單級高功因轉換器於LED球泡燈電源設計與實現

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莊凱程(kai-cheng chuang) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系在職專班

論文名稱

單級高功因轉換器於LED球泡燈電源設計與實現
(Design and Implementation of Single-stage High Power Factor Converter with LED Bulb Power)

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摘要(中)

本論文目的在設計LED球泡燈模組之光電系統，並設計符合安規的隔離式高功率因數之LED球泡燈電源。
此外，在設計一個LED燈板前，先利用軟體模擬排列如何可以達到預定的流明值，再算出LED所需的數量，並採定電流方式驅動LED，此方式可以亮度穩定及避免LED壽命減損。並利用光學軟體Trace Pro 模擬出表面光源特性，以計算LED球泡燈的流明值與照度值。
透過單級馳返式架構，以及在ㄧ次側回授控制LED電流，減少光耦合零件，和二次側電流控制電路零件，以提昇整體效率。最高能量轉換效率為88%，且其具有功率因數校正能力，使功率因數能達到0.97，以達到節能減碳、減少能源的消耗。
最後利用積分球去驗證LED球泡燈，實際的流明、色座標、演色性指數(Ra)、光譜圖等參數。本論文利用實際一個7W的電源跟LED燈板，做出LED球泡燈，實驗的結果；總流明達到639 lm，而整體含電源的每瓦發光效率可高達89 lm/W，可達到要取代的目標，60W鎢絲燈泡，光通量610 lm，每瓦發光效率為10.172 lm/W。

摘要(英)

This thesis designs an electro-optic system based on light emitting diode (LED) bulbs. If also designs isolated-type LED bulb drive circuits with high power factor.
Additionally, software simulations are performed first to determine the number of LEDS of a bulb. Such that the LED bulb could meet the desired lumen value. LEDS are driven by constant current control. The drive method provides constant brightness and longer life time. Moreover, optical software Trace Pro is used to simulate optical characteristics of optical source so that the lumen value and illumination intensify of LED bulb could be obtained.
Through single stage fly-back structure and current feedback from the primary side, the drive circuit could be dramatically simplified. In this case, the overall every conversion efficiency is increased. The highest conversion efficiency is 88%. In addition, the power factor reaches 0.97 due to the power factor correction.
Finally, and integration sphere system is used to measure LED bulb parameters like lumen, colors coordinate, light spectrum, etc. An 7w LED bulb is realized. Experimental results show that the LED bulb has 639 lumen and high conversion efficiency 89 lumen/W. These data also show that the designed LED bulb could be used to replace the traditional 60W bulb with 610 lumen and conversion efficiency 10.172 lumen/W.

關鍵字(中)

★ 積分球量測系統
★ LED
★ 單級返馳式轉換器
★ 流明

關鍵字(英)

★ Fly-back converter
★ Lumen
★ light emitting diode
★ Integrating sphere measurement system

論文目次

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
圖目錄 ix
表目錄 xii
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目標 3
1.3 論文架構 5
第二章高亮度白光LED與驅動電路介紹 6
2.1 LED簡介 6
2.2 LED的發光原理 7
2.2.1 LED光源的優點 8
2.2.2 白光LED的實現方法 10
2.2.3 LED波長 12
2.2.4 LED色溫 13
2.2.5 LED演色性 13
2.3 LED的排列組合 16
2.3.1 串聯式 16
2.3.2 並聯型 17
2.3.3 串並聯型 17
2.4 LED電源供應器的種類 18
2.4.1 定電壓(Constant Voltage，C.V.)型 18
2.4.2 定電流(Constant Current，C.C.)型 19
2.4.3 混合型(C.V.+C.C.) 20
第三章 LED球泡燈光學模擬分析與設計 21
3.1 LED燈具設計 21
3.2 Trace Pro軟體 23
3.2.1機構尺寸建立 23
3.2.2 LED參數設定 24
3.2.3 擴散片參數設定 25
3.3 模擬LED球泡燈配光曲線跟照度圖 26
第四章功率級電路分析與設計 29
4.1 前言 29
4.2 功率因數定義 29
4.2.1 功率因數校正電路 33
4.2.2 雙級式PFC架構 34
4.2.3 單級式PFC架構 35
4.3 LED照明燈具諧波電流與THD規範 36
4.4 LED電源EMI規範 36
4.5 返馳式轉換器之基本工作原理 37
4.5.1返馳式轉換器連續導通模式CCM之穩態分析 40
4.5.2 返馳式轉換器連續導通模式CCM與DCM之邊界條件 42
4.6 LED電源主電路 44
4.6.1 EMI濾波及橋式整流電路 45
4.6.2 功率開關驅動電路 46
4.6.3 回授電路 48
4.6.4 整流電路 49
4.6.5 保護裝置電路 49
第五章實驗結果與比較 51
5.1 系統規格 51
5.2 光學量測數據與模擬比較 52
5.3 實際LED球泡燈電源開機暫態波形與輸出電流波形 53
5.4 LED電源PF與EFF數據 58
5.5 積分球與照度計量測系統 59
5.6 LED球泡燈電源實體圖 62
5.7 LED球泡燈溫度測試數據 62
第六章結論與未來研究方向 64
6.1 結論 64
6.2 未來展望 65
參考文獻 66
附錄A NICHIA 3014 LED規格書 69
附錄B LNK IC規格書 70
附錄C 日系Rubycon長壽命電容ZLH規格書 71
作者簡介 72

參考文獻

參考文獻
[1] 2010年能源產業技術白皮書，第三篇我國重點能源產業技術發展動向與策略。
[2] 黃孟嬌，「LED照明市場發展動向與挑戰」，工業技術研究院講義。
[3] 李農、楊燕編譯，LED照明手冊，全華科技圖書，2010年6月。
[4] 馬小康，「台灣LED照明光電產業未來發展契機與瓶頸」座談會，國立台灣大學機械工程研究所，2008年12月。
[5] 郭浩中、賴芳儀、郭守義著，LED原理與應用」，五南圖書，2009年6月。
[6] 周志敏、周紀海、紀愛華編著，LED驅動電路設計與應用，五南圖書，2008年2月。
[7] 王文勳，“手機LED閃光燈照度均勻設計與研究”，國立中央大學，碩士論文，民國94年6月。
[8] D.S. Falk, D. R. Brill, and D.G. Stork,“Seeing the Light:Optis in Nature,
Photography, Color, Vision, and Holography”, John Wiley and Sons, New York, 1986.
[9] 林維屏，“LED光源新式應用之研究”，國立中央大學，碩士論文，民國95年6月。
[10] J. Guild,“The Colorimeteric Properties of the Spectrum”, Philos. R. Soc. London, Ser. A, Vol. 230, pp. 149-187, 1931.
[11] K. R. Gegenfurtner, L. T. Sharpe,“Color vision : from genes to perception”, Cambridge University Press, U.K. ; New York, 1999.
[12] G.Wyszecki, W. S. Stiles,“Color Science”, 2nd Edition, John Wiley & Sone,New York,1982.
[13] 蕭弘清，「LED照明光源的發光原理」，國立台灣科技大學講義。
[14] Steve Winder 編，陸瑞強譯，高功率LED驅動電路設計與應用，五南圖書，2010年5月。
[15] 訊技科技股份有限公司編著，Trace Pro快速學習手冊，五南圖書，2009年12月。
[16] 孫國清著，聚碳酸酯(PC)樹脂的應用 = 市場與發展策略，工業技術硏究院化學工業硏究所，民國74年。
[17] 王榕朗，“以太陽能供電之LED照明系統之研製”，國立東華大學，碩士論文，民國97年7月。
[18] 朱柏光，“可偵測間距與負載之單級高功因非接觸供電系統”，國立中央大學，碩士論文，民國96年7月。
[19] 宋自恆、林慶仁，「功率因數修正電路之原理與常用元件規格」，新電子科技雜誌第217 期．2004 年4 月。
[20] 吳東益，“以LMI為基礎的主動式電力濾波器之T-S模糊控制器設計”，國立中央大學，碩士論文，民國96年7月。
[21] 林伯仁校訂，交換式電源供應器設計與最佳化，全華科技圖書，2007年3月。
[22] 劉正宏，“單級高功因LED緊急照明燈之電源驅動研製”，國立雲林科技大學，碩士論文，民國97年7月。
[23] A.J. Calleja, J,M. Alonso, E. Lopez, J.A Martinez, and M. Rico-secades,“Analysis and Experimental Results of a Single-stage High-power-factor Electronic Ballast Based on Flyback Converter,”IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 14, No 6, pp.998-1006, 1996.
[24] L. Huber, J. Zhang, M. M. Jovanovic, and F. C. Lee,“Generalized Topologies of Single-stage Input-current-shaping Circuits,”IEEE Trans. on Power Electronics, Vol 16, No 4, pp.508-513,2001.
[25] R. Redl, L. Balogh, and N. O. Sokal,“A New Family of Single-stage Isolated Power-factor Correctors with Fast Regulation of the Output Voltage,”Proc. of IEEE PESC‘94, pp.1137-1144, 1994.
[26] 梁適安，交換式電源供給器之理論與實務設計，全華科技圖書，2001年9月。
[27] 社團法人照明學會編，李農、楊燕譯，照明手冊第二版，全華科技圖書，2006年10月。

指導教授

徐國鎧(Kuo-Kai Shyu)

審核日期

2011-8-17

推文