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研究生: 陳昱勝
Chen, Yu-Sheng
論文名稱: 自激式高頻脈波LED驅動電路之研製
Study and Implementation of High Frequency Pulse LED Driver with Self-Oscillating Circuit
指導教授: 梁從主
Liang, Tsorng-Juu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 62
中文關鍵詞: 自激高頻脈波LED驅動電路
外文關鍵詞: Self-oscillating, High frequency pulse, LED driver
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  • 本文主要研製一自激式高頻脈波LED驅動電路,此電路採用自激半橋串聯諧振換流器,以整流後之高頻脈波驅動LED,並量測LED在高頻脈波驅動下之發光特性。此外,於LED模組前使用四顆二極體作橋式整流,藉此提高LED的利用率,並以自激半橋串聯諧振換流器控制燈管電流的方式,藉由可飽和變壓器達成LED的電流控制。本文亦探討LED之等效電路對半橋串聯諧振換流器電路特性的影響,並分析及探討其動作原理及電壓增益。最後,實際研製一18瓦自激式高頻脈波LED驅動電路以驗證其可行性,電路操作於輸入電壓100 ~ 120 Vrms時,效率均維持在86.7%以上,最佳效率可達89.2%。

    In this thesis, the study and implementation of high frequency pulse LED driver with self-oscillating circuit is presented. The self-oscillating half-bridge series resonant inverter is adopted to drive LED and the light emitting characteristics of LED driven with high frequency pulse voltage is also discussed. The LED module is connected with full-bridge diode rectifier to increase the utilization ratio of LED. In addition, the self-oscillating circuit with saturable transformer is used to control the current of LED. In this thesis, the effectiveness of the LED equivalent circuit on the resonant circuit and the operating principle of the self-oscillating half-bridge inverter are discussed in detail. Finally, a high frequency pulse driver is implemented to drive a 18 W LED module. Experimental results show that the circuit efficiency is over 86.5% and the maximum circuit efficiency is 89.2% when the input voltage is from 100 ~ 120 Vrms.

    目 錄 中文摘要 I 英文摘要 II 誌 謝 III 目 錄 IV 圖 目 錄 VI 表 目 錄 IX 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與目的 1 1.2 本文架構簡介 3 第二章 照明光源及自激式電路介紹 4 2.1 螢光燈 5 2.2 複金屬燈 7 2.3 發光二極體 9 2.3.1 發光二極體特性分析介紹 9 2.3.2 交流發光二極體 11 2.4 自激式電路簡介 13 2.4.1 振鈴扼流圈轉換器 13 2.4.2 羅亞電路 15 2.4.3 自激式半橋換流器 16 第三章 自激半橋串聯諧振LED驅動電路分析與探討 17 3.1 LED等效電路探討 18 3.2 可飽和鐵心介紹 20 3.3 自激半橋串聯諧振換流器電路動作原理 21 3.4 諧振網路特性分析 38 第四章 LED驅動電路設計與實驗結果 41 4.1 自激式LED驅動電路設計規格 41 4.2 啟動電路參數設計 43 4.3 半橋串聯諧振換流器參數設計 44 4.4 開關驅動電路設計 46 4.5 實作波形與數據分析 49 第五章 結論與未來展望 57 5.1 結論 57 5.2 未來展望 58 參考文獻 59 圖 目 錄 圖1.1 自激式半橋電路方塊圖 2 圖2.1 螢光燈構造圖 6 圖2.2 複金屬燈構造圖 8 圖2.3 LED發光原理示意圖 9 圖2.4 LED之電流-電壓曲線圖 10 圖2.5 AC-LED連接方式示意圖,(a) 反向並聯,(b) 橋式整流 12 圖2.6 AC-LED上之電壓與電流波形圖 12 圖2.7 振鈴扼流圈轉換器之電路架構圖 14 圖2.8 羅亞電路之架構圖 15 圖2.9 自激式半橋電路架構圖 16 圖3.1 自激式LED驅動電路架構圖 17 圖3.2 LED近似之電流-電壓曲線圖 18 圖3.3 LED等效電路,(a) LED導通,(b) LED截止 19 圖3.4 LED簡易等效電路,(a) LED導通,(b) LED截止 19 圖3.5 可飽和鐵心與一般鐵心磁滯曲線示意圖 20 圖3.6 自激半橋串聯諧振換流器電路圖 21 圖3.7 LED電流控制示意圖 22 圖3.8 自激半橋串聯諧振換流器主要波形圖 24 圖3.9 自激半橋串聯諧振換流器模式I之等效電路圖 25 圖3.10 自激半橋串聯諧振換流器模式II之等效電路圖 28 圖3.11 開關Q2的接面電容Cbe充電示意圖 31 圖3.12 自激半橋串聯諧振換流器模式III之等效電路圖 32 圖3.13 開關Q2的接面電容Cbe放電示意圖 33 圖3.14 自激半橋串聯諧振換流器模式IV之等效電路圖 34 圖3.15 自激半橋串聯諧振換流器模式V之等效電路圖 36 圖3.16 串聯諧振串聯負載電路,(a) LED導通,(b) LED截止 40 圖3.17 電壓增益曲線圖 40 圖4.1 自激式LED驅動電路圖 41 圖4.2 半橋諧振換流器增益曲線圖 45 圖4.3 vNp, ib1與vce1波形圖 50 圖4.4 vNp, ib2與vce2波形圖 50 圖4.5 vce1與iS1波形圖 51 圖4.6 vce2與iS2波形圖 51 圖4.7 vo與io波形圖 52 圖4.8 vLED與iLED波形圖 52 圖4.9 不同交流輸入電壓之LED驅動電流圖 53 圖4.10 不同交流輸入電壓之LED光輸出圖 53 圖4.11 不同交流輸入電壓之LED驅動功率圖 54 圖4.12 不同交流輸入電壓之效率圖 54 圖4.13 硬體電路與LED模組圖 55 表 目 錄 表2.1 白熾燈禁用時程表 4 表4.1 LED規格表 42 表4.2 驅動電路規格表 42 表4.3 電路元件參數規格表 48 表4.4  LED於高頻脈波驅動與直流驅動之光學特性表 56

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    下載圖示 校內:2020-09-30公開
    校外:2020-09-30公開
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