高功率因数原边反馈反激led驱动电源分析

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1、万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1．1引言近年来能源与环境问题日益严峻，节能减排以及新能源的开发越来越引起人们的重视。而全球约四分之一的电力消耗用于照明系统，因此提高照明系统的效率是节能减排的有效手段。目前，成熟的电光源照明主要有以下三种类型：白炽灯、荧光灯以及高强度气体放电灯。白炽灯具有成本低，安装简便的优点，但是寿命短、耗电量大、效率低；荧光灯与高强度气体放电灯，虽然发光效率高，但是存在电磁辐射危害、成本高、寿命短等缺剧l’2

2、。因此，人们努力寻求一种新的照明光源来代替现有光源、解决现有光源中存在的问题。

3、发光二极管(LightEmittingDiode，LED)是一种半导体光源，基于LED的照明系统具有以下优点：效率是普通节能灯的一倍以上；平均使用寿命达到5～10万小时；绿色安全，不含重金属以及有毒气体；可以模拟自然光，显色指数接近100等。随着半导体技术的发展，LED的成本不断降低，将LED照明系统大范围实际应用成为趋势【1。51。图1．1所示为LED照明系统分别在室外照明、室内照明以及汽车工业等领域的应用实例。室外照明室内照明汽车应川图1．1LED照明系统的部分应用万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第2页从世界范围来看，各

4、国均在加大力度，促使照明系统更新换代。欧盟已于2012年12月31日淘汰了所有白炽灯，代之以使用绿色环保的节能灯。美国、日本和加拿大等国紧随其后，正在逐步淘汰所有白炽灯。LED灯代替现有部分白炽灯以及日光灯，每年可以节省百亿美元以上的电费开支，同时减少上亿吨二氧化碳排放量【l，2J。我国自上世纪90年代初就将绿色、节能、环保作为照明产业的工作重点。高效LED照明系统引起了我国相关部门的重视。2003年6月，科技部成立了“国家半导体照明工程协调领导小组”，拉开了我国LED照明产业的序幕。表1．1所为2004年我国制订的第一部半导体照

5、明的技术发展路线副21，从该路线图可以看出，随着工业技术的进步，LED照明的各项指标不断提升且伴随着成本的不断降低。到2020年，LED将取代目前所有的照明系统，应用前景十分广阔。表1．1中国半导体照明技术发展路线图各年份．ED预测指标技术指标白炽灯荧光灯20042006200820102020发光效率／(1m／W)2030601002001685寿命／khr5305080100110光通量／(Ira／lamp)2090300500150012003400输入功率／(Wflamp)l3567．57540单灯成本／(；元flamp)

6、31．541．533．229．124．9214每千流明成本／元1575461．1110．648．416．61．74．1显色指数／CRj7580>80>859575百万流明小时成本／元37429．3411．276．173．28407．4可渗透照明市场低端领域白炽灯荧光灯所有2009年初，科技部又开展了名为“十城万盏”的半导体照明应用试点工程，掀起了国内LED道路照明发展的高潮。2009年10月，针对国内LED照明的发展进程，发改委与住建部等六部委联合出台了“LED照明节能产业发展意见”，明确了2015年LED产业发展的目标。“意见”

7、的具体目标为2015年前半导体照明节能产业产值年均增长30％，其中功能性照明占到20％，液晶背光源达到50％，景观装饰灯产品市场占有率达到70％以上。2010年9月，国家发改委与交通部、住建部开展了5个LED示范工程项目招标，众多企业积极参与。国家相关部委针对LED照明产业推出的一系列政策，极大地促进了我国LED产业的发展，对LED在照明领域的广泛应用起到了很好的推动作用pJ。1．2LED的特性发光二极管光源即为半导体光源，顾名思义是利用固态半导体材料作为发光器件。LED与普通二极管一样具有单向导电的特性，LED的电气特性蓝线16

8、,71如图1．2所示。万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第3页1200《1000蚤800攀600‘r已400世2000，}。产-一／72．岛删I·米删0．二二≥二丰薯孝一一⋯⋯⋯t⋯⋯⋯f--一⋯⋯一⋯一一=二，’7。⋯⋯一I—，lJ，⋯一⋯T⋯⋯⋯一⋯一一=j，一⋯⋯T一～，{!／!一：身驽二二土。一一l__012345030060090012001500正向电压(V)正向电流(mA)(a)LED伏．安特性曲线(b)LED正向电流与通光量关系曲线图I-2LED特性曲线图1-2(a)所示为LED的伏一安特性曲线，反映了LED的

9、正向电压与正向电流的关系。由图1．2(a)可知，LED具有一个门限电压，当加在LED两端的电压小于门限电压时，流过LED的正向电流几乎为零，LED处于关断状态。当加在LED两端的电压超过门限电压阈值之后，流过LED的正向电流随LED两端正向电压的增