毕业设计：基于电力电子技术LED节能的设计

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安阳师范学院本科学生毕业设计报告

基于电力电子技术LED节能灯

的设计

作者冉中帅

系（院）物理与电气工程学院

专业电气工程及其自动化

日期 2015.6.2

学生诚信承诺书

本人郑重承诺：所呈交的设计报告是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，报告中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在报告中作了明确的说明并表示了谢意。

签名：日期：

报告使用授权说明

本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位报告的规定，即：学校有权保留送交报告的复印件，允许报告被查阅和借阅；学校可以公布报告的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存报告。

签名：导师签名：日期：

基于电力电子技术L E D节能灯的设计

（安阳师范学院物理与电气工程学院，河南安阳 455000）

摘要：本文主要研究利用电力电子技术中直流斩波技术制作节能灯。从电力电子技术中直流斩波原理出发，结合实际照明要求，在相应电压波动参数下设计相应的方案，并针对不同的设计方案，进行定性分析并作出定量参数计算。分析这些方案优缺点，作出最优方案。

关键词：电力电子技术直流斩波原理定性分析定量参数计算

1 绪论

1.1研究现状

电力电子技术的应用十分广泛。它不仅用于一般工业，也广泛用于交通运输，电力系统，通信系统，计算机系统，新能源系统等，在照明，空调等家用电器及其他领域中也有广泛的应用，照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小，发光效率高，可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。

1.2 研究内容

直流斩波技术在多个方面都有应用，利用高亮度LED发光二极管结合直流斩波电路的三种形式设计出降低能耗、节约能源、注重环保经济型的节能灯。

2 LED的特性

2.1 LED的发展史

LED是一种能够将电能直接转化为可见光的半导体发光器件，材料使用III-V族化学元素[如：磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)等]，发光原理是将电能直接转换为光能，也就是对化合物半导体施电流，透过电子与电洞的结合，能量会以光的形式释出，形成发光的效果，属于冷性发光，理论寿命长达十万小时以上。最早LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是砷磷化镓（GaAsP），发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。70年代中期，引入元素铟（In）和氮（N），使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。到了80年代初，出现了砷铝化镓（GaAlAs）的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。LED具有体积小、寿命长、驱动电压低、耗电量低、反应速率快、耐震性佳等优点，被广泛应用于信号指示、数码显示等领域。随着技术的不断进步，超高亮LED的研制得到了成功，尤其是白光LED的研制成功，近年来又生产出用超高亮白光LED发光二极管组装的照明灯。与传统的照明灯相比，在功耗、亮度与寿命方面以无与伦比的优势成为21世纪新光源，使得它越来越多地用在彩灯装饰和照明领域。

未来白光LED发光二极管的市场规模与应用将无限宽广，并将进入一般家庭，取代各种传统的室内外照明灯具。LED最大的特点在于无须暖灯时间、开关次数对寿命无影响、反应速度快(约在10-9秒)、安全而且光源控制成本低，使频繁开关成为可能，及运用于声光控灯上的最佳光源。

LED声光控灯是及LED灯和声光控电路为一体，安装方便，使用寿命长，灯口采用国标E27。LED采用高亮度白光LED，单颗亮度6LM以上，色温6500-7500，总能耗为2.5W相当于40W白炽灯的亮度。声光控电路是集声学、光学和延时技术为一体组成的自动照明开关，白天或光线较强时，开关电路为自锁状态，LED灯不亮，当光线黑暗时或晚上来临时，开关进入预备工作状态，此时，当来人有脚步声、说话声、拍手声等声源时，开关自动打开，灯亮，延时一段时间后自动熄灭，从而实现了“人来灯亮，人去灯熄”，杜绝了长明灯，使得LED声光控灯低能耗、长寿命。

2.2 LED的优点

2.2.1 发光效率高

LED经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12-24 lm/W，荧光灯50-70 lm/W，钠灯90-140lm/W，大部分的耗电变成热量损耗。LED 光效经改良后将达到100-200 lm/W，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。目前，世界各国都加紧了提高LED光效方面的研究，在不远的将来其发光效率将有更大提高。

2.2.2 耗电量少

LED的反应速度快，可在高频操作,同样明效果的情况下，耗电量是白炽灯的八分之一，荧光灯管的二分之一。日本估计，如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一般的白炽灯和荧光灯。每年可节约资源相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯而言，同样效果的一只日光灯40W，而采用LED每只的功率只有8W，而且可以七彩变化。

2.2.3 使用寿命长

LED采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED 灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。单个LED 发光二极管，当亮度减半时，理论寿命可达到10万小时。LED灯具使用寿命可达5-10年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。而且，LED照明器材的整体封装材料(如灯带塑料和灯壳)在日晒雨淋下容易损坏，也直接影响LED照明器材的整体寿命。

2.2.4 安全可靠性强

LED发热量低，无热辐射，冷光源，可以安全接触；能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质；内置微处理器可以控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术的结合。LED尺寸小、重量轻、不易破碎、防震以及24V的工作电压等特点，所以在各种环境下都显得十分安全可靠。

2.2.5 环保

LED为全固体发光体，抗震动、耐冲击、不易破碎、废弃物可回收,没污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。当然，节能也是我们考虑使用LED的主要原因，也许LED光源要比传统光源昂贵，但是用一年时间的节能收回光源的投资，从而获得4-9年中每年几倍的节能净收益期。如果应用在夜景照明，可以以简洁明快的夜景照明方式突出建筑物的形状特点和使用功能，充分体现建筑师的设计风格及意图；通过相邻面间的亮度变化和颜色差异，突出建筑物的轮廓，保证建筑物的完整性并具有良好的立体感；避免大量使用大功率投光灯，以减少眩光和由此产生的光污染，使灯光对环境的干扰降低到最小值。

2.2.6 其他

LED光源除了无汞、节能、节材、对环境无电磁干扰、无有害射线五项优点之外，在照明领域中，特别是在景观照明中，还有很多优势。如：

低压供电——无高压环节，为了绝缘的开销要小得多，可靠性高。

附件简单——无启动器、镇流器或超高压变压器。

结构简单——具有固体光源的最大优点，不充气，无玻璃外壳，无气体密封问题，耐冲击。

可控性好——响应时间快（微秒数量级），可反复频繁亮灭，基本无惰性，不会疲倦。

色彩纯厚——由半导体PN结自身产生色彩，纯正，浓厚。

色彩丰富——三基色加数码技术，可演变任意色彩。

轻质结构——节材，节约费用；对灯具强度和刚度要求很低。

3 LED发光二极管的原理特性

3.1 LED的发光原理

发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子，中间通常是1至5个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。

3.2 LED的发光机理

PN结的端电压构成一定势垒，当加正向偏置电压时势垒下降，P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多，所以会出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放出去。这就是PN结发光的原理

3.3 LED的发光效率

一般称为组件的外部量子效率，其为组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积。所谓组件的内部量子效率，其实就是组件本身的电光转换效率，主要与组件本身的特性（如组件材料的能带、缺陷、杂质）、组件的垒晶组成及结构等相关。而组件的取出效率则指的是组件内部产生的光子，在经过组件本身的吸收、折射、反射后，实际在组件外部可测量到的光子数目。因此，关于取出效率的因素包括了组件材料本身的吸收、组件的几何结构、组件及封装材料的折射率差及组件结构的散射特性等。而组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积，就是整个组件的发光效果，也就是组件的外部量子效率。早期组件发展集中在提高其内部量子效率，主要方法是通过提高垒晶的质量及改变垒晶的结构，使电能不易转换成热能，进而间接提高LED的发光效率，从而可获得70%左右的理论内部量子效率，但是这样的内部量子效率几乎已经接近理论上的极限。在这样的状况下，光靠提高组件的内部量子效率是不可能提高组件的总光量的，因此提高组件的取出效率便成为重要的研究课题。目前的方法主要是：晶粒外型的改变——TIP结构，表面粗化技术。

3.4 LED的光学特性

LED提供的是半宽度很大的单色光，由于半导体的能隙随温度的上升而减小，因此它

所发射的峰值波长随温度的上升而增长，即光谱红移，温度系数为+2~3A/ 。LED 发光亮度L 与正向电流 近似成比例, K 为比例系数。电流增大，发光亮度也近似增大。另外发光亮度也与环境温度有关，环境温度高时，复合效率下降，发光强度减小。 3.5 LED 的主要参数

3.5.1 主要参数

LED 是利用化合物材料制成pn 结的光电器件。它具备pn 结结型器件的电学特性：I-V 特性、C-V 特性和光学特性：光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。

普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关，而发光的波长又取决于制造

发光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为650~700nm ，琥珀色发光二极管的波长一般为630~650 nm ，橙色发光二极管的波长一般为610~630 nm 左右，黄色发光二极管的波长一般为585 nm 左右，绿色发光二极管的波长一般为555~570 nm 。

3.5.2 电学特性

I-V 特性表征LED 芯片pn 结制备性能主要参数。LED 的I-V 特性具有非线性、整

流性质：单向导电性，即外加正偏压表现低接触电阻，反之为高接触电阻。

图1 I-V 特性曲线

(1) 正向死区

（图oa 或oa ′段）a 点对于V0为开启电压，当V ＜Va ，外加电场尚克服不少因载流

子扩散而形成势垒电场，此时R 很大；开启电压对于不同LED 其值不同，GaAs 为1V ，红色GaAsP 为1.2V ，GaP 为1.8V ，GaN 为2.5V 。

(2) 正向工作区

电流IF 与外加电压呈指数关系

IF=IS(eqVF/KT –1)-------------------------IS 为反向饱和电流。

V ＞0时，V ＞VF 的正向工作区IF 随VF 指数上升IF=ISeqVF/KT

(3) 反向死区

V ＜0时pn 结加反偏压

V=-VR 时，反向漏电流IR （V=-5V ）时，GaP 为0V ，GaN 为10uA 。

(4) 反向击穿区

V ＜-VR ，VR 称为反向击穿电压；VR 电压对应IR 为反向漏电流。当反向偏压一直增

加使V ＜-VR 时，则出现IR 突然增加而出现击穿现象。由于所用化合物材料种类不同，各种LED 的反向击穿电压VR 也不同。

(5) 最大功耗

当流过LED 的电流为IF 、管压降为UF 则功率消耗为P=UF ×IF

ij

w

LED工作时，外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光，还有一部分变为热，使结温升高。若结温为Tj、外部环境温度为Ta，则当Tj＞Ta时，内部热量借助管座向外传热，散逸热量（功率），可表示为P=KT（Tj–Ta）。

(6) 响应时间

响应时间表征某一显示器跟踪外部信息变化的快慢。现有几种显示LCD（液晶显示）约10-3~10-5S，CRT、PDP、LED都达到10-6~10-7S（us级）。

①响应时间从使用角度来看，就是LED点亮与熄灭所延迟的时间，即图中tr、tf。

图中t0值很小，可忽略。

②响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。

LED的点亮时间——上升时间tr是指接通电源使发光亮度达到正常的10%开始，一

直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间。

LED熄灭时间——下降时间tf是指正常发光减弱至原来的10%所经历的时间。

不同材料制得的LED响应时间各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs其响应时间＜10-9S，GaP为10-7S。因此它们可用在10~100MHZ高频系统。

4 设计方案

4.1 直流斩波电路的功能及基本电路

直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接-直流变换器（DC/DC Converter）。直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流-交流-直流的情况，

4.1.1 降压斩波电路3

2 1

PWM驱动方波E Q L

VD C R

uo

图2 降压斩波电路

t

t

t to n

to ff T uGE

io

uo

图3 驱动电压输出电压电流波形图

降压斩波电路（Buck Chopper ）的原理图及工作波形如图a 所示。该电路全控型器件Q 图中为三极管，也可以使用其它器件，若采用晶闸管，需要设置是晶闸管关断的辅助电路。为了在Q 关断时给负载中的电感电流提供通道，设置了续流二极管VD 。由图中Q 的基射极电压ube 波形可知，在t=0时刻驱动Q 导通，电源E 向负载供电，负载电压Uo=E ，负载电流io 按指数曲线上升。

当t=t1时刻，控制Q 关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压Uo 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常串接L 值较大的电感。

至一个周期T 结束，再驱动Q 导通，重复上一周期的过程。当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图所示。负载电压的平均值为

Uo=Eton/(ton+ toff)=Eton/T=E (1)

式中t on 为Q 处于导通的时间；toff 为Q 处于关断的时间；T 为开关周期；在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。α为导通占空比（α=t on /T ），简称占空比或导通比。

由此式可知，输出到负载的电压平均值Uo 最大值为E ，若减小占空比α，则Uo 随之减小。因此将该电路成为降压斩波电路。成为Buck 变换器（Buck Convert ）

负载电流平均值为

Io=（Uo-EM ）/R (2)

若在负载中L 值较小，则在Q 关断后，到了t2时刻，如图所示，负载电流已衰减至零，会出现负载电流断续的情况。由波形可见，负载电压Uo 平均值会被抬高。

根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可有三种控制方式：

(1) 保持开关周期T 不变，调节开关导通时间ton ，称为脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation ，缩写为PWM ）或脉冲调宽型。

(2) 保持开关导通时间ton 不变，改变开关周期T ，称为频率调制或调频型。

(3) ton 和T 都可调，使占空比改变，称为混合型。

4.1.2 升压斩波电路

12

3

C

B

A PWM 驱动方波E Q

L VD C

R uo

图4 升压斩波电路

uGE io

图5 驱动电压及输出电流波形 升压斩波电路的基本原理 升压斩波电路（Boost Chopper ）的原理图及工作波形如图所示 分析升压斩波电路的工作原理时，首先假设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大。当V 处于通状态时，电源E 向电感L 充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C 上的电压向负载R 供电，因C 值也很大，基本保持输出电压uo 为恒值，记为Uo 。设V 导通的时间为ton 此阶段电感L 上积蓄的能量为E I1ton 。当V 处于断态时E 和L 共同向电容C 充电，并向负载R 提供能量。设V 处于断态的时间为toff ，则在此期间电感L 释放能量为（Uo-E ）I1toff 。当电路工作于稳态时，一个周期T 中电感L 积蓄的能量与释放能量相等，即 E I1ton=（Uo-E ）I1toff (3) 4.1.3 升降压斩波电路

3

21PWM 驱动方波Q E

VD

uo

R

图6 升降压斩波电路

IL

i1

to n to ff

t

IL

i2

t

图7 电感中的电流波形

升降压斩波电路（Boost-Buck Chopper ）的原理图如图a 所示。设电路中的电感 L 的值很大，电容C 也很大，使电感电流i L 和电容电压u o 基本为恒值。

该电路的基本工作原理是：当三极管Q 处于导通状态时，电源经Q 向电感L 供电使其贮存能量，此时电流为i 1方向如图所示。同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。此后，使Q 关断，电感L 中贮存的能量向负载释放，电流为i2，方向如图所示可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，与前面介绍的降压斩波电路和升压斩波电路的情况刚好相反，因此该电路也称作反极性斩波电路。

稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压uL 对时间的积分为零

当Q 处于导通态期间时，u L =E ；而当Q 处于断态期间时，u L =-u o 。于是

Eton =Uo toff (4)

所以输出电压为

Uo= tonE/ toff=tonE/(T-ton)=@E/(1-α) (5)

若改变导通比@，则输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<α<1/2 时为降压，当1/2<α<1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。

图中给出了电源电流i1和负载电流i2波形，设两者的平均值分别为I 1和I 2，当电流脉动足够小时，有

I1/ I2=ton/toff (6)

由上式可得

I2= I1 ton/toff=（1-α）I1/@ (7)

如果Q ，VD 为没有损耗的理想开关时，则

EI1 =Uo I2 (8)

其输出功率和输入功率相等，可看作直流变压器。

4.2 核心电路设计

4.1.1 优化方案

方案优化只针对电路实际应用中对安全性的对比，以上三种基本电路本身在学术并孰优孰劣（在此声明）在商业成本最低化的作出性能最好的电路才有竞争力。设以上三种基本电路的电源电压AC85V-220V 。对于Buck 型电路负载电压小等于于电源电压E （占空比为1的情况在实际情况没有多大意义），任何电路不能保证功能性器件永远完好，一旦功能性器件Q 失效或PWM 电路失效造成Q 导通，后级电路工作电压为E 后级电路工作电压与电源电压压差越大，后级负载永久损坏概率越大；对于升压型Boost 电路来说由于负载电压大于电源电压E 所以一旦Q 失效导通时后级电路不会损坏，但亦不能正常工作。负载是LED 灯的情况下LED 亮度不够，或不亮。不会造成负载永久性损坏。升降压斩波电路一旦

Q失效短路，电感会和电源构成短路不会对后级电路构成损坏，另外即使电感烧坏电源也不会加载在后级电路，电路结构决定极性反转型电路。在负载是LED的情况下即使除VD 外其他元件全部失效也不会烧毁后级。而且该电路电压能升能降灵活性强.LED节能灯设计基于升降压斩波电路。

4.1.2 器件选择

有了基本电路模型后，由于功能器件Q需要PWM脉冲外，还应有反馈电路，如果把这些电路集成在一个多端芯片上可以降低成本，提高电路的稳定性。美国PI公司早在2002年成功推出LinkSwitch系列高效率恒压恒流式三端开关电源芯片。LinkSwitch系列产品是专门为替代电容降压式非隔离线性电源并且省去电源变压器而设计，LinkSwitch系列包含LNK304P/G, LNK305P/G, LNK306P/G共六种型号，最大输出电流为360mA，适用于家用电器中的控制电源以及LED驱动器。

4.1.3 LinkSwitch的性能特点

（1）LinkSwitch系列产品能以最少量的外围元件，构成非隔离式，节能型开关电源，与传统的“无源（靠电容）”解决方案相比，LinkSwitch采用EcoSmart节能技术，不仅能达到比电容降压式线性稳压电源更高的效率；而且可提高功率因数。

（2）外围电路简单（典型应用仅需要15个元件，不用高频变压器），选择1mHd的小电感就能输出120mA的电流。

（3）使用非常灵活，它既可以设计成正压输出降压式（Buck）电路，亦可设计成负压输出的降压或升压式电路，降压式LED恒流驱动电路，能满足不同用户的需要。

（4）输入电压范围宽。在交流85-265V范围内具有良好的电压调整率和负载调整率。有两种工作模式可供选择：连续模式（CCM），不连续模式（DDCM），多数情况下选择不连续模式。

（5）抗干扰能力强。LinkSwitch的开关频率为66kHz，频率抖动范围是4kHz,利用频率频率抖动技术能将电磁干扰降低10dB,还能减少EMI滤波器的功耗。功率MOSFET能快速导通，并且无过冲现象。

（6）保护功能完善。芯片内部有短路后自动重启动的保护电路，开关故障检测及保护电路，限流保护电路和具有滞后特性的过热保护电路。

（7）低功耗。当电源空载且输入电压为230V时，采用自供电降压电路的功耗为80mW；采用外部偏置电路时的功耗低至12mW。

（8）漏极击穿电压为700V，在交流固定输入（230V,±15%）或交流宽范围输入（亦称通用输入）时，选择不连续模式及连续模式下的最大输出电流值见表。

表1 LinkSwitch系列产品的最大输出电流值

交流230V输入交流85-265V输入

不连续模式连续模式不连续模式连续模式LNK304P/G 120mA 170mA 120mA 170mA

LNK305P/G 175mA 280mA 175mA 280mA

LNK306P/G 225mA 360mA 225mA 360mA

4.1.4 LinkSwitch的工作原理

LNK304P，LNK305P和LNK306P采用8脚双列直插式（DIP-8），LNK304G, LNK305G和LNK306G采用表面安装式（SMD—8，型号中用G表示），引脚排列如所示。其中，S，D分别为MOSFET的源极，漏极，四个源极在内部连通。BP（BYPASS）为旁路端，该端与地（S

极）之间需接一只0.1uf 的旁路电容，作为内部产生5.8V 稳压器的退耦电容。FB （FEEDBACK ）为反馈端，正常工作时，MOSFET 的转换受该引脚控制；当一个大于49uA 的电流送到此引脚时。MOSFET 关闭。

S 1

S 2

B P

3

FB 4D 5

NC 6S 7S 8 图8 LinkSwitch 系列引脚图

4.1.5基于LinkSwitchLED 节能灯设计

4.1.5．1原理图的设计

前面对于三种基本斩波电路适应能力和实际应用做了比较。图9是LNK306G 的

Boost-Buck 的原理图，输入电路有可熔断电阻器R1，二极管D1和D3电容C1组成。可熔断电阻器R1具有以下功能：对D1和D3起限流保护作用；降低串模噪声干扰；带其他元件发生电路故障时，R1迅速被熔断，切断输入电压。用可熔断电阻器代替保险管的优点是它在熔断时不会产生电火花或烟雾，既安全又不会造成干扰。将二极管D1和D3串联后，耐压值能力可提高2Kv 并且使噪声电流只在二极管导通时通过。

电源调整反馈电路有LNK306，R4，R2，R3和C3组成其中R4是取样电阻。必须保证其两端电压高于1.63V 。R2，R3构成分压电路保证正常工作下FB 端有1.63V 的反馈电压。其中整流电路是由D2完成的要求超快回复肖特基二极管。C2是旁路电容，才C3是反馈电容。图10是二极管做负载的原理图由于二极管的工作电压及电流前面已说的比较详细在此不做赘述。驱动电路板和LED 的PCB 视图板分别在图11和图12已给出。

4321C 1

1112B P 3FB 4D 5

NC 6

17

18

U1

L1D2R 4

R 2

C 2C 4R 3

C 3

R 1D1D3

12

J1

1

2J2

图9 LED 驱动电路

3

21D

C B

A

D1

LED

D2LED D3LED D4LED D5LED D17LED

D18LED D19LED D20LED D21LED D33

LED D34LED D35LED D36LED D37LED

+

a b

1

2J1

+-

图10 LED 灯部分（灯的数量较多只截取部分）

图11 PCB 视图

图12 LED 灯板PCB 视图

5 不足与改进

本文主要通过利用电力电子技术结合实际器件设计LED 节能灯。由于篇幅有限只对部分参数进行计算，侧重于实际操作。由于本次只做了两套板子。实际应用只保证基本功能工作，对EMI 电磁干扰的抑制，解决没有涉及。还有板子设计工艺问题都没有考究，另外还有LED 灯在在不同场合照度没有提及和解决。只是仅仅限于功能的实现。针对以上问题学习相关知识。进行细节上的设计是关键。

6 结束语

本文主要利用电力电子技术设计LED 节能灯，在给定参数要求下实现其基本功能。并针对三种基本直流斩波电路，进行适应能力，安全系数进行比较，最终选择Boost-Buck 电路。结合LNK306设计出LED 驱动电路。该电路的扩展性能也比较好，当增大串联LED 个数，不改变原有参数的情况下，效果不变。

致谢

本论文是在郭季老师的悉心指导下完成的。郭老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。

在整个毕业论文的写作当中，初稿是很重要的部分，而我创作初稿的时候有很多疑惑。正是因为郭老师的指导，审稿，校正，我才能够在短时间内顺利的完成初稿部分。

从开始写作至本论文最终定稿，花费了我一个月以来所有的业余时间。虽说在繁忙的工作之余要完成这样一篇论文的确不是一件很轻松的事情，但我内心深处却满含深深的感激之情。在写作过程中，郭季老师给予了大力的帮助和指导，在此深表感谢！同时也感谢其他帮助和指导过我的老师和同学！同时，通过论文的撰写，使我能够更系统、全面地学习有关智能控制的新型的、先进的前沿理论知识，并得以借鉴众多专家学者的宝贵经验，这对于我今后的工作，无疑是不可多得的宝贵财富。

虽然这次毕业论文（设计）已经结束了，可这次的经历却是我永生难忘的。因为它不仅为我的大学生活划了一个完美的句号，而且给了我极大的自信，使我在以后的生活中能够不气不馁，勇于承担责任。

由于本人理论水平比较有限，论文中的有些观点以及对相关理论的归纳和阐述难免有疏漏和不足的地方，欢迎老师们指正！

参考文献

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[9]黄继昌集成电路应用300例[M]，北京：人民邮电出版社，2002。

Using Power Electronics Design LED Lighting

Problem

Ran Zhong-shuai

(School of Physics and Electrical Engineering, Anyang Normal University, Anyang, Henan

455000)

Abstract：Light Emitting Diode is a kind of semiconductor device, which was used as indicator light and display panel at first. With the appearance of the White Light-Emitting Diodes, the LED also developed to be used for lighting. It is a new type of light source in the 21st century with advantages of high efficiency, long-life span and invulnerability which can not be compared with the traditional light sources. When being pressured with positive voltage, the LED can emit single-color, discontinuous light, which belongs to a kind of Organic Electroluminescent Effect. Varying the chemic component of the semiconductor material being used, we can make the LED emit a certain light which is very closed to ultraviolet radiation, visible light and infrared ray

Key words: new type of light source；Organi Electroluminescent Effect；