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研究生: 張吉男
Ji-nan Chang
論文名稱: 全方位LED驅動電源與發光模組之電氣規格整合及智慧調適控制系統設計
Intelligent Adaptive Lighting Control System Design Based on Electrical Specification Intergration Between Driver and Light Modules
指導教授: 蕭弘清
Horng-ching Hsiao
口試委員: 蕭鈞毓
none
胡能忠
Neng-chung Hu
魏慶德
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 102
中文關鍵詞: 內部整合電路LED光源LED安定器LED驅動器LED介面規格化
外文關鍵詞: LED ballistics, LED standardization, interchangability
相關次數: 點閱:208下載:10
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  • 近年來發光二極體(Lighting-emitting diodes, LED)商品已可以部分替代傳統式光源;因此,若考慮消費者更換LED的方便性。當LED光源模組或LED安定器損壞下,消費者若無法選擇不同廠牌的LED光源模組和LED安定器自行更換使用,這代表著使用者將面臨比傳統光源更加難以更換的窘境。
    本研究著重在解決目前LED安定器與光源商品無法互換的問題,為LED電氣規格建立一套轉換參照機制,轉換參數包含LED光源的輸入電壓、電流、額定功率、光通量、色溫與產品流水序號等等等以利後續維修和應用。利用內部整合電路(Inter-Integrated Circuit, I2C)的外部記憶體儲存參數,再藉由微控制機讀取參數,送出脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation, PWM)經由數位類比轉換(Digital to analog converter, DAC),調整安定器輸出至LED光源所需求,另外輸出PWM訊號經由電子開關完成調光功能,使光源輸出可以達到調光及控制。文中使用LM317穩壓電路代替交換式電子轉換器,使用本論文提出之系統架構測試小功率的光源,驗證此方式的可行性,未來應用上可配合ZigBee、WiFi等無線控制,可有效增加LED光源燈具的功能性與提高最大成本效益,並解決目前LED安定器與光源無法匹配的問題。


    In recently years, LED (Lighting-emitting diodes ,LED) products have replaced some traditional light sources. So take customers's convenience of changing LED lights into consideration. If LED modules or LED drivers are out of order, but customers couldn't choose LED modules or drivers from different companies freely it will be much hard than traditional light for customers changing lights.

    This research has shed light on solving problems of current LED modules and LED products can't be switched freely. Building a method to standardize LED electrical specification, including input voltage, input current ,rated power, light flux, light temperature, product series number for following applications and maintenance. Save the external memories parameters by I2C (Inter-Integrated Circuit, I2C) , and use micro-controller reads parameters, then send PWM signal to LED light source (Pulse Width Modulation, PWM) by DAC (Digital to analog converter, DAC). On the other hand, Both light dimming and control can be realized by using electrical switches.In this research, we use LM317 (3-Terminal Adjustable Regulator) to replace of switching electrical converter, then test low power light sources to prove that the method is available.Zigbee, Wifi and others wireless control could be compatible with in following applications. This effectively promotes functionality and cost efficiency, and solves problems of current LED modules and LED products can't be switched.

    摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 IV 圖索引 VII 表索引 IX 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機 2 1.3 研究目的 2 1.4 研究架構與研究流程 3 1.5 論文大綱 5 第二章 LED安定器與光源概述 6 2.1 前言 6 2.2 LED發光原理 6 2.3 白光發光二極體的發展 8 2.4 基本照明參數與室內照明規範介紹 10 2.4.1 照明基本參數介紹 10 2.4.2 室內照明規範 11 2.5 白光二極體安定器 12 2.5.1 白光發光二極體驅動技術 12 2.5.2 白光發光二極體安定電路設計 13 2.5.3 白光二極體驅動電路的拓樸結構 16 2.5.4 白光二極體安定器種類 18 2.6 結論 19 第三章 室內用LED照明電氣規格分析 20 3.1 前言 20 3.2 ZHAGA國際照明產業聯盟組織 20 3.3 兩岸地區室內用照明發展 22 3.4 以LED驅動電壓、電流建立安定器區間分級 23 3.4.1 台灣與大陸地區廠商LED 安定器電氣規格分級 24 3.4.2 以安定器輸出電氣條件建立區間分級 29 3.5 以LED功率建立安定器區間分級 30 3.6 結語 34 第四章 LED判讀介面分析設計 35 4.1 前言 35 4.2 系統電路架構 35 4.2.1 LM317穩壓IC應用 36 4.2.2 濾波電路介紹 38 4.2.3 LED調光電路種類 42 4.3 I2C EEPROM 光源光源參照表制定 45 4.3.1 光源資料表轉換定義及格式 45 4.3.2 LED電氣參數轉換項目 46 4.3.3 LED光源資料分組 51 4.4 單晶片控制電路介紹 52 4.4.1 單晶片種類及硬體電路簡介 52 4.4.2 I2C模組功能和使用方式 55 4.4.3 類比轉數位轉換(D/A)模組 60 4.4.4 脈衝寬度變調(PWM)控制模組 61 4.5 結語 63 第五章 LED判讀介面建置及實測 64 5.1 前言 64 5.2 I2C模組電路原理與驗證 64 5.2.1 I2C工作原理 65 5.2.2 I2C量測與驗證 65 5.3 PWM 數位轉類比電路原理 67 5.4 調光電路控制及實測 68 5.4.1 調光電路架構 68 5.4.2 調光電路實測 68 5.5 LED判讀介面建置與實測 71 5.5.1 LED判讀介面系統架構 71 5.5.2 判讀介面主程式流程規劃 73 5.6 LED判讀介面實測結果 74 5.7 結語 78 第六章 結論與建議 79 6.1 結論 79 6.2 未來展望 80 參考文獻 82 附錄 85 附表1. CNS 298之電燈泡初期特性與標稱壽命 85 附表2. 台灣地區安定器分類 86

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