传统光源。LED不仅用于农业领域，正向照明市场飞速的发展。在LED照明市场的强劲驱动下，也带动LED驱动市场成长，LED驱动规模逐渐攀升，据市场研究机构预测，LED驱动IC市场营收规模将由2010年的近20亿美元，在2015年达到近35亿美元，期间平均复合年成长率为12%。该机构并指出，LED照明所需的LED驱动IC，会是该市场的成长主力，照明、汽车头灯等LED的新兴应用市场大量涌现，又将掀起LED的一波应用狂潮。但是LED驱动电源也面临着许多问题：在LED大放异彩的同时，LED驱动电源器则是LED产业链的发展的保障，LED电源的品质直接制约了LED产品的可靠性，因此，在LED产业链逐步完善的今日，LED驱动电源的成熟也至关重要。由于LED是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护，从而产生了驱动的概念。LED器件对驱动电源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白炽灯泡，可以直接连接220V的交流市电。LED是23伏的低电压驱动，必须要设计复杂的变换电路，不同用途的LED灯，要配备不同的电源适配器。国际市场上国外客户对LED驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容的要求都非常高，设计一款好的电源必须要综合考虑这些因数，因为电源在整个灯具中的作用就好比像人的心脏一样重要。但是通过全球LED技术领导厂商对材料、工艺和封装技术的努力改进，高亮度LED的发光效率和性能得到了显著提升，除了传统的背光和显示面板市场外，高亮度LED开始走向室内外普通照明、汽车内外照明、探照灯、交通灯等全新应用。这些都预示着LED驱动电源将有一个广阔的应用前景。1江磊. 基于高效率LED驱动器及ZigBee网络的智能照明控制系统D.复旦大学,2010.2张杰. 基于nRF24L01的室内50W遥控LED调光系统的设计与实现D.杭州电子科技大学,2014.3田立东,周继军,秦会斌. PWM调光LED驱动器设计J. 机电工程,2012,04:465-468.4. 两种实现高效调光的方案J. 中国科技财富,2012,05:35-36.5黄尚,蔡罗强,易灵芝. 基于单片机的自动调光LED驱动方案J. 科协论坛(下半月),2012,11:90-91.6田立东. 40W可调光LED驱动器的技术研究D.杭州电子科技大学,2012.7孙颖,侯艳波,张利利,林战国. 基于MP2481和BH1710的自调光LED驱动器设计J. 电子器件,2013,01:105-108.8孙建中. 智能可调光LED驱动器的设计J. 世界电子元器件,2013,05:48-51.9童铁桥. LED光源智能照明控制设计及应用J. 智能建筑电气技术,2013,03:94-98.10黄林木. 基于LTC3783高能效车用LED驱动器的设计J. 闽西职业技术学院学报,2013,03:101-105.11程宗庆. 基于NCL30000的高功率因数LED驱动器设计方案J. 灯与照明,2013,03:46-49.12. LED驱动器的特性J. 电子产品世界,2011,06:68-69.13张昊程. LED调光方案及其驱动器设计D.西安电子科技大学,2012.14刘珊,宫杰,鲍建宇. 恒照度调光的LED驱动器设计J. 单片机与嵌入式系统应用,2014,10:61-63+67.15. LNK405EG:15W PAR38 TRIAC调光LED驱动方案J. 世界电子元器件,2011,10:11+14.16陈海明. 国外白光LED技术与产业现状及发展趋势J. 半导体技术,2010,07:621-625+743.17罗皓,刘兴忠,陆翔,詹胤,李章田. 可调光大功率LED驱动器的研究与设计J. 大众科技,2014,06:117-119+121.毕业设计（论文）开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：解决的问题：LED 是低压直流驱动的绿色光源，其理想的驱动方式是采用恒流驱动。而传统的恒压驱动电路结构存在恒流精度低、纹波较大，以及由于滤波电容的使用所带来的电路结构容积比较低及驱动电源的寿命与 LED 的长寿命不匹配等缺陷；而且，照明能源消耗占人类总能源消耗的很大部分，而对LED调光能够更进一步有效地节能，大幅减少能源浪费。因此，使用恒照度调光技术以减少不必要的照明浪费。拟采用手段：采用恒流驱动与PWM调光的方法针对传统照明能效低、耗电量大等问题，设计了LED恒照度调光驱动器。系统用恒流 LED控制芯片作为 LED光源驱动电路，用光照度传感器采集室内光照度，通过处理器相应算法进行闭环控制，实现恒照度调光。用算法实现 波形平滑变化，避免因PWM突变造成闪光。其系统框架图如下图所示:毕业设计（论文）开题报告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日系（教研室）审核意见： 负责人： 年 月 日