LED照明驱动电源模块化设计技术
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前言

进入21世纪,能源紧张、环境污染已经成为全球面临的共同问题,节能减排、绿色环保成为国际共识。LED照明具有节能高光效、长寿命、绿色环保等显著优点,被公认为最具有发展前景的高效照明技术,具有巨大的产业辐射力和带动力。为此,各国相继出台半导体照明产业促进计划,有力地推动了LED照明的技术突破、产业升级和市场拓展。我国从2003年开始持续推动国家半导体照明工程,并将其列入战略性新兴产业,同时开始逐步淘汰白炽灯,使LED照明产业呈现高速发展的态势,LED照明已经成为当之无愧的主流照明形式。总体上讲,目前我国LED照明产业已经形成巨大市场并具备了内生发展动力,发展型态正在从“政府推动型”转为“市场拉动型”,发展重点将是充分结合LED的优点以及传统灯具不具备的独特优势,进行技术创新、产品研发及市场应用。

LED驱动电源是LED照明灯具的重要组成部分,其功能必须满足LED光源需要的能量转换及灵活的调控要求,其性能不仅影响LED器件及灯具的光、色性能,而且极大地影响整灯的可靠性、使用寿命、效率及电磁兼容性能,因此,驱动电源已经成为高性能LED灯具设计的关键,近年来备受学术界关注。新技术、新方案的不断涌现,推动着LED驱动电源技术的发展。然而,LED驱动电源的电路结构千变万化,控制模式多种多样,控制芯片层出不穷,产品研发工程师和技术研究者在设计时往往眼花缭乱、茫无头绪,迫切需要对其设计方法进行系统性的梳理。模块化方法可以通过整体结构的把握和模块知识的积累,提高对驱动电路的分析解剖能力,迅速掌握各电路的创新点,提升设计优化水平。为此,本书作者参阅了大量国内外相关文献资料,并总结了作者多年来在LED驱动电源技术研究中形成的模块化设计方法,撰写了本书,以期抛砖引玉,切磋于同道。

本书撰写过程中力图体现以下特点:

1)内容的系统性。全书较为全面地介绍了LED驱动电源的组成原理、实现形式及设计方法,覆盖了主电路、EMC、PFC、反馈控制、调光调色等关键技术,并以模块化设计思想构建了统一的LED驱动电源整体模块化架构,其中,第1、2章为整体概述,介绍LED照明及其驱动电源的系统架构;第3~7章为各模块介绍;第8~10章为整体集成,包括集成设计、去电解电容设计和效率优化设计。以期提供一种通过模块化设计整体集成,从而快速设计高性能电源的技术方法。

2)技术的先进性。近年来LED驱动电源技术有了很大发展,出现了许多无电解电容的新型拓扑电路,在控制策略、色温调节、效率优化等方面也有新的进展。本书吸收了这方面的一些新技术和新方法,特别是总结了作者的相关研究成果,方便读者在产品设计时拓展思路、推陈出新。

3)方法的实用性。LED驱动电源设计是一项与生产实践紧密结合的应用技术,因此本书在介绍设计方法的基础上,以少而精为原则,选择了一些作者前期研发的实际案例,结合案例较为详细地展示了LED驱动电源的设计脉络,方便读者迅速掌握在工程应用中的设计要点,以期举一反三,触类旁通。

本书共10章,刘廷章教授撰写了第1、2、6、7章,与叶冰工程师共同撰写了第8章,赵剑飞博士撰写了第3~5章,汪飞副教授撰写了第9、10章,全书由刘廷章教授进行统稿。

以前在拜读本领域的一些学术经典时,每每叹服其思虑精详、脉络清晰、深入浅出、恰中关窍,展读之余,不胜仰慕风采。见贤而思齐,虽不能至,然心向往之。感谢电力电子新技术系列图书编辑委员会和机械工业出版社诸君,他们的出书理念与作者不谋而合,本书书稿虽然一再拖期,但他们没有刻期求效,而是屡屡以书稿质量见嘱,使作者能够静心推敲,不致面对读者时惶愧无地。

感谢作者历年的研究生栾新源、宋适、王世松、沈晶杰、郑祺、曹凌云、乔波、陈斌瑞、胡力元、刘晓石、闫斌、徐晟、刘建波等,他们在LED驱动电源方面的研发工作为本书提供了丰富的素材和案例;研究生植俊、卢航宇绘制了本书大部分的插图,邢琛、李林、蒋青松对一些公式进行了核查及推导,刘勇、钟元旭对一些波形图进行了仿真和实验验证,在此一并表示感谢。

由于作者水平所限,书中难免有舛误与不妥之处,恳请广大同行、读者批评指正。

作者

2018年2月1日于上海大学