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研究生:陳建維
研究生(外文):Jian-Wei Chen
論文名稱:照明白光LED調光特性及驅動電路之研究
論文名稱(外文):Study of Dimming Characteristics and Driver Circuit for White LED Used in Illumination
指導教授:陳明堂陳明堂引用關係
指導教授(外文):Ming-Tang Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:106
中文關鍵詞:照明節能高功率白光LED調光模式檯燈返馳式轉換器
外文關鍵詞:Illumination Energy ConservationHigh Power White LEDDimming ModesDesk LampFlyback Converter
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由於節能與環保的需求,高功率白光LED已逐漸取代傳統照明光源。為了提升LED照明模組之整體性能,本論文首先針對高功率白光LED,以不同的電流模式驅動實驗,進行其調光及光學特性分析,找出一組調光範圍及調光特性較好的模式,做為設計調光電路之依據。然後以單級返馳式轉換器(Flyback Converter)作為LED之驅動源電路,使其具備高功因及高效率之特質。最後結合前兩部份成果,製作照明LED檯燈雛型,並與不同型式之傳統檯燈一起進行測試,以驗證本研究在照明燈俱特性改善上之成效。
The traditional illumination sources are being replaced by high power white LED because of the requirements of energy conservation and environment protection. To improve the characteristics of LED illumination module, different current modulation modes, including dc-level modulation, Pulse Width Modulation (PWM), and Pulse Amplitude Modulation (PAM), were firstly used to identify the dimming range and basic optic features of high power white LED in the this thesis. Then, the modulation mode with better performances is used to design a were prototype of desk lamp circuit. Besides, the lamp circuit includes a single-stage fly-back ac/dc converter with high power factor and efficiency. Finally, the whole performances of the developed lamp were validated by different tests. Besides, traditional desk lamps are also tested to highlight the characteristic enhancements of the lamp developed in this thesis.
頁數
中文摘要.............................................................................. i
英文摘要.............................................................................. ii
誌謝……………………………………………………….. iii
目錄...................................................................................... iv
表目錄.................................................................................. vii
圖目錄.................................................................................. ix
第一章 緒論....................................................................... 1
1.1 研究背景與動機................................................ 1
1.2 國內外研究概況................................................ 2
1.3 研究方法與貢獻................................................ 4
1.4 論文內容概要.................................................... 5
第二章 固態照明光源....................................................... 6
2.1 LED介紹........................................................... 6
2.2 照明用高功率白光LED................................... 8
2.2.1 白光LED之特色.................................... 9
2.2.2 白光LED實現方法................................ 11
2.3 LED驅動源及調光方式................................... 14
2.3.1 恆定電壓與恆定電流驅動法.................... 15
2.3.2 線性調光方式............................................ 16
2.3.3 脈波調光方式............................................ 17
第三章 照明色彩學理論................................................... 18
3.1 照明光度簡介.................................................... 18
3.2 CIE表色系統..................................................... 22
3.2.1 標準觀測者配色函數................................ 22
3.2.2 CIE 1931 xy 色度圖.................................. 23
3.2.3 色溫及演色性.............................................. 25
3.2.4 CIE 標準照明光源.................................... 28
第四章 不同調光模式下之LED特性實驗..................... 29
4.1 積分球光學量測系統........................................ 29
4.2 實驗測試方法.................................................... 36
4.3 量測結果比較.................................................... 43
4.3.1 單顆白光LED........................................... 43
4.3.2 單串六顆白光LED................................... 45
4.4 調光範圍比較.................................................... 47
4.4.1. 線性及脈波調光方式................................ 47
4.4.2. PWM及PAM調光方式........................... 48
4.5 PWM調光對白光LED特性之效應的量測與分析....................................................................
51
4.5.1 光通量........................................................ 51
4.5.2 發光效率.................................................... 53
4.5.3 照度............................................................ 54
4.5.4 演色性、色溫、主波長、色座標............ 55
4.6 最佳驅動源電流調控方式之評估.................... 61
第五章 照明調光驅動電路之研製.................................. 63
5.1 驅動器架構........................................................ 63
5.2 單級返馳式轉換器功率因數改善電路............ 63
5.2.1 功率因數.................................................... 64
5.2.2 返馳式轉換器功率因數改善及效率提升 65
5.2.3 主動功因改善控制模式............................ 69
5.2.4 隔離變壓器及元件參數設計.................... 70
5.3 陣列式PWM定電流調光電路......................... 76
5.4 驅動器模擬與試驗............................................ 80
5.4.1 電源電路模擬與試驗................................ 81
5.4.2 定電流調光電路試驗................................ 89
5.5 實驗結果與分析................................................ 92
第六章 結論與未來研究方向........................................... 97
6.1 結論.................................................................... 97
6.2 未來研究方向.................................................... 98
參考文獻.............................................................................. 99
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[64] 鄭培璿,電力電子分析與模擬,全華科技圖書股份有限公司,2005年8月。
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1. [1] 姚宇桐,江松柏,于慶潭,“ LED照明模組設計,”電力電子雙月刊,第4期,第5卷,2006年9月,pp.58-64。
2. [1] 姚宇桐,江松柏,于慶潭,“ LED照明模組設計,”電力電子雙月刊,第4期,第5卷,2006年9月,pp.58-64。
3. [11] 黃秉鈞,”LED照明時代已來臨,”科儀新知,第3期,第28卷,2006年12月,pp. 6-10。
4. [11] 黃秉鈞,”LED照明時代已來臨,”科儀新知,第3期,第28卷,2006年12月,pp. 6-10。
5. [23] 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,pp.1-15。
6. [23] 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,pp.1-15。
7. [39] 秦自強,”從工業設計立場探討高亮度LED相關產品之設計與應用,”電機月刊,第2期,第19卷,2009年2月,pp.68-79。
8. [39] 秦自強,”從工業設計立場探討高亮度LED相關產品之設計與應用,”電機月刊,第2期,第19卷,2009年2月,pp.68-79。
9. [42] 李麗玲,李清然,黃素琴,”照明節能介紹與範例探討,”電機月刊,第2期,第19卷,2009年2月,pp.140-147。
10. [42] 李麗玲,李清然,黃素琴,”照明節能介紹與範例探討,”電機月刊,第2期,第19卷,2009年2月,pp.140-147。
11. [43] 陳宗杰,林容生,蔡慶龍,”LED照明設計應用考量與分析,”電機月刊,第2期,第19卷,2009年2月,pp.92-97。
12. [43] 陳宗杰,林容生,蔡慶龍,”LED照明設計應用考量與分析,”電機月刊,第2期,第19卷,2009年2月,pp.92-97。
13. [46] 許榮宗,"白光LED製作技術走勢,"工業材料雜誌,第222期,2005年4月,pp.143-154。
14. [46] 許榮宗,"白光LED製作技術走勢,"工業材料雜誌,第222期,2005年4月,pp.143-154。
 
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