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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着照明方式的不断革新，人类已经从火、白炽灯、荧光灯照明后逐渐进入到led照明时代。led照明具有发光效率高、寿命长、安全性好、环保等特点，目前已经被广泛地应用于交通信号灯控制、仪器仪表指示灯、景观照明灯。家庭的白光照明也开始逐渐从荧光灯向led灯转变。但是led灯具中最薄弱的环节并不在led本身。由于led本质上是发光二极管，具有单向导通性，不能采用220v交流市电直接供能，需要使用复杂的开关电源将市电转化为直流电才可对其进行供电。因此，如果led驱动电源质量差，无法将市电电网中的高频成分消除，电网中的高平谐波成分便会对led灯造成危害，使led的使用寿命便大打折扣，无法达到其本身五万小时的使用寿命，造成了严重的资源浪费，同时led灯本身产生谐波对电网造成二次污染，给其他接入电网的用电设备造成危害。

当前，led驱动芯片的技术主要被外国公司如德州仪器（ti）、美国国家半导体（ns）等外国巨头垄断，赚取了高额利润。针对以上诸多情况，我们国家迫切需要设计出一款简单、高效的led驱动来释放led照明产业的活力。因此本文尝试以单片机产生可调占空比pwm驱动信号，结合恒流源芯片设计led驱动电源，希望能够更好地延长led使用寿命并降低led生产成本，普及led使用。

此外单颗led灯在平面上通常无法产生均匀光照度，这给led灯的使用造成了诸多不便。以往为了获得均匀的光照度会在光源后设计复杂的透镜系统来增强光场的均匀度，但是这种方法对透镜的设计要求很高，而且光线在透镜上会发生反射，造成大量光能的损失，对于小型图像采集系统等小巧简单的应用系统这种方法得不偿失。由于led为非相干光源，在接收屏上多个led所发出的光只是简单的叠加，采用斯派罗法则解决最大平坦度距离，可以在定平面上简单快速得到相对均匀的光场，避免了光学设计的复杂过程，同时降低了均匀光场获得的成本，使led运用更为广泛。

国内外研究现状

由于led的驱动电源一直是led照明最为核心的问题，因此各个国家都对此有着非常广泛的研究。美国的罗耶（g.h.royer）首先研制成功了利用磁芯的磁饱和来进行自激震荡的晶体管直流变换器。取代了早期采用的短寿命、可靠性差、转换效率低的旋转式和机械振子式换流设备。上世纪60年代，出现了高反压、大电流的功率开关晶体管，直流变换器便可直接接入工频电网，20世纪70年代出现了高频、高反压、大电流功率开关晶体管，并被迅速推广，应用于led开关电源设计。国外的led驱动电源主要是朝着数字化方向发展，研制出的芯片很好地解决了led的频闪问题。我国在开关电源研制方面起步较晚但是成长速度较快，正在向着实用与提高工作频率方向发展，但是由于掌握不了核心芯片技术，开关电源的价格一直降不下来，也是我国开关电源研制的一个重要方面。

2. 研究的基本内容

随着照明技术的不断发展，led照明逐渐走上了历史舞台，本文就设计一款可调均匀照明led灯做相关研究。设计中主要涉及一下几个模块：①led恒流源设计；②ac-dc转换设计；③以stc89c52为核心的单片机可调占空比pwm调制信号设计；④led均匀照度灯组设计。

led本质上作为发光二极管，是一种直流元件，具有单向导通性，无法接入市电220v交流电源直接工作。同时led是一种非线性元件，当led处于正向导通区时，加载在led两端的电压的微弱变化都将导致流经led电流的巨大变化，这就决定了led驱动不能简单地采用恒压源而应该采用恒流源。

同时电网中不可避免的会存在谐波信号，并且led本身也会产生一定的谐波信号，对电网进行二次污染，为了避免电网中的高次谐波信号对led工作产生影响且防止二次污染，需要采用无源emi滤波模块消除谐波干扰。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1、3月收集有关开关电源、pwm驱动信号方面的资料，学习开关电源基础知识，了解电路设计步骤。整理语句，完成论文原理介绍部分。

2、4.1-4.15近两周内，安装所需的单片机相关仿真软件proteus以及keil，利用仿真软件对设计电路和程序进行调试，设计出可运行的led单片机系统。完成论文中有关软件设计部分的内容撰写。

3、4.16-4.29两周内，购买所需电子元件，制作出led直流源及照明系统实物模型毛坯，在电路试运行后，尝试发现驱动系统存在的问题，适当进行调整和优化。完成电学设计模块的论文撰写。

4. 参考文献

开关电源与led照明的设计计算机械工业出版社

单片开关电源驱动led电路设计与实例中国电子出版社

led的特性与驱动电源的发展趋势 蒋天堂