LED节能灯驱动电路

摘要

LED节能灯驱动电路

LED efficient lightbulb lamp drive ciruit

摘 要

当今在提倡环保、节能，LED作为二十一世纪的新型半导体绿色照明灯，具有能耗低、寿命长、响应时间短、安全低压、环保、调节方便等诸多优点。本文概述了开关电源、PWM脉宽调制和驱动电路。LED灯不能像一般的白炽灯一样直接使用公用的电网电压，因此，设计了两种LED节能灯驱动电路。驱动电路采用PWM方式来调节节能灯的亮度，以便于实现颜色的多样化。

本系统用PIC16F684单片机为微处理器，采用开关电源的方式，用PWM调光，驱动效率高，输入范围广，抗干扰性强，调光方便。系统中红、绿、蓝三色各自采用单独的驱动电路，并且通过PIC16F684单片机的引脚进行PWM控制来调节LED的亮度，以便于实现颜色的多样化。系统电路中，市电经过AC-DC变换电路得到直流电，再经过DC-DC变换电路得到13V的电压给电路供电，电路中还有电压调节器可以得到5V的电压也供电路使用，输出部分还设有过流保护电路，使得电路更加安全。

关键词：LED；节能；驱动电路；PWM

摘要

ABSTRACT

Today in the promotion of environmental protection, energy saving, LED as a new type of semiconductor green lighting in twenty-first Century, has the advantages of low energy consumption, long service life, short response time, safety, environmental protection, convenient adjustment, low pressure. This paper outlines the switching power supply, PWM pulse width modulating and driving circuit. LED lamp can not be like incandescent general as a direct use of grid voltage, public therefore, two kinds of LED energy saving lamp driving circuit design. The driving circuit to adjust the brightness of energy-saving lamps using PWM mode, so as to realize the variety of colors.

The system used PIC16F684 SCM as microprocessor, using switching power supply, PWM dimming, high drive efficiency, input range, strong anti-interference, convenient adjustment. The system of red, hot, blue use separate drive circuit respectively, brightness and through the PIC16F684 microcontroller pin to PWM control to regulate the LED, so as to realize the variety of colors. The system circuit, power after the AC-DC transform circuit DC, after DC-DC conversion circuit of 13V voltage to the circuit, circuit and voltage regulator can get 5V voltage supply circuit, the output part is provided with over-current protection circuit, the circuit more safely and.

key words：LED ; Fuel-efficient ;Drive circuit ;PWM

东华理工大学毕业设计（论文） Abstract

目 录

绪论................................................................ 4

1.1 课题研究的背景 .............................................................................................................. 4

1.2 课题研究的目的和意义 .................................................................................................. 4 1.3 课题研究的方案 .............................................................................................................. 1

第2章 方案论证.................................................... 2

2.1 开关电源供电方式 .......................................................................................................... 2 2.2 PWM(脉宽调制)调光技术 ............................................................................................ 2

2.2.1 PWM的原理 ........................................................................................................ 2 2.2.2 PWM调光与模拟调光 ........................................................................................ 4 2.3 驱动电路方式 .................................................................................................................. 4

第3章 系统硬件电路设计............................................ 5

3.1 系统框图及工作原理简介 .............................................................................................. 5 3.2 系统所用主要芯片介绍 .................................................................................................. 6

3.2.1 PIC16F684功能介绍 ........................................................................................... 6 3.2.2 L6562D功能介绍 ................................................................................................ 8 3.2.3 HV9922功能介绍 ................................................................................................ 9 3.2.4 电压调节器MC78L05 ....................................................................................... 10 3.2.5 LED灯插座RJ45 8*8 ........................................................................................ 11 3.2 系统硬件电路.. ............................................................................................................ 11

3.3.1 AC-DC变换电路 .................................................................................................. 11 3.3.2 DC-DC变换电路 .................................................................................................. 12 3.3.3 微控制器及外围电路 ......................................................................................... 13 3.3.4 四路驱动电路 ..................................................................................................... 14 3.3.5 输出过流保护电路 ............................................................................................. 16

第4章 软件系统设计............................................... 17

4.1 项目实现功能 ................................................................................................................ 17

4.2 软件设计思路 ................................................................................................................ 17 4.3 汇编程序流程 ................................................................................................................ 17

结论............................................................... 22 致 谢.............................................................. 23 参考文献........................................................... 23 附录一............................................................. 24 附录二............................................................. 26

东华理工大学毕业设计（论文） 目录

绪论

1.1 课题研究的背景

当今世界提倡绿色环保和节能，随着近年来LED的发展，LED的光效、寿命及光色上取得了明显进步，半导体发光二极管（LED）因具有节能、寿命长、驱动简单、色种类多等优点而得到广泛应用，白炽灯时代即将结束。新的照明技术，特别是发光二极管（LED）最终将代替白炽灯和荧光灯。

LED属于绿色照明光源， 因为它在光谱中没有紫外线和红外线，所以没有辐射，也没有热量。效率高、寿命长、安全、性能稳定的LED节能灯，可以提高人们的学习、工作、生活条件，所以LED节能灯已成为具有发展前景广的一项高新技术。当今照明的理想方案主要还是以白光LED节能灯为主，倘若要驱动各种各样的LED节能灯，现在还面临着很多问题和挑战。主要的问题是目前LED驱动电路的性能还不够稳定，而且转换效率也比较低，其中转换效率低是由于离散范围极大、参数难于控制，所以转换效率和稳定性就成了现在整个LED技术的主要问题了。其次，由于空间的要求LED驱动器必须小巧而且高效。另外，还要考虑散热和EMI（电磁干扰）因素，两者对于照明设备的可靠性有重要影响，给设计带来了限制。

LED的特性是正向伏安特性非常陡峭，所以要给LED供电就非常困难。而普通的白炽灯就不一样了，它可以直接用电压源供电。如果LED直接用电压源供电，只要电压稍微波动，就会使电流增大而导致LED烧毁。为了得到稳定的电流供LED使用，目前市场上有多种多样的LED驱动电路。但各有优缺点，因此该课题有较强的研究意义。

1.2 课题研究的目的和意义

随着能源消耗的越来越严重，当今世界大力提倡节约能源，现在人们不断寻找新的节能方法。而照明在全球能源消耗占了很大的部分，占世界发电总量的10%以上。因此，节能照明的方法越来越受到重视。当今整个世界都在提倡节能照明，新的照明技术也越来越多，而白炽灯的照明技术显然已经不适合现在的节能方法了。一个白炽灯有97％的能量是被浪费的，荧光灯虽然比白炽灯好一些，但仍然有85％的能量被浪费了。而且，白炽灯和荧光灯的平均使用寿命都比较

华理工大学毕业设计（论文） 绪论

短，寿命大约为5000个小时。除此之外，荧光灯中含有汞，而且荧光灯光的亮度和颜色都很差。以上这两种技术比白光LED技术落后很多，白光LED灯不仅使用寿命是前两种的10倍，而且也不含有有毒物质，发光的颜色种类也多种多样。最重要的是，白光LED灯的转换效率不会比荧光灯差。所以，在节能照明技术中，向LED技术的发展将大大的节约能源的消耗。LED照明技术的这些优点使其发展前景是非常广阔的。LED照明技术上的限制在于LED有固定的正向压降，电流也有上限。白光LED的正向压降一般 为3~4V，LED光源不能像一般的光源一样直接使用公用的电网电压，它必须配有专用的电压转换设备，能够提供符合LED工作的驱动电压和电流，才能使LED正常工作，也就是所谓的LED专用驱动电路。但是由于各种不同规格的LED驱动电路的性能和转换效率各不相同，所以选择合适、高效的LED驱动电路，才能真正展现出LED光源高性能的特性[1]。选择合适的驱动电路驱动LED是这次课题选择的主要目的和意义。

1.3 课题研究的方案

本课题研究的LED驱动电路属于恒流驱动电路，它将交流电压转换为恒流电源，同时按照LED器件的要求完成与LED的电压和电流的匹配。本装置在设计上具有以下特点：

(1)采用开关电源供电方式，输入电压范围广、抗干扰性能好、工作电压输出稳定，驱动效力为80%。

(2)采用传统的调光方式PWM(脉宽调制)技术，系统只需要提供宽、窄不同的数字式脉冲，反复开关LED驱动器，即可实现输出电流的宽范围改变，保证LED的亮度和颜色在不同的应用场合能够作相应的变化。

(3)发光体的红、绿、蓝三色各自具有单独的驱动电路，分别通过微控制器的三个脚来独立准确控制，三种颜色可单独发光，也可按照三基色组合标准发稳定的白光。

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