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研究生:類延愷
論文名稱:LED 顯微鏡之研製
論文名稱(外文):Study and Design of LED Microscope
指導教授:楊兆華楊兆華引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:明新科技大學
系所名稱:電機工程研究所
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:LED顯微鏡單級高功因定電壓驅動器
外文關鍵詞:LED MicroscopeSingle Stage Power Factor Correction Driver with
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本文主要是以白光高功率LED (Light-emitting diode)光電元件設計一組可調控、分段式及高功率因數的LED驅動器。藉由電路的分段控制,創造出深淺不同的光影,藉由光影的不同使影像更趨立體,使欲觀察、分析的物件在視覺感受上能更為清晰。在電路架構的部分,是以返馳式轉換器為主,並加上具有功率因數修正的控制IC組合而成,以有效提升電路功率應用,降低諧波產生;使輸入的電流與電壓產生零相位差。驅動器具有單級高功因的特性,利用LED並聯四個開關控制器,將環形燈分為四個發光象限。使光源調整能夠以更簡便的方式進行,節省元件成本。
本文也會對此電路架構、操作原理加以分析探討並進行推導,最終研發製作一組LED環型燈並測試之;以驗證其可行性。

In this thesis, a controllable、multiple、 and high performance LED Backlight has been implemented by mean of high-efficiency white LED device. The gradually shade effect has been demonstrated by the stepwise command of circuits, witch results in stereoscopic, vivid-image of objects in human vision.
The fly-back power converter and power factor correction IC controller were used in the circuit to enhance the feasibility in power factor of circuit, and depression of the harmonics. And results in the zero phase difference between the input current and voltage. By using the multiple-series connection of four switches on LED, the annular light source is divided to the four illumination domains. Therefore, the turning of light source becomes easier by accompany of the cost saving. Besides, the circuit architectures and operational concepts have been designed and tested the prototype annular LED light source.

Keywords : LED Microscope, Single Stage Power Factor Correction Driver with
DC Constant Voltage

目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文大綱 3
第二章 LED簡介與特性分析 5
2.1 LED簡介 5
2.2 LED發光原理 5
2.3 LED特性 8
2.3.1 LED光學特性 8
2.3.2 LED熱學特性 12
2.3.3 LED電學特性 14
2.4 白光LED介紹 17
第三章 功率因數修正 23
3.1 功率因數的定義 23
3.2 功率因數修正電路之控制方法簡介 27
第四章 單級返馳式高功因LED顯微鏡之驅動電路架構 34
4.1 返馳式轉換器基本結構與工作原理 34
4.2 控制IC之介紹 38
4.2.1 L6562工作模式 38
4.2.2 L6562內部功能描述 40
4.3 單級返馳式高功因LED驅動器 42
第五章 電路設計與實作量測 46
5.1 單級返馳式高功因LED驅動器元件規格設計 46
5.2 單級返馳式高功因LED驅動器波形量測 54
5.3 電路EMI量測 75
第六章 結論 83
6.1 結論 83
6.2 未來展望 84
參考文獻 85















表目錄

表2.1 LED 波長光色表 8
表2.2 一般光源的演色性評價 11
表2.3 各種光源特性比較 16
表5.1 EER型外觀尺寸規格表 46
表5.2 FEER28型鐵心尺寸規格表 47
表5.3 FEER28型鐵心參數規格表 47
表5.4 FEER28型Bobbin參數規格表 48
表5.5 鐵心磁材參數規格表 49
表5.6 重薄膜絕緣磁線規格表 52
表5.7 實作數據量測 74
表5.8 雜訊電場強度表 78












圖目錄

圖2.1 LED 市場分布 5
圖2.2 LED於正向偏壓時電子與電洞之移動方向示意圖 6
圖2.3電子電動能隙示意圖 7
圖2.4電流電壓特性曲線 14
圖2.5 LED V-I 特性圖 15
圖2.6藍光LED電氣特性曲線圖 15
圖2.7 LED封裝技術演進史 16
圖2.8 LED封裝亮度演進 17
圖2.9 RGB 白光LED封裝示意圖 18
圖2.10 UV+RGB螢光粉LED封裝示意圖 19
圖2.11 藍光+黃螢光粉LED封裝示意圖 19
圖2.12 藍光+RGB螢光粉LED封裝示意圖 20
圖 2.13 LED應用演進圖 21
圖 2.14全球LED封裝產值成長率 22
圖3.1 電感與電容性負載之電壓電流波形相對關係圖 24
圖3.2 乘法器控制法 28
圖3.3 磁滯電流控制電路 29
圖3.4 磁滯電流 30
圖3.5 峰值電流控制電路 31
圖3.6 峰值電流 31
圖3.7 平均電流控制電路 32
圖3.8 電壓隨偶法控制電路 33
圖3.9 電壓隨偶法電流 33
圖4.1單級返馳式高功因恆流LED驅動器之架構 34
圖4.2升降壓轉換器 35
圖4.3返馳式轉換器 36
圖4.4返馳式轉換器在導通時之等效電路 37
圖4.5返馳式轉換器於截止時之等效電路 37
圖4.6同步模式電路結構 38
圖4.7高功因模式電路結構 39
圖4.8邊界模式電路結構 40
圖4.9 L6562內部方塊圖 40
圖4.10 L6562腳位圖 41
圖4.11單級高功因定電流電路架構 43
圖4.12單級高功因定電壓電路架構 44
圖4.13單級返馳式高功因LED驅動器之實際電路圖 45
圖5.1實體電路完成圖 55
圖5.2 LED環形燈實體圖 55
圖5.3 LED環形燈電路波形實際量測圖 56
圖5.4 LED環形燈電路實體圖 57
圖5.5 LED環形燈實體點亮圖 57
圖5.5.1 環型燈點亮相對兩區間光影圖 57
圖5.5.2 環型燈四區間全亮光影圖 57
圖5.6 傳統環型日光燈電路實體圖 58
圖5.7 傳統環型日光燈實體點亮圖 58
圖5.7.1 傳統環型日光燈點亮光影圖 58
圖5.7.2 傳統環型日光燈點亮光影圖 58
圖5.8 90V輸入電壓波形 (LED滿載) 59
圖5.9 110V輸入電壓波形 (LED滿載) 60
圖5.10 220V輸入電壓波形 (LED滿載) 60
圖5.11 90V輸入電流波形 (LED滿載) 61
圖5.12 110V輸入電流波形 (LED滿載) 61
圖5.13 220V輸入電流波形 (LED滿載) 62
圖5.14 Power MOSFET 電壓波形 (90V輸入) 62
圖5.15 Power MOSFET 電壓波形 (110V輸入) 63
圖5.16 Power MOSFET 電壓波形 (220V輸入) 63
圖5.17 L6562 CS電壓波形 (90V輸入) 64
圖5.18 L6562 CS電壓波形 (110V輸入) 64
圖5.19 L6562 CS 電壓波形 (220V輸入) 65
圖5.20 L6562 第一腳回授電壓波形 (90V輸入) 65
圖5.21 L6562 第一腳回授電壓波形 (110V輸入) 66
圖5.22 L6562 第一腳回授電壓波形 (220V輸入) 66
圖5.23 EMI 變壓器90V輸入電壓波形 67
圖5.24 EMI 變壓器110V輸入電壓波形 67
圖5.25 EMI 變壓器220V輸入電壓波形 68
圖5.26 L6562 Vcc電壓波形 (90V輸入) 68
圖5.27 L6562 Vcc電壓波形 (110V輸入) 69
圖5.28 L6562 Vcc電壓波形 (220V輸入) 69
圖5.29 LM358 Vcc工作電壓波形 (90V輸入) 70
圖5.30 LM358 Vcc工作電壓波形 (110V輸入) 70
圖5.31 LM358 Vcc工作電壓波形 (220V輸入) 71
圖5.32 LED滿載輸出電壓波形 (90V輸入) 71
圖5.33 LED滿載輸出電壓波形 (110V輸入) 72
圖5.34 LED滿載輸出電壓波形 (220V輸入) 72
圖5.35功率計 73
圖5.36單級返馳式高功因LED輸入電壓與功率因數關係圖 74
圖5.37傳導性EMI雜訊量測系統架構 76
圖5.38頻譜分析儀 77
圖5.39典型輻射干擾測試架構 77
圖5.40 FCC Part 15規定之限制值 78
圖5.41實際量測電波圖與硬體實際配置圖 79
圖5.42單級高功因轉換器之Line傳導干擾,110V 79
圖5.43單級高功因轉換器之Neutral傳導干擾,110V 80
圖5.44級高功因轉換器之Horizontal輻射干擾,110V 81
圖5.45級高功因轉換器之Vertical 輻射干擾,110V 81

參考文獻
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