LED照明电源设计与应用

TECHNOLOGY AND APPLICATION 技术与应用城轨车辆客室LED照明设计分析◎景美丽王玉周马新华唐立国着城轨车辆照明技术的发展，以及 随车辆设计对照明系统绿色、高效节 能的需求，我国在城轨车辆设计中广泛 应用LED灯代替传统灯具，能够大幅降 低列车能耗，达到节能减排的目的，并为旅客提供更加舒适的乘车环境。

本文 以厦门地铁1号线为例，对客室LED照明 的特点、供电方式、灯具安装结构、照度计算进行分析，并为今后的客室照明 系统设计提供依据。

照明系统设计客室照明系统设计的最终目标是为 乘客提供一个舒适、愉悦的视觉环境，下面将详细分析客室照明设计的供电系 统、灯具安装结构、照度计算。

供电系统设计客室照明供电方式包括分散驱动电源供电和集中驱动电源供电。

根据 丨E C60077标准，厦门1号线蓄电池选用 DC 110V等级电压，即车辆直流供电电 压为 D C110V。

分散驱动电源供电分散驱动电源供电是指客室灯带自带驱动电源。

客室 照明可设置两条或以上正常照明电路和 一条紧急照明电路。

以设置3条照明电路 进行说明：客室灯带设置为一路正常照 明、二路正常照明和紧急照明。

每侧灯 带交叉布置，每对门区布置两个应急照 明装置。

应急照明工况下只有每个门区 的应急照明装置点亮。

集中驱动电源供电方式集中驱动供电是指客室灯带不自带驱动电源，而是由统一的驱动电源同时为几个灯带供电。

客室照明可设置两条或以上照明电路，以设置2条照明电路进行说明：客室灯带分为一路照明和二路照明，客室每侧灯带两路间隔布置。

紧急照明时降低整体照明功率。

从检修维护、调光方便、冗余备份方面考虑，厦门地铁1号线采用集中驱动电源供电方式，供电电压为D C110V。

客室照明灯具平行纵向布置在车顶棚两侧，分为一路照明和二路照明，同一侧一路和二路交叉排布。

每节车设有4个照明驱动电源，电源模块1带1位侧1路灯具，电源模块2带2位侧1路灯具，电源模块3带1位侧灯具2路，电源模块4带2位侧灯具2路，这样实现了每一路照明由2个驱动电源模块供电，例如当电源模块1故障时，电源模块2自动为1位侧1路与2位侧1路灯具供电，同时将输出功率降低至正常照明的一半。

200W LED照明系统的电源设计方案上网时间：2009-07-07 来源：飞兆通用大功率LED照明驱动系统可以采用TI、Intersil、ST、Richtek、Linear、OnSemi的LED驱动器来实现，关键的是LED路灯需要的电源输出功率一般要大于100W，因此设计一个高效率的大功率电源是整个系统的关键点。

本文简单介绍飞兆半导体(Fairchild)公司的200W电源解决方案。

飞兆200W电源解决方案主要由基于FAN6961电压模式PFC控制器的高功率因数预稳压器和基于谐振LLC拓扑的隔离型DC/DC转换器构成，输入电压范围可从90VRMS到265VRMB，可产生六路输出，每路最大输出功率为0.7A/48V。

FAN6961是8引脚边界模式PFC控制器，能准时调整输出的DC电压，从而达到功率因素修正。

该器件的电源电压高达25V，起动电流低于25uA，工作电流可降低到6mA以下，可以进行零电流检测和逐个周期限流。

FAN6961可用于电子灯镇流器，AC/DC开关电源转换器以及适配器和带ZCS/ZVS的反激电源转换器。

图1给出了基于FAN6961的带整流和EMI滤波功能的电路图。

图1：基于FAN6961的带整流和EMI滤波功能的电路图FSFR2100功率开关也是该方案中的一个重要元件。

FSFR2100采用零电压开关(ZVS)技术，能够大幅降低MOSFET和整流器的开关损耗。

采用这种技术，此开关无需散热器即可处理高达200W的功率，使用散热器更可处理高达450W的功率。

FSFR2100还集成了所有必需元件以构建可靠及高效的谐振转换器，并在高热效的SiP封装中集成了一个脉冲频率调制(PFM)控制器、一个高压栅极驱动电路和两个快速恢复MOSFET(FRFET)，以及软启动、间歇工作模式和重要的保护功能。

图2：200W LED照明系统的电源方案原型这个200W电源解决方案的详细介绍和实现电路图参见下面的PDF文档。

60W LED驱动电源方案概述本文档旨在介绍一种60W LED驱动电源的方案。

LED照明在现代照明领域中应用广泛，驱动电源的设计对于LED的性能稳定性和寿命具有重要影响。

为了满足60W LED照明的需求，我们设计了一种高效、稳定、可靠的驱动电源方案。

方案选择在选择驱动电源方案时，我们考虑了以下因素：1.功率要求：60W的LED照明需要一个能够提供足够功率的驱动电源。

2.高效性：为了节能和减少能源浪费，我们需要选择一个高效的驱动电源方案。

3.稳定性：驱动电源需要提供稳定的电流和电压输出，避免对LED器件造成损害。

4.可靠性：驱动电源需要具备良好的可靠性，以确保长时间稳定工作。

基于以上因素，我们选择了开关电源作为60W LED驱动电源的方案。

方案设计我们设计的60W LED驱动电源方案包括以下几个关键部分：1.输入电路：通过选择合适的电源输入电压范围来适应实际应用场景。

常用的输入电路包括整流滤波电路和稳压电路等。

2.开关电源控制电路：采用开关电源控制芯片来实现对开关管的驱动和控制，以实现高效、稳定的电源输出。

3.输出电路：通过输出电路对电流进行限制和稳定，以确保LED器件的正常工作。

常用的输出电路包括限流电路和过压保护电路等。

输入电路设计为了适应不同的输入电压范围，我们选择了带有输入过压保护的整流滤波电路。

该电路可以将输入的交流电转换为稳定的直流电，并通过电容滤波来减小输出的纹波电压。

开关电源控制电路设计我们选择了一款高性能的开关电源控制芯片，该芯片具有高效率和稳定性，能够满足60W LED驱动电源的要求。

该芯片能够精确控制开关管的导通和截止时间，从而实现高效的能量转换和稳定的输出电压。

此外，该芯片还具备过热保护和过载保护等功能，以确保驱动电源的安全可靠性。

输出电路设计为了保护LED器件不受过电流和过电压的影响，我们设计了一个限流电路和过压保护电路。

限流电路通过电阻或电感等元件来限制电流的大小，从而保护LED器件不受损害。

交错并联反激简化LED 路灯电源的设计美国德州仪器半导体技术电源参考设计摘要 - 本文说明了两相交错并联反激变换器的工作原理本文说明了两相交错并联反激变换器的工作原理，，反激变换器反激变换器均均工作于临界导通模式工作于临界导通模式，，控制芯片UCC28060/1的应用可实现LED 电源低电流纹波电源低电流纹波、、高功高功率率因数的技术要求。

通过一个150W AC/DC LED 路灯电源的实际设计路灯电源的实际设计、、测试，证明这种设计方案这种设计方案切实切实切实可行可行可行，，并与并与常规常规常规两级功率两级功率两级功率结构结构相比相比，，可实现更简洁的电路可实现更简洁的电路设计设计设计、、更低的成本要求更低的成本要求。

1. 引言LED 照明属于低碳、节能、环保的领域，这是LED 产业发展面临的又一次机遇。

LED 照明作曲借其突出的优势，成为新能源产业的研究热点之一。

根据市场研究公司iSuppli 的最新调查报告，2011年全球LED 照明市场总额将达到90亿美元，其中中国大陆LED 照明市场将有望超过300亿人民币。

目前最大的LED 照明市场是LED 背光电源，使用于笔记本电脑、液晶显示器，液晶电视、及手机中。

LED 通用照明市场已步入快速发展轨道，特别是在路灯、汽车尾灯、汽车内部和小标识灯、建筑物外墙装饰明明、政府机关的内部通用照明、户外和户内LED 显示屏、家庭射灯等，家用LED 台灯和LED 日光灯市场也已开始启动。

LED 照明已经显示了巨大的发展潜力，并已逐渐应用于城市路灯系统。

现今大多数的路灯电源方案主要由三级构成：PFC+DC/DC+恒流源，一般恒流源集成在灯具内部，因而PFC+DC/DC 构成单独的外部AC/DC 电源，一般由灯具公司外购。

由于AC/DC 电源是一种两级方案，因而其成本较高，并且控制也比较复杂，目前主要应用于特定场合中。

AC/DC 单级方案结构简单、成本低廉，并且由于使用PFC 控制芯片，可以实现高功率因数、低电流谐波的技术要求。

LED照明技术及应用摘要：LED照明原理及特点LED灯具节能及应用LED市场前景关键词：LED节能应用市场前景前言：近年来,随着我国工业化与城镇化的快速发展,能源和资源的供需日趋紧张,对我国电力供应产生了一定的负面影响。

目前,全国24个省市存在不同程度拉闸限电的情况,造成了很大的经济损失,如何节约电能也成为了摆在我们面前的重要课题.本文从LED照明技术的应用及市场前景着眼，具体探讨新型节能光源LED，在未来对电力能源的节约所起到的作用，其发展前景和市场需求.一、LED照明灯具原理及特点LED 是英文light emitting diode （发光二极管）的缩写。

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。

半导体晶片由两部分组成，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。

但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。

当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。

所谓的LED 灯具，顾名思义，是指灯具产品采用LED (Light-emitting Diode，发光二极管) 技术做为主要的发光源。

LED 是一种固态的半导体组件，其利用电流顺向流通到半导体p-n 结耦合处，再由半导体中分离的带负电的电子与带正电的电洞两种载子相互结合后，而产生光子发射，不同种类的LED 能够发出从红外线到蓝光之间、与紫光到紫外线之间等不同波长的光线。

近几年的新发展则是在蓝光LED 上涂上萤光粉，将蓝光LED 转化成白光LED 产品。

此项操作一般需要搭配驱动电路(LED Driver) 或电源供应器(Power Supply)，驱动电路或电源供应器的主要功能就是将交流电压转换为直流电源，并同时完成与LED 相符合的电压和电流，以驱动相配合的组件。

LED应用课程设计一、教学目标本课程的目标是让学生了解LED的基本原理和应用，掌握LED电路的设计与调试方法，培养学生动手实践能力和创新意识。

具体目标如下：1.知识目标：•掌握LED的工作原理、特性及主要参数；•了解LED的应用领域及发展趋势；•学习LED电路的设计原则和方法。

2.技能目标：•能够分析LED电路图，理解电路中各元件的作用；•能够运用万用表、示波器等仪器进行LED电路的调试；•具备LED电路故障排查和解决问题的能力。

3.情感态度价值观目标：•培养学生对LED技术的兴趣，激发学生创新意识；•培养学生团队协作、沟通交流的能力；•使学生认识到LED技术在节能减排、绿色环保方面的意义。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.LED的基本原理：介绍LED的工作原理、特性及主要参数，使学生了解LED灯珠的结构和发光原理。

2.LED的应用领域：讲解LED在照明、显示屏、交通信号等方面的应用，让学生了解LED技术在各领域的发展趋势。

3.LED电路的设计与调试：学习LED电路的设计原则和方法，引导学生掌握电路图的阅读和分析，培养学生的动手实践能力。

4.LED电路故障排查与解决问题：教授学生使用万用表、示波器等仪器进行LED电路的调试，培养学生故障排查和解决问题的能力。

5.实践项目：安排课后实践项目，让学生结合所学知识，自行设计并制作LED电路，提高学生的创新意识和实际操作能力。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解LED的基本原理、应用领域及电路设计方法，使学生掌握相关知识。

2.讨论法：学生进行课堂讨论，分享各自对LED技术的理解和看法，提高学生的思考和表达能力。

3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解LED电路在实际应用中的优势和局限，培养学生解决实际问题的能力。

4.实验法：安排课后实验，让学生动手操作，实践所学知识，提高学生的实际操作能力和创新意识。

LED高效恒流驱动电源的设计指导书第1章绪论1.1 LED工作原理1.1.1 LED发光原理发光二极管（LED）是一种将把电能变成光能的器件，发光二极管的主要部份是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在P型半导体中，空穴占有绝对地位，而在N型半导体中电子占绝大多数。

在这两者之间是p-n结。

的大体工作过程是一个电变光的过程，当LED的p-n结由外部电路加上正向偏压时，P区的正电荷将向N区扩散，同时N区的电子也向P区扩散，电子与空穴结合然后释放能量，一部分能量由光的形式散发出来，这就是发光的原因。

不同大小的能量水平的差异，频率和波长的光的不同，相应的光的颜色是不同的，这便是LED发光原理。

1.1.2 LED光源的特点1超低能耗比起传统的白炽灯为首的白炽灯，至少节省20%以上的电量，节约了资源。

2超长寿命传统的节能灯的寿命是2000~8000小时，而LED照明灯寿命可达5万~10万小时。

3响应时间短LED灯的响应时间比传统的照明灯快几个数量级。

4工作电压低LED的驱动电源既可以是高压电源又可以是低压电源，相比传统的照明灯，它更加适应电压的变化，电压发生变化的时候不容易损坏。

5绿色环保符合欧盟标准，不会造成环境污染，并且LED可以被回收利用。

6坚固可靠LED完全封装在循环氧树脂里面的LED，它比传统照明灯更加坚固不易损坏。

7不招蚊虫因LED用二极管发光技术，使用的冷光源，所以不招蚊虫。

8自选颜色可以通过不同的设计以及电流的大小来改变LED的颜色。

如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色。

目前白色LED发光效率已经突破120LM/W，是白炽灯15LM/W的8倍，是荧光灯50LM/W的2倍多。

LED的光谱中没有紫外线和红外线成分，所以有害辐射小。

在散热良好的情况下，LED的光通量半衰期大于5万小时以上，可以正常使用20年，器件寿命一般都在10万小时以上，是荧光灯寿命的10倍，是白炽灯的100倍。

基于LED在建筑照明设计中的应用摘要：随着经济的发展，led在广告传媒、建筑照明等领域越来越得到广泛的应用，它具有高节能，环保，寿命长，体积小，多变幻等特点，本文结合多年工作实践，对led的设计以及应用给出具体分析，希望能对后来者有所帮助。

关键词：led；照明设计；发光二极管；电流型器件；绿色节能1 led发光原理led（lightemittingdiode）是发光二极管的简称。

由镓（ga）与砷（as）、磷（p）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

随着科技的进步，出现了可以发出类似白炽灯光色的led，这就为现代照明提供了一种寿命长，效率高的照明光源，最为可贵的是，led器件具有长达5万以至10万小时以上寿命，适合多种场合应用的特点。

2 led的特点led发出的光与自然光不同，其频谱不是连续的，缺少红外部分，所以与白炽灯不同，led产生的热量不是靠辐射散出，而是必须通过传导方式散出，这也是led被称为冷光源的原因。

led具有以下优点：2.1高效节能白光led是目前已知的最为节能的白光光源器件。

一千小时仅耗几度电（普通60w白炽灯十七小时耗1度电，普通10w 节能灯一百小时耗1度电）2.2超长寿命半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时以上（普通白炽灯使用寿命仅有数百小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时）2.3绿色环保不含汞和氙等有害元素，利于回收和利用，而且不会产生电磁干扰（普通灯管中含有汞和铅等元素，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰，且灯管中照样存在汞元素）2.4保护视力直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪）2.5光效率高、发热小90%的电能转化为可见光（普通白炽灯80%的电能转化为热能，仅有20%电能转化为光能）2.6市场潜力大低压、直流供电，电池、太阳能供电即可，可用于边远山区及野外照明等缺电、少电场所。

LED照明调光驱动电源的研究与设计LED照明调光驱动电源的研究与设计引言：随着能源危机的加剧以及环境保护意识的增强，绿色、节能的LED照明技术得到了快速的发展。

LED作为一种新型的照明光源，具有高效节能、长寿命、环保等优势，成为未来照明领域的主流技术。

而LED照明调光驱动电源作为LED照明系统中的重要组成部分，其性能和设计对LED照明的亮度调节和稳定运作起到至关重要的作用。

本文将对LED照明调光驱动电源的研究与设计进行深入分析。

一、调光驱动电源的工作原理调光驱动电源是LED照明系统中的关键设备，其主要作用是将市电供应的电能转换为适合LED工作的电流和电压。

在调光功能方面，调光驱动电源可以通过改变LED的工作电压和频率来实现亮度的调节。

常见的调光方式有脉冲宽度调制(PWM)、电压调光和电流调光等。

其中，PWM调光是应用最广泛、性能最优的一种调光方式。

通过调节PWM的占空比，可以控制LED的亮度，实现精确的光照控制。

二、调光驱动电源的设计要点1. 电源的选取：选择适合LED工作的恒流型或稳压型电源。

恒流型电源在多个LED串联时效果更佳，而稳压型电源适用于单个或少量LED的照明需求。

2. 调光方式的选择：根据应用场景的需求和实际情况，选择合适的调光方式。

通常情况下，PWM调光方式是最常用的选择，因为它具有调光范围广、精度高等优点。

3. 滤波电路的设计：为了保证LED照明系统的稳定性和光线质量，设计一个良好的滤波电路非常重要。

滤波电路可以有效地减小输入电源的干扰，提供稳定的工作电压和电流。

4. 短路保护和过电流保护：在设计过程中应考虑到短路和过电流等异常情况，采取相应的保护措施以保证LED的安全工作。

5. 散热系统的设计：LED照明调光驱动电源在工作中会产生较大的热量，合理的散热系统设计可以有效降低温度，延长LED和电源的使用寿命。

三、实验结果及讨论在具体的实验中，我们选择了常用的5V电源和PWM调光方式进行实验。