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大功率LED基于半导体二级管带隙发光,直接将电能转化为光能,具有可靠性高、功耗低、寿命长、污染少、抗震能力强等优点,被世界公认为实现节能环保的重要途径之一,将取代白炽灯、荧光灯,成为通用照明领域新光源。工作温度对大功率LED芯片寿命、发光效率、稳定性等方面具有很大的影响。为了确保大功率LED正常工作,需要针对芯片封装、散热、恒流驱动电路等关键技术,进行深入研究。
本文首先对大功率LED芯片进行了散热分析。基于ANSYS,针对某大功率LED芯片,建立了热特性分析模型。从减少LED热阻、增加外部热管等方面,提出将外部散热结构与芯片耦合封装一体化结构,从而可大大降低LED芯片温度。仿真结果证明,这种结构可在很大程度上降低大功率LED芯片的温度,为其应用提供了可行的实施方案。
接着,针对美国某大功率LED产品,研制专用驱动电路。针对7安培、90W驱动电路需求,分析了可调大电流驱动技术,指出基于PWM的电流调制方法是解决大功率LED调光的最佳途径。基于LM3421专用芯片,研究了三种开关式变换电路,最终采取BUCK电路,采用峰值电流的控制模式,输出电流具有极高的稳定性。电路具有完善的保护机制,如输入欠压保护,输出过压保护,过流保护。
最后,研制出大功率LED驱动模块,输出电流为7A、功率为90W。与此同时,还研制出基于单片机的PWM调光和温度控制模块。所研制的驱动模块可直接用于大功率LED应用系统中。