【正文】 ............................................................................. 31 檢測電路 ...................................................................................................... 33 溫度檢測 ........................................................................................... 33 V AD590 相關(guān)參數(shù) ................................................................................ 35 顯示電路 ...................................................................................................... 36 鍵盤 /顯示驅(qū)動(dòng)芯片 ......................................................................... 36 ZLG7290 相關(guān)參數(shù) ............................................................................ 37 電源電路 ...................................................................................................... 39 開關(guān)電源芯片 LNK306...................................................................... 39 LNK306 特性 ...................................................................................... 40 本章小結(jié) ...................................................................................................... 43 第 4 章 照明系統(tǒng)流程 ............................................................................................... 44 第 5 章 結(jié)論 ............................................................................................................... 49 致謝 ............................................................................................................................. 50 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 51 附錄 1:冷光源照明系統(tǒng)原理圖 ................................................................................ 53 VI 1 第 1 章 緒 論 冷光源照明系統(tǒng)研究的 背景及意 發(fā)光二極管 (LightEmitting Diode， LED)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半 導(dǎo)體發(fā)光器件，依靠材料中的正負(fù)電荷復(fù)合來發(fā)光，材料使用 IIIV族化學(xué)元素，如磷化鎵 (GaP)、砷化鎵 (GaAs)等。 在 20 世紀(jì) 70 年代， LED 最早應(yīng)用作指示燈、數(shù)字和文字顯示。隨著第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵 (GaN)的突破，高亮度藍(lán)光二極管的出現(xiàn)解決了發(fā)光二極管的三原色缺色問題，因此徹底解決了大屏幕全彩色顯示問題，有了紅橙黃綠青藍(lán)紫七色全彩，更為重要的是由此產(chǎn)生了白光半導(dǎo)體燈。隨著白光發(fā)光二極管的問世， LED 開始逐漸走進(jìn)了人們的日常生活。 LED 從顯示領(lǐng)域進(jìn)入照明領(lǐng)域的關(guān)鍵是發(fā)光效率的提高，發(fā)光效率 20lm/W以上的白色 LED(白熾燈的發(fā)光效率一般是 15lm/W)的出現(xiàn)，使白色 LED 燈成為新世紀(jì)引人注目的節(jié)能照明光源。目前一般 1W 白光 LED 的發(fā)光效率為 3045lm/W，發(fā)光效率突破 50lm/W 的白光 LED 器件已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化水準(zhǔn)，日亞化學(xué)工業(yè)已經(jīng)開始供應(yīng)發(fā)光效率 100lm/W的白色 LED 樣品，其他 LED 供應(yīng)商也都開始紛紛生產(chǎn) 100lm/W及以上的高效白光 LED， LED 的發(fā)光效率還將繼續(xù)上升。許多研究顯示在本世紀(jì)的前十年， LED 產(chǎn)業(yè)將會繼續(xù)迅速發(fā)展。因此，白光 LED 被普遍認(rèn)為是在未來成為替代傳統(tǒng)照明器具的一大潛 力商品。 作為新型的發(fā)光器件， LED 具有體積小、效率高、壽命長、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，能量轉(zhuǎn)化效率非常高，理論上，發(fā)射相同光通量的耗電量大約是白熾燈的 10%，相比熒光燈， LED 也可以達(dá)到 50%的節(jié)能效果。照明用電占發(fā)電總量的比例在發(fā)達(dá)國家占 19%，在我國占 10‰而且在我國以低效照明為主，是終端節(jié)電的主要對象之一。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國的照明用電還將有大幅度的提高，綠色節(jié)能照明的研究應(yīng)用越來越受到重視， LED 照明就是在這樣的形勢下發(fā)展起來的。據(jù)中國綠色照明工程促 2 進(jìn)項(xiàng)目辦公室專項(xiàng)調(diào)查，我國照明用電每年在 3000 億度 以上，用 LED 取代全部白熾燈和部分熒光燈，可節(jié)省 13的照明用電，相當(dāng)于三峽 工程全年的發(fā)電量。 LED 還有其他優(yōu)點(diǎn)，如 LED 作為全固態(tài)發(fā)光體，耐震耐沖擊、不易破碎、發(fā)熱量低、無熱輻射、不含汞、鈉等可能危害健康的元素，廢棄物可回收、無污染。 LED 已經(jīng)進(jìn)入很多應(yīng)用領(lǐng)域，包括宇航、飛機(jī)、汽車、工業(yè)應(yīng)用、通信、消費(fèi)類產(chǎn)品等，遍及國民經(jīng)濟(jì)各部門，廣泛用作普通照明、車燈、景觀燈、路燈照明、液晶板背光源、手機(jī)背光源、數(shù)碼相機(jī)閃光燈等。 冷光源照明系統(tǒng)的發(fā)展與國內(nèi) 外研究現(xiàn)狀 冷光源系統(tǒng)的發(fā)展 1907 年 Henry Joseph Round 第一次在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象。由于其發(fā)出的黃光太暗，不適合實(shí)際應(yīng)用；更難處理的是碳化硅與電致發(fā)光不能很好的適應(yīng)，研究被摒棄了。 20 世紀(jì) 20 年代晚期 Bernhard Gudden 和 Robert Wichard 在德國使用從鋅硫化物與銅中提煉的的黃磷發(fā)光，但再一次因發(fā)光暗淡而停止研究。 1936 年 ,Gee Destiau 出版了一個(gè)關(guān)于硫化鋅粉末發(fā)射光的報(bào)告。隨著電子器件的研發(fā)和業(yè)界認(rèn) 識的逐步深入，最終出現(xiàn)了“電致發(fā)光”這個(gè)術(shù)語。 20 世紀(jì) 50 年代，英國科學(xué)家在電致發(fā)光的實(shí)驗(yàn)中使用半導(dǎo)體砷化鎵發(fā)明了第一個(gè)具有現(xiàn)代意義的 LED,并于 60 年代面世。在早期的試驗(yàn)中， LED 需要放置在液化氮里，需要進(jìn)一步研究以便能高效率的在室溫下工作。第一個(gè)商用 LED 雖然僅能發(fā)出不可視的紅外光，但迅速應(yīng)用于感應(yīng)與光電領(lǐng)域。 60 年代末，在砷化鎵基體上使用磷化物發(fā)明了第一個(gè)可見的紅光 LED。磷化鎵的改變使得 LED 更高效、發(fā)出的紅光更亮，甚至產(chǎn)生出橙色的光。 20 世紀(jì) 70 年代中期，磷化鎵開 始被用作發(fā)光光源，隨后可發(fā)出灰白綠光。LED 采用雙層磷化鎵芯片（一個(gè)紅色另一個(gè)是綠色）能夠發(fā)出黃色光。就在此時(shí)， 前蘇聯(lián)科學(xué)家利用金剛砂制造出發(fā)出黃光的 LED。盡管它不如歐洲的 LED 高效， 但在 70 年代末，它能發(fā)出純綠色的光。幾乎與此同時(shí)， HP 公司與 TI 公司也推 3 出了帶 7 段紅光顯示屏的計(jì)算器。 20 世紀(jì) 80 年代早期到中期對砷化鎵磷化鋁的使用 ,使得第一代高亮度 LED 的誕生，先是紅色，接著就是黃色，最后為綠色。到 20 世紀(jì) 90 年代早期，采用銦鋁磷化鎵生產(chǎn)出了桔紅、橙、黃和 綠光的 LED。第一個(gè)有歷史意義的藍(lán)光 LED 也出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 90 年 3 代早期，再一次利用金鋼砂 — 早期的半導(dǎo)體光源的障礙物，依當(dāng)今的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)去衡量，它與前蘇聯(lián)以前開發(fā)的黃光 LED 一樣光線暗淡。 20 世紀(jì) 90 年代中期，出現(xiàn)了超亮度的氮化鎵 LED，隨即又制造出能產(chǎn)生高強(qiáng)度的綠光和藍(lán)光銦氮鎵 LED。超亮度藍(lán)光芯片是白光 LED 的核心，在這個(gè)發(fā)光芯片上抹上熒光磷，然后熒光磷通過吸收來自芯片上的藍(lán)色光并將其轉(zhuǎn)化為白光。利用這種技術(shù)制造出任何可見光的 LED。今天在 LED 市場上就能看到生產(chǎn)出 來的新奇顏色，如淺綠色和粉紅色。 LED 的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長而曲折的歷史過程 。 冷光源照明系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 中國 LED產(chǎn)業(yè)起步于 20世紀(jì) 70年代。經(jīng)過 30多年的發(fā)展，中國 LED產(chǎn)業(yè)已初步形成了包括 LED外延片的生產(chǎn)、 LED芯片的制備、 LED芯片的封裝以及 LED產(chǎn)品應(yīng)用在內(nèi)的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，中國發(fā)展得比較快的 LED企業(yè)很多：雷士照明、長方照明、華威凱德、迪博特公司。在“國家半導(dǎo)體照明工程”的推動(dòng)下，形成了上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚(yáng)州和石家莊七個(gè)國家半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地。長三角、珠三角、閩三角以及北方地區(qū)則成為中國 LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的聚集地。 目前，中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展向好，外延芯片企業(yè)的發(fā)展尤其迅速、封裝企業(yè)規(guī)模繼續(xù)保持較快增長、照明應(yīng)用取得較大進(jìn)展。 20xx年中國 LED應(yīng)用產(chǎn)品產(chǎn)值已超過 300億元，已成為 LED全彩顯示屏、太陽能 LED、景觀照明等應(yīng)用產(chǎn)品世界最大的生產(chǎn)和出口國，新興的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)正在形成。國內(nèi)在照明領(lǐng)域已經(jīng)形成一定特色，其中戶外照明發(fā)展最快，已有上百家 LED路燈企業(yè)并建設(shè)了幾十條示范道路，但在室內(nèi)通用照明市場方面仍顯落后。 20xx年北京奧運(yùn)會對 LED照明的 集中展示讓人們對 LED有了全新的認(rèn)識，有力推 動(dòng)了中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)大而不強(qiáng)，核心競爭力 仍有待于進(jìn)一步提升。對國內(nèi)企業(yè)而言，壯大規(guī)模、提高產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)水平是首 4 要任務(wù)，提高未來取得大廠專利授權(quán)時(shí)的要價(jià)能力，或逐步通過研發(fā)突破核心專利。 再 早期，由于光色、發(fā)光效率、光通量和價(jià)格等方面的限制， LED主要應(yīng)用于指示、顯示領(lǐng)域，如用作指示燈、警戒燈以及顯示牌等。隨著 LED光色的不斷豐富，特別是白光 LED技術(shù)的不斷成熟，發(fā)光效率不斷提高，價(jià)格逐漸降低，大功率超高亮的 LED有 1W、 3W、 5W等規(guī)格在市場上銷售，其中功率大于 1W的白光 LED的開發(fā)研究已成為主攻方向。由于大功率白光 LED的應(yīng)用受到了世界上的廣泛關(guān)注，大功率白光 LED的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)也因此成為熱點(diǎn)，大功率 LED的驅(qū)動(dòng)電路多采用恒流驅(qū)動(dòng)方式， LED恒流驅(qū)動(dòng)電路有電荷泵、 Buck、 Boost等多種驅(qū)動(dòng)方式。電荷泵、 Buck、 Boost實(shí)質(zhì)上都是電壓輸出型，通過電流反饋控制電路來實(shí)現(xiàn)輸出恒定電流。 電荷泵電路利用電容對電荷的積累效應(yīng)儲存電能，在時(shí)鐘周期的一部分時(shí)間內(nèi)為電容充電，在時(shí)鐘周期的剩余時(shí)間內(nèi)釋放能量，根據(jù)電容的不同連 接方法得到不同的輸出電壓。論文 [6]設(shè)計(jì)的 LED驅(qū)動(dòng)電路是恒流輸出反饋式電荷泵 PFC電路，電荷泵 PFC電路由諧振電感、充電電容、箝位二極管、調(diào)節(jié)開關(guān)等組成。當(dāng)斷開調(diào)節(jié)開關(guān)時(shí)，充電電容通過諧振電感的諧振從 AC電源吸收能量，能量