LED照明工程實用技術——驅動電路設計 PCB設計 可靠性設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周誌敏著 著

圖書標籤:

• LED照明
• 驅動電路
• PCB設計
• 可靠性設計
• 照明工程
• 電子工程
• 電源設計
• 實用技術
• 電路設計
• 照明技術

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121277979

商品編碼：29663922788

包裝：精裝

齣版時間：2016-01-01

基本信息

書名：LED照明工程實用技術——驅動電路設計 PCB設計 可靠性設計

定價：48.00元

作者：周誌敏著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-01-01

ISBN：9787121277979

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本書結閤外LED照明技術的應用及發展，以LED照明工程實用技術為本書的核心內容，全麵係統地闡述瞭LED照明工程的*應用技術。

內容提要

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本書結閤外LED照明技術的應用及發展，以LED照明工程實用技術為本書的核心內容，全麵係統地闡述瞭LED照明工程的*應用技術。全書分為LED驅動電路設計、LED驅動電路PCB設計、LED驅動電路可靠性設計三部分，係統地闡述瞭LED驅動電路設計要點、開關電源驅動LED電路設計要點、LED驅動電路PCB設計要點、LED驅動電路PCB熱設計、LED驅動電路浪湧抑製技術、LED驅動電路熱管理、LED燈具熱設計等內容。本書題材新穎實用，內容豐富，深入淺齣，文字通俗，具有很高的實用價值。 �オお�

目錄

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部分LED驅動電路設計章LED驅動電路設計要點1��1LED芯片及模組選用要點1��1��1LED芯片選用要點1��1��2LED模組選用要點1��2LED串聯、並聯電路設計要點及特性分析1��2��1LED串聯電路設計要點1��2��2LED並聯電路設計要點1��2��3LED混聯電路設計要點1��2��4LED串聯、並聯電路特性分析1��2��5LED串聯、並聯電路特性比較第2章開關電源驅動LED電路設計要點2��1AC/DC驅動LED前端電路設計要點2��1��1AC/DC驅動LED前端濾波電路設計要點2��1��2AC/DC驅動LED前端整流電路設計要點2��1��3AC/DC驅動LED前端功率因數校正電路設計要點2��2典型LED驅動電路設計要點2��2��1基於PT4107的LED驅動電路設計要點2��2��2具有功率因數校正的LED驅動電路設計要點2��2��3基於NCP1014的LED驅動電路設計要點2��2��4基於PRM和VTM的恒定電流驅動LED電路設計要點第二部分LED驅動電路PCB設計第3章LED驅動電路PCB設計要點3��1PCB功能及分類3��1��1PCB功能與特點3��1��2PCB分類3��2PCB設計流程及布局布綫設計3��2��1PCB設計流程3��2��2PCB布局設計3��2��3PCB布綫設計3��3PCB互連設計及焊盤3��3��1PCB互連設計3��3��2PCB焊盤3��4PCB可靠性設計3��4��1地綫設計3��4��2PCB抗乾擾設計3��4��3PCB EMC輔助設計（軟件方法）第4章LED驅動電路PCB熱設計4��1熱設計術語及熱傳遞方式4��1��1熱設計術語4��1��2熱傳遞方式4��2LED驅動電路PCB熱設計要點4��2��1LED驅動電路PCB熱設計的相關知識4��2��2LED驅動電路PCB熱設計的基本要求4��2��3LED驅動電路PCB熱設計的注意事項4��2��4LED驅動電路PCB溫升及熱設計的具體方法4��2��5錶麵貼裝元器件熱設計第三部分LED驅動電路可靠性設計第5章LED驅動電路浪湧抑製技術5��1浪湧産生及分類5��1��1浪湧産生及危害5��1��2浪湧分類5��2浪湧乾擾抑製器件5��2��1TVS瞬態乾擾抑製器5��2��2氧化物壓敏電阻5��2��3放電管5��2��4各種浪湧乾擾抑製器件性能比較5��3LED驅動電路浪湧抑製電路設計要點5��3��1供電係統組閤浪湧保護5��3��2LED驅動電路浪湧抑製解決方案第6章LED驅動電路熱管理6��1LED熱設計及熱管理基礎6��1��1LED熱設計6��1��2LED熱管理基礎6��2LED結溫6��2��1LED結溫産生原因及結溫熱分析6��2��2LED結溫對性能的影響6��2��3降低LED結溫的途徑6��3LED驅動電路散熱控製方案6��3��1LED驅動電路溫度補償原理6��3��2LED驅動電路熱保護第7章LED燈具熱設計7��1LED燈具熱特性及設計程序7��1��1LED燈具熱特性7��1��2LED燈具設計程序7��2LED燈具散熱器7��2��1大功率LED散熱器7��2��2LED燈具散熱器設計要點7��3LED路燈熱設計7��3��1LED路燈熱設計要素7��3��2LED路燈熱襯散熱結構7��3��3LED路燈設計要點

作者介紹

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山東萊蕪鋼鐵廠總工程師，機電一體化專傢

文摘

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序言

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《LED照明工程實用技術——驅動電路設計、PCB設計、可靠性設計》 簡介 在日新月異的LED照明領域，技術革新不斷湧現，對從業者提齣瞭更高的要求。從最初的替代光源，到如今成為傢居、商業、工業乃至城市景觀照明的主流，LED照明的普及與深化，離不開背後精密的工程設計與紮實的理論支撐。本書《LED照明工程實用技術——驅動電路設計、PCB設計、可靠性設計》正是這樣一本旨在為LED照明工程師、技術愛好者以及相關專業學生提供全麵、係統、實用的技術指南。它深入剖析瞭LED照明係統設計的核心環節，聚焦驅動電路、PCB布局以及産品可靠性，力求將復雜的理論知識轉化為可操作的工程實踐。 第一部分：驅動電路設計——點亮LED的“心髒” LED作為一種電流驅動型半導體器件，其性能錶現與驅動電路的設計息息相關。一個優秀的驅動電路不僅要確保LED穩定、高效地發光，還要考慮成本、安全性、兼容性以及電磁兼容性（EMC）等諸多因素。本書的驅動電路設計部分，將從基礎原理齣發，逐步深入到各種主流驅動拓撲的解析。 基礎理論與選型考量： 我們將首先迴顧LED的基本電學特性，包括正嚮壓降、工作電流、功率消耗以及光效等關鍵參數。在此基礎上，重點闡述驅動電路在LED照明係統中的核心作用，包括限流、恒流、調光、保護等功能。讀者將學習如何根據LED的規格、應用場景的需求（例如，亮度要求、顯色指數、調光方式）、電源的輸入特性（AC/DC，輸入電壓範圍）以及成本預算，來選擇最適閤的驅動方案。 主流驅動拓撲詳解： 綫性恒流驅動： 盡管結構簡單、成本低廉，但綫性驅動的效率不高，尤其是在輸入電壓與LED正嚮電壓差異較大時，會産生顯著的功耗。本書將詳細介紹綫性驅動的工作原理，分析其優缺點，並探討如何通過優化器件參數來略微改善其效率。適用於對效率要求不高、成本極其敏感的低功率應用。 開關恒流驅動（Buck/Boost/Buck-Boost）： 這是目前LED照明應用中最為主流的驅動方式，其核心優勢在於高效率。 Buck（降壓）拓撲： 適用於輸入電壓高於LED串正嚮電壓的應用。我們將深入分析Buck變換器的基本原理，包括電感、電容、開關管和二極管的協同工作。重點講解如何設計電感和輸齣濾波電容以滿足紋波要求，如何選擇閤適的開關管和驅動芯片，以及如何實現恒流控製（例如，電流采樣電阻、PWM控製）。 Boost（升壓）拓撲： 適用於輸入電壓低於LED串正嚮電壓的應用。本書將詳細解析Boost變換器的升壓機製，重點闡述其功率器件的選擇、電感設計以及電流和電壓控製策略。 Buck-Boost（升降壓）拓撲： 能夠實現對輸入電壓範圍內的穩定輸齣，適用於輸入電壓波動較大的場閤。我們將分析Buck-Boost變換器的復雜工作模式，以及在實際設計中需要注意的關鍵點。 其他特殊驅動拓撲： 針對一些特殊需求，例如隔離式驅動（Flyback, Forward等）、諧振式驅動（LLC等）以及集成式LED驅動芯片等，也將進行介紹。隔離式驅動在安全性和EMC方麵具有優勢，諧振式驅動在高效率和低EMI方麵有獨特錶現，而集成式驅動芯片則極大簡化瞭設計過程。 恒流控製策略： 恒流控製是LED驅動設計的靈魂。本書將係統介紹幾種主要的恒流控製方式： 電流采樣電阻法： 最常見的低成本方案，通過檢測流過采樣電阻的電流來反饋調整PWM占空比或控製電壓。我們將深入分析采樣電阻的選擇、位置以及對精度的影響。 PWM（脈衝寬度調製）調光： 這是實現LED亮度調節最常用的方式，通過快速改變脈衝寬度來控製LED的發光時間，從而實現亮度變化。我們將詳細介紹PWM調光的原理，不同頻率下的調光效果，以及如何與恒流控製相結閤。 模擬調光： 通過改變驅動電流的大小來調節亮度，雖然簡單，但容易引起LED色溫漂移，本書將分析其局限性。 數字調光： 利用微控製器或專用芯片實現更精確、更靈活的調光控製，例如DALI（數字可尋址照明接口）、0-10V等協議。 功率因數校正（PFC）： 尤其是在市電驅動的LED照明産品中，提高功率因數是重要的設計指標，以滿足能源效率和電網兼容性要求。本書將詳細介紹有源PFC和無源PFC的原理，分析它們的設計難點和實現方法。 保護電路設計： 為瞭保證LED驅動電路和LED本身的安全性，各種保護措施必不可少。我們將重點講解過壓保護、過流保護、短路保護、開路保護、過溫保護等設計要點，以及如何選擇閤適的保護器件。 第二部分：PCB設計——承載能量的“骨架” PCB（Printed Circuit Board，印刷電路闆）是電子元器件的載體，也是信號和能量傳輸的路徑。在LED照明工程中，PCB設計的好壞直接影響到驅動電路的性能、散熱效率、EMC錶現以及産品的可靠性。 PCB布局原則與技巧： 高功率密度區域劃分： 將發熱元件（如功率開關管、電感、大功率電阻）集中放置，並考慮與散熱器的連接。 信號流與功率流分離： 盡量避免高頻信號綫與模擬/數字信號綫交叉，減少噪聲耦閤。同時，將大電流的功率迴路（輸入端、輸齣端、功率器件）設計得短而粗，減小阻抗和EMI。 關鍵元器件擺放： 恒流采樣電阻應盡量靠近驅動芯片，縮短走綫長度，減少電阻誤差。濾波電容應靠近輸入端和輸齣端，以有效抑製紋波。 散熱路徑優化： 閤理布局銅箔，增加散熱銅箔麵積，並考慮與外殼的接觸，形成有效的散熱通路。 走綫設計與優化： 綫寬與綫距： 根據電流大小和工作電壓，計算並選擇閤適的綫寬，以保證導電能力並降低溫升。保持足夠的綫距，防止飛弧和短路。 過孔的使用： 閤理使用過孔連接不同層，尤其是在大電流路徑上，應使用多個過孔以減小阻抗。 短而粗原則： 對於大電流路徑，盡量縮短走綫長度，並加粗綫寬。 避免尖角： 走綫中的尖角容易産生電場集中，增加EMI，應盡量使用圓弧過渡。 疊層與覆銅： 多層闆結構： 分析多層闆在信號完整性、EMI抑製和散熱方麵的優勢，以及不同層（信號層、電源層、地層）的功能劃分。 覆銅與散熱： 如何利用覆銅層來增加散熱麵積，降低元器件溫度，提升LED的壽命和穩定性。 EMC/EMI設計考量： 迴路閉閤： 確保功率迴路盡可能小且閉閤，減少電磁輻射。 濾波設計： 在輸入端和輸齣端設置閤適的濾波電路，抑製傳導和輻射乾擾。 接地設計： 良好的接地是EMC設計的關鍵，分析星型接地、地平麵接地等方法的優劣。 屏蔽設計： 在必要時考慮對敏感電路進行屏蔽。 PCB材料選擇與工藝： 介紹FR-4等常用PCB基材的特性，以及對特殊應用（如高頻、耐高溫）的材料選擇建議。 第三部分：可靠性設計——保障長久“生命力” LED照明産品的可靠性是決定其市場競爭力和用戶滿意度的關鍵因素。本書的可靠性設計部分，將從多個維度深入探討如何提升LED照明産品的穩定性和壽命。 熱管理設計： LED結溫與壽命的關係： 深入分析LED結溫對光衰、色漂移以及整體壽命的影響，強調將LED結溫控製在安全範圍內是保障可靠性的首要任務。 散熱器設計與選型： 介紹不同類型的散熱器（擠壓式、壓鑄式、衝壓式、翅片式等）的特點，以及如何根據LED功率、發熱量、工作環境溫度來計算所需的散熱器熱阻。 導熱界麵材料（TIM）： 講解導熱矽脂、導熱墊片等TIM的作用，以及如何正確選擇和使用它們來優化熱傳導效率。 熱模擬分析（FEA）： 介紹如何利用有限元分析軟件對LED燈具的熱性能進行仿真，預測溫度分布，優化散熱設計。 風冷與水冷： 在一些特殊高功率應用中，可能需要考慮主動散熱方式。 電氣應力與壽命： 過壓、過流、過溫的危害： 詳細闡述這些電氣應力對LED芯片、驅動IC、PCB及其他元器件可能造成的瞬時損壞或加速老化。 浪湧保護設計： 針對雷擊、電網切換等外部浪湧，介紹MOV（壓敏電阻）、TVS（瞬態電壓抑製器）、氣體放電管等浪湧保護器件的選擇和應用。 長期工作應力的評估： 分析長期工作條件下，元器件的疲勞、老化等可能導緻的問題，並提齣相應的預防措施。 環境因素對可靠性的影響： 濕氣與腐蝕： 講解潮濕環境對PCB闆、金屬部件可能造成的腐蝕，以及如何通過三防漆、密封設計等手段來應對。 溫度循環與振動： 分析溫度變化和機械振動對焊接點、元器件固定及結構強度的影響，並介紹相應的可靠性測試方法。 灰塵與汙垢： 探討灰塵堆積對散熱效率的影響，以及如何通過結構設計和防護等級（IP等級）來解決。 元器件的可靠性選擇： LED芯片的可靠性等級： 瞭解不同廠傢、不同係列LED芯片的質量差異，選擇具有良好可靠性數據和品牌聲譽的産品。 驅動IC的可靠性： 選擇具有良好過溫保護、過流保護等內置功能的驅動IC，並關注其工作溫度範圍和MTBF（平均無故障時間）。 電容、電阻、電感等被動元器件： 強調選用高品質、長壽命的元器件，尤其是在高紋波、高應力環境下。 壽命預測與加速壽命試驗： MTBF（平均無故障時間）的概念與計算： 介紹MTBF作為衡量産品可靠性的重要指標，以及其計算的基本方法。 加速壽命試驗（ALT）設計： 講解如何通過提高工作應力（如溫度、電壓、電流）來加速産品的老化過程，從而在較短時間內預測産品壽命，例如恒定應力加速試驗（CSS）和漸進應力加速試驗（PSS）。 失效模式與影響分析（FMEA）： 介紹FMEA方法，係統地識彆産品在設計、製造、使用過程中可能齣現的失效模式，並評估其影響，從而采取措施降低失效發生的可能性。 係統集成與整體可靠性： LED燈具的整體結構設計： 強調結構強度、密封性、安裝便利性等對整體可靠性的重要性。 人機工程學考量： 在滿足功能和可靠性的前提下，也應考慮用戶使用的便利性和安全性。 質量控製與生産工藝： 生産過程中的每一個環節都可能影響最終産品的可靠性，強調嚴格的質量控製和規範的生産工藝。 本書特色： 理論與實踐深度結閤： 不僅講解深厚的理論基礎，更提供瞭大量的工程實踐案例、設計公式、計算方法和注意事項。 體係化與全麵性： 覆蓋瞭LED照明工程設計中最核心的三個環節，形成完整的技術鏈條。 前沿性與實用性： 聚焦當前LED照明技術發展的熱點和難點，為工程師提供最直接、最實用的指導。 圖文並茂： 配備豐富的原理圖、PCB布局圖、實物圖片和性能測試麯綫，幫助讀者更直觀地理解復雜的技術概念。 目標讀者： LED照明産品設計師、工程師。 電子工程師、電源工程師。 PCB工程師。 産品經理。 高等院校電子工程、電氣工程、光電工程等相關專業的學生。 對LED照明技術感興趣的研發人員和技術愛好者。 通過本書的學習，讀者將能夠係統地掌握LED照明工程設計的核心技術，獨立完成高質量的LED驅動電路設計、PCB布局以及確保産品長久可靠運行。本書將是您在LED照明領域不斷探索與創新的寶貴助手。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺更像是一份資深項目經理的“經驗備忘錄”，而非一本麵嚮所有人的教科書。它的優勢在於對“成本控製”與“可製造性（DFM）”的平衡把握極其精準。在討論PCB布綫時，作者反復強調瞭走綫寬度、過孔數量和層疊結構如何直接影響最終的BOM成本和批量生産的良率。對於許多教科書會略過的“打樣與小批量試産”階段可能遇到的具體問題，比如阻焊劑殘留、絲印對散熱的影響等，這本書都有非常生動和寫實的描述。這種“接地氣”的敘述風格非常對我的胃口，它讓我意識到，一個優秀的LED驅動工程師，必須同時是個精明的“采購”和“工藝專傢”。然而，在軟件算法層麵的探討略顯保守，比如在無傳感器的磁性元件參數辨識或數字控製環路的動態性能優化方麵，更新的DSP或高性能MCU的應用案例較少，內容似乎停留在基於成熟、穩定但相對傳統技術的範疇內，這對於追求極緻效率和智能化控製的讀者來說，會感到意猶未盡。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書的主要目的是想深入理解“可靠性設計”在LED照明産品生命周期管理中的具體落地細節，因為我們最近的項目返修率居高不下，問題根源直指驅動電源的早期失效。這本書的可靠性章節確實沒有讓我失望，它從FMEA（失效模式與影響分析）的視角齣發，係統地梳理瞭從元器件選型到最終封裝測試的每一個關鍵節點。作者強調的“設計裕度”概念，並非簡單地將電壓電流值設得低一些，而是深入探討瞭浪湧衝擊、溫度循環對焊點疲勞的影響。特彆是對於戶外照明産品，書中針對IP防護等級與內部凝露問題所做的結構與電路協同設計分析，提供瞭非常具體且可執行的建議，這遠超我預期的理論探討範疇。通過閱讀，我開始重新審視我們過去過於依賴“供應商提供的數據”的做法，轉而重視基於實際工作環境的加速壽命試驗設計。如果說美中不足，也許是質量管理體係（如ISO 9001/IATF 16949）與具體工程實踐之間的橋接不夠緊密，它提供瞭“做什麼”的指導，但對於“如何融入現有的質量流程”的說明略顯不足。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題是《LED照明工程實用技術——驅動電路設計 PCB設計 可靠性設計》，作為一名正在努力提升自己在這方麵技能的工程師，我對這個領域的書籍總是抱有極大的期待。我希望找到那種不僅能講解基礎理論，更能深入到實際應用中的寶典。讀完這本書，我發現它在工程實踐層麵有著相當紮實的積纍，特彆是對於驅動電路的優化部分，作者似乎花費瞭大量心血去探討不同拓撲結構在實際項目中的錶現和取捨。書中對功率因數校正（PFC）以及諧波抑製的處理非常細緻，這對於需要滿足日益嚴格的能效標準的項目來說，簡直是雪中送炭。我特彆欣賞作者那種“從失敗中吸取教訓”的敘事風格，通過分析幾個典型的失效案例，反嚮推導齣如何構建一個健壯的驅動係統。這遠比純理論的推導來得實在。例如，對於高壓恒流驅動的設計，書中給齣的具體元器件選型考量和熱管理方案，完全可以作為我們設計部門的標準操作流程（SOP）的參考藍本。如果說有什麼遺憾，那就是在新型半導體材料如SiC/GaN在驅動器中的應用探討上，雖然有所提及，但深度略顯不足，畢竟麵嚮未來的技術趨勢，我們期望看到更多前瞻性的布局和實驗數據支撐。總體而言，對於從事LED驅動硬件設計的中級工程師來說，這本書無疑是一份高價值的實戰手冊，能有效縮短從概念到量産的周期。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，初次接觸這本書，我最感興趣的是它承諾涵蓋的“PCB設計”部分，因為這往往是決定産品EMC和散熱性能的生死綫。這本書在高頻信號完整性和電源平麵分割方麵的講解，沿用瞭經典的電磁理論，對於理解寄生參數的影響很有幫助。然而，我對書中關於多層闆堆疊策略的介紹感到有些失望。它提供瞭一些通用原則，比如參考層與信號層的緊密耦閤，但在麵對復雜的高密度互聯（HDI）設計，尤其是針對小型化模組化LED驅動器時，如何權衡信號隔離、熱傳導和機械強度的多目標優化，書中並沒有展現齣足夠的深度和前沿案例。例如，對於埋嵌式熱過孔陣列（Thermal Via Array）的設計規範，以及如何在不同介電常數材料中選擇閤適的層壓結構以滿足特定阻抗要求，這些關鍵的細節處理顯得比較籠統。這本書更側重於“如何確保電路能穩定工作”，而對於“如何在有限空間內做到極緻性能和最小化成本”的尖端PCB工程藝術，探討力度尚有欠缺，更像是一份紮實的入門級參考，而非頂級設計師的秘籍。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版，坦白講，初次拿到手時，我的第一反應是：這更像是一本技術手冊匯編而非一本係統的教材。它的邏輯跳躍性有時讓我有些睏惑，仿佛作者是把不同年份、不同項目積纍下的筆記，按照章節標題強行串聯起來。舉個例子，講到PCB布局的電磁兼容性（EMC）時，它會突然插入一段關於電解電容壽命預測的阿纍尼烏斯模型的討論，兩者之間的過渡顯得非常生硬。當然，我們不能否認其內容的信息密度極高，幾乎每一頁都塞滿瞭公式、波形圖和關鍵參數列錶。但這種“填鴨式”的教學方法，對於初學者來說，可能會形成巨大的認知壓力，難以構建起一個完整的知識框架。我更傾嚮於將它作為一本案頭備查的工具書，遇到具體的設計瓶頸時，翻閱特定章節，總能找到一些“靈光一閃”的解決思路，特彆是關於熱應力分析與散熱片設計的結閤點，這部分內容處理得非常到位，提供瞭許多經驗性的結論，而不是一味依賴復雜的有限元分析軟件輸齣的結果。不過，書中對軟件仿真工具的使用指導近乎空白，這在當前設計流程中是一個明顯的短闆，畢竟現代電子設計離不開Spice或HyperLynx等工具的輔助驗證。