【正文】 阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個阻性元件的特性。解決辦法是盡量多并聯(lián) LED，這樣當斷開某一只 LED 時，分配在余下的 LED 中的電流不大，不至于影響余下的 LED 正常工作。但至今，無論各國政府還是民眾都對 LED 燈的環(huán)境和健康危險知之甚少。 (3) 使用壽命長 有人稱 LED 光源為長壽燈。 PN結電擊穿后電流很大，容易使 PN 結發(fā)熱。 PN 結兩端加反向電壓 VR 時，P 區(qū)的空穴和 N區(qū)的電子都將進一步離開 PN結， 這時 PN結處于反向偏置， 使耗盡區(qū)厚度加寬， PN 結電場強度增大，阻礙了多數(shù)載流子的擴散運動，擴散電流趨近于零，但是結電場的增加，使少數(shù)載流子更易產(chǎn)生漂移運動，漂移電流方向與擴散電流方向相反，表現(xiàn)在外電路有一個流入 N 區(qū)的反向電流 IR ，由于少數(shù)載流子濃度很小，所以 IR 是很微弱的。 當 它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從 LED 陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。世 界上目前最有影響的ＬＥＤ顯示屏，當屬美國曼哈頓時代廣場紐約證券交易所，總計使用了18,677,760 只ＬＥＤ，面積為 10,736 平方英尺。ＬＥＤ隱藏式的投光燈具會特別受到青睞 。 我國的 LED 產(chǎn)業(yè)起步于 20 世 紀 70 年代，經(jīng)過 40 余 年的發(fā)展，現(xiàn)已形成上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚州和石家莊 7個國家半導體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地，產(chǎn)品廣泛應用于景觀照明和普通照明領域，我國已成為世界第一大照明電器生產(chǎn)國和第二大照明電器出口國 。 LED的發(fā)展現(xiàn)狀 1． 2． 1 LED 的發(fā)展 隨著社會的不斷發(fā)展 ， 對能源的需求越來越大 ， 能源危機加重 。 LED 的應用離不開它所需要的驅(qū)動控制電路， 通 過驅(qū)動電路來獲得良好而平穩(wěn)的電流，使 LED顯示更加均勻、漂亮，滿足各種場合的應用要求 。 本人簽名： 日期： 巢湖 學院本科畢業(yè) 論文 (設計 )使用授權說明 本人完全了解 巢湖 學院有關收集、保留和使用畢業(yè) 論文 (設計 )的規(guī)定，即：本科生在校期間進行畢業(yè) 論文 (設計 )工作的知識產(chǎn)權單位屬巢湖 學院。又對 LED 的典型 驅(qū)動 電路、集成 驅(qū)動 電路進行了 研究 。最大的市場就是照明燈，如果把上千億的照明燈都用 LED 燈代替的話，這個市場的空間是不可估量的竹【 13】。 白光 LED 的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可超過150lm/W（ 2020 年）。 預計 2020 年可達 3000 億以上 ，每年至至少以 30%的速度增長 其中，商業(yè)、家居、道路等功能照明占比 15%，市場規(guī)模達 450 億；顯示屏占比 10%，規(guī)模達 300億；景觀照明占 20%，規(guī)模 600 億。 (5) 娛樂場所及舞臺照明 由于ＬＥＤ的動態(tài)、數(shù)字化控制色彩、亮度和調(diào)光，活潑的飽和色可以創(chuàng)造靜態(tài)和動態(tài)的照明效果。 LED 已經(jīng)滲透到汽車電子領域，憑借著汽車的巨大市場， LED 車燈市場有巨大發(fā)展?jié)摿Α?常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。對于分立器件，其典型值約為108? A～ 1014? A的范圍內(nèi)。 (1) 擴散電容 CD 若外加正向電壓有一增量△ V，則相應的空穴（電子）擴散運動在結的附近產(chǎn)生一電荷增量△ Q，二者之比△ Q/△ V為擴散電容 CD 。 巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設計） 11 (8) 技術先進 與傳統(tǒng)光源單調(diào)的發(fā)光 效果相比， LED 光源是低壓微電子產(chǎn)品。人們?yōu)榱俗非罅炼?，通常更會加?LED 的藍光強度，點燈時間越久，熒光粉衰減越快，進而導致人眼接LED 的驅(qū)動電路研究設計 12 觸的藍光波段的光照越強烈，從而對人眼造成傷害。大電流通過這只短路的 LED 后，很容易就變成斷路。該電路廣泛應用在夜光燈、按鈕指示燈及一些要求不高的位置指示燈等場合。專為驅(qū)動 LED 設計的電荷泵可以把輸入電壓提升到剛好使 LED 工作的電平。如此循環(huán)，電路中 3只三極管便輪流導通和截止， 3 組 12 只 LED 便會被輪流點亮，這些 LED 被均勻的排列呈一個圓形，不斷的循環(huán)發(fā)光，達到流動的效果。 470K 的可調(diào)電阻 R9 可以調(diào)整第二級的放大倍數(shù)，從而調(diào)節(jié)靈敏度，使得電路的適應范圍更寬一些， 10K 的可調(diào)電阻R6 可以調(diào)整驅(qū) 動 LED 的靜態(tài)電壓，從而調(diào)節(jié) LED亮度。在母校學習期間深深的體會到了母校濃厚 的學習氣氛和良好的學風，今后我必將努力工作為 學院 學子 爭光。 LM358 的參數(shù)： 參數(shù)輸入偏置電流 45 nA； 輸入失調(diào)電流 50 nA； 輸入失調(diào)電壓； 輸入共模電壓最大值 V； 共模抑制比 80dB； 電源抑制比 100dB。因此在這一段時間內(nèi)， Q1與 Q3的集電極均為低電壓，只有接在 Q2 集電極上的 LED 亮，而其他的 不亮。 LED 的驅(qū)動電路研究設計 16 圖 6 LM3404 典型應用電路 圖 7 LM3404 主要技術參數(shù) 3． 3． 2 CAT4016 驅(qū)動白光 LED 電路 諸如廣告牌標志、滾動橫幅、智能車輛標志和體育計分板等 LED 應用需要采用多顆 LED，通常包含多串 LED，要求 LED 驅(qū)動方案提供恒定的光輸出，不同通道間的電流匹配精度要高，要提供易用的接口來控制不同 LED 通道，并且要具備可靠的保護功能。 采用電容降壓時應注意以下幾點： 根據(jù)負載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當?shù)碾娙荩?限流電容必須采用無極性電容，絕對不能采用電解電容。 混聯(lián)方式還有另外一種接法，即是將 LED 平均分配后分組并聯(lián)，再將每組串聯(lián)巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設計） 13 在一起 。 第二點 LED 需要由于單個發(fā)光面比較窄，通常大規(guī)模集成在線路板上，形成一個比較大的發(fā)光源，由此會造成大量熱量積累，有時會擊穿電路板。 (5) 環(huán)保 LED 是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時 LED 也 可以回收再利用。 電擊穿的一個原因是碰撞電離產(chǎn)生的倍增效應使 PN 結雪崩擊穿，另一個原因是齊納擊穿。 2． 2． 2 VI 特性 以硅結型二極管為例， 在二極管 PN 結的兩端，施加正、反向電壓時，通過管子的電 流如圖（ 3） 所示。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從 P區(qū)注入到 N 區(qū)的空穴和由 N 區(qū)注入到 P 區(qū)的電子，在 PN 結附近數(shù)微米內(nèi)分別與 N 區(qū)的電子和 P 區(qū)的空穴復合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。堪稱世界第一。另外，ＬＥＤ與霓虹燈相比，由于是低壓，沒有易碎的玻璃，不會因為制作中彎曲而增加費用，值得在標識設計中推廣使用。2)傳統(tǒng)光源技術成長緩慢，面臨發(fā)展瓶頸 。 1962 年 ， GE、 Monsanto、 IBM 的聯(lián)合實驗室開發(fā)出了發(fā)紅光的磷砷化鎵（ GaAsP）半導體化合物 ， 從此可見光發(fā)光二極管步入商業(yè)化發(fā)展進程 。 LED 燈就可以說是無處不在的。 本人簽名： 日期： 導師簽名： 日期： LED 的驅(qū)動電路研究設計 摘要 由于 LED（發(fā)光二極管） 具有體積小、成本低、 壽命長 等優(yōu)點 ， 所以其 逐漸 廣泛 應用于社會各個領域 。 LED 的應用離不開它所需要的驅(qū)動控制電路，通過驅(qū)動電路來獲得良好而平穩(wěn)的電流， 滿足各種場合的應用需求。 但是和世界 LED 燈產(chǎn)業(yè)比較發(fā) 達的地區(qū)相比，我們在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)能和技術上都還處于一個比較下游的階段，例如中國大陸現(xiàn)在每年的產(chǎn)值約 15 億美元，不到臺灣 (2020 年 30 億美元 )的一半，比不上日本日亞化工一個企業(yè) (2020 年 20 億美金 )。 隨后 經(jīng)世界各國的努力研究，便成產(chǎn)出 商用化紅色 LEDGaP 綠色芯片 、 LEDAlGaAsLED、 GaN 基片上研制出的 第 一只藍色發(fā)光二極管 等等。3)LED 照明技術進步與成本不斷降低，長期市場障礙已不大。 (4) 室內(nèi)空間展示照明 就照明品質(zhì)來說，由于ＬＥＤ光源沒有熱量、紫外與紅外輻射 ，對展品或商品不會產(chǎn)生損害，與傳統(tǒng)光源比較，燈具不需要附加濾光裝置，照明系統(tǒng)簡單，費用低廉，易于安裝。 (7) 車輛指示燈照明 汽車用白熾燈不耐震動撞擊，易損壞，壽命短，要經(jīng)常更換。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。 LED 的驅(qū)動電路研究設計 8 圖 3 硅二極管 PN結的 VI 特性 根據(jù)理論分析， PN結 的 VI特性可表達為 iD =IS (e TDnVv / 1) (1) 式中 iD 為通過 PN 結的電流； vD 為 PN結兩端的外加電壓； n為發(fā)射系數(shù)，它與 PN結的尺寸、材料及通過的電流有關，其值在 1～ 2 之間； VT 為溫度的電壓當量，VT =kT/q。這兩種電擊穿過程是可逆的，當反向電壓降低后，就可恢復原來狀態(tài)。光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源 (6) 堅固耐用 LED 被完全封裝在環(huán)氧樹脂里面，比燈泡和熒光燈管都堅固。所以 LED燈的散熱一定要好。當有一只 LED 品質(zhì)不良而短路時，不管是采用穩(wěn)壓式驅(qū)動方式還是恒流式驅(qū)動方式，并聯(lián)在這一支路中的 LED 將全部不亮。而且電容的耐壓須在 400V 以上；電容降壓不能用于大功率條件；電容降壓不適合動態(tài)負載條件； 電容降壓不適合容性和感性負載 ；當需要直流工作時，盡量采用半波整流。安森美半導體針對這類應用的方案包括 CAT4008 和 CAT4106 等恒流 LED汲入型驅(qū)動器，其中前者支持 8 通道，后者支持 16 通道， LED 電流范圍均為 2 至100 mA，此電流由外部電阻設定。隨著電源通過電阻 R3 對 C1 的充電，使三極管 Q2基極電壓逐漸升高，當超過 伏時， Q2 由截止狀態(tài)變?yōu)閷顟B(tài)，集電極電壓下降， LED58 熄滅。 圖 12 聲控旋律燈原理圖 按照圖 （ 12） 的電路圖設計制作 PCB 版，焊完的電路版如圖 （ 13） 所示。巢湖學院本科學生畢業(yè)論文（設計） 指導教師評閱表 內(nèi)容包括：學生寫作態(tài)度、科研作風，論文選題的理論意義和實踐價值，論據(jù)是否充分、可靠，掌握基礎理論、專門知識、研究方法和技能的水平，寫作的邏輯性、技巧及其他優(yōu)缺點。 因采用集成電路，所以靈敏度比巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設計） 21 較高，而且還可以調(diào)整靈敏度以適應不同環(huán)境。接在 Q3 集電極上的 LED 就亮了。 巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設計） 17 圖 8 CAT4016 典型應用電路 3． 3． 3 MAX1910/MAX1912 電荷泵驅(qū)動白光 LED 的電路 早期的電荷泵只是簡單地將輸入電壓倍壓，而新開發(fā)的電荷泵的性能將進一步完善，并具有更高的效率。 圖 5 最簡單 LED 的電容降壓電路 如圖 5 所示，電路中利用兩只反向并聯(lián)的 LED 對降壓后的交流電進行整流。假設并聯(lián)的 LED 數(shù)量較多，驅(qū)動器的驅(qū)動電流較大，通過這只短路的 LED 的電流將增大。而 LED 白光形成主要是靠 450455NM 波長藍光激發(fā)熒光粉，其中波長越低擊發(fā)能力