毕业设计(论文)-led照明系统工作原理及电路设计[管理资料]
led 节能灯毕业设计

led 节能灯毕业设计随着人们对环境保护意识的提高和能源消耗的增加,节能成为了一个重要的话题。
在这个背景下,LED节能灯作为一种新型照明产品,受到了广泛的关注和应用。
本文将讨论LED节能灯的设计和应用。
一、LED节能灯的原理和特点LED节能灯,即采用LED(Light Emitting Diode)作为光源的节能照明产品。
与传统的白炽灯和荧光灯相比,LED节能灯具有以下几个显著的特点。
首先,LED节能灯具有更高的能效。
传统的白炽灯和荧光灯在发光过程中会产生大量的热量,而LED节能灯则能够将电能直接转化为光能,减少能源的浪费。
其次,LED节能灯具有更长的使用寿命。
LED的寿命通常可以达到数万小时,远远超过传统照明产品的寿命。
这不仅减少了更换灯泡的频率,也减少了废旧灯泡对环境的污染。
此外,LED节能灯具有更好的色彩表现和可调光性。
传统的白炽灯和荧光灯在色彩还原和可调光性方面存在一定的局限性,而LED节能灯则可以根据需要调节色温和亮度,满足不同场景的需求。
二、LED节能灯的设计要点LED节能灯的设计是一个复杂而细致的过程,需要考虑多个因素。
首先,LED的光效和色温选择是设计的关键。
LED的光效表示单位电能转化为光能的效率,通常以流明/瓦(lm/W)来表示。
设计者需要根据实际需求选择合适的LED光效,以达到节能的目的。
同时,色温的选择也很重要,不同色温的光源适用于不同的场景,如暖白光适合居家环境,冷白光适合办公环境。
其次,散热设计是LED节能灯设计的重要环节。
由于LED发光过程中会产生一定的热量,如果不能及时散热,会影响LED的寿命和光效。
因此,设计者需要合理选择散热材料和散热结构,确保LED节能灯的稳定工作。
另外,LED节能灯的电源设计也需要考虑。
LED是直流光源,而市电是交流电源,因此需要将交流电转换为直流电供给LED。
设计者需要选择合适的电源转换器,并考虑功率因素和电源的稳定性。
三、LED节能灯的应用领域LED节能灯具有广泛的应用领域,涵盖了家庭、商业和公共场所等多个领域。
照明系统的工作原理

照明系统的工作原理
照明系统的工作原理是通过电力驱动来提供适当的光线和照明效果。
其中包括三个主要的组成部分:能源供应、光源和控制装置。
能源供应是为照明系统提供所需电力的源头。
常用的能源供应方式有电网供电、太阳能和蓄电池等。
通过这些能源供应方式,电力可以转化为照明所需的能量形式。
光源是照明系统中用来产生光线的装置。
常见的光源包括白炽灯、荧光灯、LED灯等。
不同类型的光源具有不同的工作原理,但都是通过电能转化为光能来实现照明目的。
控制装置是照明系统中用来控制光源亮度和灯光开关的设备。
控制装置可以手动操作或通过自动化系统实现。
通过控制装置,可以调节照明的亮度和颜色,以满足不同环境和需求下的照明要求。
在照明系统的实际应用中,这三个部分密切配合,以达到提供高质量、高效能的照明效果。
能源供应提供稳定的电力支持,光源产生合适的光线,控制装置则根据需求灵活调节照明效果。
这样就可以在不同的场所和需求下,提供适宜的照明环境。
灯具毕业设计论文

灯具毕业设计论文灯具毕业设计论文导言:灯具作为室内装饰的重要元素,不仅能够照明,还能够为室内空间增添独特的氛围和美感。
在现代设计中,灯具已经不再局限于传统的功能性需求,更多地融入了艺术和创新的元素。
本篇论文将探讨灯具设计的创新与发展,以及如何运用新材料和技术来提升灯具的功能和美学价值。
一、灯具设计的创新与发展灯具设计从传统的功能性需求逐渐转变为一种艺术创作的表达。
设计师们不再局限于传统的形状和材质,而是通过创新的设计理念和技术手法,打造出独具个性和创意的灯具作品。
例如,现代灯具设计中常见的抽象形状、流线型和几何图案,都是设计师们对于灯具艺术的创新和发展。
灯具设计的创新不仅仅是形式上的突破,更是对于光线的控制和利用的创新。
通过运用不同的灯光色温、亮度和角度,设计师们能够创造出不同的光影效果,从而为室内空间营造出独特的氛围和美感。
二、运用新材料提升灯具的功能和美学价值随着科技的发展和材料的创新,越来越多的新材料被应用于灯具设计中。
这些新材料不仅能够提升灯具的功能性,还能够增添其美学价值。
例如,采用光导纤维材料制作的灯具,能够实现光线的传导和分布,从而实现更加柔和和均匀的照明效果。
同时,光导纤维材料还能够灵活地塑造出各种形状和结构,为设计师们提供了更多的创作空间。
此外,还有一些新材料如智能玻璃、光敏材料等,通过运用其特殊的性能和功能,设计师们能够创造出更加智能化和互动性的灯具作品。
三、运用新技术提升灯具的功能和美学价值随着科技的不断进步,各种新技术也被应用于灯具设计中,从而提升了其功能和美学价值。
例如,LED技术的广泛应用使得灯具具备更高的能效和可靠性,同时也能够实现更加精确的光线控制和调节。
通过智能化的控制系统,人们可以通过手机或者智能家居系统来控制灯具的开关、亮度和色温,从而实现个性化的照明需求。
此外,还有一些新技术如投影技术、激光技术等,通过运用其特殊的效果和功能,设计师们能够创造出更加独特和创意的灯具作品。
LED智能照明控制系统的设计与实现

LED智能照明控制系统的设计与实现LED智能照明控制系统的设计与实现近年来,随着科技的不断发展,LED智能照明系统在生活中得到了广泛应用。
LED智能照明控制系统以其高效节能、环保可靠的特点,成为了未来照明领域的主流技术。
本文将以LED智能照明控制系统的设计和实现为主题,介绍该系统的工作原理、硬件和软件设计以及应用前景。
一、工作原理LED智能照明控制系统的工作原理是通过智能控制器对LED灯进行控制,达到节能和灵活调光的目的。
智能控制器通常包括一个主控模块、一个光线传感模块以及与其他设备的通信模块。
主控模块负责控制LED灯的工作状态和亮度,光线传感模块用于感知周围环境光强度,并根据实时光强度对LED灯进行自动调光。
通过与其他设备的通信模块,智能控制器可以连接到无线网络或有线网络中,实现灯光远程控制和集中管理。
二、硬件设计LED智能照明控制系统的硬件设计包括智能控制器、LED灯和外围传感器等。
智能控制器一般采用微处理器作为主控芯片,具备较大的存储空间和计算能力。
LED灯的设计需要考虑到亮度调节和色温调节两个方面,通常使用PWM(脉冲宽度调制)技术实现亮度调节,并集成多个LED芯片以实现色温调节。
外围传感器如光线传感器、人体感应器等可以增加系统的自动化程度和智能化水平。
三、软件设计LED智能照明控制系统的软件设计主要包括主控程序和通信程序。
主控程序是指智能控制器中运行的程序,负责控制LED灯的开关和亮度,实现调光和调色功能。
通信程序是指智能控制器与其他设备进行通信的程序,可通过无线或有线网络与手机、电脑等设备相连,实现远程控制和集中管理。
四、应用前景随着智能家居概念的不断普及,LED智能照明控制系统在家庭照明中得到了广泛应用。
利用智能手机等设备可以随时随地对家中的灯光进行控制,提高了生活的便利性和舒适度。
此外,LED智能照明控制系统还可以应用于办公楼、商业场所等大型建筑中,通过智能控制器的集中管理,实现对整个建筑内灯光的控制和管理,节省能源、降低使用成本。
毕业设计---LED照明系统的研究与设计

学生毕业设计(论文)报告系别:电子与电气工程学院专业:微电子技术班号:学生姓名:学生学号:设计(论文)题目:LED照明系统的研究与设计指导教师:设计地点:常州信息职业技术学院起迄日期:2010.5.4——2010.7.3毕业设计(论文)任务书专业微电子技术班级姓名一、课题名称:LED照明系统的研究与设计二、主要技术指标1、光效,理论上最大光效:683lm/W;2、色温分级:暖色(<3300K)、中间色(3300K—300K)、冷色(>5300K);3、照度,低照度(约100—200lx以下)用暖色温,中照度(约200—750lx)用中色温;4、LED的颜色;5、LED的电流:一般小功率的LED的正向极限电流多在20mA。
但大功率LED的功率至少在1W以上,目前比较常见的有1W、3W、5W、8W和10W。
1W LED的额定功率为350mA,3W LED的750mA;6、LED的正向电压:LED的正极接电源正极,负极接电源负极;7、LED的反向电压:所允许加的最大反向电压。
超过此值,发光二极管可能被击穿损坏;8、LED发光强度:光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度),单位为坎德拉(cd);9、LED光通量:光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量。
单位为流明(lm);10、LED光照度:1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光照度.,单位为勒克斯(lx);11、LED的使用寿命:LED一般可以使用50,000小时以上;三、工作内容和要求:1、论述LED的发展史2、研究LED器件的光学特性、热学特性、电学特性和工作原理。
3、LED照明系统的电路设计4、分析PN结温度升高对LED性能的影响,讨论LED灯具散热的重要性,研究LED灯具的散热途径。
5、分析LED照明系统模型并分析其组成部分——灯具、光源、控制器。
最后,对全文的工作进行总结。
四、主要参考文献:[1] 刘恩科,朱秉升,罗晋生等 .半导体物理学.西安交通大学出版社第7版,180--364[2] 王晓明,郭伟玲,高国,沈光地.LED——新一代照明光源.现代显示,2005版,68--120[3] 赵清泉,夏晓玲.半导体发光二极管的应用及其前景.大众科技,2005版,35--89[4] 周太明,电器照明设计.上海:复旦大学出版社,2001 年11 月,24--140学生(签名)年月日指导教师(签名)年月日教研室主任(签名)年月日系主任(签名)年月日毕业设计(论文)开题报告目录摘要Abstract第1章前言 (1)第2章 LED的发展及其基本知识 (1)2.1 LED的发展历程 (1)2.2 LED的工作原理、特性及其分类 (3)第3章 LED照明系统的散热性研究 (7)3.1 LED的结温 (7)3.1.1 LED结温的产生 (7)3.1.2 结温对LED的影响 (8)3.2 LED的热阻 (10)3.2.1 LED照明的热阻模型及其构成特点 (11)3.2.2 热阻对LED芯片尺寸的影响 (12)3.2.3 常用热阻测试方法 (12)3.2.4 减少LED热阻值方法 (13)3.2.5 LED照明灯具散热系统研究 (14)第4章 LED照明系统的电路设计 (16)4.1 照明用LED主要技术特性 (16)4.2 LED驱动电路技术 (17)4.2.1 LED驱动电路的基本原理 (17)4.2.2 LED驱动电路的要求 (19)4.2.3 LED驱动电路的设计 (21)第5章 LED照明系统的组成 (28)5.1 LED的照明灯具 (28)5.1.1 LED灯具的特点 (28)5.1.2 LED灯具的功能 (29)5.1.3 LED灯具的基本介绍 (29)5.1.4 LED灯具设计的指标 (30)5.2 光源 (31)5.3 驱动器 (33)第6章 LED照明系统的简单应用 (34)第7章结束语 (37)答谢辞参考文献摘要在当今全球能源紧缺的环境下,节约能源已成为大势所趋。
LED照明系统的基本设计原理

LED照明系统的基本设计原理LED(Light Emitting Diode)照明系统是一种使用半导体材料发光的照明技术,具有高效、节能、长寿命等特点。
LED照明系统的基本设计原理包括以下几个方面:LED的工作原理:LED是一种二极管,它通过施加正向电压使其正向导通,当电子与空穴结合时会释放出光子从而发光。
LED的发光颜色取决于使用的半导体材料的能带结构。
光色和色温设计:LED照明系统可以实现多种颜色的发光,包括红、绿、蓝和白色等。
不同颜色的LED单元可以组合形成所需的光谱,通过控制不同颜色单元的亮度和功率可以调节照明的颜色和色温。
电源设计:LED照明系统需要一个稳定的电源来提供正向电压,通常为直流电源。
在设计电源时需要考虑照明系统的功率需求和电源的效率,以确保照明系统的正常运行。
驱动电路设计:LED的亮度可以通过调节驱动电流来实现,驱动电路需要根据LED的特性来设计。
常见的驱动电路包括恒流驱动电路、PWM(脉宽调制)驱动电路等。
散热设计:由于LED的发光效率不高,会产生大量的热量,对热量的散发不好会影响LED的寿命和性能。
因此,散热设计在LED照明系统中非常重要,通常采用散热片、风扇等方式来散发热量。
光学设计:为了合理利用和控制LED的发光特性,LED照明系统还需要进行光学设计。
通过使用透镜、反射罩等光学部件,可以改变光的分布、聚焦和散射,从而实现需要的照明效果。
控制系统设计:为了方便使用和控制,LED照明系统通常还需要一个控制系统。
控制系统可以通过调节驱动电流、改变颜色和亮度等方式来满足不同的照明需求。
常见的控制方式包括开关控制、调光控制、遥控控制等。
以上是LED照明系统的基本设计原理。
值得注意的是,LED技术在不断发展,新的设计原理和技术不断涌现,未来LED照明系统的设计将更加智能、高效和可靠。
高效节能的LED照明系统设计与应用

高效节能的LED照明系统设计与应用近年来,随着环境保护意识的提升和能源需求的增加,高效节能成为了照明系统设计的重要目标。
而其中一种被广泛运用的技术就是LED照明系统。
本文将探讨LED照明系统的设计原理及其应用。
一、LED照明系统的工作原理LED(Light Emitting Diode)是一种半导体器件,其工作原理是电流通过半导体芯片,激发电子和空穴的复合,从而发出可见光。
相比传统的白炽灯和荧光灯,LED照明具有更高的能效、更长的使用寿命和更广的适用范围。
LED照明系统由多个组件组成,包括LED光源、电源、驱动电路和散热装置。
LED光源的选择对于系统的效率和寿命具有重要影响。
不同的LED光源具有不同的光效、色温和颜色指数,应根据实际需要选择合适的光源。
电源是LED照明系统的核心组件,其作用是将交流电转换为直流电,并提供稳定的电流给LED光源。
同时,为了提升系统的效率,电源还应具备功率因素校正和谐波控制等功能。
驱动电路用于控制LED光源的亮度和颜色,可以实现调光和调色等功能。
常见的驱动电路包括恒流源和PWM调光等。
散热装置用于降低LED照明系统温度,保证光源的稳定工作。
高温会降低LED的发光效率并缩短寿命,因此散热设计是非常重要的一部分。
二、高效节能的LED照明系统设计1. 光效优化LED的光效是衡量其能效的重要指标,即每瓦发光的亮度。
为了提升LED照明系统的能效,应选择具有较高光效的LED光源。
同时,还可以通过合理设计光学系统和反射材料,减少能量的损耗。
2. 电源效率提升电源的效率直接影响着整个系统的能耗。
设计高效的电源能减少能量转换损耗,并提供稳定的电流给LED光源。
采用高效的开关电源和功率因素校正技术,可以有效提升电源的效率。
3. 智能调光控制合理的调光控制可以根据实际需求提供适宜的亮度,从而降低能耗。
通过应用智能调光技术,如光感应、红外感应和时序控制等,可以实现根据环境光强度和人流量自动调节亮度的功能。
LED节能照明系统的研究与应用毕业论文

2008届本科毕业设计LED节能照明系统的研究与应用姓名:系别:专业:学号:指导教师:20 年月日目录摘要与关键词 (Ⅱ)0 引言 (1)1 LED节能照明技术概况 (1)1.1 传统照明技术简介 (1)1.2 LED照明发展简介 (1)1.3 LED优点 (2)2 照明用LED主要技术特性 (2)2.1 LED的电学特性 (2)2.2 LED的光学特性 (3)3 照明用白光LED技术 (4)3.1白光LED技术原理 (4)3.2照明用白光LED技术要求 (5)3.3白光LED驱动电路技术 (6)3.3.1 白光LED驱动器的要求及分类 (6)3.3.2 常见典型白光LED驱动电路 (6)3.4 高效率白光LED技术发展 (7)3.5 照明用白光LED封装和散热问题 (8)3.5.1 白光LED的封装技术 (8)3.5.2 散热问题及解决 (10)4 LED节能照明的应用 (10)5结语 (12)参考文献 (12)致谢 (12)LED节能照明系统的研究与应用摘要本文阐述LED节能照明的原理及应用。
先分析照明技术概况,提出LED照明的优点。
然后重点论述用于照明的白色光LED技术。
通过对白光LED芯片的发光材料的分析,介绍其发光机理,并分析其典型驱动电路技术。
同时对白光LED芯片封装及散热的探讨,提出如何在散热和封装上来提高LED芯片的发光效率。
最后分析LED的应用前景。
关键词照明;白光LED;原理;驱动电路;应用Energy-saving led lighting systems research and applicationAbstractThis article elaborates the LED energy conservation illumination principle and the application. Analyzes the lighting techniques survey first, Proposes the LED illumination merit.Then the key elaboration uses in the white light LED technology which illuminates. Through dialog light LED chip luminescent material analysis, Introduces its illumination mechanism, And analyzes its model driving circuit technology. Simultaneously dialog light LED chip seal and radiation discussion, Proposed how to be radiating and seal enhances the LED chip the luminous efficiency. Ultimate analysis LED application prospect.Key wordslighting;white LED; Driving circuit;applications;Principle0 引言从LED出现以来,人们一直在努力实现固体光源。
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天津电子信息职业技术学院毕业设计课题名称LED照明驱动电路设计姓名学号8班级通信S09-1专业通信技术所在系电子技术系指导教师完成日期天津电子信息职业技术学院毕业设计(论文)任务书课题名称:LED照明驱动电路设计完成期限:2011年10月31日至2011年12月5日姓名指导教师专业通信技术职称副教授所在系电子技术系主任接受任务日期批准日期天津电子信息职业技术学院页号(1)毕业设计(论文)进度计划表毕业设计(论文)开题报告毕业设计(论文)LED照明驱动电路设计摘要发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是21世纪最具发展前景的一种新型固态光源。
LED的迅速发展及广泛应用,将引发照明领域的一场革命。
LED具有环保性好,使用寿命长,单色性好,色彩鲜艳丰富,体积小,重量轻,响应速度快,发光效率高,能量消耗低等优点。
目前,LED在景观照明等一些应用中大多利用交流市电电源供电。
LED的发展和应用的目标是取代白炽灯等传统光源,LED应用照明领域的能源仍然主要来自于电网。
我国的市电电源是220V/50HZ,国际通用交流线路为85~265V,50/60HZ。
由于LED要求在直流低电压下工作,采用市电电源供电,则需要通过适当的电路拓扑,也就是LED驱动电路将其转换为符合LED工作要求的直流电源。
现在设计驱动电路的一般思路是先将220V的高压电通过一个变压器,使其变成低电压的交流电。
在通过一个桥式整流电路,把交流电转换成直流电。
在整流桥后并上两电容,一个是平滑电容,滤除剩余的交流电,一个是高频旁路电容,滤除高频分量。
这样就留下所需的低压直流电。
后面可根据设计的需要,连上不同的芯片,实现所需要的功能。
如恒压,恒流,反馈,温度补偿等。
关键词:发光二级管;照明;直流电;低电压;驱动电路目录绪论 (1)一、LED发展前景及应用 (1) (1) (2)(1)信号指示应用 (2)(2)显示应用: (2)(3)照明应用: (2)二、LED的发光原理,基本结构及特性3 (3) (3) (5) (7) (7) (8)7.极限参数的意义 (8)三、常用的LED驱动电路 (9) (9) (10) (12)⑴引脚功能描述 (14)⑵电路原理描述 (15) (15) (16)四、LED照明应用 (16) (16) (17) (18)五、心得体会 (18)六、谢辞 (19)七、参考文献 (19)绪论发展半导体照明产业具有重大的战略意义,其具体如下:1,节约能源,推动环保。
本亚泰中研信息咨询有限公司的报告针对世界能源危机,照明节能是实现国家节能的有效途径。
我国是仅次于美国的第二发电大国,%用于照明,到2010年照明用电将达到3500亿度。
专家预测,2015年后,我国半导体照明年节电将超过三峡电站全年的发电量。
我国的电力生产80%为火力发电,燃烧大量的原煤和石油,产生大量的粉尘和二氧化碳、二氧化硫等气体,环境污染严重,通过半导体照明的应用可以减少电力使用及少污染物的排放;同时,半导体照明本身易于回收,没有汞等有害污染问题。
2,提升传统照明产业,带动相关产业转型。
中国是世界照明电器生产和出口大国,2003年产值超过1000亿元,出口创汇54亿美元。
但我国照明工业大而不强,主要做低端产品,利润率低,缺乏国际市场竞争力。
通过半导体照明产业的发展,可以提升我国照明产品的技术含量和附加值,提高国际市场竞争力。
半导体照明已广泛应用于景观装饰照明、背光源、大屏幕显示、交通信号、汽车等各类运输工具照明、军用照明及旅游、轻工产品等特殊照明领域。
将继续带动信息显示、汽车产业、家电产业、建筑行业、轻工行业的产品升级。
专家预测,我国在2005至2015年间,半导体白光照明将累计创造1500亿元产值。
3,增加就业机会,为国防现代化做贡献。
半导体照明产业具有技术密集和劳动密集型双重特点,非常适合我国的国情,可以充分发挥我国劳动力资源优势。
专家预测,我国在2005-2015年期间,半导体照明将解决100万人口就业。
半导体照明由于具有体积小、寿命长、效率高、低电压、使用安全、节能等优点,已被各国首先用于国防、军事用途。
在我国,利用固态照明灯具优势的潜力很大,可使国防的所有装备长备不懈,所有的指挥所彻夜长明,保证我国强大的国防力量。
一、LED发展前景及应用当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,节约能源是我们未来面临的重要的问题,在照明领域,LED发光产品的应用正吸引着世人的目光,LED作为一种新型的绿色光源产品,必然是未来发展的趋势,二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。
中国LED产业起步于20世纪70年代。
经过30多年的发展,中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链,中国发展得比较快的LED企业很多:雷士照明、长方照明、华威凯德。
在“国家半导体照明工程”的推动下,形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。
长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。
目前,中国半导体照明产业发展向好,外延芯片企业的发展尤其迅速、封装企业规模继续保持较快增长、照明应用取得较大进展。
2007年中国LED应用产品产值已超过300亿元,已成为LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品世界最大的生产和出口国,新兴的半导体照明产业正在形成。
国内在照明领域已经形成一定特色,其中户外照明发展最快,已有上百家LED路灯企业并建设了几十条示范道路,但在室内通用照明市场方面仍显落后。
2008年北京奥运会对LED照明的集中展示让人们对LED有了全新的认识,有力推动了中国半导体照明产业的发展。
当前中国半导体产业产业大而不强,核心竞争力仍有待于进一步提升。
对国内企业而言,壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务,提高未来取得大厂专利授权时的要价能力,或逐步通过研发突破核心专利。
(1)信号指示应用:信号照明是LED单色光应用比较广泛也是比较早的一个领域,约占LED应用市场的4%左右。
(2)显示应用:指示牌、广告牌、大屏幕显示等,LED用于显示屏幕的应用约占LED应用的20%—25%,显示屏幕可分为单色和彩色。
(3)照明应用:①便携灯具:手电筒、头灯、矿工灯、潜水灯等;②汽车用灯:高位刹车灯、刹车灯、转向灯、倒车灯等,大功率的LED已被大量用于汽车照明中。
③特殊照明:太阳能庭院灯、太阳能路灯、水底灯等;由于LED尺寸小,便于动态的亮度和颜色控制,因此比较适合用于建筑装饰照明。
④背光照明:普通电子设备功能显示背光源、笔记本电脑背光源、大尺寸超大尺寸LCD 显示器背光源等,LED作为手机显示的背光源是LED应用最广泛的领域。
⑤投影光源:投影仪用RGB光源;⑥普通照明:各类通用照明灯具、照明光源等;驱动方案一般来说有两种: 线性驱动和开关型驱动。
二、LED的发光原理,基本结构及特性50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年。
LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密。
LED结构图如下图所示图2-1发光二极管的构造图发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n 型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。
在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。
PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。
这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。
当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。
LED的伏安特性是流过PN结的电流随施加到PN结两端上的电压变化的特性,它是衡量PN结性能的主要参数,是PN结制作得优劣的重要标志。
完整的LED伏安特性包含正向和反向特性两个方面。
与普通整流二极管一样,LED同样具有单向导电性和非线性特性。
LED的伏安特性曲线可以划分为正向特性,反向特性和反向击穿区三个区。
⑴正向特性区,在LED两端加以正向电压,就产生正向电流。
但是,当这个电压比较小的时候,由于外部电场还不足以克服内部电场对载流子扩散运动所造成的阻力,因此,当LED的电流很小,LED呈现的电阻较大。
当LED两端的电压超过一定数值(这个数值通常称为死区电压)以后,内部电场被大大削弱,LED的电阻变得很小,电流于是增长得很快。
⑵反向特性区,当LED外加反向电压时,由于P型半导体中还存在着少数自由电子,在N型半导体中也还存在着少数空穴,这些少数载流子在反向电压作用下很容易通过PN 结,因此形成反向电流。
反向电流有两个特点。
第一个特点是它随温度升高增长得很快,第二是只要外加的反向电压在一定范围内,反向电流不随反向电压变化,在这种情况下的反向电流被称为反向饱和电流。
反向电流是LED的一个重要参数。
反向电流越小,说明LED 单向导电性能越好。
⑶反向击穿区,当LED的反向电压增加到一定数值后,反向电流急剧增大,出现反向击穿现象,这个电压叫做反向击穿电压。
由于LED所用的材料种类不同,反向击穿电压也不一样。
图2-2 LED的伏安特性曲线作为照明用的电光源的光谱引进应尽可能的与太阳光的光谱相接近。
一般的评判方法是评判光源与白光的接近程度,即显色性。
图2-3在海平面上的太阳的可见光光谱可以看到这个光谱与6500K的黑体辐射的光谱基本相同,其差异部分是太阳光给太阳上的化学元素吸收以及经过大气层时被吸收掉的部分。
要想让LED发出的光谱能够与太阳光相近,需要利用三基色原理将红、绿、蓝三种光通过合适的比例混合成“白光”。
一般的白光LED的实现方法是在蓝色LED表面涂黄色荧光粉来获得所谓的白光,这种白光LED的光谱特性如图2-4.图2-4白光LED光谱很明显,这种“白光”LED带有强烈的令人讨厌的蓝光,因此在实际应用时可能会感到不适。
因此也可以利用红、绿、蓝三种颜色的LED组和获得白光LED。
图2-5利用红、绿、蓝三种颜色的LED组和获得白光LED很显然,如图2-5的显色性优于图2-4的显色性,但使用三种单色LED组合成图2-3的光谱特性相对利用蓝光LED附加荧光粉的方法要复杂的多,而且一旦工作条件稍有改变,其光谱特性就会随之改变。
不同色温的LED的光谱特性也不相同,图2-6为CREE公司的不同色温白光LED的光谱特性。
图2-6 CREE公司的不同色温白光LED的光谱特性与白炽灯和荧光灯相比,1颗LED发出的光比较少,所以需要使用多颗LED。