1、项目二 认知LED照明,项目描述,由于现行的工频电源和常见的电池电源都不适合直接供给LED，采用LED驱动器，使得可以驱使LED在最佳电压或电流状态下工作。在本项目中，将介绍LED驱动器的基本知识及概念，并以恒压源供电电阻限流电路进行分析，最终完成一个LED台灯产品的制作，从而初步了解LED在照明中的应用。,知识目标,对LED恒压式驱动电路的认识,技能目标,学会制作一个简单的阻容降压式的LED台灯,任务,任务一 恒压式驱动电路分析,LED具有环保、寿命长、光电效率高等众多优点，近年来在各行各业的应用得以快速发展，LED的驱动电路成了产品应用的一大关键因素。理想的LED驱动方式是采用恒压、恒流，
2、采用串联方式级联多个LED。但驱动器的成本增加。其实每种驱动方式均有优、缺点，根据LED产品的要求、应用场合，合理选用LED驱动方式，精确设计驱动电源成为关键。,一、LED驱动器1.LED驱动器的概述 LED驱动器是指驱动LED发光或LED模块组件正常工作的电源调整电子器件。 由于LED驱动器在LED应用产品上的独到重要性和广泛的用户需求，使得作为LED驱动器的心脏部件的LED驱动IC成了整个技术环节中的关键元素。促使很多生产商，其中不乏上市公司，以LED驱动作为其主营产品，向下游产业大量供应LED驱动IC。,2.LED驱动器的要求 驱动LED面临着不少挑战，如正向电压会随着温度、电流的变化而
3、变化，而不同个体、不同批次、不同供应商的LED正向电压也会有差异；另外，LED的“色点”也会随着电流及温度的变化而漂移。LED的排列方式及LED光源的规范也决定着基本的驱动器要求。,总的来说，LED驱动器的要求包括以下几个方面： （1）对输出功率和效率的要求，这涉及到LED正向电压范围、电流及LED排列方式等。 （2）对供电电源的要求。可分为三种方式：AC-DC电源、DC-DC电源和直接采用AC电源驱动。 （3）对功能的要求，其中包括对调光的要求、对调光方式(模拟、数字或多级)的要求、对照明控制的要求等。 （4）其他方面的要求：尺寸的大小，是否适合现代社会的发展方向，集成化小型化，外围元件少而
4、小，使其占印刷电路板面积小，以便小尺寸封装；成本的控制、故障处理(保护特性)及是否有完善的保护电路，如低压锁存、过压保护、过热保护、输出开路或短路保护；要遵从的标准及可靠性等。 除此之外还应该有更多的考虑因素，如机械连接、安装、维修/替换、寿命周期、物流等一些现实使用会考虑到的问题。,3.LED驱动器的分类（1）按驱动方式可以分为两大类: 恒流式: 恒压式:（2）按电路结构可以分为六类: 常规变压器降压: 电子变压器降压: 电容降压: 电阻降压: RCC降压式开关电源: PWM控制式开关电源:,4.LED驱动器的方案选择尽管LED电源驱动有多种方案可供选择，但无论采取哪种电源驱动方案，一般都不
5、能直接给LED供电。对于不同的使用情况，在LED电源变换器的技术实现上有不同的方案。（1）阻限流电路,（2）线性调节器,（b）串联型,（a）并联型,（3）开关调节器 开关电源是目前能量变换中效率最高的，可以达到90%以上。Buek、Boost和 Buck-Boost等功率变换器都可以用于LED的驱动，只是为了满足LED驱动，采用检测输出电流而不是检测输出电压进行反馈控制。（4）PWM调光知识介绍 PWM(脉宽调制)调光方式这是一种利用简单的数字脉冲，反复开关白光LED驱动器的调光技术。应用者的系统只需要提供宽、窄不同的数字式脉冲，即可简单地实现改变输出电流，从而调节白光LED的亮度。PWM 调
6、光的优点在于能够提供高质量的白光，以及应用简单，效率高。,二、恒压源供电电阻限流电路分析 根据LED电流、电压变化特点，采用恒压驱动LED是可行的，虽然常用的稳压电路，存在稳压精度不够和稳流能力较差的缺点，但在某些产品的应用上其优势仍然是其它驱动方式无法取代的。,电容降压的工作原理并不复杂。他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。 采用电容降压时应注意以下几点：,（1）根据负载的电流大小和交流电的工作频率选取适当的电容，而不是依据负载的电压和功率。（2）限流电容必须采用无极性电容，绝对不能采用电解电容。而且电容的耐压须在400V以上。最理想的电容为铁壳油浸电容
7、。（3）电容降压不能用于大功率条件，因为不安全。（4）电容降压不适合动态负载条件。（5）同样，电容降压不适合容性和感性负载。（6）当需要直流工作时，尽量采用半波整流。不建议采用桥式整流。而且要满足恒定负载的条件。,2.电容降压LED驱动电路采用电容降压电路是一种常见的小电流电源电路由于其具有体积小成本低电流相对恒定等优点也常应用于LED的驱动电路中。,三、LED的联接形式需要考虑选用什么样的LED驱动器，以及LED作为负载采用的串并联方式，合理的配合设计，才能保证LED正常工作。1.LED采用全部串联方式,（a） 串联,（b）改进型,2.LED采用全部并联方式,3. LED采用混联方式,4.不
8、同联接方式的比较 不同的联接形式具有各自不同的特点，并且对驱动器的要求也不相同，特别是在单个LED发生故障时电路工作的情况、整体发光的可靠性、保证整体LED尽量能够继续工作的能力、减少总体LED的失效率等就显得尤为重要。,四、设计驱动电路PCB板,1.PCB基础介绍 PCB是英文(Printed Circuie Board)印制线路板的简称。通常把在绝缘材料上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。,2.恒压源驱动LED台灯
9、PCB的设计流程 在PCB的设计中，正式布线前，还要经过很漫长的步骤，以下就是设计一个恒压源驱动LED台灯PCB板的主要流程：（1）系统规划（2）制作系统功能区块图（3）设定板型、尺寸（4）绘出PCB的电路原理图,复习思考题,1LED驱动器按照驱动方式可以分为几类？,2LED电容降压的原理是什么？,3LED的联接方式有几种？,4. 开发一个LED台灯的驱动电路板的流程是什么？,任务二 LED台灯的制作,台灯是家家户户都在使用的普通灯具，这几年高亮度的LED光源因其制造技术突飞猛进，而其生产成本又节节下降，如今台灯得以使用LED光源作为高亮度、高效率而又省电、无碳排放的照明光源。,一、LED台灯
10、概述 目前市场上的台灯按其种类可分为三种： 一种是普通的白炽台灯，一种是卤素台灯、另一种是荧光台灯。LED台灯具有以下优点：1.是照明领域的一次空前革命 2.采用特殊工艺,高光效低衰减 3.直流供电,无频闪,无电磁辐射 4.绿色环保,高效节能 5.固体光源,抗机械震动 6.寿命长,是传统光源的几十倍 7.光源方向性好,按需照明 8.照度充足,满足所需照明需求在下面的章节中，就任务一中的恒压源驱动电路实际制作一个LED台灯。,二、焊接知识与焊接技巧,电子电路的焊接、组装与调试在电子工程技术中占有重要位置。任何一个电子产品都是由设计焊接组装调试形成的，而焊接是保证电子产品质量和可靠性的最基本环节，
11、调试则是保证电子产品正常工作的最关键环节。,1.焊接知识 所谓焊接即是利用液态的“焊锡”与基材接合而达到两种金属化学键合的效果。,2.焊接技巧（1）焊接操作姿势与卫生一般在工作台上焊印制板等焊件时，多采用握笔法。,焊接时，一般左手拿焊锡，右手拿电烙铁。,（2）焊接温度与加热时间 合适的温度对形成良好的焊点很关键。同样的烙铁，加热不同热容量的焊件时，要想达到同样的焊接温度，可以用控制加热时间来实现。若加热时间不足，形成夹渣（松香）、虚焊。此外，有些元器件也不容许长期加热，否则可能造成元器件损坏。,（3）焊接步骤 五步焊接法：对于热容量大的工件，要严格按五步操作法进行焊接。焊接五步法如图所示。这是
12、焊接的基本步骤。,（a） （b） （c） （d） （e）,【步骤一】准备、【步骤二】放上烙铁、【步骤三】熔化焊锡、【步骤四】拿开焊锡丝、【步骤五】拿开烙铁三步焊接法：对热容量小的工件。可以按三步操作法进行，这样做可以加快节奏。【步骤一】准备、【步骤二】放上烙铁和焊锡丝、【步骤三】拿开烙铁和焊锡丝,（4）焊点合格的标准焊点有足够的机械强度焊接可靠，保证导电性能焊点表面整齐、美观（5）焊接的基本原则清洁待焊工件表面选用适当工具采用正确的加热方法选用合格的焊料选择适当的助焊剂保持合适的温度控制好加热时间工件的固定使用必要辅助工具,（6）焊接的注意事项焊接印制板，除遵循锡焊要领外，以下几点须特别注意：
13、一般焊接的顺序是：是先小后大、先轻后重、先里后外、先低后高、先普通后特殊的次序焊装。即先焊轻小型元器件和较难焊的元件，后焊大型和较笨重的元件。先焊分立元件，后焊集成块。对外联线要最后焊接。如元器件的焊装顺序依次是电阻器、电容器、二极管、三极管、集成电路、大功率管。,复习思考题,1是否所有的LED都需要驱动器，为什么？,2简述恒压式驱动电路的优缺点。,3五步焊接法指的是哪五步。,4. 试列出LED灯具与传统灯具的不同。,技能训练一,一个LED台灯的制作,1.实训目的（1）熟悉LED台灯驱动电路的设计与制作；（2）掌握基本的焊接手法，并能完成LED台灯驱动电路板的焊接组装；（3）能完成一个LED台
14、灯的组装。,2.实训器材按下表准备实训器材,3.实训内容与步骤（1）LED驱动电路板的制作实训电路驱动图如下所示。,（2）焊接流程,（3）组装灯具,4.注意事项（1）该项目的灯头也可自行制作，如图2-21，制作方法如同上文所介绍的混联方式，以亮度适中为宜。,图2-21 自做灯头,（2）涤纶电容耐压要高，最少耐压值选择400v；而且要注意散热。（3）正确焊接，避免出现漏焊，虚焊，错焊等问题，并在组装之前注意检查，看是否有裸露的线头，避免出现短路。（4）该LED台灯采用蓄电池和交流电两种方式供电，也可根据实际情况任选其中一种。,5.问题讨论（1）实训中的驱动电路采用的是什么形式？（2）点亮LED需
15、要的是直流电还是交流电，在这个实训中是如何实现转换的？（3）定性地分析这种电路的优缺点。,技能训练二,LED台灯和传统灯具的性能比较,1.实训目的（1）熟悉LED台灯的驱动方式；（2）熟悉各种传统台灯的优点与缺点；（3）能对两者之间进行比较，得出结论。,2.实训器材,3、实训内容和步骤（1）了解下表中LED台灯和传统灯具的区别。,（2）观察三种灯具的外观结构，并进行拆卸，熟悉内部电路结构，画出原理图并分析驱动电路。（3）检查无误后组装台灯，并通电测试。,4、注意事项（1）在拆卸组装三种台灯时注意安全，断电作业，并按操作规范执行。（2）测量温度时以人手距离灯头1cm为宜，切勿直接触摸，避免烫伤。
16、（3）改变电源电压时请勿改变速度过快，匀速改变一定量值，即可达到效果。,5、问题讨论（1）三种灯具的驱动方式是否相同，哪种更为复杂？（2）三种灯具的优缺点各是什么？,项目小结,1LED驱动器是指驱动LED发光或LED模块组件正常工作的电源调整电子器件。2LED驱动器包括对输出功率效率、供电电源、功能等多方面的要求。3常见LED的驱动方式包括恒压式、恒流式、开关电源式三种。4LED的联接方式包括串联、并联和混联。5电容降压的驱动电路简单方便，但存在着效率低，稳压能力差，亮度无法达到最佳等缺点。6.一个完整的PCB驱动电路设计流程包括系统规划、系统功能区块图、设定板型和尺寸、绘制电路原理图、绘制PCB电路图。7.焊制电路板时要注意按照焊接五步法操作。8、LED台灯与传统灯具在多个方面存在不同，包括安全、效率、稳定、环保、维护这五方面。,
