【正文】 de），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會被推向 P區(qū)，在 P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED 發(fā)光的原理。經(jīng)紅色濾光片后，光損失 90%，只剩下 200流明的紅光。 1998 年發(fā)白光的 LED 開發(fā)成功。 LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。當(dāng)時(shí)研制的ＬＥＤ，所用的材料是ＧａＡＳＰ，其發(fā)光顏色為紅色。例如 LED發(fā)的紅光的峰值波長為 565nm。根據(jù)人們對可見光的研究，人眼睛所能見的白光，至少需兩種光的混合，即二波長發(fā)光（藍(lán)色光＋黃色光）或三波長發(fā)光（藍(lán)色光＋綠色光＋紅色光）的模式。這兩種方法都已能 成功產(chǎn)生白光器件。白熾燈和鹵鎢燈，其光效為 12～24流明／瓦；熒光燈和 HID燈的光效為 50～ 120流明／瓦。由此可見開發(fā)白光 LED作家用照明光源，將成可能的現(xiàn)實(shí)。 LED 光源具有使用低壓電源、耗能少、適用性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、響應(yīng)時(shí)間短、對環(huán)境無污染、多色發(fā)光等的優(yōu)點(diǎn)，雖然價(jià)格較現(xiàn)有照明器材昂貴，仍被認(rèn)為是它將不可避免地現(xiàn)有照明器件。工作電流是 。燈體內(nèi)也沒有松動(dòng)的部分，這些特點(diǎn)使得 LED可以說是不易損壞的。 （ 3） 照射角度有限制，一般只能照射 120176。進(jìn)行半導(dǎo)體照明的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)并開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體照明的產(chǎn)業(yè)化和商品化，將加快我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，利用高新技術(shù)促進(jìn)照明電器、汽車和建筑等傳統(tǒng)行業(yè)的技術(shù)改造和技術(shù)水平升級，同時(shí)將對能源與環(huán)境、電力電子和軍事等高新技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。半導(dǎo)體燈替代傳統(tǒng)燈后，我國每年可節(jié)約近 1000億千瓦時(shí)，超過 2021年建成后的三峽電站的發(fā)電量。有 50多家企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)得到了 “ 十五 ” 科技攻關(guān)的立項(xiàng)支持， 60多名海外留學(xué)人員回國創(chuàng)業(yè)，一批新企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。去年銷售收入達(dá) 445億元，出口創(chuàng)匯達(dá) 43億美元。全面建 設(shè)小康社會，廣大群眾對 新型照明更是有著旺盛的需求。我國已初步形成從外延片生產(chǎn)、芯片制備、器件封裝到集成應(yīng)用的比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈。發(fā)展我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)不僅在于突破一批關(guān)鍵技術(shù)，掌握一批知識產(chǎn)權(quán)，更重要的是，要研究開發(fā)與資本運(yùn)作并重。 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 第二章 白光 LED燈驅(qū)動(dòng)電源 LED驅(qū)動(dòng)電源要求 LED 由于環(huán)保、壽命長、光電效率高等眾多優(yōu)點(diǎn) ,近年來在各行業(yè)應(yīng)用得以快速發(fā)展 ,LED 的驅(qū)動(dòng)電源成了關(guān)注熱點(diǎn) ,理論上 ,LED 的使用壽命在 10 萬小時(shí)以上 ,但在實(shí)際應(yīng)用過程中 ,由于驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)方式選擇不當(dāng) ,使 LED 極易損壞 .隨著 LED 的應(yīng)用日益廣泛 ,LED 驅(qū)動(dòng)電源 的性能將越來越適合 LED的要求 . 我們設(shè)計(jì) LED驅(qū)動(dòng)電源時(shí) ,有必要知道 LED電流、電壓特性 ,由于 LED的生產(chǎn)廠家及 LED規(guī)格不同 ,電流、電壓特性均有差異 .現(xiàn)以白光 LED 典型規(guī)格為例 ,按照 LED 的電流、電壓變化規(guī)律 ,一般應(yīng)用正向電壓為 左右 ,典型值電壓為 ,電流為 20mA,當(dāng)加于 LED 兩端的正向電壓超過 后 ,正向電壓很小的增加 ,LED 的正向電流都有可能會成倍增漲 ,使 LED 發(fā)光體溫升過快 ,從而加速 LED光衰減 ,使 LED 的壽命縮短 ,嚴(yán)重時(shí)甚至燒壞 LED 的電壓、電流變化特性 ,對驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)提出嚴(yán)格要求 . LED電源的分類 LED 明系統(tǒng)需要借助于恒流供電 ,目前主流的恒流驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案是利用線性或開關(guān)型 DC/DC 穩(wěn)壓器結(jié)合特定的反饋電路為 LED 提供恒流供電 ,根據(jù) DC/DC 穩(wěn)壓器外 圍電路設(shè)計(jì)的差異 ,又可以分為電感型LED驅(qū)動(dòng)器和開關(guān)電容型 LED驅(qū)動(dòng)器 .電感型升壓驅(qū)動(dòng)器方案其優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電流較高 ,LED的端電壓較低、功耗較低、效率保持不變 ,特別適用于驅(qū)動(dòng)多只 LED 的應(yīng)用 .在大功率 LED 驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)中 ,主要采用開關(guān)電容型 LED 驅(qū)動(dòng)方案 ,其優(yōu)點(diǎn)是 LED 兩端的電壓較高、流過的電流較大 ,從而獲得較高的功效及光學(xué)效率 . LED電源按驅(qū)動(dòng)方式可以分為兩大類 : 恒流式 恒流式驅(qū)動(dòng)方式有以下特點(diǎn)： （ 1） 恒流驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng) LED是很理想的 ,缺點(diǎn)就是價(jià)格較高 。 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 （二） 穩(wěn)壓式 恒壓式驅(qū)動(dòng)方式有以下特點(diǎn)： （ 1） 穩(wěn)壓電路確定各項(xiàng)參數(shù)后 ,輸出的是固定電壓 ,輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化 。 LED電源按電路結(jié)構(gòu)可 以分為六類 : 常規(guī)變壓器降壓 這種電源的優(yōu)點(diǎn)是體積小 ,不足之處是重量偏重、電源效率也很低 ,一般在 45%~60%,因?yàn)榭煽啃圆桓?,所以一般很少用 。 RCC降壓式開關(guān)電源 這種方式的 LED電源優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高 ,一般可在 70%~80%,應(yīng)用較廣 .缺點(diǎn)主要是開關(guān)頻率不易控制 ,負(fù)載電壓波紋系數(shù)較大 ,異常情況負(fù)載適應(yīng)性差 。具有沖擊負(fù)載保護(hù)、反相和過壓保護(hù) 。 3:關(guān)閉時(shí)閃耀 。對驅(qū)動(dòng)器的主要要求如下： ① 為滿足便攜式產(chǎn)品的低電壓供電，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)有升降壓功能，以滿足 1~3 節(jié)充電電池或 1 節(jié)鋰離子電池供電的要求，并要求工作到電池終止放電電壓為止。 ④ 功耗低，靜態(tài)電流小，并且有關(guān)閉控制功能，在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)一般靜態(tài)電流應(yīng)小于 1μ A。 ⑧ 對其他電路的干擾影響小。近年來，電荷泵式驅(qū)動(dòng)器可輸出的電流已從幾百毫安上升到 ，并且兩者在轉(zhuǎn)換效率上也不相上下。 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 恒流源 絕大多數(shù) LCD背景照明裝置都配有亮度控制器以便使用中根據(jù)環(huán)境光線的強(qiáng)弱進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)。 LCD 背光裝置則大多采用 PWM 電源為 LED 供電，以避免這一“色偏”問題。不過目前多已改用集成恒流源為白光 LED 供電，可以消除電源電壓變動(dòng)所造成的不利影響。此類典型的器件有 LM3354 型開關(guān)電容變換器，其電源電壓范圍為 ~，輸出電壓有一系列標(biāo)稱值可供選擇，用作白光 LED 驅(qū)動(dòng)器時(shí)應(yīng)選擇 。 白光 LED 以恒流源供電有利于抑制電源電壓變動(dòng)所造成 的不利影響，目前也確有不少電流輸出型電荷泵電路可供選用。 SC600電壓輸出型電荷泵集成器件包括 4~~5V/60mA多種輸出規(guī)格，電源電壓范圍為 ~，利用“引腳編程”方式切換工作頻率，在 8~650kHz 范圍內(nèi)共分四擋，由此可以調(diào)整輸出電流。LM2794 具有四路電流輸出，每路為 20mA。值得一提的是，該器件的外形尺寸僅為 2mm ，是同類器件中體積最小的。 開關(guān)電源 電荷泵是以電容器作為儲能元件，但以升壓式開關(guān)電源作為白光 LED 驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用也較為廣泛。 MAX1848 的開關(guān)頻率為 ，以 ~ 電源電壓工作時(shí)，最高輸出電壓可達(dá) 13V，足以驅(qū)動(dòng) 2~3 只串聯(lián)的白光 LED。采樣電阻壓降約為 100mV，通過調(diào)整采樣電阻的 阻值可將輸出電流設(shè)定為 5~20mA。 LX1993能以 20mA的輸出電流驅(qū)動(dòng)單路四只白光 LED，其優(yōu) 點(diǎn)在于電源電壓可以低至 。而測定白光 LED工作于特定正向電流時(shí)的電源輸入功率，才是比較驅(qū)動(dòng)電路變換效率的可靠方法。所謂的白光 LED，其實(shí)是利用一種紫藍(lán)光 LED 所發(fā)出的短波長紫藍(lán)光激發(fā)涂布于輸出光學(xué)透鏡內(nèi)壁的熒光材料，進(jìn)而產(chǎn)生波譜較寬的白色復(fù)合光。 鑒于白光 LED在 LCD背景照明領(lǐng)域的應(yīng)用前景，已有相關(guān)的組件產(chǎn)品投入市場。 最近幾年便攜式電子產(chǎn)品大多改用正向電壓為 （ 20mA）的白光 LED作為背光照明單元。然而，最新研制的白光 LED驅(qū)動(dòng)器不會受供電電壓的影響而保證恒定的亮度。 ① 串聯(lián)。 ② 并聯(lián)。采用具有高限流電阻值的恒壓驅(qū)動(dòng)器，可以獲得良好的電流匹配，但其負(fù)面作用是影響效率。由于白光 LED之間的正向電壓各不相同，因此電流匹配的精度非常有限。最新的技術(shù)趨勢是將白光 LED的正向電壓降低至 3V 以下。 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 第四章 LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 芯片 LM3402/LM3402HV電路性能 LM/340 LM3402HV是一款 由可控電流源衍生的降壓型穩(wěn)壓器，設(shè)計(jì)該器件來驅(qū)動(dòng)串聯(lián)的大功率、高亮度發(fā)光二極管串。只要 LED陣列的組合電壓不超過 Vo（ max），則電路保持任意數(shù)量的 LED中的調(diào)節(jié)電流不變。 采用 LM3402HV 設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路，可以為電壓約為 的單個(gè) LED 提供 350mA 的恒定電流。 為能承受 LED電流引起的功耗，應(yīng)將該電阻功率容量取額定值，為了調(diào) 節(jié)該值。為了對 LM3402/LM3402HV 進(jìn)行完全賦能和止能， PWM信號的最大邏輯低電平應(yīng)為 ，最小邏輯高電平為 。 DIM1功能僅禁止功率 NFET， IC內(nèi)其他電路單元任然工作，由此可將變換器的響應(yīng)時(shí)間降到最低。 DIM2的邏輯是反相的，因此當(dāng) DIM2為低電平時(shí)， LM3402/LM3402HV會輸出穩(wěn)定的電流。 將 DIM端口懸浮或者接至邏輯高電平，一旦輸入到 6V時(shí)， LM3402/LM3402HV就開始工作。一個(gè)內(nèi)置的比較器監(jiān)測 CS引腳電壓，在該情況下會禁止內(nèi)置的 NFET和輸入電壓源上的熱應(yīng)力。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種管道的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 參考文獻(xiàn) [1] 王成安 .電子技術(shù)基礎(chǔ)技能綜合訓(xùn)練 .北京：民郵電出版社， 2021 [2] 王霖，錢可元，羅毅 .新型 LED航標(biāo)燈光學(xué)系統(tǒng) [J].光電工程， 2021 [3] 周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛華 .LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)實(shí)例 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [4] 蔣金波，杜雪，李榮彬 .自由區(qū)面 LED路燈透鏡設(shè)計(jì) [J].液晶與顯示 .北京 :人民郵電出版社， 2021 [5] 劉樹林，高衛(wèi)斌，尹衛(wèi)平 .低頻電子電路 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [6] 吳潤宇，軒萌華，苗銀梅等 .使用穩(wěn)定電源 .北京：人民郵電出版社， 1997 [7] 黃繼昌 .集成電路應(yīng)用 300例 [M].北京：人民郵電出版社， 2021 [8] 羅毅，張賢鵬，王霖等 .半導(dǎo)體照明中的非成像光學(xué)及其應(yīng)用 [J].北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [9] 丁毅，顧培夫 .實(shí)現(xiàn)均勻照明的自由區(qū)面反射器 [J].光學(xué)學(xué)報(bào)， 2021 致 謝 大學(xué)的學(xué) 習(xí)生活即將結(jié)束，在此，我要感謝所有曾經(jīng)教導(dǎo)過我的老師和關(guān)心過我的同學(xué)，他們在我成長過程中給予了我很大的幫