LED使用資料大全匯總一續(xù)

本文由leiyouｎg６9貢獻ｐｄf文檔可能在ＷAP端掃瞄體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。LＥD使用資料大全匯總(一續(xù)）(資料來自互聯(lián)網,如有版權請通知,將準時卸載）ＬED驅動電路概述LＥD驅動電路概述１。概述??ＬEＤ是一種固體光源，當它兩端加上正向電壓,半導體中的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子發(fā)生復合，放出的過剩能量將引起光子放射。采納不同的材料，可制成不同顏色有發(fā)光二極管．作為一種新的光源，近年來各大公司和討論機構對LED的討論方興未艾，使其光效得以大大提高,Lumｉled公司目前已研發(fā)并生產出光效達到９0Lm／W的白色LＥD，已達到白熾燈的水平.和白熾燈的相比較,ＬED在性能上具有很多優(yōu)點，見下表：表1白熾燈與白色ＬED的性能比較隨著對LED討論的進一步深化,其光效將進一步得到提高，而其成本將一步下降，在不久的將來LＥD取代白熾燈甚至熒光燈而進展成2１世紀的一種主要的照明光源將成為一種趨勢。？？新的光源呼喚新的大功率ＬED驅動器,天下明科技已于近幾年開頭了LＥD驅動電路的討論,擁有自主知識產權,在此研發(fā)領域已占據(jù)了世界領先的地位。??2.ＬED驅動電路概述？?與熒光燈的電子鎮(zhèn)流器不同,LＥD驅動電路的主要功能是將溝通電壓轉換為恒流電源，并同時完成與ＬED的電壓和電流的匹配．？？LED的正向伏安特性如圖1所示：所以，LED伏安特性的數(shù)字模型可用下式表示?？VＦ=Vｔurｎ-on+RsIＦ＋（ΔVＦ/ΔT）(Ｔ-２5℃)（１）？？其中,Vturn－oｎ是ＬＥD的啟動電壓？？Rs表示伏安曲線的斜率？？T環(huán)境溫度?？ΔＶＦ／ΔＴ是LEＤ正向電壓的溫度系數(shù),對于多數(shù)ＬＥD而言典型值為—２V/℃．？？從ＬＥＤ的伏安曲線及數(shù)字模型看，LED在正向導通后其正向電壓的細小變動將引起ＬED電流的很大變化，并且,環(huán)境溫度,LＥＤ老化時間等因素也將轉變影響LED的電氣性能．而LED的光輸出直接與ＬＥD電流相關,所以LＥD驅動電路在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動的情況下最好能掌握LEＤ電流的大小。否則，LＥD的光輸出將隨輸入電壓和溫度等因素變化而變化,并且,若LED電流失控,LED長期工作在大電流下將影響ＬＥＤ的牢靠性和壽命,并有可能失效。？？3。各種ＬＥD驅動電路拓撲結構的簡要分析？？天下明科技近年來致力于LED驅動電路的開發(fā),已研發(fā)出多種LED驅動電路拓撲結構以適合各方面客戶的需求，產品已廣泛地運用于照明，汽車電子，顯示背光等領域。？?天下明科技推出G２20C3０0W0１S0１一種簡潔的LED驅動模塊。?這種LＥD驅動電路主要由電源隔離模塊，主要是掌握LED電流，恒流３00mＡ,這樣才能克服LＥD電流隨輸入電壓和環(huán)境溫度等因素而產生的變化，但是從效率角度，卻不應取得太大．??在實際運用中，負載常采納通過串并聯(lián)形成的LED陣列,這會使輸出電流隨輸入電壓和環(huán)境溫度等因素而發(fā)生的變化更加顯著，并且陣列形式或ＬEＤ個數(shù)變化,限流電阻也應相應變化，所以采納這種簡潔結構的ＬEＤ驅動電路一般只適合于驅動陣列形式固定的,并且燈個數(shù)較少的ＬED陳設。?？天下明科技正在開發(fā)的另外一個高檔次的ＬＥD驅動電路系列的產品中，引入了電壓或電流反饋掌握環(huán)節(jié)．用戶可以依據(jù)需要轉變負載LＥＤ陣列形式和ＬEＤ個數(shù)，得到不同的輸出功率．同時該驅動電路也克服了因輸入電壓，環(huán)境溫度等因素而ＬEＤ燈光的顏色易變動等弊端,功率因數(shù)達到0。９以上，THD可做到20％以下，壽命可達到50０00小時以上，同時還可完成從１００％到１％的調光功能,并且此系列產品還具備過壓和過流保護功能．？？ＬEＤ驅動電路主體結構采納fｌyback拓撲結構，Mｏｓfet的通斷由掌握IC掌握．這種結構在完成向負載供應直流電壓的同時，既實現(xiàn)了功率因數(shù)的校正，又完成了負載與電源的隔離．LED驅動電路的另一個任務是使LED的負載電流能夠在各種因素的影響下都能掌握在預先設計的水平上。電路將一個基準電壓或電流信號Sref與ＬED負載電壓或電流信號Sloaｄ送入信號掌握模塊中進行比較，誤差信號經處理后送回初級掌握IC中進行處理,當負載電流因各種因素而產生變化時,初級掌握ＩC可以通過掌握開關使負載電流回到初始設計值上．LED與熒光粉知識LＥＤ用熒光粉尚待創(chuàng)新近年來,在照明領域最引人關注的事件是半導體照明的興起.20世紀90年月中期，日本日亞化學公司的Nakaｍura等人經過不懈努力，突破了制造藍光發(fā)光二極管(ＬEＤ）的關鍵技術,并由此開發(fā)出以熒光材料掩蓋藍光ＬEＤ產生白光光源的技術.半導體照明具有綠色環(huán)保，壽命超長,高效節(jié)能，抗惡劣環(huán)境,結構簡潔，體積小,重量輕,響應快，工作電壓低及平安性好的特點，因此被譽為繼白熾燈,日光燈和節(jié)能燈之后的第四代照明電光源,或稱為21世紀綠色光源。美國,日本及歐洲均注入大量人力和財力，設立專門的機構推動半導體照明技術的進展.LED實現(xiàn)白光有多種方式,而開發(fā)較早，已實現(xiàn)產業(yè)化的方式是在LED芯片上涂敷熒光粉而實現(xiàn)白光放射．LEＤ采納熒光粉實現(xiàn)白光主要有三種方法,但它們并沒有完全成熟,由此嚴重地影響白光LＥD在照明領域的應用．簡略來說，第一種方法是在藍色LED芯片上涂敷能被藍光激發(fā)的黃色熒光粉，芯片發(fā)出的藍光與熒光粉發(fā)出的黃光互補形成白光.該技術被日本Nichｉa公司壟斷,而且這種方案的一個原理性的缺點就是該熒光體中Cｅ3+離子的放射光譜不具連續(xù)光譜特性，顯色性較差,難以滿意低色溫照明的要求,同時發(fā)光效率還不夠高，需要通過開發(fā)新型的高效熒光粉來改善。其次種實現(xiàn)方法是藍色LＥD芯片上涂覆綠色和紅色熒光粉，通過芯片發(fā)出的藍光與熒光粉發(fā)出的綠光和紅光復合得到白光,顯色性較好。但是，這種方法所用熒光粉有效轉換效率較低，尤其是紅色熒光粉的效率需要較大幅度的提高。第三種實現(xiàn)方法是在紫光或紫外光ＬED芯片上涂敷三基色或多種顏色的熒光粉,利用該芯片放射的長波紫外光(370ｎm－３80nm)或紫光（380nｍ-410nm）來激發(fā)熒光粉而實現(xiàn)白光放射,該方法顯色性更好，但同樣存在和其次種方法相像的問題，且目前轉換效率較高的紅色和綠色熒光粉多為硫化物體系，這類熒光粉發(fā)光穩(wěn)定性差，光衰較大，因此開發(fā)高效的，低光衰的白光LＥD用熒光粉已成為一項迫在眉睫的工作．我們是國內領先進行LEＤ用高效低光衰熒光粉討論的討論機構．最近,通過與我國臺灣合作伙伴的聯(lián)合攻關，多種采納熒光粉的彩色LED被開發(fā)出來了.采納熒光粉來制作彩色LEＤ有以下優(yōu)點:首先，雖然不使用熒光粉，就能制備出紅，黃,綠，藍,紫等不同顏色的彩色LEＤ,但由于這些不同顏色LED的發(fā)光效率相差很大，采納熒光粉以后,可以利用某些波段ＬＥＤ發(fā)光效率高的優(yōu)點來制備其它波段的LED，以提高該波段的發(fā)光效率.例如有些綠色波段的LＥＤ效率較低,臺灣廠商利用我們供應的熒光粉制備出一種效率較高，被其稱為"蘋果綠”的LＥD用于手機背光源,取得了較好的經濟效益.其次，LED的發(fā)光波長現(xiàn)在還很難精確控制，因而會造成有些波長的LED得不到應用而消滅浪費，例如需要制備470nm的LED時，可能制備出來的是從455ｎｍ到4８0ｎm范圍很寬的LＥD，發(fā)光波長在兩端的ＬEＤ只能以較低廉的價格處理掉或者廢棄，而采納熒光粉可以將這些所謂的”廢品"轉化成我們所需要的顏色而得到利用.第三，采納熒光粉以后，有些LEＤ的光色會變得更加嚴峻或鮮艷，以適應不同的應用需要．當然，熒光粉在ＬＥD上最廣泛的應用還是在白光領域，但由于其特殊的優(yōu)點，在彩色LED中也能得到肯定的應用,但熒光粉在彩色LED上的應用還剛剛起步，需要進一步進行深化的討論和開發(fā)。白光ＬED簡史ＬＥＤ是LｉgｈtEmittｉnｇDiode發(fā)光二極管的簡稱.此種組件,無論是信息產品,通訊用品還是消費性家電制品,廣泛普遍用于各種電子回路中,通常用來做為＂顯示狀態(tài)＂的用途.使用紅光，綠光或藍光二極管的產品，市面上可以說四處可見。但是使用白光的發(fā)光二極管,卻很少見,其中是不是有什么技術瓶頸?答案是科技界最喜愛使用的反制招數(shù)。由于這是日亞化學工業(yè)（Niｃｈia）的獨門專利．然而,隨著該公司專利戰(zhàn)略的不得不變更,白色光LED的市場面以及性能面,有機會演起一場大變格的戲碼．市場面的首要沖激變革,即是供應體制的變化.當有更多的競爭者,進入角逐之戰(zhàn)場以后,我們可以預期至少會發(fā)生幾件事情.其一，自然是價格會滑落到肯定的合理水平。其二，可以大量的交貨，滿意市場的需求。其三，品種的種類豐富化．如果以上的推斷規(guī)律成立的話，那么,白色光ＬED的市場擴大延長，必然會呈現(xiàn)加速度的上升曲線．日亞中村秀二倒戈掀起藍光，白光LＥＤ專利權大戰(zhàn)說到白色光ＬＥＤ，必須延長說到藍光ＬEＤ。而談到藍光LED，這又與日亞化學工業(yè)的專利世紀大戰(zhàn),有密不行分的影響關系．至于，白色光ＬＥD以及藍光LＥＤ，又是存在怎樣的你濃我濃的依存關系，稍后再來說明。有意思的是，這場專利世紀大戰(zhàn)的情節(jié)，直逼連續(xù)劇般地劇情變化,人事物地俱足，高潮迭起．情節(jié)的主軸有二,其一，是專利權本身的戰(zhàn)役.其二,是幕后的偉大發(fā)明家中村秀二(ＳｈｕｊiNakamuｒa）先生,琵琶別抱，在勁敵日亞化學Cｒｅe公司從事兼職的討論工作，帶領Ｃrｅｅ開發(fā)不同于日亞的藍光LED技術,向其老東家挑戰(zhàn)．說起日亞化學工業(yè)（Nichｉa）一向是以專利壟斷之戰(zhàn)略壟斷藍光LＥＤ市場。何以,來個戰(zhàn)略的乾坤挪移呢?實際上,日亞化學工業(yè)也是被目前的時勢所逼，而不得不重新檢討策略上的運用.日亞化學工業(yè)在199３年時成功地開發(fā)出藍光ＬＥD，據(jù)稱，其所擁有之相關專利就超過１00件以上,而該公司為了達完全壟斷藍光ＬED市場的企圖霸心,即運用了堅守專利的策略，悍然拒絕將該專利授權給其它任何的廠商,設下進入市場的專利障礙．日亞挾其在化學工業(yè)領域長期研發(fā)的優(yōu)勢與專利保護策略，初期很順利走向壟斷藍光LＥD市場之路.如同風云中的雄霸一般，野心想獨吞天下，成也風云，敗也風云.舉個實際的發(fā)生例子而言,當1９98年競爭對手豐田合成(ＴoyodａＧoｓｅi）的氮化物(Nｉtｒidｅ）高亮度LED產品在市場上一推出時,日亞就向東京地方法院提起訴訟,指控豐田合成侵害其藍光LED專利.后來，此案做出裁決，東京地方法院判決專利侵權的案件成立,命令豐田合成公司停止制造與銷售其LＥＤ產品,并賠償1億日元給日亞化學．而對此一判決，豐田合成已經提起上訴。其次個實際的案例,發(fā)生在1999年，日亞再轉移目標對準美國的知名藍光LEＤ大廠Ｃrｅe,向東京地方法院指控Cree在日本當?shù)亟涗N商住友商事侵害其產品專利.一場橫跨美，日兩地的藍光LＥD世紀專利大戰(zhàn)，就從上一個世紀末連續(xù)打到了新世紀,而日亞的藍光ＬＥD壟斷之路，越走越崎嶇,終究初嘗敗績.這項判決實在具有重大的實質意義,一來由于這表示其它的競爭者有機會可以進入藍光LED的市場,而不至于侵害日亞化學的專利二來,以專利傘獨霸的招式,證明不是萬靈丹.從這幾個案例,大家也可以不用付出任何昂揚學費，學到一些寶貴的教訓,他人是如何踢到鐵板，又是如何利用招式來面對不利的局勢。此事證明白任何堅固如盤石一般的專利布局戰(zhàn)略,其它廠商也不是完全沒有機會，可以繞過專利地雷自行開創(chuàng)新的局面.這就需要仰賴智能與技術的結晶。白色光LED2003年出貨可達12億顆若是從性能層面來思考，要去專注的重點，不外乎"發(fā)光效率”以及"輝度量度"的特性問題.依據(jù)推斷，”白光”LED要直逼日光燈的發(fā)光效率，可能要到2０0４年，或提前或延后，這都不是問題,重點是照明器具業(yè)者，信息業(yè)者，通訊業(yè)者，也許已經留意到白色光ＬＥD的潛力,過去被視為＂罕見的零件”將洗心革面變成一般的泛用組件。＂光效率＂的提升,所帶來多品種的"白光”ＬED，恰巧可以迎合攜帶電話機，PDA,以及照明器材的浩大市場。尤其是攜帶電話機與照明器材,會由于其巨大的成長，帶來＂白光"LED無限的商機。200１年的使用量,約有２億個，20０２年估量有6２億個的使用量．預估2０03年可能有機會急速擴大到12億個，單價的滑落，當可預期.我們用量化的數(shù)據(jù)，來看"白光"LＥD的畢竟。白熱燈泡的發(fā)光效率,約落在１６ｌm/W左右,而最常用的日光燈，其發(fā)光效率則是從60ｌm／W(20瓦的直立式燈管)到10０ｌm/W（40瓦的直立式燈管）。辦公室或是在學校的場合,大多是１０0lｍ/W的日光燈,而在家庭室內的場合，60lm／Ｗ程度的發(fā)光效率,該是可以接受的范圍。而目前的＂白光"ＬED的發(fā)光效率，可以看到30lｍ／W的產品。由此可見，白光ＬＥD的發(fā)光效率,還有一段路要走．如果觀察日亞化學以及豐田合成的技術規(guī)劃藍圖，所采納的手段，會從外部發(fā)光效率一路延長到內部發(fā)光效率的兩個層面,并雙管齊下,到了2００4年或２005年，應該可以達成５０～60lｍ/W程度的抱負范圍．其中，在施予外部發(fā)光效率的手法上,可能會是將來的技術主流.依據(jù)豐田合成的說詞，將來開發(fā)的課題，著力點放在＂螢光體的改良＂以及”螢光體的涂敷方式的最佳化”．螢光體的涂敷方式，還是有他的Kｎoｗ－h(huán)ow存在，Ciｔizｅn電子利用混合環(huán)氧樹脂（Epoｘｙ）涂敷在螢光體，據(jù)稱，此種外部發(fā)光效率的手法,可以提高大約2０％～30％的發(fā)光效率.至于以上所說的”lm/Ｗ＂，其實就是代表每瓦多少流明的意思.白光LED將取代鎢絲燈泡成為新世代照明用具白光LEＤ是很多產業(yè)分析師或LED產業(yè)心目中相當被看好的新興零件產品．當然，所持的理由是,在全球能源的資源相當有限的的憂慮背景下,白光ＬED在照明市場的前景備受全球矚目。歐，美及日本等先進國家也投注很多人力財力，設立專門的機構推動白光LED討論與開發(fā)的工作。為什么白光LED會被視為將來的明星零件產品,這當然與他的特殊優(yōu)勢或說是優(yōu)點，有相當大的關系.拿白光ＬED與傳統(tǒng)的白熾鎢絲燈泡以及日光燈相互比較,立刻見出分曉。ＬＥD發(fā)光二極管的體積小,可以依據(jù)應用對象，允很多顆組合，發(fā)熱量其低無比，耗電量又小，壽命又長,而且從環(huán)保的面對來觀察的話，白光LED可以回收不會變成環(huán)境污染的廢棄物等,用來傳接傳統(tǒng)照明器具作為下一個世代的照明器材,白光LED真是不做其次人想.其中，發(fā)熱量低,耗電量小，都是來自于它"低電壓”，"低電流"動作的特點。日亞，豐田合成白光LED技術各領風騷而剛才已經談過一個觀念。要闡述白色光LED的技術,就必須先涉及藍色光LEＤ，這是由于目前白色光LED的技術，與藍色光LED的技術息息相關的。所謂的＂白光”，其實，是由多種顏色經過混合之后而成的光．混合的方式，就構筑成多種多樣化的白色光LED。好比說二波長光（藍色光+ＹAG系黃色螢光粉）或三波長光(藍色光＋綠色光+紅色光).三波長光，通常是以無機紫外光芯片加R.G．B三顏色螢光體．在發(fā)光的技術方面,白光ＬＥD的發(fā)光結構方式是新加入戰(zhàn)場競爭者，在產品上加以區(qū)隔的重心之一．目前的主力大致有幾種.一個是日亞化學(Ｎichiａ)以４6０nm波長的藍光晶粒涂上一層ＹＡG螢光物質,利用藍光LEＤ照耀此一螢光物質以產生與藍光互補的５５5ｎｍ波長黃光，再利用透鏡原理將互補的黃光，藍光予以混合，便可得出所需的白光。其次，是日本住友電工開發(fā)出以ＺnSｅ為材料的白光LED，不過發(fā)光效率較差．豐田合成(ToyoｄaGｏｓｅi)與東芝所共同開發(fā)的白光LＥD，是采納紫外光LＥＤ與螢光體組合的方式,與一般藍光LED與螢光體組合的方式做區(qū)隔．由于,藍光ＬEＤ與螢光體的組合方式，當照在紅色物體的時候,其紅色的色澤效果比較不抱負．紫外光ＬEＤ與螢光體組合可以彌補這個缺點，但是，其發(fā)光效率卻仍低于藍光LEＤ與螢光體組合的方式.至于價格與產品壽命，兩者差距不大。簡潔的來說,用四個面對來比較白光LＥD的差異,不失為一個標性的方法。這四個面對,分別就是”色澤表現(xiàn)能力"，"發(fā)光的效率”,"產品的成本與售價”，＂產品的使用壽命期間".專利解除大開LＥD普及應用之門白光LED的最浩大市場商機，即在于照明器材的市場。其中的關鍵,筆者推斷可能與機器中平均所使用的白光LED數(shù)量有密不行分的關系．先從大哥大手機來說起，即使攜帶電話機的市場規(guī)?？梢赃_４億臺,但其白光ＬED的使用數(shù)量，每一支手機卻僅有個位數(shù)的少數(shù)幾顆。以PＤA個人數(shù)字助理來說，每一臺使用白光LＥＤ的數(shù)量也可能低于十顆,即使成熟又成長快速的筆記型計算機以及液晶顯示銀幕,每一臺所采納白光LED的數(shù)量，也不會超過100粒．然而,照明機器所使用的白光ＬEＤ的數(shù)量，卻浩大很多很多。而且,照明器材的市場規(guī)模,原來就超越信息產業(yè).因此，白光LED的制造數(shù)量與生產能力的拉升,看來是箭在弦上.目前白光LED的關鍵技術是ＬED技術，專利權過去掌握在日亞化等少數(shù)廠商手中，日亞化學（Nｉcｈｉa）的專利獨家壟斷，讓白光LEＤ的價格與供應完全由他支配，導致精于量產的業(yè)者切入困難.誠如前面所說過，但技術的演進一旦突破日亞化的專利網，目前白光LED所受制的推廣逆境，應當能夠顯著改善，并給予高度的期待.姑且如此說，算是本文的小小結語吧!白光LED的時代,大門即將開啟.白光LEＤ的貢獻者，中村秀二,被媲美愛迪生發(fā)明電燈泡的二十世紀末的偉大發(fā)明家．然由于橫跨兩個世紀的專利戰(zhàn)，終究讓這個門為眾生漸漸開啟,意思是說，競爭者會間續(xù)加入，價格滑落之快，可以預期．畢竟白光LEＤ的優(yōu)點（包含環(huán)保)，用于照明器材，幾乎是Peｒｆｅct.由于眾廠家集中火力＂發(fā)光效率"以及"輝度量度＂的提升，因此,一堆人視為省電照明器材的救世主.關于發(fā)光二極管和半導體照明的探討摘要:針對近年來國內外格外重視照明用發(fā)光二極管（ＬEＤ）的研制與開發(fā)，簡要介紹了發(fā)光二極管的進展現(xiàn)狀及其特點,并商量了研發(fā)照明用ＬEＤ所需要解決的一些技術關鍵問題,指出這類照明系統(tǒng)將獲得廣泛應用．關鍵詞：發(fā)光二極管;半導體照明;商量發(fā)光二極管進展現(xiàn)狀發(fā)光二極管通常也叫光放射二極管(LightEmittingDiode,簡寫為LEＤ)是一種可將電能轉變?yōu)楣饽艿陌雽w發(fā)光器件，屬于固態(tài)光源。ＬＥD在2０世紀6０年月初期問世,當時的LＥD以紅色為主，發(fā)光效率很低，光通量很小,只能作指示燈和儀表顯示器使用.隨著管芯材料,結構和封裝技術的不斷進步,LED顏色品種增多,光效大幅度提高,目前的紅色LＥD光效已可以到100lm/Ｗ,綠色ＬEＤ也可達到５0lm／Ｗ,單個LED的光通量可達到幾十流明.尤其是近年來高光效,高亮度的白光LＥＤ的開發(fā)成功,使得ＬＥD在照明領域的應用成為可能。自愛迪生發(fā)明白熾燈以來的１00多年中,電光源照明經歷了三個重要進展階段，這三個階段中的代表性光源分別為白熾燈，熒光燈和高強度氣體放電燈。現(xiàn)在人們普遍認為LED將可望進展成第四代光源,即半導體照明.1半導體發(fā)光二極管的特點LＥD是半導體器件通過ＰN堅固現(xiàn)電光轉換．其特點為:1．1節(jié)能,不引起環(huán)境污染LED的能耗較小,隨著技術的進步,將成為一種新型的節(jié)能照明光源．目前白光LＥD的光效已經達到２5lｍ/W，超過了一般白熾燈的水平,且有人按現(xiàn)在LＥD的技術進展速度猜測,到2005年，白光LED的光效可以達到5０l(fā)ｍ/W,而到2０1０-２０１５年，白光LED的光效有可能達到15０～20０l(fā)ｍ/W,遠遠超過了現(xiàn)在全部照明光源的光效.此外，現(xiàn)在廣泛使用的熒光燈，汞燈等光源中含有危害人體健康的汞，這些光源的生產過程和廢棄的燈管都會造成對環(huán)境的污染.LED則沒有這些問題,是一種”清潔"的光源．1．２壽命長一般來講，一般白熾燈的壽命約為100０h，熒光燈,金屬鹵化物燈的壽命也不超過1萬ｈ，而ＬＥD的使用壽命可長達數(shù)萬ｈ．1．3結構堅固LED是用環(huán)氧樹脂封裝的固態(tài)光源，其結構中沒有玻璃泡，燈絲等易損壞的部件，是一種全固體結構，因此能夠經受得住震動,沖擊而不致引起損壞。除此之外,LＥＤ作為照明用光源還有一些難能寶貴的優(yōu)點，例如:發(fā)光體接近點光源,便于燈具設計；發(fā)光響應時間短；易于做成薄型燈具，節(jié)省安裝空間等等．綜上所述，LED是一種符合綠色照明要求的光源．所謂＂綠色照明"的概念就是指通過科學的照明設計，采用效率高，壽命長，平安和性能穩(wěn)定的照明電器產品（電光源,燈用電器附件，燈具，配線材料，以及調光掌握設備和控光器件)，改善提高人們工作，學習,生活的條件和質量,從而制造一個高效,舒適，平安，經濟，有益的環(huán)境并充分體現(xiàn)現(xiàn)代文明的照明.２研發(fā)照明用LＥＤ的技術關鍵LED照明目前還只能用于一些特殊場合．廣泛使用的照明光源應該是白光ＬＥＤ,而目前國內外已研制成的白光LED光效還不夠高，功率也不夠大，價格較貴．如果要求全面取代目前普遍使用的白熾燈或熒光燈,尚有一些技術上的難題需討論解決。(1）首先是發(fā)光效率問題.提高LEＤ的發(fā)光效率最主要的方法是改進半導體發(fā)光材料與ＬED芯片的結構和制造工藝．由于這部分工作需要扎實的理論討論基礎和先進的半導體工藝設備，開展這方面討論工作不太容易.（2）高功率問題。作為照明，單個LED輸出的光通量必須足夠大,欲加大ＬED的光通量,首先必須注入足夠的電功率.但LＥD芯片的溫升不能過高，否則各項性能格外是使用壽命會受到很大的影響。顯然,設計較大輸入功率的LＥD器件和燈具，除需用面積較大的芯片外,還必須有良好的散熱結構?，F(xiàn)在國外一些聞名公司已設計研制了一些特殊的LED器件結構,并已獲得了較好的效果．（３）由于通常的LＥＤ發(fā)出的光相對集中于一個較小的立體角范圍內，一般燈具中的反射器就不再是必要的光學組件，而往往用透鏡作為準直光學組件。例如，用凸透鏡或菲涅耳透鏡產生平行光束.然后，用枕形透鏡，楔形棱鏡等使光束重新集中,偏折產生滿意各種照明燈標準要求的光分布．這就要求對LEＤ照明燈的燈具進行獨特的二次光學系統(tǒng)設計.（４)由于ＬEＤ照明需由多個LED管組成,其參數(shù)離散性也是一個技術問題.除了通過預選,分類,盡量保證一致性以外,還必須設計合理的燈具結構（包括ＬED的排列和位置布局）和討論合適的驅動電路，防止偶爾產生的能量集中而燒毀部分LED。(5）此外,由于多個ＬEＤ組成一只照明燈具時，免不了對ＬＥD進行并聯(lián)，串聯(lián).而在使用過程中只要有一個LED短路或開路,都將會導致整小片或整條ＬＥD熄滅，影響照明效果．為此，必須討論簡潔而廉價的保護電路,使這種不良影響降至最低限度。（6)鑒于LＥＤ對散熱條件的要求較高，如果管芯結溫超過標準限定值，將導致不行恢復性光強衰減.因此，除使用時要有足夠的散熱措施外，還必須有合理的電路設計和電路布局，盡量使LED保持良好的工作狀態(tài)，充分發(fā)揮它的長壽命優(yōu)點．3結束語盡管進展發(fā)光二極管照明系統(tǒng)目前尚存在一系列技術關鍵問題需要解決,但隨著發(fā)光二極管管芯光效的飛快提高,發(fā)光二極管的封裝與燈具制造工藝的進一步改進，一些經濟上和技術的障礙將逐步消除.信任在不久的將來,這類照明系統(tǒng)能在很多領域獲得廣泛應用.白光LＥＤ車用照明技術進展現(xiàn)狀目前ＬED在車外的主要應用在于制動燈，前方轉向燈,后方轉向燈，左右兩側轉向燈，后方霧燈和倒車燈方面,而在頭燈還處在討論開發(fā)階段，雖然已有部分先進廠商已有展出樣品頭燈，但還沒有達到商業(yè)化批量生產的程度,其主要緣由，包括：單個白光LED組件的亮度不足,而頭燈所使用的ＬED尚有易衰減,價格過高等問題存在．細數(shù)當前國際汽車廠商，例如ＢMＷ,Bｅnｚ,Aｕdｉ，Lexuｓ等一級車廠,相繼推出各類型新款汽車，藉以吸引消費者。其中最富變化性，最引人注目的便是眩光奪目的白光LEＤ車燈款式。過去,曾經有人將LED稱為第4代汽車照明光源,這是由于ＬED頭燈除了一次性投入較高之外，在壽命，亮度,耗電方面，都有傳統(tǒng)白熾燈，鹵素燈等照明設備無法相比擬的競爭優(yōu)勢．汽車頭燈必必要興起才能帶動車用LEＤ產業(yè)過去10年中，高亮度的LＥＤ間續(xù)被應用在汽車,卡車及大型巡游車的內外車燈等領域.依據(jù)ＥyeｓplｙJａｐan市場調查，在20０4年大約有30％的新車款以LED作為車尾燈或高位剎車燈，大部份新出廠汽車及大型交通工具已開頭使用LEＤ作方向指示燈及第三煞車辨識燈．在此趨勢進展下,車用ＬED在2００3年的市場規(guī)模超過2億美元，２00４年市場規(guī)模約為２．３6億美元,２00５年市場規(guī)模則超過了3億美元．隨著采納LEＤ的新車款逐年擴張，很多專家全都認為往后數(shù)年中，仍可望維持二位數(shù)的成長率,預估２008年時市場規(guī)模將突破４．5億美元.倘若白光LＥD汽車頭燈能開發(fā)出新的產品及技術,汽車用LＥＤ市場規(guī)模將持續(xù)擴大，各方猜測也將提早發(fā)生.汽車頭燈屬于車外使用的LＥＤ種類,其技術特性指針跟手持式等消費設備所使用的白光LＥD類似，不過，對ＬＥＤ發(fā)光角度，色差，亮度,閥值電壓，電流等光學,電學性能的全都性和牢靠性要求更高.目前LEＤ在車外的主要應用在制動燈，前方轉向燈，后方轉向燈,左右兩側轉向燈，后方霧燈和倒車燈方面,而頭燈還處在討論開發(fā)階段,雖然有部分先進廠商已有展出樣品頭燈，但還沒有達到商業(yè)化批量生產的程度，其主要緣由包括單個白光LＥD組件的亮度不足，而頭燈所使用的LED尚有易衰減,價格過高等問題。白光LＥD如何因應車上特殊要求長期以來，車上所使用的頭燈是以白熾燈，鹵素頭燈或氙氣頭燈（HＩD)作為主發(fā)光源，并參照汽車燈的光學，電學及外形為主要標準,這些標準也在這2年經由LＥD廠，汽車廠商及汽車協(xié)會大力推廣下逐步而緩慢地轉變．曾有汽車廠商電氣專家表示,汽車廠其實很樂見"以白光ＬＥＤ光源來代替白熾燈的ＬED汽車頭燈”，不過，在設計上必必要參照傳統(tǒng)頭燈的發(fā)光源標準來設計,LＥD光源的特點屬于數(shù)組式,但因此白光ＬＥD頭燈而言,則是一項全新的思路．其技術路線必必要應用白光LEＤ光源的單色性，不加濾色片直接選用不同波長的多個高效LＥD組件設計成分,才能滿意汽車頭燈具設計及加工的特殊性.ＬEＤ組件主要有３項要求：ＬＥD必須具有高效，大功率，高牢靠性(－４0℃～125℃)；符合電學，光學參數(shù)穩(wěn)定性,全都性的高要求，譬如，在同一批組件的閥值電壓不全都性必必要小于0。1Ｖ；LＥD組件在點亮后,其使用壽命必須超過1，０００小時，發(fā)光強度衰減值要小于20%．▲反射型與投射型ＬED發(fā)光源3Ｄ圖白光ＬED須突破瓶頸汽車頭燈才有前景將來汽車頭燈在開發(fā)演進過程中，ＬEＤ光源必須符合先進汽車照明設計，造型,體積與效率為當前ＬＥD頭燈設計的當務之急,如何將此目標做最佳化的設計，將會是將來LED車燈設計上尋求突破的主要工作．雖然目前距離白光LＥD頭燈商品化仍有距離,可是國外車燈大廠仍不斷推出新型的LED頭燈雛型,因此，諸多傳統(tǒng)的車燈廠商莫不加緊腳步,開發(fā)白光LEＤ頭燈,協(xié)作高亮度LＥＤ,才能在最快的時間內掌握LED頭燈產品的開發(fā)時機.不過，相較于目前汽車廠所使用的HＩD或鹵素燈,在成本上白光LＥD價格還是高出很多，而要達到規(guī)范上所要求的亮度，必須使用多組的白光LED才能達到亮度需求。ＬEＤ與傳統(tǒng)燈具結合轉變設計路徑傳統(tǒng)的汽車頭前燈的設計方式,是以平滑拋物面所構成的反射效果，再搭配上花紋透明燈殼，將光源集中置于拋物面的焦距，以便形成平行光束，再經過小凸透鏡而形成雕塑光源．以目前兩大主要汽車頭燈應用分為多重反射鏡面車燈(Mｕｌti-Reｆlｅcｔor；MR)與投射式汽車頭燈(PｒojectionSystem）。雖然兩種款式的設計方式，都能符合LＥD的發(fā)光原理及設計,不過,LＥＤ是以面光源形式來產生光源,其發(fā)光立體角只是傳統(tǒng)光源，不到鎢絲燈泡的５0％的發(fā)光效率,因此，光學設計必須再經過重新改良．這當中最關鍵便是在于"汽車頭燈設計概念＂的轉變.光束聚焦的工作不再靠透鏡，而是由白光LＥＤ的周圍反射面來負責,其反射面是輕質塑料表面涂裝了格外光亮的鋁層，曲面外形光學設計格外簡潔,其表面可能是光滑面，或是格狀，多面狀的組合。這也將會是白光LＥＤ汽車頭燈在設計技術及照明藝術上的重大轉變；此后,汽車的近光燈,遠光燈，方向燈將可整合成一體的燈組,從汽車頭燈到汽車尾燈的造型便能真正成為汽車造型的一部份，可以與車頭,車尾的造型平滑無接縫地整合于一身．▲傳統(tǒng)頭燈及LED頭燈水平發(fā)光作用示意圖適路性照明與白光LED頭燈將來進展趨勢適路性汽車頭燈照明系統(tǒng)（ＡｄａｐtiｖeＦｒont－lｉｇhtiｎgＳysｔem）已成為將來智能型白光ＬED車燈照明進展趨勢，目前各國車燈制造廠商也對此照明系統(tǒng)大力投入討論開發(fā)。在２0世紀９０年月初期，由于以下兩大領域的新科技運用，使得車輛前方照明系統(tǒng)得以朝提升駕駛視野，及改進其視覺舒適及平安兩方面進一步進展.其中，以新的白光ＬED作為主要發(fā)光材料,以先進傳感器及車用電子相結合的照明光源與計算機幫助工具,可使白光LＥＤ頭燈設計更為貼近汽車產業(yè)應用,并供應汽車頭燈特殊照明．因此,適路性頭燈照明系統(tǒng)在進展一段時間后，歐洲法規(guī)方面對適路性前方照明系統(tǒng)也訂定出了一些規(guī)章,提出適路前方照系統(tǒng)包含三大元素,位于車輛兩側的照明組件，系統(tǒng)掌握與供應及操作裝置．▲AFS信號傳輸基本架構圖目前雛型白光LＥＤ燈包含了三項功能，可視不同路況,包括:一般路面,都市路面，高速路面，濕路路面進行光線調整，失效模式（回復原始設定）與遠光燈,其中的光線變化則是利用白光LED光形疊加的概念，點亮不同的LED單元模塊,以達到不同光線的設置,而不是利用傳統(tǒng)車燈以驅動馬達原理來達到適路性照明的功能.在進行數(shù)組式白光ＬEＤ頭燈設計前，只具單一功能的白光LED模塊設計必須先行納入考慮，主要是由于白光ＬＥD頭燈功能要求符合AFＳ可變光形的分布情況，因此必須由數(shù)個不同反射鏡模塊來加以組合，才能達到此項設計要求。另一方面，在頭燈的反射鏡設計基礎上,采納三種光形的反射鏡來達成ＬED頭燈的近光燈基本光形設計，另外再加上遠光光形的反射鏡，使光形分布可依照頭燈模塊不同需求,再由反射鏡加上遮片后排列組合而成．在分析設計完成最佳化LＥD投射式單元后，開頭進行智能型LED頭燈雛型的系統(tǒng)功能設計，依照ＡFS規(guī)范要求,在雛型設計時，必須以四種不同光形的近光燈光形及一個遠光燈光形來達成適路性的光線需求．依據(jù)汽車制造業(yè)的習慣來看，傳統(tǒng)的車燈設計是利用幾何光學的光路追跡法設計而成，并不會將物理光學理論中的干涉衍射及色散對光能量的影響納入考慮，因此頭燈白光LED的強度與通過該點的光線數(shù)目成正比，且不受光程影響．另外,線光源能量也要達到分布均勻，功率密度也必須與總功率與長度成正比.業(yè)界實際應用案例目前,絕大部分汽車頭燈具的廠家，一般只在近光燈上搭配白光ＬＥD模塊，而遠光燈則使用HID燈.此外，與豐田，本田汽車合作的白光LED廠家也展出了汽車白光LED頭燈光源，給人留下了白光ＬED模塊正在走向大功率化的印象．在此，擷取Stanｌey，OSRＡM，Koitｏ等廠商所發(fā)表的白光ＬED頭燈目前的設計與產品進展狀況。在2０08年后，白光LEＤ發(fā)光效率將超過HＩD—斯坦利電氣(Staｎｌey）推出的汽車頭燈是與德國Ｈellａ聯(lián)合開發(fā)的。該頭燈樣品是將4個大型LED芯片封裝成一個大功率白光LＥＤ模塊，在近光燈上配備五個這種模塊，遠光燈上配備兩個。近光燈點亮時的光束總計為700ｌm,據(jù)該公司公布數(shù)據(jù)表示,在將來必須確保白光LED能達到HIＤ剛上市時的亮度，每個白光LED模塊發(fā)出14０l(fā)ｍ左右的光束。在實驗后的樣品消耗的電力與同等亮度的ＨID燈相比,初步評估為HID的1.４至1。６倍.Ｓtanlｅｙ內部人員更大膽預言,到了200８年前后，白光LＥD頭燈將會與ＨＩD燈的發(fā)光效率并駕齊驅.適路性白光ＬED設計——日本小系（Koiｔｏ）制作所推出的汽車頭燈配備有１１個白光LED模塊,包括，近光燈6個,遠光燈時則另加５個．據(jù)該廠商表示，在近光燈點亮時的光束可達到800lｍ至10０0lｍ；另外,也可依據(jù)行駛狀態(tài)，對近光燈用的白光LED模塊點亮進行掌握．白光ＬEＤ光源系統(tǒng)的能量轉換效率為65%-歐司朗（Oｓrａｍ）也推出名為＂OSTAR"的白光LED汽車頭燈模塊，其架構是將４個１mｍ大型LED芯片，將其整合封裝后,使每個模塊的光束高達３00lm.另外，OSＲAM也使用OＳTAR研發(fā)出驅動白光ＬＥＤ模塊的電源ＩＣ在內的光源系統(tǒng)，只要經由該系統(tǒng)通上電后，便具有６5％的光能轉換效率,而在散熱方面，在LEＤ的光源背面搭配上散熱片,藉以提高光源冷卻效率．高亮度LＥD的結構特點和應用雖然LED是電流器件——高亮度LED也不例外，但汽車尾燈，剎車，轉向信號照明等應用場合仍能受益于電壓驅動器結構。當效率更高的ＬＥD可供使用時，零售店和住宅的LED室內照明將可能很快消滅．LED制造商們只是剛剛開頭解決高色溫光源問題。由于高亮度LＥＤ制造工藝,器件設計,組裝技術三方面的進展，LＥD發(fā)光器的性能始終在提高,其成本一直在降低，性能提高和成本降低的速度都令人難忘．結設計，PN再輻射磷光體和透鏡結構都有助于提高效率,因此也有助于提高可獲得的光輸出（附文《實驗室中的LＥＤ》．就高輸出白光LＥD而言，寬光譜性能的提高）使人對一般照明用的低維護高能效光源抱有盼望.雖然實現(xiàn)可與標準熒光燈媲美的ＬＥD效率還需要一段時間,但正如半導體照明行業(yè)協(xié)會（ＳemiconduｃｔorＬigｈｔｉｎgＩｎdｕstｒｙＡssociａｔioｎ)主席ＹungSLiu所說：”ＬEＤ燈也是比較環(huán)保的產品，由于它與熒光燈不一樣，不使用水銀。＂固態(tài)照明在成分和工作效率方面的環(huán)保優(yōu)勢目前并不是主要的市場推動因素，但確實使這種技術及其供應商有了良好的形象.與此同時,在各種領域工作的OＥM設計師和推銷人員始終在擴大固態(tài)照明的實際應用范圍,并始終親密凝視著市場的接受程度。然而,最終用戶在固體照明設備壽命內的成本利益體驗各不相同,這與傳統(tǒng)照明設備大相徑庭。這個事實使市場的價值觀變簡潔化。與鎢絲燈泡和熒光燈泡相比，高亮度LEＤ的使用成本和維護成本低得多,這就可以抵消LED較高的初始成本.盡管以上論述也許是很吸引人的,但卻令其在＂價格第一,其它其次＂思想傾向支配的消費市場上造成很大的推銷難度。燈夾具制造商歷來在各自設計中不考慮燈泡的熱管理，只是供應足夠對流來確保鎢絲燈的高工作溫度不會帶來周圍材料失火危險或夾具操作者灼傷危險．這一事實使高輸出固態(tài)照明設備的大批量生產簡潔化.然而，如果最終的設計是要使ＬED的光輸出和工作壽命最佳,則高亮度LEＤ的夾具就需要肯定的熱設計.因此，雖然不會很快看到高亮度LED把傳統(tǒng)鎢絲燈或熒光燈從五金店和家庭中心貨架上擠出去,但這些器件正在打入汽車，交通掌握，外部標志等市場段,由于在全部這些領域,燈的高效率和長壽命會增加顯而易見的價值。高亮度LEＤ斬露頭角實際上,很少聽到有人在同一句話中使用”早期采納者＂和"汽車市場段”兩個短語。一些人也許會斷言,這種并置會在沖突修飾法中大行其道。然而,高亮度LＥD給汽車制造商帶來了幾個引人注目的特性，而且，雖然這種應用比較新，但它們的基本特性多數(shù)來源于制造ＬEＤ指示器-—比它們老得多并且已得到了很好證明的類似產品-—的相同原理和類似工藝.LＥＤ汽車尾燈,轉向信號燈，工作燈,剎車燈可克服鎢絲白熾燈固有的幾大缺點。汽車常常受到的中等程度沖擊和震動會縮短燈絲壽命．同樣，由燈絲電阻正溫度系數(shù)引起的瞬間浪涌電流會加速燈泡的毀壞．熱循環(huán)—-剎車燈工作的一個重要特性,往往會縮短白熾燈壽命。白熾燈泡的瞬間浪涌電流也使電路保護和故障檢測的任務變簡潔化．汽車制造商必須把保險絲額定值和故障檢測閾值設定到足夠大的電流值,才能適應浪涌電流幅值和持續(xù)時間，而不會發(fā)生保險絲燒斷故障或不會檢測到假故障．相比之下,在汽車患病典型振幅和頻率范圍內的沖擊和震動的情況下，LED結構比燈絲更堅固耐用。LGＤ結構的重量輕和尺寸小,從而可削減沖擊和震動產生的機械力矩.LＥＤ尺寸小，還使汽車設計師能夠把照明燈設計得體積較小，并將其設計成更符合汽車總體設計的要求.例如,一些汽車不是把CＨMSＬ（中間高位剎車燈）模塊安裝在后蓋板上，而是利用LED所需體積小這一點，把該功能包含在后備箱蓋中（圖1）．汽車尾燈照明與掌握系統(tǒng)提出了幾個有趣的問題,這些問題也會消滅在掌握器件和被掌握器件彼此相距很遠的其它系統(tǒng)中。ＬED本質上是電流器件。電子空穴對在場致發(fā)光化合物內復合,并且在復合時放射光子.電流的增大會相應提高復合速度和光通量輸出．這一過程的效率不是１０0%（幾乎達不到100%)，因此電流的增大還會通過１—h功耗增加器件的自熱．除非工作條件惡劣，否則LED一般不會像鎢絲燈那樣發(fā)生災難性故障,但卻往往會因老化而變暗。很多器件設計師把LED的壽命終止定義為光輸出降至初始值5０%的時間.過流和過熱條件會加快LED壽命終止，因此多數(shù)器件制造商建議OEM仔細掌握LEＤ的能源.這些特性示意,為了達到LED在汽車CHMＳＬ或尾燈組件中的１1年預期壽命,汽車車體掌握模塊應該以恒定電流來操作各個器件。然而,正如ＡｎalｏgDeｖｉcｅs公司汽車市場專家ＢillReiｄｅl所說,恒流設計使車體掌握模塊和燈組件之間的布線簡潔化，并驅使設計師把功率掌握IC從車體掌握模塊中取出,把它放入燈外殼中．恒壓驅動能使掌握IC保留在需要掌握ＩC故障檢測狀態(tài)信息的掌握模塊內,而且能在同一設計中減少外部組件(即保險絲)的數(shù)量以及掌握模塊和燈外殼之間的布線數(shù)量．TexａsIｎsｔrumenｔs公司汽車應用工程師KeｉｔhWolfｏrd贊同地說:"ＬＥD掌握ＩC的功能之一就是保險絲的功能。如果你把LED驅動器放置在燈外殼中，你就必須把電傳送到那個位置，并給LED驅動器裝保險絲……而如果你有一個中央照明模塊，則你必須做的僅僅是給連接該模塊的電源饋線裝保險絲.借助LED驅動器的診斷功能，如果連接某個燈外殼的電線短路,你就能用電子設備來保護它，而不必為每條燈外殼連線裝保險絲。”ＡnaｌogDeｖiｃｅｓ公司的ＡD８240LED驅動器／監(jiān)視器是這種方法的簡略體現(xiàn)。該器件工作電流是３00mA，供電電壓范圍是9V～27V。PＷＭ輸入掌握著燈亮度，從而實現(xiàn)符合汽車規(guī)定的白天和夜晚不同最低亮度級。過流檢測電路由一個外部高壓側分流電阻器和一個片上比較器組成.如果分流電阻器兩端的電壓降超過參考電壓(一般是5V）,過流檢測電路就鎖住輸出驅動信號.鎖存器在每個PＷM周期之后會復位.分流電阻器和外部PＮP傳送組件限制最高負載電流．制造商建議的0。1Ω~0。5Ω分流電阻范圍對應于２Ａ～0.4Ａ的最大負載電流．掌握模塊的微掌握器通過一條ADＣ輸入通道來讀?。蒀檢測引腳的讀值,就能監(jiān)視負載電流.售價為1。１5美元（1０００件批量)的AD8240能檢測開路負載,短路和局部故障,如一串串聯(lián)ＬEＤ中的一個LED短路這種情形．這種驅動器／監(jiān)視器IC采納MSOP—8封裝.在需要低壓側掌握器的設計中，設計師可以考慮使用Ｍelexis公司的MLX１08０１，由于MＬX１08０１采納SO—８封裝,能在沒有外部傳送器件的情況下汲取55０mA肯定最大峰值電流和4０0ｍA肯定最大平均電流。一種帶后綴Ａ的封裝選件采納帶熱襯墊的MＬＰD－８封裝,而所用裸芯片不變，從而把RΘJA從1２0K/W降低至37K/Ｗ．這種封裝改進可使肯定最大峰值電流和肯定最大平均值電流分別提高至１.２A和７50mA。一根診斷引腳使本機微掌握器能通過一個ADC通道來監(jiān)視負載電流．那些驅動器／監(jiān)視器芯片多于AＤC通道的設計可以求出接地電流之和,并且借助一根模擬輸入引腳來監(jiān)視總接地電流（圖2)．Meｌｅｘis公司的MLX108０1的特點是一組瞬態(tài)脈沖，40V負載轉儲以及不正常引發(fā)的欠壓條件，這些都是該器件必須承受的預期非標準工作條件.一個可編程非易失數(shù)據(jù)鎖存器使OＥM能通過一個片上檢測二極管或外部檢測二極管來進行溫度測量．一根掌握輸入引腳可實現(xiàn)ＰWM調光,這是ＬＥＤ驅動器的一個常見特性.使這一掌握輸入引腳保持低電平３2毫秒以上，就會迫使驅動器進入睡眠模式,從而使其靜態(tài)電流從2mA減小至１05ｍA．使該掌握輸入引腳保持高電平８mS，就可啟動一個只持續(xù)３０0ｍS的喚醒序列。標準和白光LED的基礎知識與驅動摘要:很多年來，發(fā)光二極管（LED)廣泛的應用于狀態(tài)顯示與點陣顯示板．現(xiàn)在，不僅可以選擇近期剛剛研發(fā)出來的藍光和白光產品（普遍用于便攜設備)，而且也能在已有的綠光,紅光和黃光產品中選擇。例如，白光LEＤ被認為是彩色顯示器的抱負背光源。但是，必須注意這些新型LED產品的固有特性，需要為其設計適當?shù)墓╇婋娫?本文描述了新,舊類型LED的特性，以及對驅動電源的性能要求.標準紅光,綠光和黃光LED使ＬＥＤ工作的最簡潔的方式是，用一個電壓源通過串接一個電阻與LED相連。只要工作電壓（VＢ)保持恒定,ＬＥＤ就可以發(fā)出恒定強度的光（盡管隨著環(huán)境溫度的上升光強會減小）.通過轉變串聯(lián)電阻的阻值能夠將光強調節(jié)至所需要的強度。對于5mｍ直徑的標準LED,圖1給出了其正向導通電壓（VF）與正向電流(IＦ）的函數(shù)曲線注意ＬＥＤ的正向壓降隨著正向電流的增大而增加．假定工作于10ｍＡ正向電流的綠光LED應該有５V的恒定工作電壓，那么串接電阻RV等于（５V-ＶF,１0mＡ）/１０ｍA=３０0Ω。如數(shù)據(jù)表中所給出的典型工作條件下的曲線圖（圖2）所示,其正向導通電壓為2V。圖1.標準紅光,綠光和黃光ＬED具有1．4V至2.６Ｖ的正向導通電壓范圍．當正向電流低于10ｍA時，正向導通電壓僅僅轉變幾百毫伏．圖２．串聯(lián)電阻和穩(wěn)壓源供應了簡潔的ＬED驅動方式.這類商用二極管采納GａＡｓP(磷砷化鎵)制成。易于掌握,并且被絕大多數(shù)工程師所熟知，它們具有如下優(yōu)點：所產生的顏色（放射波長）在正向電流，工作電壓以及環(huán)境溫度變化時保持相當?shù)姆€(wěn)定性.標準綠光ＬED放射大約5６５nｍ的波長，容差僅有25nm.由于顏色差異格外小,在同時并聯(lián)驅動幾個這樣的LED時不會消滅問題(如圖3所示）。正向導通電壓的正常變化會使光強產生微弱的差異,但這是次要的。通?？梢院鲆曂粡S商,同一批次的ＬEＤ之間的差異．正向電流高至大約1０ｍA時，正向電壓變化很小。紅光LED的變化量大約為2０0mV,其它顏色大約為４０0mＶ(如圖1所示）。相比之下，對于低于１０mＡ的正向電流，藍光和白光LED的正向電壓變化更小?？梢灾苯邮褂昧畠r的鋰電池或三節(jié)NiMH電池驅動．圖3.該圖給出了同時并聯(lián)驅動幾個紅光,黃光或者綠光ＬED的結構，具有很小的顏色差異或亮度差異.因此,驅動標準ＬEＤ的電流消耗格外低．如果LEＤ的驅動電壓高于其最大的正向電壓，則并不需要升壓轉換器或者簡潔昂貴的電流源．LED甚至可以直接由鋰電池或者3節(jié)NiMＨ電池來驅動，只要因電池放電而導致的亮度減弱可以滿意該應用的要求即可.藍光LＥD在很長的一段時間內都無法供應放射藍光的LＥＤ.設計工程師僅能采納已有的顏色：紅色，綠色和黃色。早期的”藍光＂器件并不是真正的藍光ＬEＤ,而是包圍有藍色散射材料的白熾燈.幾年前，使用純潔的碳化硅（SiＣ）材料研制出了第一個”真正的藍光”LED,但是它們的發(fā)光效率格外低．下一代器件使用了氮化鎵基料,其發(fā)光效率可以達到最初產品的數(shù)倍。當前制造藍光ＬED的晶體外延材料是氮化銦鎵（IｎＧaN)．放射波長的范圍為４50nm至４70ｎm,氮化銦鎵LEＤ可以產生五倍于氮化鎵LＥD的光強．白光ＬED真正放射白光的LＥD是不存在的．這樣的器件格外難以制造，由于LEＤ的特點是只放射一個波長。白色并不消滅在顏色的光譜上；一種替代的方法是，利用不同波長合成白色光.白光LED設計中采納了一個小竅門.在放射藍光的IｎGａＮ基料上掩蓋轉換材料,這種材料在受到藍光激勵時會發(fā)出黃光．于是得到了藍光和黃光的混合物,在肉眼看來就是白色的（如圖４所示)。圖4．白光ＬＥD的放射波長(實線）包括藍光和黃光區(qū)域的峰值,但是在肉眼看來就是白色。肉眼的相對光敏感性（虛線)如圖所示。白光ＬED的顏色由顏色坐標定義．Ｘ和Y坐標的數(shù)值依據(jù)國際照明委員會（CIＥ）的15。2規(guī)范的要求計算得到。白光ＬED的數(shù)據(jù)資料通常會簡略說明隨著正向電流增加而引起的顏色坐標的變化(如圖5所示）.圖5.正向電流的變化轉變了白光LED(ＯＳRAMＯptoSemicｏnｄｕctoｒs的LEＱ983）的顏色坐標，并因此轉變了白光質量．不幸的是，采納InGaＮ技術的LED并不像標準綠光,紅光和黃光那樣容易掌握．IｎGaNLEＤ的顯示波長(顏色）會隨著正向電流而轉變（如圖６所示）。例如，白光LED所呈現(xiàn)的顏色變化產生于轉換材料的不同濃度，以及藍光發(fā)光ＩｎGaN材料隨著正向電壓的變化而產生波長變化.從圖5可以看到顏色的變化，X和Ｙ坐標的移動意味著顏色的轉變(如前所述，白光LＥD沒有明確的波長．）圖6.增加的正向電流通過轉變其放射波長而轉變了藍光LＥＤ的顏色．當正向電流高至10ｍA時,正向電壓的變化很大。變化量的范圍大約為8０0mV（有些二極管型號變化會更大一些)。電池放電引起的工作電壓的變化因此會轉變顏色，由于工作電壓的變化轉變了正向電流。在10mＡ正向電流時,正向電壓大約為3。4V（該數(shù)值會隨供應商的不同而有所不同，范圍從３。1V至4。0V)．同樣,不同LＥD之間的電流-電壓特性也有較大差異．直接用電池驅動LＥD是很困難的,由于絕大數(shù)電池會隨著放電使電壓低于ＬＥD所需要的最小正向導通電壓。驅動并聯(lián)白光ＬED很多便攜式或采納電池供電的設備使用白光LED作為背光。格外是PＤA彩色顯示器需要白色背景光,以恢復所盼望的顏色,恢復顏色要與原物很接近。未來的3Ｇ手機支持圖片和視頻數(shù)據(jù)，這也需要白色背光.數(shù)碼照相機，MP３播放器和其它視頻，音頻設備也包括需要白色背光的顯示器.在絕大多數(shù)應用中，單個白光LED是不夠的,需要同時驅動幾個LED。必須采納特定的操作，以確保它們的強度和顏色全都,即使是在電池放電或其它條件變化時．圖7給出了一組隨機選擇的白光LED的電流－電壓曲線．在這些LED上加載３.3Ｖ電壓(上端虛線）會產生2mA至5mＡ范圍的正向電流,導致不同亮度的白光.該區(qū)域中(如圖５所示)Y坐標變化很猛烈,會導致顯示顏色的不真實．同樣,LEＤ也具有不同的光強，這會產生不均勻的亮度．另外一個問題是所需的最小供電電壓，LＥD要求高于3Ｖ的電壓驅動,若低于該電壓，幾個LEＤ可能會完全變暗。圖7.曲線顯示了不同白光LED的電流—電壓特性之間的相當大的差異,甚至是從同一產品批次中隨機選擇的ＬED．因此，用恒定的３。３Ｖ驅動這樣幾個并聯(lián)的ＬED會導致不同亮度的白光（上虛線）.鋰電池在完全布滿電時可以供應4.2V的輸出電壓，在很短的一段工作時間內會下降到標稱的3。５V.由于電池放電,其輸出電壓會進一步下降到3。0Ｖ．如果白光LEＤ直接由電池驅動，如圖3所示,則會產生如下問題：首先,當電池布滿電時，全部的二極管都被點亮,但會具有不同的光強和顏色.當電池電壓下降至其標稱電壓時,光強減弱，并且白光間的差異變得更大.因此，設計人員必須考慮電池電壓和二極管正向電壓的數(shù)值，而需要計算串聯(lián)電阻的阻值.（隨著電池徹底放電,部分ＬＥD將會完全熄滅。）帶有電流掌握的電荷泵LED供電電源的目標是供應一個足夠高的輸出電壓,并且在并聯(lián)連接的LED上加載同樣的電流.注意(如圖５所示)，如果并聯(lián)配置的全部ＬED具有一致的電流,那么全部的LＥD將會具有相同的顏色坐標．Maxim供應帶有電流掌握的電荷泵,以實現(xiàn)這一目標(MAX1912）.圖８所示的三個并聯(lián)的ＬED,電荷泵具有較大量程,可以提高輸入電壓至1。５倍。早期的電荷泵只能簡潔的使輸入電壓倍壓，而新的技術則供應了更好的效率。將輸入電壓上升至恰好可以驅動ＬED工作的電平.連接至SET(１０引腳）的電阻網絡保證全部LＥＤ的電流全都．內部電路保持SEＴ電平在２0０mＶ，這樣就可以計算出流經每個LED的電流ILED=２00mV／１0Ω＝20mA。如果某些二極管需要較低的電流，可以同時并聯(lián)驅動3個以上的LED,ＭAX191２的輸出電流可達６0mＡ．進一步的應用和圖表可以參考ＭAＸ191２數(shù)據(jù)資料．圖8.IＣ內部包括電荷泵和電流掌握,電荷泵為白光ＬＥD供應足夠的驅動電壓，而電流掌握通過給每個LＥD加載同樣的電流來確保均勻的白光．簡潔電流掌握如果系統(tǒng)供應高于二極管正向導通電壓的電平，白光LEＤ可以很容易的被驅動.例如,數(shù)碼照相機通常包括一個＋5V供電電源.如果那樣的話,就不需要升壓功能，由于供電電壓足以驅動ＬＥD.對于圖8所示電路，應該選擇一個匹配的電流源.比如,MAＸ１916可以同時驅動3個并聯(lián)的ＬＥD（如圖9所示）。圖９.單個外部電阻（RＳEＴ）設定流經每個LＥD的電流數(shù)值。IC的使能引腳（ＥN）上加載脈寬調制信號可以實現(xiàn)在簡潔的亮度掌握(調光功能).工作簡潔：電阻RSET設定加載至所連LED的電流．這種方法占用很少的PCB空間。除ＩＣ（小巧的６引腳SOＴ2３封裝）和幾個旁路電容之外，僅需要一個外部電阻。IC具有極好的電流匹配，不同ＬED之間差別０.3％.這種結構供應了相同的顏色區(qū)域，因此每個ＬＥＤ具有全都的白光亮度.調光轉變光強某些便攜式設備依據(jù)環(huán)境光線條件來調節(jié)其光輸出亮度，有些設備在一段較短的空閑時間之后通過軟件降低其光強。這都要求LEＤ具有可調光強,并且這樣的調節(jié)應該以同樣的方式去影響每路正向電流，以避開可能的顏色坐標偏移.利用小型數(shù)模轉換器掌握流經RSＥT電阻的電流可以得到均勻的亮度。6位分辨率的轉換器,比如帶有ＩC接口的MＡＸ53６2或者帶有SPI接口的ＭAＸ５3６5,能夠供應32級亮度調節(jié)（如圖１０所示)．由于正向電流會影響顏色坐標,因此ＬED白光會隨著光強的變化而轉變。但是這并不是問題,由于相同的正向電流會使得這個組里的每個二極管都發(fā)出同樣的光.圖10.數(shù)模轉換器通過全都轉變LED的正向電流來掌握LＥD的調光.使顏色坐標不發(fā)生移動的調光方案叫做脈寬調制。它能夠由絕大多數(shù)可以供應使能或者關斷掌握的電源器件實現(xiàn)．例如,通過拉低ＥＮ電平禁止器件工作時,MＡX1９1６可以將流經LEＤ的泄漏電流限定在1Ａ，使放射光為零。拉高EＮ電平可以管理可控的LED正向電流．如果給EＮ引腳加脈寬調制信號,那么亮度就與該信號的占空比成正比。由于流經每個ＬED的正向電流持續(xù)保持全都，因而顏色坐標不會偏移.但是，肉眼會感覺到占空比轉變帶來的光強變化。人眼無法分辨超過25Hz的頻率，因此２0０—30０Hｚ的開關頻率是PＷM調光的很好選擇．更高的頻率會產生問題，用來切換LＥD開關的短臨時間間隔內顏色坐標會發(fā)生變化．ＰWM信號可以由微處理器的I／Ｏ引腳或其外設供應.可供應的兩度等級取決于所用的計數(shù)寄存器的字節(jié)長度．開關模式升壓轉換器,具有電流掌握除了前面所提到的電荷泵(MAX１９1２）之外，還可以實現(xiàn)帶有電流掌握的升壓轉換器。比如，開關模式電壓轉換器MAＸ１848，可以產生最高至1３Ｖ的輸出電壓，足以驅動三個串聯(lián)的ＬED（如圖11所示）。這種方法也許是最簡潔的，由于全部串接的LED具有完全相同的電流。LED電流由ＲSENＳE與加載在CTＲL輸入上的電壓共同決定.圖１1．開關模式升壓轉換器可以驅動幾個串聯(lián)的LED．這些ＬED都具有相同的正向電流,該電流(比如)由數(shù)模轉換器通過CＴRL輸入來掌握．MAX1848可以依據(jù)前面所描述的任一方法來實現(xiàn)調光功能.通過ＬED的正向電流與加載在CＴRL引腳的電壓成正比.由于當加載在CTRL上的電壓低于1０0mV時MAX184８會進入關斷模式，這樣也可以實現(xiàn)ＰWM調光功能．概述如果能夠通過使ＬEＤ正向電流相等而確保白光放射的均勻性,則可以并聯(lián)驅動白光ＬＥＤ。為驅動LED，應該選擇可控的電流源或者帶有電流掌握的步進轉換器。采納電荷泵或者開關升壓轉換器可以實現(xiàn)這樣的與幾個標準產品的結合．ＬED光電性能測試的主要方面摘要：半導體發(fā)光二極管(LED)是新型的發(fā)光體，電光效率高,體積小,壽命長，電壓低,節(jié)能和環(huán)保,是下一代抱負的照明器件.ＬＥＤ光電測試是檢驗LED光電性能的重要而且唯一的手段，相應的測試結果是評價和反映當前我國ＬＥD產業(yè)進展水平的依據(jù)．制定ＬED光電測試方法的標準是統(tǒng)一衡量LED產品光電性能的重要途徑,是使測試結果真實反映我國LEＤ產業(yè)進展水平的前提．本文結合最新的ＬED測試方法的國家標準，介紹了LED的光電性能測試的幾個主要方面。關鍵詞：半導體發(fā)光二極管測試方法國家標準一，引言半導體發(fā)光二極管（LＥD)已經被廣泛應用于指示燈，信號燈,儀表顯示，手機背光源，車載光源等場合,尤其是白光LED技術的進展，LED在照明領域的應用也越來越廣泛．但是過去對于LEＤ的測試沒有較全面的國家標