编辑推荐
《LED驱动电路设计要点与电路实例》可供电信、信息、航天、汽车、国防及家电等领域从事LED驱动电路开发、设计和应用的工程技术人员阅读参考,也可作为LED驱动电路设计培训的基础教材。
内容简介
《LED驱动电路设计要点与电路实例》结合国内外LED驱动技术的应用和发展,全面系统地阐述了LED的最新应用技术,包括LED芯片选用要点与应用实例、LED电路设计要点与实例、DC/DCLED驱动器设计要点与实例、LED驱动器前端电路设计要点与电路实例、LED驱动器PCB及保护电路设计要点等内容。本书题材新颖实用,内容丰富,深入浅出,文字通俗,具有很高的实用价值。
《LED驱动电路设计要点与电路实例》可供电信、信息、航天、汽车、国防及家电等领域从事LED驱动电路开发、设计和应用的工程技术人员阅读参考,也可作为LED驱动电路设计培训的基础教材。
目录
第1章 LED芯片选用要点与应用实例
1.1 LED芯片选用要点与应用实例
1.1.1 LED芯片选用要点
1.1.2 LED芯片应用实例
1.2 LED模组选用要点与实例
1.2.1 LED模组选择要点
1.2.2 LED模组应用实例
第2章 LED电路设计要点与实例
2.1 LED串联电路设计要点与实例
2.1.1 LED串联电路设计要点
2.1.2 驱动串联LED电路设计实例
2.2 LED并联电路设计要点与电路实例
2.2.1 LED并联电路设计要点
2.2.2 驱动并联LED电路设计实例
2.3 LED串并联电路设计要点与电路实例
2.3.1 LED串并联电路设计要点
2.3.2 驱动串并联LED电路实例
2.4 LED并联与串联驱动电路特性
2.4.1 白光LED并联与串联驱动
2.4.2 LED串联与并联驱动电路特性分析与比较
第3章 DC/DC LED驱动器设计要点与实例
3.1 低压差DC/DC LED驱动器设计要点与实例
3.1.1 低压差DC/DCLED驱动器设计要点
3.1.2 低压差DC/DC LED驱动器设计实例
3.2 电感式DC/DC LED驱动器设计要点与实例
3.2.1 电感式DC/DC LED驱动器设计要点
3.2.2 电感式DC/DC LED驱动器设计实例
3.3 电荷泵式LED驱动器设计要点与实例
3.3.1 电荷泵式LED驱动器设计要点
3.3.2 电荷泵式LED驱动器设计实例
第4章 LED驱动器前端电路设计要点与电路实例
4.1 AC/DC电路设计要点与电路实例
4.1.1 AC/ DC电路设计要点
4.1.2 AC/ DC驱动电路设计实例
4.2 功率因数校正电路设计要点与电路实例
4.2.1 功率因数校正电路设计要点
4.2.2 具有功率因数校正的LED驱动电路设计实例
第5章 LED驱动器PCB及保护电路设计要点
5.1 PCB布局及布线设计要点
5.1.1 PCB设计流程
5.1.2 PCB布局设计要点
5.1.3 PCB布线设计要点
5.2 PCB热设计
5.2.1 PCB热设计的基本原则
5.2.2 PCB的热设计与热分析技术
5.3 LED驱动器浪涌抑制电路设计要点及热管理
5.3.1 浪涌抑制电路设计要点
5.3.2 LED驱动器热管理
5.4 LED驱动器温度补偿及保护电路
5.4.1 LED驱动器温度补偿
5.4.2 LED驱动器及LED保护电路
参考文献
点亮未来:照明技术革新与智能控制的深度解析 在这个日新月异的时代,光,作为我们感知世界最直接的媒介,正经历着一场前所未有的深刻变革。从家庭居室到城市街道,从工业生产到医疗健康,高效、智能、环保的光源应用已成为现代社会发展不可或缺的重要组成部分。本书旨在带领读者深入探索这场照明技术的革新浪潮,以前沿的视角和严谨的态度,揭示驱动这场变革的核心技术,并展望其在未来发展中的广阔前景。 第一章:照明技术演进与驱动力分析 在深入探讨前沿驱动技术之前,我们有必要回顾照明技术的发展历程。从最初的白炽灯到荧光灯,再到如今的LED照明,每一次的飞跃都代表着人类在能量转化效率、光质表现和使用寿命上的巨大进步。本章将追溯LED照明技术得以崛起并最终成为主流的原因,深入剖析其在能耗、环保、寿命、尺寸和响应速度等方面的优势。我们将详细分析推动LED技术发展的关键因素,包括全球能源危机下的节能需求、日益严格的环保法规、半导体技术的成熟以及消费市场对高品质照明的期待。同时,也会探讨不同类型LED(如大功率LED、COB LED、CSP LED)的特性及其在特定应用场景下的差异,为后续的驱动电路设计奠定基础。 第二章:LED核心物理原理与发光机制 理解LED驱动电路设计的本质,离不开对其核心发光原理的深刻洞察。本章将从半导体物理学的角度,详细阐述LED的发光机制。我们将深入讲解P-N结的形成、载流子的注入与复合、以及光子发射的过程。重点分析影响LED发光效率的关键参数,如内量子效率、外量子效率、载流子注入效率和光提取效率。读者将了解到不同材料(如GaN、AlGaInP)在LED发光波长和效率上的差异,以及这些差异如何影响LED器件的选择。此外,本章还将探讨LED的光谱特性,包括色温、显色指数(CRI)、光通量和光照度等重要指标,并阐述这些参数与人类视觉感知、环境舒适度以及特定应用需求之间的关联。 第三章:LED驱动电路设计基础与核心挑战 LED作为一种电流驱动型器件,其驱动电路的设计是保障其稳定、高效、长寿命工作的关键。本章将系统介绍LED驱动电路设计的基本原理和面临的核心挑战。我们将详细讲解恒流驱动、恒压驱动和混合驱动等不同的驱动方式,并分析它们各自的适用场景和优缺点。对于恒流驱动,我们将深入探讨如何精确控制流过LED的电流,以确保亮度一致性和避免过流损坏。对于恒压驱动,我们将分析其在多颗LED串联或并联应用中的局限性。 本书将着重解析LED驱动电路设计中的几个关键挑战: 效率问题: 如何最大限度地减少驱动电路自身的能量损耗,提高整体光效,是LED驱动设计永恒的追求。我们将分析驱动电路中的损耗来源,如功率器件的导通损耗、开关损耗、电感损耗以及电容损耗,并介绍各种提高效率的设计技术,如软开关技术、同步整流技术、多芯片并联技术等。 可靠性问题: LED对工作环境的温度和电压波动非常敏感。驱动电路的设计必须考虑LED的散热问题,并具备良好的电压和电流稳定性。本章将讨论如何通过合理的器件选型、PCB布局和散热设计来提高LED驱动的可靠性。 EMC/EMI问题: 开关型LED驱动器容易产生电磁干扰(EMI),影响周围电子设备的正常工作,同时也容易受到外部电磁干扰(EMC)的影响。我们将介绍EMI的产生机理,并详细阐述在驱动电路设计中如何采取有效的滤波和屏蔽措施来满足EMC/EMI标准。 调光问题: 线性调光和PWM(脉冲宽度调制)调光是LED照明中最常用的两种调光方式。本章将深入分析这两种调光方式的原理、优缺点以及在不同应用中的选择。我们将探讨如何实现平滑、无闪烁的调光效果,以及如何通过数字控制技术实现更精细的调光控制。 第四章:主流LED驱动拓扑结构深度解析 本章将对几种主流的LED驱动电路拓扑结构进行深入的分析和比较。我们将逐一讲解: 线性恒流驱动: 尽管效率相对较低,但其结构简单、成本低廉、EMI小,在低功率、对成本敏感的应用中仍有其价值。我们将分析其工作原理、优缺点以及改进方法。 开关型恒流驱动(Buck, Boost, Buck-Boost): 这是目前应用最广泛的LED驱动拓扑。我们将详细讲解Buck(降压)、Boost(升压)和Buck-Boost(升降压)变换器的基本工作原理,分析其在LED驱动中的具体应用。我们将重点关注这些拓扑在实现高效率、宽输入电压范围和精确恒流控制方面的设计考量,例如如何选择合适的功率电感和开关器件,以及如何优化控制环路。 隔离型LED驱动: 在需要安全隔离的应用中,如家用照明、医疗设备等,隔离型驱动器是必不可少的。我们将重点介绍反激(Flyback)、正激(Forward)和半桥/全桥(Half-bridge/Full-bridge)等隔离型拓扑结构,分析其工作原理、优缺点以及在实际设计中的关键考量,例如变压器设计、光耦隔离和二次侧整流滤波。 其他拓扑结构: 此外,我们还会简要介绍一些新兴的或特定应用的拓扑结构,如SEPIC(单端初级电感变换器)、Cuk(库克变换器)等,并分析其在特殊场合下的应用优势。 第五章:LED驱动电路设计实例与优化策略 理论结合实践是掌握一项技术的最佳途径。本章将通过一系列精心设计的LED驱动电路实例,展示如何在实际项目中应用前述的理论知识。我们将涵盖多种功率等级和应用场景的驱动电路设计,例如: 低功率LED驱动: 针对LED指示灯、背光源等小功率应用,介绍简单的线性或开关型驱动设计。 中高功率LED驱动: 针对LED射灯、路灯、室内照明等中高功率应用,详细讲解Buck-Boost或隔离型驱动的设计流程,包括元器件选型(MOSFET、二极管、电容、电感)、PCB布局、散热设计以及EMI抑制。 智能LED驱动: 随着物联网和智能家居的发展,具备智能控制功能的LED驱动器越来越重要。我们将探讨如何集成微控制器(MCU)和通信模块(如Zigbee、Wi-Fi、Bluetooth),实现远程控制、场景模式切换、色温和亮度调节等功能。 特殊应用驱动: 例如,针对汽车前大灯、显示屏背光等对瞬态响应、宽电压范围和高可靠性要求极高的应用,提供相应的驱动设计方案。 在每个实例的设计过程中,我们将详细分析设计思路、电路参数的计算方法、元器件的选型依据以及可能遇到的问题和相应的优化策略。我们将重点关注如何通过优化设计来提高效率、降低成本、减小尺寸、提升可靠性和改善电磁兼容性。 第六章:LED驱动的未来发展趋势与展望 随着技术的不断进步,LED驱动技术也在持续演进。本章将展望LED驱动电路设计的未来发展趋势,探讨可能出现的革新技术和应用方向。 更高集成度与智能化: 随着芯片制造工艺的提升,LED驱动IC的集成度将越来越高,将更多的功能集成到一颗芯片上,从而减小电路尺寸、降低成本并提高性能。同时,智能化将是重要的发展方向,驱动器将具备更强的自适应能力、故障诊断和预测能力。 无处不在的无线充电与能量收集: 未来的LED照明系统可能与无线充电技术相结合,实现灯具的无缝供电。同时,能量收集技术(如光能、热能)的应用也可能为低功耗LED提供补充能源。 更精细化的光品质控制: 除了色温和亮度,未来LED驱动将更加注重对光谱细节的控制,以满足不同场景下对光品质的更高要求,例如模拟自然光、改善生物节律等。 紧密结合物联网与AI: LED驱动器将成为智能家居、智慧城市网络中的重要节点,通过与物联网平台的深度融合,实现更智能化的照明管理、能源优化和个性化服务。人工智能的应用也将进一步提升照明系统的智能化水平,例如通过学习用户习惯自动调节灯光。 环保与可持续发展: 随着对环境保护意识的不断提高,LED驱动设计将更加注重使用环保材料、提高能源利用效率,并延长产品寿命,实现可持续发展。 本书旨在为读者提供一个全面、深入、系统的LED驱动电路设计知识体系,帮助从业人员和爱好者们掌握核心技术,应对挑战,并把握LED照明技术发展的脉搏,共同点亮更加美好的未来。