前言

照明伴隨著人類文明的發(fā)展已經(jīng)有幾千年的歷程。從最原始的鉆木取火到種類繁多的各種光源，如白熾燈、鹵素?zé)簟⑷展鉄?、?jié)能燈、LED燈等等，照明產(chǎn)品不斷向著高效、節(jié)能、環(huán)保、高科技方向發(fā)展。LED的誕生和發(fā)展為人類照明提供了高質(zhì)量、絢麗多彩的光環(huán)境。它被廣泛的應(yīng)用于民用照明、工業(yè)照明、醫(yī)療照明、汽車照明等不同領(lǐng)域。隨著LED在各個(gè)領(lǐng)域的不同應(yīng)用需求，LED驅(qū)動(dòng)電路也在不斷進(jìn)步和發(fā)展。本文針對(duì)LED和LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)作了相應(yīng)的介紹、分析和展望。

LED 和傳統(tǒng)光源相比較的特點(diǎn)

相對(duì)于傳統(tǒng)光源，LED具有顯著的優(yōu)勢(shì)：

LED發(fā)光是由電能直接轉(zhuǎn)換成光的過程。比較起傳統(tǒng)光源，如白熾燈先由電能轉(zhuǎn)化為熱能，然后再由熱能轉(zhuǎn)化成光能的發(fā)光的發(fā)光過程，LED具有高光效，節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，此外在適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)條件下，LED燈具有壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

LED具有發(fā)光響應(yīng)塊，光源造型多變，色彩控制靈活的優(yōu)點(diǎn)。

LED和傳統(tǒng)光源相比具有良好的低溫特性。

LED和傳統(tǒng)光源相比，不存在諸如水銀、鉛等環(huán)境污染物，因此更加綠色環(huán)保。

盡管LED比較起傳統(tǒng)光源具有名顯優(yōu)勢(shì)，但是目前LED燈成本較高，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。

LED 發(fā)光原理

LED–Light Emitting Diode發(fā)光二極管，是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。LED發(fā)光是一種注入式電致發(fā)光。當(dāng)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(jié)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(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。而光的波長(zhǎng)決定了光的顏色。

發(fā)光波長(zhǎng)：

式中：h—普朗克常數(shù)； c—光速；

LED 發(fā)光原理如圖1所示：

圖1 LED 發(fā)光原理

LED 結(jié)構(gòu)

LED基本機(jī)構(gòu)包括LED芯片、電極、焊接線，以及構(gòu)成LED整個(gè)封裝機(jī)械部件和光學(xué)部件如LED芯片支架、透鏡、硅膠、環(huán)氧樹脂、熒光粉等。

LED分為單芯片封裝，多芯片封裝產(chǎn)品。隨著科技的發(fā)展部分保護(hù)元件或部分LED驅(qū)動(dòng)電路元件也和LED芯片一同封裝。

單芯片LED 基本結(jié)構(gòu)如圖2，圖3所示：

圖2 SMD封裝 LED結(jié)構(gòu) 圖3 插件封裝 LED結(jié)構(gòu)

LED 主要參數(shù)

電參數(shù)

最大正向工作電流IF：是指LED正常工作情況下，允許加在LED的最大的正向電流值。

最大浪涌電流IFM：允許加在LED的最大的浪涌電流值。

正向工作電壓VF：是在給定的正向電流下得到的二極管正向工作電壓。

最大反向電壓VR：LED PN結(jié)所允許的最大反向電壓。

額定功率PD：允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流乘積的最大值。

光學(xué)參數(shù)

峰值發(fā)射波長(zhǎng)

光譜半波寬Δλ：峰值發(fā)射波長(zhǎng)的輻射功率的1/2所對(duì)應(yīng)兩波長(zhǎng)的間隔。

光通量Φv：通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時(shí)，器件光學(xué)窗口發(fā)射的光通量。

光強(qiáng)：點(diǎn)光源在給定方向上，單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量，單位坎德拉（Cd）。

半值角θ1/2和視角：θ1/2是指發(fā)光強(qiáng)度值為軸向強(qiáng)度值一半的方向與發(fā)光軸向（法向）的夾角。半角值二倍為視角（半功率角）。

色度坐標(biāo)x、y、z：1931CIE-XYZ系統(tǒng)，就是在RGB系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)方法，選用三個(gè)理想的原色來代替實(shí)際的三原色。從而將CIE-RGB系統(tǒng)中的光譜三刺激值

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顯色指數(shù)CRI：與標(biāo)準(zhǔn)的參考光源相比較，一個(gè)光源對(duì)物體顏色外貌所產(chǎn)生的效果。換句話說，CRI是一個(gè)光源與標(biāo)準(zhǔn)光源（例如日光）相比較下在顏色辨認(rèn)方面的一種測(cè)量方式。

色溫TC（Color Temperature）：光源的光輻射所呈現(xiàn)的顏色與在某一溫度下黑體輻射的顏色相同時(shí)，稱黑體的溫度（TC）為光源的色溫度。

1234下一頁(yè)全文 本文導(dǎo)航第 1 頁(yè)：LED及其驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第 2 頁(yè)：常規(guī)特性曲線第 3 頁(yè)：LED電路連接方式第 4 頁(yè)：脈沖驅(qū)動(dòng)