【正文】 ............................................................................. 31 檢測電路 ...................................................................................................... 33 溫度檢測 ........................................................................................... 33 V AD590 相關參數 ................................................................................ 35 顯示電路 ...................................................................................................... 36 鍵盤 /顯示驅動芯片 ......................................................................... 36 ZLG7290 相關參數 ............................................................................ 37 電源電路 ...................................................................................................... 39 開關電源芯片 LNK306...................................................................... 39 LNK306 特性 ...................................................................................... 40 本章小結 ...................................................................................................... 43 第 4 章 照明系統(tǒng)流程 ............................................................................................... 44 第 5 章 結論 ............................................................................................................... 49 致謝 ............................................................................................................................. 50 參考文獻 ..................................................................................................................... 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)是一種能夠將電能轉化為可見光的半 導體發(fā)光器件，依靠材料中的正負電荷復合來發(fā)光，材料使用 IIIV族化學元素，如磷化鎵 (GaP)、砷化鎵 (GaAs)等。 在 20 世紀 70 年代， LED 最早應用作指示燈、數字和文字顯示。隨著第三代半導體材料氮化鎵 (GaN)的突破，高亮度藍光二極管的出現(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，有了紅橙黃綠青藍紫七色全彩，更為重要的是由此產生了白光半導體燈。隨著白光發(fā)光二極管的問世， LED 開始逐漸走進了人們的日常生活。 LED 從顯示領域進入照明領域的關鍵是發(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 器件已經達到實用化水準，日亞化學工業(yè)已經開始供應發(fā)光效率 100lm/W的白色 LED 樣品，其他 LED 供應商也都開始紛紛生產 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的前十年， LED 產業(yè)將會繼續(xù)迅速發(fā)展。因此，白光 LED 被普遍認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，能量轉化效率非常高，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。隨著經濟發(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。據中國綠色照明工程促 2 進項目辦公室專項調查，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，相當于三峽 工程全年的發(fā)電量。 LED 還有其他優(yōu)點，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 已經進入很多應用領域，包括宇航、飛機、汽車、工業(yè)應用、通信、消費類產品等，遍及國民經濟各部門，廣泛用作普通照明、車燈、景觀燈、路燈照明、液晶板背光源、手機背光源、數碼相機閃光燈等。 冷光源照明系統(tǒng)的發(fā)展與國內 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，不適合實際應用；更難處理的是碳化硅與電致發(fā)光不能很好的適應，研究被摒棄了。 20 世紀 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 出版了一個關于硫化鋅粉末發(fā)射光的報告。隨著電子器件的研發(fā)和業(yè)界認 識的逐步深入，最終出現(xiàn)了“電致發(fā)光”這個術語。 20 世紀 50 年代，英國科學家在電致發(fā)光的實驗中使用半導體砷化鎵發(fā)明了第一個具有現(xiàn)代意義的 LED,并于 60 年代面世。在早期的試驗中， LED 需要放置在液化氮里，需要進一步研究以便能高效率的在室溫下工作。第一個商用 LED 雖然僅能發(fā)出不可視的紅外光，但迅速應用于感應與光電領域。 60 年代末，在砷化鎵基體上使用磷化物發(fā)明了第一個可見的紅光 LED。磷化鎵的改變使得 LED 更高效、發(fā)出的紅光更亮，甚至產生出橙色的光。 20 世紀 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（一個紅色另一個是綠色）能夠發(fā)出黃色光。就在此時， 前蘇聯(lián)科學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， HP 公司與 TI 公司也推 3 出了帶 7 段紅光顯示屏的計算器。 20 世紀 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 90 年代早期，采用銦鋁磷化鎵生產出了桔紅、橙、黃和 綠光的 LED。第一個有歷史意義的藍光 LED 也出現(xiàn)在 20 世紀 90 年 3 代早期，再一次利用金鋼砂 — 早期的半導體光源的障礙物，依當今的技術標準去衡量，它與前蘇聯(lián)以前開發(fā)的黃光 LED 一樣光線暗淡。 20 世紀 90 年代中期，出現(xiàn)了超亮度的氮化鎵 LED，隨即又制造出能產生高強度的綠光和藍光銦氮鎵 LED。超亮度藍光芯片是白光 LED 的核心，在這個發(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色光并將其轉化為白光。利用這種技術制造出任何可見光的 LED。今天在 LED 市場上就能看到生產出 來的新奇顏色，如淺綠色和粉紅色。 LED 的發(fā)展經歷了一個漫長而曲折的歷史過程 。 冷光源照明系統(tǒng)的國內外研究現(xiàn)狀 中國 LED產業(yè)起步于 20世紀 70年代。經過 30多年的發(fā)展，中國 LED產業(yè)已初步形成了包括 LED外延片的生產、 LED芯片的制備、 LED芯片的封裝以及 LED產品應用在內的較為完整的產業(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“國家半導體照明工程”的推動下，形成了上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚州和石家莊七個國家半導體照明工程產業(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產業(yè)發(fā)展的聚集地。 目前，中國半導體照明產業(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、照明應用取得較大進展。 20xx年中國 LED應用產品產值已超過 300億元，已成為 LED全彩顯示屏、太陽能 LED、景觀照明等應用產品世界最大的生產和出口國，新興的半導體照明產業(yè)正在形成。國內在照明領域已經形成一定特色，其中戶外照明發(fā)展最快，已有上百家 LED路燈企業(yè)并建設了幾十條示范道路，但在室內通用照明市場方面仍顯落后。 20xx年北京奧運會對 LED照明的 集中展示讓人們對 LED有了全新的認識，有力推 動了中國半導體照明產業(yè)的發(fā)展。當前中國半導體產業(yè)產業(yè)大而不強，核心競爭力 仍有待于進一步提升。對國內企業(yè)而言，壯大規(guī)模、提高產品質量與技術水平是首 4 要任務，提高未來取得大廠專利授權時的要價能力，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、光通量和價格等方面的限制， LED主要應用于指示、顯示領域，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技術的不斷成熟，發(fā)光效率不斷提高，價格逐漸降低，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的應用受到了世界上的廣泛關注，大功率白光 LED的驅動電路設計也因此成為熱點，大功率 LED的驅動電路多采用恒流驅動方式， LED恒流驅動電路有電荷泵、 Buck、 Boost等多種驅動方式。電荷泵、 Buck、 Boost實質上都是電壓輸出型，通過電流反饋控制電路來實現(xiàn)輸出恒定電流。 電荷泵電路利用電容對電荷的積累效應儲存電能，在時鐘周期的一部分時間內為電容充電，在時鐘周期的剩余時間內釋放能量，根據電容的不同連 接方法得到不同的輸出電壓。論文 [6]設計的 LED驅動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、調節(jié)開關等組成。當斷開調節(jié)開關時，充電電容通過諧振電感的諧振從 AC電源吸收能量，能量