LED新能源低碳环保论文范文
飞思卡尔半导体公司系统工程师 高德钧(Vincent Ko)发光二级管(LED)技术面世已有大约半个世纪。发光二级管是一种能在电压出现偏差时发光的半导体设备。由于具有低功率和低电压运行的特点,该技术很快应用于各种电子设备的状态指示。
LED技术的使用寿命通常非常长,一般可达10 年,远远长于其它传统照明技术(例如白炽灯管和荧光灯管)。这就使人们非常希望将LED技术应用到更广泛的照明应用中。最近面世的新技术使LED 能够达到更高的功率水平。LED 能够达到一瓦特的水平,有些甚至高达5 瓦特,每瓦特能发出18-44流明(lumen)的光亮。这种LED设备称为高亮LED(HB-LED)。由于效率方面的明显改进,HB-LED正被迅速用于多种照明应用。
下面是这些应用的一些例子:•; 交通信号灯•; 平面显示设备的背景照明装•; 闪光灯•; 家庭照明HB-LED 具有非线性I-V 特征,非常类似于二极管,HB-LED 只能在直流电单向输送到设备时才能点亮,一般称之为正向电流IF。通过HB-LED 的压降则称为正向电压VF。要让HB-LED 实现最高亮度,通过HB-LED的正向电流必须保持恒定水平。在一般的1W HB-LED 而言,正向电流需保持在大约350mA的水平,而相应的正向电压则大约为3.4V,HB-LED 便能达到其最大亮度。正向电流IF 和正向电压VF 有着非常紧密的关系,VF 出现小的变化亦会引起IF 发生较大的.改变。HB-LED驱动的理想电源是恒定电源。
实际上,恒定电流通常通过闭合回路电流控制直流-直流转换器(DC-DCconverter)来实现。市场上有很多基于独立模拟组件、成本相对较低的DC-DC转换器解决方案。然而,基于微控制器(MCU)的解决方案可为系统设计带来更大的灵活性。除了普通照明以外,这种控制器还能为最终应用提供足够的处理功能以支持额外的特性。因此它仍然具有较大的吸引力。基于MCU 的设计的部分优点如下:
(1)灯光亮度调节和闪烁可以通过MCU 软件轻松实现,而无需向系统中增装其它组件。
(2)不同功率或不同品牌的HB-LED 具有不同的特征,MCU可以通过软件编程以满足不同的驱动要求。在这种情况下,照明设备制造商可以减少库存的类型,进而简化物流处理工作。
(3) 许多MCU具有芯片闪存,可以用于应用中的数据存储。例如,在实施灯光亮度控制功能时,芯片闪存可用于保存亮度级别。每次打开灯光时可以自动恢复上一次的亮度级别。
(4) 除照明外,MCU 还可以处理几种功能,如不同类型的连接标准(如Zigbee、RS232 和LIN 等)亦可以通过MCU芯片模块轻松实施。拓扑HB-LED驱动需要恒定电源。它通常需要闭环控制。有时系统采用电池供电,电池电压会随时间而不断下降。
在电池电量全部用完之前,需要反馈控制回路来保持恒定的驱动电流。此外HB-LED的正向电压VF 会随周围环境温度的变化而变化,因此需要闭环控制来补偿VF 的变化,以便保持正向电流IF 以及HB-LED 亮度的稳定。
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