LED照明技术与应用电路（第2版）.pdf

书书书电子工程技术丛书L E D照明技术与应用电路（第 2版）周志敏 纪爱华 编著内 容 简 介本书结合我国绿色照明工程计划，以 L E D照明技术和 L E D照明实用电路为核心内容，结合目前国内外L E D技术发展动态，全面系统地阐述了 L E D的基础知识和最新应用技术。全书共 5章，深入浅出地阐述了照明基础知识、L E D固态光源、大功率 L E D驱动电路、大功率 L E D应用电路、L E D照明灯具及设计等内容。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，是从事 L E D照明设计和应用的工程技术人员的必备读物。本书可供电信、信息、航天、汽车、国防及家电等领域从事 L E D照明研发、设计、应用和生产的工程技术人员及相关专业高等院校的师生阅读参考。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（C I P）数据L E D照明技术与应用电路 周志敏，纪爱华编著2版北京：电子工业出版社，2 0 1 3.1（电子工程技术丛书）I S B N9 7 8-7-1 2 1-1 8 8 0 6-0.L .周 纪.发光二极管-照明-电子电路.T N 3 8 3中国版本图书馆 C I P数据核字（2 0 1 2）第 2 5 3 6 1 6号策划编辑：富 军责任编辑：徐 萍印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社北京市海淀区万寿路 1 7 3信箱 邮编 1 0 0 0 3 6开 本：7 8 7 1 0 9 2 1 1 6 印张：1 6.5 字数：4 2 2千字印 次：2 0 1 3年 1月第 1次印刷印 数：4 0 0 0册 定价：4 5.0 0元凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（0 1 0）8 8 2 5 4 8 8 8。质量投诉请发邮件至 z l t s p h e i.c o m.c n，盗版侵权举报请发邮件至 d b q q p h e i.c o m.c n。服务热线：（0 1 0）8 8 2 5 8 8 8 8。前 言“绿色照明”是 2 0世纪 9 0年代初提出的照明领域的新方针，它是从节约能源、保护环境的角度提出来的。“绿色照明”是对节约电能、保护环境照明系统的形象性说法。绿色照明的质量和水平已成为人类社会现代化程度的一个重要标志之一，成为人类社会可持续发展的一项重要措施。“中国绿色照明工程”的宗旨是节约能源，保护环境，提高照明质量，是要在我国发展和推广高效照明器具，节约照明用电，建立优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境和改善人们生活质量，提高工作效率，保护人民身心健康的照明环境，以满足国民经济各部门和人民生活对照明质量、照明环境的更高要求。我国照明用电在总用电量中仅次于电动机占据第二位，而且以低效照明光源为主，虽然我国组织实施了绿色照明工程，但仍与国外发达国家有着较大的距离。随着新材料、新技术的发展和运用，高效照明产品趋于向小型化、高光效、长寿命、无污染、自然光色的方向发展。L E D是一种可将电能转变为光能的半导体发光器件，属于固态光源。高亮度的白光L E D的开发成功，使得 L E D在照明领域得以推广应用，使照明技术面临一场新的革命。L E D属于典型的绿色照明光源。L E D作为新型光源，具有寿命长、启动时间短、无紫外线、色彩丰富饱满、可做全彩变化、低压安全等特点。L E D不仅可用于大型广告显示屏、建筑和交通照明、城市重点建筑的夜景照明，而且正在迅速成为非豪华汽车的标准配置，白光L E D已经成为便携式电子产品显示屏的主要光源，并朝日常照明应用的方向发展。L E D技术的发展引起了国内外光源界的普遍关注，现已成为具有发展前景和影响力的一项高新技术产品。L E D产品的开发研制生产已成为发展前景十分诱人的朝阳产业。目前，随着 L E D技术的广泛应用及潜在的市场需求，L E D显示出了强大的发展潜力。本书第 1版于 2 0 0 9年出版以来，以其内容通俗、具体实用而深受广大读者欢迎。但是，由于 L E D照明技术的高速发展，第 1版中的一些章节已不能很好地满足读者的需求。鉴于此，本书第 2版结合目前国内外 L E D照明技术的发展动向，在第 1版的基础上，对 L E D固体照明技术、大功率 L E D驱动技术、L E D照明的工程应用等内容做了一定的删减和补充，以使本书的第 2版具有技术新颖、实用等特点，更加贴近现代从事 L E D照明技术开发、设计、应用的技术人员，本书在写作中尽量做到有针对性和实用性，并在保证科学性的同时注重通俗性。力求做到通俗易懂和结合实际工程应用，使从事 L E D照明技术的开发、设计、应用的技术人员从中获益，读者可以以此为“桥梁”，系统、全面地了解和掌握 L E D照明的设计和应用技术。参加本书编写的有周志敏、纪爱华、周纪海、纪达奇、刘建秀、顾发娥、刘淑芬、纪达安、纪和平等。本书在写作过程中无论从资料的收集还是技术的信息交流上都得到了国内专业学者和同行及 L E D生产企业的大力支持，在此表示衷心的感谢。编著者目 录第 1章 照明基础知识11.1 光的基础知识11.1.1 光的特性11.1.2 光的质量31.2 光源61.2.1 电光源61.2.2 固体发光光源1 01.3 照明灯具1 61.4 L E D绿色照明工程2 2第 2章 L E D固态光源2 82.1 L E D的发光原理及主要参数2 82.1.1 L E D的发光原理及发光效率2 82.1.2 L E D的主要参数与特性3 42.2 白光 L E D基础知识4 22.2.1 白光 L E D的发展与特点4 22.2.2 白光 L E D的实现方法4 72.3 大功率白光 L E D的结构与特性5 72.3.1 大功率白光 L E D的结构特点5 72.3.2 照明用白光 L E D6 32.4 大功率白光 L E D的散热及封装6 72.4.1 大功率白光 L E D的散热6 72.4.2 大功率白光 L E D的封装7 5第 3章 大功率 L E D驱动电路8 03.1 L E D驱动技术8 03.1.1 L E D驱动方案8 03.1.2 L E D与驱动器的匹配8 33.2 白光 H I-L E D驱动电路8 93.2.1 白光 H I-L E D8 93.2.2 H I-L E D驱动器具备的要素9 13.2.3 白光 H I-L E D驱动电路9 33.2.4 白光 H I-L E D驱动电路设计9 73.2.5 H I-L E D驱动器的优化设计9 93.2.6 超低电压大功率 L E D恒流驱动器1 1 03.3 交流驱动 L E D前级电路1 1 73.3.1 E M I 的滤波器1 1 73.3.2 整流技术1 2 13.3.3 功率因数校正技术1 2 3第 4章 大功率 L E D应用电路1 4 44.1 大功率 L E D恒流驱动器1 4 44.1.1 基于 M A X 1 6 8 0 2的 L E D恒流驱动器1 4 44.1.2 基于 L M 3 4 0 2的 L E D驱动器1 4 84.1.3 基于 M A X 1 6 8 0 0高压、可调恒流 L E D驱动器1 4 94.1.4 基于 N C P 1 0 1 X的 L u x e o n S t a r L E D驱动器1 5 24.1.5 基于 H V 9 9 1 X大功率 L E D驱动器1 5 44.1.6 基于 L T 3 4 7 4大功率 L E D驱动器1 5 74.1.7 基于 D D 3 1 1 D D 3 1 2单通道大功率 L E D恒流驱动器1 6 04.1.8 基于 P T 4 1 0 7的 L E D驱动器1 6 24.1.9 基于 X L T 6 0 4大功率 L E D驱动器1 6 54.1.1 0 基于 A P 3 7 0 6隔离式 A C D CL E D驱动器1 6 84.1.1 1 基于 L T C 3 4 9 0的白光 L E D驱动器1 6 94.1.1 2 基于 P A M 2 8 4 2的 L E D驱动器1 7 14.1.1 3 基于 L T 3 4 7 8和 L T 3 4 7 8-1高调光比 L E D驱动器1 7 34.1.1 4 基于 H A 2 2 0 0 4 P高压 L E D恒流源驱动器1 7 84.1.1 5 基于 S P 6 6 4 8的手电筒 L E D驱动器1 7 94.2 基于单片开关电源的 L E D驱动器1 8 14.2.1 基于 L i n k S w i t c h-T N系列器件 L E D驱动器1 8 14.2.2 基于 T O P S w i t c h-G X系列器件 L E D驱动器1 9 34.2.3 基于 T i n y S w i t c h-系列器件 L E D驱动器2 0 5第 5章 L E D照明灯具及设计2 1 15.1 L E D照明灯具及结构2 1 15.1.1 L E D照明灯具2 1 15.1.2 L E D照明灯具结构2 1 85.2 L E D灯具设计2 4 05.2.1 L E D灯具设计程序2 4 05.2.2 L E D道路照明灯具设计2 4 6参考文献2 5 5书书书第 1章 照明基础知识1.1 光的基础知识1.1.1 光的特性1.光的定义光是一种重要的自然现象。当一束光投射到物体上时，会发生反射、折射、干涉及衍射等现象。人们之所以能够看到客观世界中斑驳陆离、瞬息万变的景象，是因为眼睛能够接收物体发射、反射或散射的光。光不仅是人类视觉能感知的光，还包括人类视觉感知不到的红外线和紫外线等，光就其本质而言是一种电磁波，覆盖了电磁频谱一个相当宽（从 X射线到远红外线）的范围，只是波长比普通无线电波更短。人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁频谱的一部分。光具有波粒二象性，即可把光看做是一种频率很高的电磁波（1 01 21 01 5H z），也可把光看成是一个粒子，即光量子，简称光子。电磁波刺激人的眼睛，经过视觉神经传达到人的大脑，使人可以看到物体的形状和颜色，这段波长的电磁波称为可见光，可见光的波长不同，人眼感觉到的颜色也不同。这类射线的波长范围在 3 6 08 3 0n m之间，仅仅是电磁辐射光谱中非常小的一部分。波长的范围不同，决定了各种不同波长光的性质。7 8 03 8 0n m的光依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光，两种颜色之间没有明显的分界。将全部可见光波混合在一起就形成日光，即白色光。波长大于7 8 0n m 的电磁波是红外线、微波和广播无线电波等。波长小于 3 8 0n m的电磁波是紫外线、X射线和宇宙射线等。光和其他所有的电磁辐射一样，在真空中以 3 0万千米每秒的速度沿直线传播。当光通过某种物质时，如水或空气，其传播速度会减慢。光在真空中的速度和在媒质中的速度比值称为该媒质的折射率，在折射率不同的两种媒质的界面上，入射光线产生折射与反射现象。另外，光在传播过程中还会产生散射、漫反射、漫透射等现象。人们通常所说的光是指“可见光”，它是由光源发出的辐射能中的一部分，并能产生视觉效应。从量子物理的观点看，光具有二重性：粒子性和波动性。单个光子呈粒子性，密集光子的集合衍射便呈现出波动性。所以，光是一种电磁辐射能，即电磁波，光线的方向也就是波传播的方向。太阳光和光源在发出可见光的同时，都会有紫外和红外辐射，只是眼睛视觉反应不出来而已。在太阳光谱中，波长大于 1 4 0 0n m的光波被大气层中的水蒸气和二氧化碳强烈吸收；2 波长小于 2 9 0n m的光波被大气层中的臭氧所吸收。人的眼睛对不同颜色光的视觉灵敏度不同，对光谱中心部位的黄绿色光最灵敏，对两边的紫光和红光都不灵敏。人类在进化过程中紫外光和红外光对眼睛不产生视觉反应。紫外线会伤害人的眼睛，红外线只能刺激人的皮肤产生热的感觉。眼睛视觉灵敏度会随着光的波长而变化，在白昼明亮环境时，眼睛对中波长黄绿色光