大功率LED照明系统的瓶颈与解决方案研究
发布时间：2023-12-04 20:08
随着LED技术的发展,LED的功率不断提升,从最初的毫瓦级发展到今天的瓦级。曾经的发热问题由于功率的提升日趋尖锐,散热问题已经严重影响到LED的寿命和光衰,制约了LED的进一步推广和应用。目前,国内外的学者针对LED散热问题提出很多解决方案,但是都是基于其本身的封装技术的改进,可控性比较差。本文采用半导体制冷方式,其优点是可控性好,可针对LED的工作情况设定不同的散热功率。在LED工作温度低时,散热功率为0;在LED工作温度高时,散热功率为48W;在LED工作温度过高时,散热功率为75W。 本文的方案采用单片机AT89C51作为微处理器,单片机AT89C51的主要功能是接收键盘信息、接收温度传感器DS18B20采集信息、输出液晶屏的显示信息及输出PWM调制波;4×3矩阵键盘设定系统工作温度;1 Wire单总线技术的温度传感器DS18B20采集LED的实时功率温度;单线通信的显示器MILFORD-4X25-BKP显示系统信息和检测整个系统的状态;光电耦合器完成电平转换后驱动功率调整电路;Cuk电路完成功率调整功能。 本文采用模块化设计方案设计系统硬件电路。硬件电路包含微处理器模块、温度设...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 大功率LED 散热的国内外发展状况
1.3 LED 热量产生的原因
1.4 温度对大功率LED 性能的影响
1.5 半导体制冷技术
1.6 本文的主要研究工作
1.7 本章小结
第二章 系统总体方案设计
2.1 系统功能及参数
2.2 总体设计方案
2.3 系统各模块功能介绍
2.4 系统的总体结构
2.5 本章小结
第三章 系统硬件设计
3.1 单片机的选择及简介
3.2 单片机AT89C51 简介
3.3 温度传感器的选择
3.3.1 热敏电阻
3.3.2 PN 结温度传感器
3.3.3 数字集成温度传感器
3.4 DS18B20 简介
3.4.1 DS18B20 内部结构
3.4.2 DS18B20 测温原理
3.4.3 DS18B20 常用命令
3.5 人机交互电路设计
3.5.1 按键电路
3.5.2 液晶显示电路
3.6 电平转换电路设计
3.6.1 常见的电平转换方案
3.7 光电耦合器
3.8 电平转换电路简介及参数计算
3.9 本章小结
第四章 系统软件设计
4.1 软件开发环境介绍
4.1.1 Proteus ISIS 功能介绍
4.1.2 Proteus Prospice 功能介绍
4.1.3 动态元件库介绍
4.1.4 使用心得
4.2 主程序
4.3 键盘程序
4.3.1 键盘程序的整体流程
4.4 温度采集程序
4.4.1 初始化程序
4.4.2 写程序
4.4.3 读程序
4.4.4 DS18B20 程序整体流程
4.5 显示程序
4.5.1 液晶屏的通信方式选择
4.5.2 显示程序的波特率计算
4.5.3 显示程序的整体流程
4.6 比较程序
4.6.1 比较程序的整体流程
4.7 PWM 程序
4.7.1 65s 的定时程序
4.7.2 方波程序
4.7.3 PWM 程序整体流程
4.7.4 初值修正
4.8 本章小结
第五章 功率调整电路设计
5.1 功率调整电路仿真环境介绍
5.2 功率调整电路选择
5.2.1 Cuk 电路特点
5.3 Cuk 电路参数推理
5.3.1 输入电压与输出电压关系的推导
5.3.2 临界电感L1 的推导
5.3.3 临界电感L2 的推导
5.3.4 电容C1 的推导
5.3.5 电容C0 的推导
5.4 功率电路参数计算
5.5 本章小结
第六章 系统仿真结果及分析
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3870627
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 大功率LED 散热的国内外发展状况
1.3 LED 热量产生的原因
1.4 温度对大功率LED 性能的影响
1.5 半导体制冷技术
1.6 本文的主要研究工作
1.7 本章小结
第二章 系统总体方案设计
2.1 系统功能及参数
2.2 总体设计方案
2.3 系统各模块功能介绍
2.4 系统的总体结构
2.5 本章小结
第三章 系统硬件设计
3.1 单片机的选择及简介
3.2 单片机AT89C51 简介
3.3 温度传感器的选择
3.3.1 热敏电阻
3.3.2 PN 结温度传感器
3.3.3 数字集成温度传感器
3.4 DS18B20 简介
3.4.1 DS18B20 内部结构
3.4.2 DS18B20 测温原理
3.4.3 DS18B20 常用命令
3.5 人机交互电路设计
3.5.1 按键电路
3.5.2 液晶显示电路
3.6 电平转换电路设计
3.6.1 常见的电平转换方案
3.7 光电耦合器
3.8 电平转换电路简介及参数计算
3.9 本章小结
第四章 系统软件设计
4.1 软件开发环境介绍
4.1.1 Proteus ISIS 功能介绍
4.1.2 Proteus Prospice 功能介绍
4.1.3 动态元件库介绍
4.1.4 使用心得
4.2 主程序
4.3 键盘程序
4.3.1 键盘程序的整体流程
4.4 温度采集程序
4.4.1 初始化程序
4.4.2 写程序
4.4.3 读程序
4.4.4 DS18B20 程序整体流程
4.5 显示程序
4.5.1 液晶屏的通信方式选择
4.5.2 显示程序的波特率计算
4.5.3 显示程序的整体流程
4.6 比较程序
4.6.1 比较程序的整体流程
4.7 PWM 程序
4.7.1 65s 的定时程序
4.7.2 方波程序
4.7.3 PWM 程序整体流程
4.7.4 初值修正
4.8 本章小结
第五章 功率调整电路设计
5.1 功率调整电路仿真环境介绍
5.2 功率调整电路选择
5.2.1 Cuk 电路特点
5.3 Cuk 电路参数推理
5.3.1 输入电压与输出电压关系的推导
5.3.2 临界电感L1 的推导
5.3.3 临界电感L2 的推导
5.3.4 电容C1 的推导
5.3.5 电容C0 的推导
5.4 功率电路参数计算
5.5 本章小结
第六章 系统仿真结果及分析
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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