毕业设计(论文)--市电供电高亮度led驱动电路设计.doc

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第II页扬 州 大 学 毕 业 设 计（论 文）市电供电高亮度LED驱动电路设计学 号: * 姓 名: * 专 业:*指导老师: * 二零一四年六月四号 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第II页扬州大学本科毕业设计（论文） 第I页 扬州大学本科毕业设计（论文） 第IV页摘 要随着大功率LED在照明、灯饰以及显示屏中的普遍使用，大功率下的LED驱动显得越来越重要。在LED快速发展的今天，LED驱动电路也要求着研发者们快速跟进，多种驱动并存的方式，不同的设计方案也在完善着。在LED照明领域，没有好的驱动器与之匹配，LED照明的优点将无法体现出来。大功率LED是电流型器件，严格的控制其流过的电流的恒定显得尤为重要。然而，选择大功率LED的驱动方案，还要根据LED的电气特性考虑到诸多对电路有影响的因素。 本设计基于市供电对LED的相控调光驱动方式进行了探讨，设计了一个利用导通时间和频率控制实现LED亮度控制。本设计对LED照明功能的功能及其工作原理进行研究与分析，全面综合的介绍并分析了LED作为光源在道路照明领域应用的情况和特点。重点介绍了该系统中LED和开关电源的相关知识、驱动电路的设计，并给出了基于NXP公司的SSL2103驱动控制器的LED驱动的实际电路。在对驱动控制器SSL2103的特点、控制功能、组成的LED驱动电路的主要技术特点以及电路的工作原理进行分析后，确定所设计的驱动电路能保证LED的亮度变化可控制性以及实际性。关键词：大功率LED； 市供电； 亮度控制； 工作原理AbstractWith the widespread use of high power LED lighting, lighting and display, high power LED drive becomes more and more important. In LED rapid development today, the LED driving circuit also requires developers to fast track, many driving coexisted means, different design also is in perfect. In the field of LED lighting, no good driver with matching, advantages of LED lighting will not be reflected. High power LED is a current mode device, a constant current flows through the strict control of the important. However, selection of driving scheme for high power LED, according to the electrical characteristics of LED considering many influential factors of circuit.The design of the LED phase control dimming driving mode are discussed,designed by using a time and frequency control LED brightness control. LED lighting function on the function and work principle of the design of research and analysis, a comprehensive introduction and analysis of the situation and characteristics of the application of LED as a light source in the field of road lighting. Introduces the design of the driving circuit of LED related know LED ge,and switching power supply in the system, and gives the actual circuit drive controller NXP based SSL2103 LED driver. The main technical characteristics in the characteristics of driving controller, the control function of SSL2103,composed of LED drive circuit and electric circuit principle of work analysis, to determine the driving circuit designed can ensure the brightness change of LED in control and practical.Keywords: High power LED; Power supply; Brightness control; Working principle目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 绪 论11.1 本论文的背景和意义11.2 本论文的主要方法和研究进展11.3 本论文的主要内容11.4 本论文的结构安排1第二章 LED照明与有关技术特性22.1 LED照明与有关术语22.1.1 LED照明的优点22.1.2 LED照明的有关术语32.2 LED的主要参数与特性42.2.1 LED电学特性42.2.1.1. I-V特性42.2.1.2. C-V特性52.2.1.3. 最大允许功耗62.2.1.4. 响应时间62.2.2 LED光学特性72.2.2.1. 发光法向光强及其角分布72.2.2.2. 发光峰值波长及其光谱分布82.2.2.3. 光通量92.2.2.4. 发光效率和视觉灵敏度102.2.2.5. 发光亮度112.2.2.6. 寿命122.2.3 LED热学特性122.3 本章小结13第三章 相控调光143.1 LED驱动电路的主要功能143.1.1 LED的恒流工作特性143.1.2 低功耗和可靠工作143.2 LED常用调光的方法153.3 LED相控调光的主要技术指标153.4 本章小结16第四章 常用LED相控调光电路与应用174.1 SSL2102特点174.2 SSL2013特点与控制功能204.2.1 SSL2103特点204.2.2 SSL2103控制功能234.2.3 SSL2103典型应用电路264.3 采用SSL2103的17W相控晶闸管调光LED驱动电路284.3.1 电路主要技术特点284.3.2 电路工作原理294.4 本章小结31第五章 LED灯具系统的现状与发展趋势325.1 目前LED灯具的主要应用领域325.2 LED的发展方向325.3 本章小结32结 论33致 谢34参考文献35附 录 1 SSL2103的17W相控调光LED驱动电路各项数据指标36 扬州大学本科毕业设计（论文） 第10页 扬州大学本科毕业设计（论文） 第38页第一章 绪 论1.1 本论文的背景和意义LED的发展和应用目标是取代白炽灯等传统光源，LED应用于普通照明领域的能源仍然将主要来自电网。本论文的意义是LED照明电路具有许多优点（详细见第二章的LED照明的优点）。节能、环保、构建环境友好社会和促进社会和谐可持续发展是当前社会关注的主题及焦点。1.2 本论文的主要方法和研究进展LED调光具有节能的优良特性，适应人们对照明效果的需求。利用照明调节可以营造舒适的照明环境和特殊的照明效果，也可以使照明效果灵活多变。本论文主要讨论利用导通时间和频率控制实现LED照明的调光，主要是使用NXP公司的SSL2103驱动控制器，控制电路实现亮度变化的特点。1.3 本论文的主要内容本论文主要介绍LED照明与有关技术特性、LED相控调光、常用LED相控调光电路与应用（主要是基于NXP公司的SSL2103的LED相控调光驱动电路）和LED灯具系统的现状与发展趋势。1.4 本论文的结构安排本论文主要内容是目录所展示的，论文正文的结构是第二章是LED照明与有关技术特性，主要讲述LED照明的优点和有关术语以及LED的主要参数与特性。第三章是LED相控调光，主要讲述LED驱动电路的主要功能、LED常用的调光方法以及LED相控调光的主要技术指标。第四章是常用LED相控调光电路与应用，主要讲述了NXP公司的基于SSL2102驱动控制器的驱动电路的特点、SSL2103驱动控制器的控制电路的特点以及该公司的SSL2013的17W相控晶闸管调光电路工作原理。第五章LED灯具系统的现状与发展趋势，主要讲述目前LED灯具的主要应用领域以及LED的发展方向。第二章 LED照明与有关技术特性2.1 LED照明与有关术语2.1.1 LED照明的优点1962年Nick Holonyak，Jr.做出了世界上第一只LED（Light Emitting Diode）。Nick Holonyak，Jr. 是IEEE荣誉金奖的获得者，自1963年以来一直是美国伊利诺伊州大学教授。Nick Holonyak，Jr的学生M.George Craford在1972年做出了一只黄光LED，也是世界上第一个有单个颜色的LED，同时他也是目前美国同时获得国家技术金奖和国家科学金奖的13人之一。至今，LED的出现已有50余年的历史，LED在应用范围、技术性能上已有很大进步。起初，LED主要用于指示灯的应用场合，且发光亮度有限。现LED已广泛用于室内外照明、汽车的照明、LCD背光显示照明、大屏幕显示等场合。由于LED的发光效率较白炽灯的发光效率高许多，比荧光灯、金卤灯、钠灯等HID灯的发光效率高、体积小、易于使用、无环境污染、调光控制灵活，被认为是应用前景非常好的第4代新型电光源。据有关资料报道，目前LED实验室水平的发光效率已高达208lm/W（APEC 2011年会议介绍），并且随着技术进步LED的发光效率还会进一步提高许多。至今，LED的技术性能已有很大的提升，在手机、平板电视、室内外照明等场合得到了很广泛的应用。安捷伦公司的一位科学家 Roland Haitz 从1962年LED开发出来到商业化的今天的发展历程中观察得出结论，LED的价格每10年会降为原来的1/10，性能则提高20倍。以此结论为基础提出了关于LED发展的Haitz 定律。实际工作中得出的结论与预测结果，如图1-1所示，可以发现几乎和Haitz定律所推测的一样。表1-1 LED发展演进（DOE 2011 MYPP）LED技术指标单位2010年2012年2015年2020年LED发光效率（暖白光）Lm/W96141202253LED价格（暖白光）$/klm187.52.21LED发光效率（冷白光）Lm/W134176224258LED价格（冷白光）$/klm13621OEM灯价格$/klm5023105 注：1.对冷白光封装LED假定：相关色温（CCT）=47467040和显色指数（CRI）=7080，对暖白光封装LED假定：相关色温=25803710和显色指数=8090。 2.测得发光效率的结果的外部条件是驱动电流密度为35A/cm和温度为25。LED照明的主要有以下优点：1） 使用较为安全，一般工作电压在1.5V3.5V之间；2） 只要在低温环境下，就不会存在冷启动的问题；3） 具有良好的发光方线性，易于收集和设置；4） 环境友好，不存在汞等有害的金属，废弃物可回收；5） 启动时间短（纳秒级），而HID灯则需要不小于10ms的时间，适用于频繁开关以及高频开关运作的应用场合；6） 工作寿命长，L70（70%的发光输出流明维持率）的条件下，光通量衰减到70%的标准寿命时间大于50000h。一个LED灯的一天使用按8h计算，可以使用12年。在使用寿命方面问题会更多出在驱动电源上；7） 因为体积小，而且发光效果好，所以可以制作成各种各样的产品，满足人们的日常生活和工作的需求；8） 不存在灯丝和灯泡等易碎器件，所以较安全，不会像白炽灯使用时，会发出高温，烫伤小孩子，所以特别安全；9） 发光效率高，据报道，2011年Cree公司实验室水平已达208lm/W。光谱几乎全部集中于可见光频率区域，发光效率可以高达80%90%。由于光谱中没有紫外线和红外线，没有热辐射的存在，属于典型的绿色照明光源。2.1.2 LED照明的有关术语LED：又名发光二极管，其当被电流激发时，通过传导电子和空穴的再复合而自发辐射发出的相干光的一种半导体二极管。半导体照明（Semiconductor Lighting）：是指采用发光二极管作为光源的照明方式的一种。功率LED（Power LED）：工作电流在100mA以上的LED。LED数码管（LED Nixie tube）：采用发光二极管显示数字或字符的器件或模块。LED显示管（LED Display）：采用发光二极管显示数字、符号或图形的器件或模组。LED背光源（LED Backlight）：采用LED作光源，为被动显示器件提供光源的LED器件或模组。单量子阱（Single Quantum Well）：是指只有一个量子阱的材料结构。多量子阱（Muti-Quantum Well）：是指包含多个单量子阱的材料结构。眩光（Glare）：因为光的亮度的分布或范围的不恰当，或对比度太强等原因造成的视觉性冲击。眩光一般可分为失能性眩光和不舒服性眩光这两种，眩光是影响照明质量的重要因素之一。发光效能（Luminous Efficacy）：光源发射的光通量与其消耗的电功率P的比值，单位为lm/W。发光效率（Luminous Efficiency）：光源消耗每一瓦电能所发出的光。单位为lm/W。显色指数（Color Rendering Index）：是指光源显色性的度量单位。显色性（Color Rendering Properties）：是指光源显现被照物体真实颜色的能力。额定结温（Rated Junction Temperature）：发光二极管正常工作时所允许的最高温度。在这个温度下的一切有关的额定值的大小和特性值都可以得到一度的保证。结-管壳热阻（Thermal Resistance from Junction to Case）：发光二极管的PN结到管壳之间的热阻的大小。正向电流(Forward Current)：发光二极管正常发光时，流过LED器件的电流。正向电压(Forward Voltage)：通过LED器件的正向电流为规定值时，在两极之间产生的电压降。反向电流(Reverse Current)：加在LED器件两端的反向电压为规定值时，流过LED器件的电流。反向电压(Reverse Voltage)：通过LED器件的反向电流为规定值时，在两极之间产生的电压降。最大正向电流(Maximum Forward Current)：允许通过发光二极管的最大正向直流电流值。最大正向峰值电流(Forward Peak Current)：允许加于发光二极管的两端正向脉冲电流的最大值。平均寿命：指一批产品测得的寿命的平均值。单位为小时（h）。色温（Color temperature）：色温单位为绝对温度的单位开尔文(K)，即指将一个标准的黑体加热，温度由低升高逐渐变化时颜色开始由深红-浅红-橙黄-蓝，逐渐改变的过程，当某一电光源与黑体的颜色几乎一样时，我们将黑色当时情况下的绝对温度值称为该电光源的色温。电光源色温的不同，光色也会不同。色温在3000K以下时，光色会偏红，并且给人以暖洋洋的感觉。色温在30006000K为中间时，人在此色调下不会有特别明显的视觉心理效果，故将30006000K称为“中性”色温。色温超过6000K时，光色会偏蓝，给人以冷冽的感觉。采用低色温光源照射时，能使红色看起来更加鲜艳。采用中色温光源照射时，会使蓝色更加具有清凉感。光通量：指光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉反应的总能量。单位为流明（lm）。光通维持率：指电光源使用一段时间后的光通量与其初始值之比。单位为百分数。光衰：表示电光源使用一段时间后其通光量的衰减情形。光衰大，则说明光通维持率小，光衰小，则表示光通维持率大。甚至可以说，光衰的说是电光源衰减快慢的定性描述，而光通维持率则是电光源衰减快慢的定量描述。照度：单位面积内入射的光通量，也就是光通量除以面积所得到的值。单位为勒克斯（lx）。照度分为水平照度和垂直照度。水平照度为光通量入射水平表面的照度，垂直照度为光通量入射到垂直面的照度。2.2 LED的主要参数与特性2.2.1 LED电学特性2.2.1.1. I-V特性图2-1所示为LED工作的I-V工作特性的曲线图。具有和一般的半导体二极管相似的I-V特性曲线。 图2-1 I-V特性曲线如图2-1所示：（1）正向工作区：电流与外加电压VF呈指数关系 (2-1)表示反向电流饱和值。当VVF的时候，正向工作区的电流值IF会随VF的改变而改变 (2-2)（2）正向死区：a点对应的电压值为发光二极管的启动电压，当V，外加电压克服不了势垒电压，所以此时电阻值R很大；每一种LED灯都有相对应的启动电压值，例如 为1V，红色为1.2V，为1.8V，为2.5V。（3）反向死区：当V0时，电压的方向相反，电流的方向也取相反的方向，所以电路无法通过。（4）反向击穿区：当反向电压不断变大，到达一个数值VR时，这个时候LED就会被较大的电流击穿。因为材料不同，不同的LED也拥有不一样的击穿电压值。2.2.1.2. C-V特性因为LED灯管得面积不同，则PN结的面积大小也不同，所以电容值C n + pf。LED的C-V 特性呈二次函数关系（如图2-2）。该函数关系是由1MHZ的交流信号用C-V 特性测试仪测得的结果。 图2-2 LED C-V特性曲线2.2.1.3. 最大允许功耗当流过LED的电流为IF、管两端的电压为UF时，则功率消耗为P= UFIF。当LED正常工作的时候，当外加偏压时，可以使载流子复合发光，其中有能量转化成热能。若外部的环境温度是Ta，而LED的温度是，则当Ta 时，LED内部的热量会借助空气和器材散发出去，此部分的能量的功率，则可表示为。2.2.1.4. 响应时间响应时间是指LED跟随外部变化而变化的快慢。现有几种常见的显示LCD的响应时间（液晶显示约10-310-5S，而CRT、PDP、LED 则都达到10-610-7S）。响应时间从使用的角度来看，就是人为开关之后到真正发光和熄灭的时间，即图2-3中、 。图中t0的值很小，所以可以忽略不计。响应时间主要取决于三个要素，即载流子、器件的电容和外围电路的电阻。LED 的点亮时间是指从正常发光的10%到正常发光的90%所经历的时间的长度。LED 熄灭时间就是指从正常发光到正常发光的10%的效果的变化所经历的总时间。 图2-3 响应时间曲线不同材料制得的LED的响应时间也不一样：比如、其响应时间小于10-9S，而为10-7S。2.2.2 LED光学特性LED的光学特性主要有以下技术指标。2.2.2.1. 发光法向光强及其角分布(1) 发光法向光强是指发光元器件的发光的强度。LED的应用要求是圆柱或圆球形的封装，因为这两种形状具有很好的汇聚光线效果；发光效果最好的角度是与水平面成90。当与直角方向发生偏离时，光强也会随之改变。发光强度也随着不同的封装类型而改变，但是强度的大小主要依赖于夹角的大小。(2) 发光强度的角分布主要描述了随着角度的变化发光强度的变化范围。角分布主要取决于封装的形状与工艺为获得高指向性的角分布，如图（2-4）所示 LED管芯位置离模粒头远些； 尽量使用高聚光效果的的模粒头； 封装的环氧树脂中勿加入散射剂。图2-4 发光强度角分布图2.2.2.2. 发光峰值波长及其光谱分布（1）LED 发光强度也会随着波长的变化而表现得不一样，并且可以将它绘成一条分布曲线，我们称之为光谱分布曲线。LED的光谱分布特点是会与该种LED的性质与PN结有关，与器件的几何形状、封装方式和无关。图2-5 绘出几种由不同化合物半导体制成的LED的光谱响应曲线。其中 图2-5 LED光谱分布曲线 是蓝色，的发光二极管，发光谱峰= 460465nm； 是绿色，的发光二极管，发光谱峰 = 550nm； 是红色，-O 的发光二极管，发光谱峰 = 680700nm； 是红外，发光二极管使用 材料，发光谱峰 = 910nm； 是 光电二极管，通常用作光电接收。由图可见，任何一种材质做成的发光二极管，都有一个最强光强处，此处对应一个波长，这个波长就叫峰值波长，用表示。只有单色光才有峰值波长。（2） 谱线宽度：在该谱线分布曲线的峰值的两侧处，会存在两个是最大光强一半的点，此两点分别对应的光强是-，+。而这两个点之间的宽度又称之为谱线宽度也叫半高宽度。半高宽度反映了该单色光的谱线的宽度。（3）主波长：有些发光二极管不止一个波峰，说明不知发出一种单色光。因为存在这样的情况，所以我们引入了主波长的概念。主波长就是人们肉眼可以观察到的主要颜色，该单色光的波长。单色性越好，则越大也就是主波长越大。比如的材料就可以发出多个峰值的波长，而对应的主波长只有一个。2.2.2.3. 光通量光通量F是表示发光二极管的总输出的辐射能量，它标志器件的性能的优劣好坏。F为发光二极管向各个方向发出的光线的能量之和，它与工作电流有着直接的关系。单位为流明（lm）。LED的光通量与芯片材料、封装工艺及外加恒流源的大小数值有关。单色LED的光通量大概为1 lm，白色LED的光通量在1.5到1.8 lm之间，对于11mm的封装工艺制成白色LED，其F=18 lm。2.2.2.4. 发光效率和视觉灵敏度（1） LED发光的效率分为内部效率和外部效率。内部效率是指PN结处电能转化成光能的效率，是用来分析芯片的特性。外部效率是指辐射到外面的效率，发光二极管最重要的特性是用辐射到外面与输入的电能的比值，即发光效率。（2） 人的视觉灵敏度在波长为 555nm的地方，且该处会有一个最大值680 lm/w，若视觉灵敏度记为，则发光能量P 与可见光的光通量F 之间关系可表示为；（3）发光效率，也叫量子效率，可等于发射的光子数/PN结载流子数。=。若输入能量为，则发光效率。若光子能量的时候，则发光效率，则总光通。以下列出几种常见LED的可见光发光效率（也叫量子效率）：图2-6 LED可见光发光效率品质较好的LED会向外面发出较大的能量，即外部效率较高。事实上，LED的向外的发光效率仅仅是一部分，而总的发光效率应为，式中 表示向PN结注入少子的注入效率， 表示在势垒区少子与多子的复合效率， 为外部出光效率。由于LED 材料折射率很高。若光线垂直入射时，会被空气反射掉，且反射率为，反射出的光占总的发光量的32%左右，鉴于晶体本身材料会对光线具有一定的吸收作用，于是也会大大降低了外部的出光效率。为了进一步提高外部得出光效即，可采取以下三条措施： 使用高折射率的透明材料覆盖在芯片表面； 把芯片晶体表面加工成半球形； 用值较大的材料制成的半导体作二极管的衬底以减少晶体内部的吸收。2.2.2.5. 发光亮度发光亮度是发光二极管的发光性能的一项指标，并且发光亮度具有很强方向性。其在正方向的法线上的发光亮度，单位为cd/m2 或Nit。图2-7 LED亮度曲线发光源的表面是漫反射，则亮度为B0且与方向无关的常数。例如，在晴朗天气的情况下的蓝天的表面亮度约为7000Nit（尼特），从地面看太阳的亮度值大约为14108Nit。发光二极管的亮度与外加电流的密度有关，一般发光二极管的JO（电流密度）增加，B0 也会近似增大。另外，发光亮度还与温度有关系，外部温度升高，而复合效率下降，则亮度B0减小。2.2.2.6. 寿命老化：发光二极管随着时间的流逝，发光强度的衰减。光源的老化程度，可以描述为，Bt 为经过t时间后的亮度，B0则表示为初始亮度。通常把亮度降到原来的一般即时，所经历的时间t 称为二极管的寿命。测定最后的t的值要花很长时间，通常以推算求得寿命。图2-8 老化曲线图测量方法：给发光二极管通上一定数值的电源，点燃103104小时后， 先后测得B0 ，Bt，并将结果代入到公式中求出，再把代入，就可以求出相对应的寿命t。单个LED在IF=20mA的情况下，测出的结果是发光二极管的寿命为106小时。随着功率型LED的开发和应用，国外学者普遍认为以LED的光衰减百分比数值才可以作为寿命的依据。2.2.3 LED热学特性LED光学参数会受PN结的温度影响。当发光二极管工作在IF10mA，或者电流值为1020mA长时间连续点亮LED时，温度上升得不会太明显。当温度较高时，LED主波长就会改变，初始亮度B0也会下降，尤其是点阵、大显示屏的温度上升对LED的可靠性、稳定性会造成影响，应专门设计散热通风装置。LED的主波长随温度的关系公式是： （2-3）由式（2-3）可知，每当温度升高20左右，主波长会变化2nm，且发光的均匀性、一致性也会变得很差。这样的计算结果表明作为照明用的LED因为要求封装小型化和密集排列化，以提高单位面积上的光强和光亮度的设计要求，应该注意使用散热较好的外壳，以确保LED可以长期工作。虽然LED的优点很多（如2.1节所描述的），但是也存在许多自身的劣势。因为没有红外线和紫外线，所以发出的光均是可见光，能量较高，长时间使用会发烫。如果让LED长期工作在较高的温度下，其使用寿命将大打折扣，甚至有烧毁的危险。因此，在LED的使用过程中一定要考虑好散热问题。发光二极管是一种使用寿命极长的光源（可长达5万h），需要为发光二极管提供适当的保护，因为偶尔LED发光也会失败。必须对这些可能的失效提供预防的措施。以防止造成不必要的混乱和麻烦。2.3 本章小结本章主要介绍LED的本身的特性，从LED的优点和工作特性，以及本身的参数，相关术语的介绍是为了让读者更好的阅读和理解相关的内容，使没有基础的人也可以读懂该篇论文。第三章 相控调光3.1 LED驱动电路的主要功能LED驱动电路的主要功能是将输入供电的电源（交流供电或直流供电电压）转换为适合LED驱动的供电电源输出，为LED的负载供电。LED驱动电路的主要功能有以下两个。3.1.1 LED的恒流工作特性保持LED的恒流工作特性，尤其在电源电压发生变化时，仍应能保持LED工作电流的稳定。实现：1） 避免因为LED驱动电路的參数值超出最大额定值，会影响LED负载的工作可靠性；2） 获得要求的亮度输出，并保证各LED发光亮度和发光色度的一致性；3） 确保LED的负载工作电流的稳定。3.1.2 低功耗和可靠工作驱动电路应该需要保持自身较低的功耗，这样才能使LED的照明系统的工作效率保持在较高的水平上。特别是调光，LED不仅需要满足0%100%的调光范围，也要保证具有很好的发光效率，在这个基础上需要保证使用寿命，而气体放电灯则很难做到这一点。从2.2节的LED的伏安工作特性曲线可以看出来，正向导通后，很小的电压就可以引起很大的电流的变化，说明LED的电阻值很小。而且环境的温度和LED的使用老化程度也会影响LED的特性。LED的光的输出性能与正向电流有关系，所以驱动电路在输入电压和温度发生变化时，最好能控制LED正向导通电流的稳定。并且，如果LED的正向导通电流失控，LED长期工作在较大的电流下，将会影响LED的工作的可靠性和使用寿命，并有可能会使LED的工作实效。3.2 LED常用调光的方法由于白炽灯相控晶闸管调光电路在生活中得到了广泛的使用，所以LED照明调光如果能和晶闸管相控调光一起配合使用，以充分利用现有的白炽灯晶闸管相控调光器的价值，将价值发挥到最大。由于晶闸管相控调光易于使用，符合人们的使用习惯，所以推广LED晶闸管相控调光有很好的市场前景。以后LED的照明将会逐步替代白炽灯的照明，LED的调光电路、LED的发光颜色、LED的光输出量、LED的发光效率和调光曲线与白炽灯有着很大的差别。相对应的调光的方法、散热性能的管理、驱动电路的设计方案和电路拓扑架构和已有基础照明设施等因素对LED相控调光电路的使用、进步和调光控制性能的发挥会有很大的影响。LED照明调光不仅为了节省能源，而且LED的照明调光还可以改变整个空间的视觉效果，从而影响人的行为模式和生活方式。比如，改变房间的LED灯的光线以提醒人们该睡眠的时间了。3.3 LED相控调光的主要技术指标由于人们习惯了使用白炽灯晶闸管相控调光器，所以LED相控调光器应该能够兼容晶闸管的相控调光器，并且应考虑以下的技术指标。1） 调光范围 调光范围是指现有的发光亮度与可以发出的最大亮度值的百分比。实际中，随着LED灯发光亮度的降低，人眼瞳孔也会跟着变化而放大，这样人眼接收的光线并不是很快会随LED灯发光亮度的降低而减少，人眼接收的光是测得的调光范围百分数的均方根值。例如，测得调光范围是最大发光值的10%，则人眼接收的光的范围是=0.31630%的最大发光值。2） 在整个调光范围应平滑的调光变化；3） 可以在任何的情况下都可以控制LED负载的工作情况；4） 达到预定的调光电压之后LED灯负载发光会很稳定，不应该再有发光闪烁的现象；5） 在调光范围里，不存在任何可听到的噪音；6） LED灯的负载在最低调光电压时启动LED灯的负载发光应该很快就可以达到预定的发光值。温度对电子元器件的寿命有着最重要的影响，适当的低温对延长电子元器件的使用寿命有着帮助，LED灯的负载是LED灯和电子元器件的一体的灯，所以整体LED负载的工作寿命会受使用寿命最短的那个电子元器件的寿命制约着，调光到比较小的数值时，可以降低工作温度，进一步延长使用寿命。3.4 本章小结主要介绍LED调光的特性，怎么样调光？调什么样的光？调光的目的又是什么?在本章节中，有详细的介绍。第四章 常用LED相控调光电路与应用本章主要研究的是NXP公司的SSL2102和SSL2103两种相控调光器以及利用SSL2103组成的17W相控晶闸管调光LED驱动电路。4.1 SSL2102特点SSL2102是一款SO20封装高集成度LED相控调光驱动控制集成电路，内部集成了调光控制和开关电源控制的模块。具有工作效率高和高功率因数的特点，适用于相控前沿/后沿调光LED照明的应用场合。SSL散热性能优良，工作可靠性好，通过内部稳压电路可以直接利用交流输入市电整流输出的高电压直流电启动，通过内部优化的调光控制电路可以优化电路的调光控制特性。SSL2102内含高电压功率开关管和为相控调光电路供电的相关高电压电路，并且内含泄放电路，利用泄放电路可以控制晶闸管调光电路低亮度输出时，保证相控晶闸管由于低工作电流而可靠工作。退磁检测电路可以在相控晶闸管低输出电压或变压器漏感较大的情况下使电路高效和可靠工作，SSL2102内部有关保护电路可以确保电路工作可靠性，当集成电路结温超过热关断温度时，过温度保护电路（OTP）可以中止集成电路的工作。在集成电路热保护工作期间，集成电路工作电流降低至启动工作电流，一旦集成电路热保护控制解除，集成电路恢复正常工作。利用外接电流检测电阻可以逐周期限制电路的峰值电流。SSL2102主要特点有：1） 变压器绕组短路保护（SWP）；2） 集成度高，使用外围元器件少；3） 内置优化的谷底开关检测功能；4） 满足有关安全和功率因数的技术要求；5） 支持前言/后沿相控调光LED照明应用场合；6） 适合LED负载总功率小于25W应用场合；7） 支持隔离和非隔离架构LED驱动电路设计；8） 具有过温度保护、过电流保护等保护控制功能；9） 增强散热功能的SO20宽体封装，增强了集成电路散热功能；10） 通过内含的功率变压器退磁检测电路使功率开关电路工作于谷底开关，提高了电路工作效率；11） 易于和现有的相控调光器匹配，应用范围广，通过内置使用人眼视觉特性的调光曲线实现调光，可调光低至最大发光的1%。SSL2102引脚图如图4-1所示，内部工作原理框图如图4-2所示，引脚功能如表4-1所示。图4-1 SSL2102引脚图图4-2 内部工作原理框图表4-1 SSL2102引脚功能引脚符号引脚号引脚功能SBLEED内部强泄放开关电路漏极GND地GND地WBLEED内部弱泄放开关电路漏极电源供电GND地GND地BRIGHTNESS亮度信号输入RC2降频设定RC降频设定引脚符号引脚号引脚功能PWMLIMITPWM限定输入用于WBLEED的电流检测输入AUX