单元二 LED照明技术

1、单元二 LED照明技术 o模块一 LED的发展及产业分布 o模块二 LED与OLED的基本知识 o模块三 LED驱动技术 o模块四 LED照明技术的应用 模块一 LED的发展及产业分布一、LED发展史 o1907年Henry Joseph Round 第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。 o二十世纪20年代晚期Bernhard Gudden和Robert Wichard在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的黄磷发光。 o1936年，George Destiau出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告。 o到70年代中期，磷化镓被使用作为发光光源。o80年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮

2、度的LED的诞生 。模块一 LED的发展及产业分布一、LED发展史o90年代中期，出现了超亮度的氮化镓LED，随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓LED。 o我国也在2003年底紧急启动了“十五”国家科技攻关计划“半导体照明产业化技术开发”重大项目（简称国家半导体照明工程），使我国半导体照明工程进入实质性推进阶段。 模块一 LED的发展及产业分布二、LED的产业链分布及市场情况简介 o（一）LED产业链 oLED产业链大致可分为四部分：LED上游产业；LED中游产业；LED下游产业和配套产业。图2-1为LED产业链及代表公司。 图2-1 LED产业链及代表公司产业链及代表公司 模块一 L

3、ED的发展及产业分布二、LED的产业链分布及市场情况简介o图2-2为LED产业链中上游、中游和下游产品制作过程和成品。 图2-2 LED产业链上游、中游和下游产品制作过程和成品 模块一 LED的发展及产业分布二、LED的产业链分布及市场情况简介o（二）LED市场情况简介 oLED行业具有比较长的产业链，每一领域的技术特征和资本特征差异很大，从上游到中游再到下游，行业进入门槛逐步降低。上游外延片具有典型的“双高”（高技术、高资本）特点，中游芯片技术含量高、资本相对密集。下游封装在技术含量和资本投入上要低一些，而应用产品的技术含量和资本投入最低。从目前现状看，LED外延片、芯片已经形成以美国、亚洲

4、、欧洲三大区域为主导的三足鼎立的全球市场布局。以美、德、日为产业代表，中国台湾地区、韩国紧随其后，中国大陆、马来西亚等积极跟进的梯队分布状况。图2-3为2008-2013年全球LED照明市场渗透率。 模块一 LED的发展及产业分布二、LED的产业链分布及市场情况简介图2-3 2008-2013年全球LED照明市场渗透率 模块一 LED的发展及产业分布三、LED应用场合 o鉴于LED的自身优势，目前主要应用于通用照明、景观照明、背光源、显示屏和汽车照明等多个领域，下面简要介绍几种典型的应用。 o（1）显示屏、交通讯号 o（2）汽车用灯 o（3）LED背光源 o（4）LED照明光源 o（5）其它应

5、用 o2011年我国LED应用领域（如图2-4所示） 。模块一 LED的发展及产业分布三、LED应用场合图2-4 2011年我国LED产业应用领域分布 模块二LED与OLED的基本知识 一、LED的基本知识 o（一）LED的发光原理 oLED是一种PN结器件，和一般的整流二极管一样，也具有二极管单向导电的特性，即具有整流特性；但它在外加正偏压的情况下，还会发出某种波长的光。把电能转换为光能，因而它是一种“电致发光”器件。在LED中我们利用的是PN结的发光特性，而不是它的整流特性。 模块二LED与OLED的基本知识 一、LED的基本知识图2-7 LED发光原理示意图 模块二LED与OLED的基本

6、知识 一、LED的基本知识o（二）LED的结构 oLED是一块电致发光的半导体材料，它主要的部分是一个PN结管芯。o主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成，如图2-8所示。 图2-8 LED的基本结构示意图 模块二LED与OLED的基本知识 一、LED的基本知识o（三）LED的基本特征与分类o1LED的基本特征 o（1）工作寿命长 o（2）耗电低 o（3）响应时间快 o（4）LED体积小，重量轻、耐抗击 o（5）易于调光、调色、可控性大 o（6）“绿色”光源 o（7）技术先进 o表2-2为LED与几种常见光源的性能比较 模块二LED与OLED的基本知识 一、LED的基本知识模块二

7、LED与OLED的基本知识 一、LED的基本知识o2LED的分类 o（1）按发光管发光颜色分 o（2）按发光管出光面特征分 o（3）按发光强度角分布图来分 o（4）按发光二极管的结构分 o（5）按发光强度和工作电流分o（6）按封装式样分o（7）数码管（Display）o（8）点阵（LED Dot Matrix） 模块二LED与OLED的基本知识 一、LED的基本知识o（四）白光LED o对于一般照明而言，人们更需要白色的光源，白光由连续光谱组成，因此，不可能制出直接发出连续光谱的单只白光LED。白光LED的结构如图2-10所示。图2-11是一种白色LED和普通白炽灯发光光谱。 模块二LED与O

8、LED的基本知识 一、LED的基本知识图2-10白色的LED的结构示意图 图2-11 一种白色LED和普通白炽灯发光光谱 模块二LED与OLED的基本知识 一、LED的基本知识o（五）LED的参数o 1LED的极限参数 o 2LED电参数 o 3LED光学参数 o（1）光通量 o（2）光照度 o（3）发光强度 o（4）发光效率 o（5）LED的发光角度 模块二LED与OLED的基本知识 二、OLED技术及其应用 oOLED的原文是Organic Light Emitting Display，中文为有机发光二极管。OLED同时又是有机发光二极管Organic Light Emitting Dio

9、de的缩写。它与传统的LED是不同的，其原理是在两电极之间夹上有机发光层，当正负极电子在此有机材料中相遇时就会发光，其组件结构比目前流行的TFT LCD简单，生产成本只有TFT LCD的三到四成左右。除了生产成本便宜之外，OLED还有许多优势，比如自身发光的特性，目前LCD都需要背光模块（在液晶后面加灯管），但OLED通电之后就会自己发光，可以省掉灯管的重量体积及耗电量（灯管耗电量几乎占整个液晶屏幕的一半），不仅让产品厚度只剩两厘米左右，操作电压更低到2至10伏特，加上OLED的反应时间（小于10ms）及色彩都比TFT LCD出色，更有可弯曲的特性，让它的应用范围极广。 模块二LED与OLED

10、的基本知识 二、OLED技术及其应用o（一）OLED的基本结构和发光原理 o无论是小分子OLED还是高分子PLED，都是利用一个薄而透明具有导电性质的铟锡氧化物（ITO）为阳极，如同三明治结构，有机发光材料层被阳极和金属阴极夹在中间。小分子OLED的有机薄层（发光层）为多层结构，分别是空穴传输层、发光层、电子传输层 。o在一定的电压驱动下，OLED的阴极产生的电子和阳极产生的空穴分别注入到发光层（对小分子OLED来说，电子和空穴先分别注入到电子和空穴传输层，再经过电子和空穴传输层迁移到发光层），在发光层中电子和空穴相遇而复合，由于发生能带跃变而发出可见光。辐射光可透过玻璃或塑料基板从ITO透明

11、阳极一侧观察到，光亮的金属板阴极同时起反射镜的作用。发光层的材料成份的不同，所发出的光的颜色也就不同，因此通过选择不同的发光材料，可获得红、蓝、绿光，实现全彩色显示。 模块二LED与OLED的基本知识 二、OLED技术及其应用o（二）（二）OLED优点优点 o（1）结构和工艺简单，成本低 o（2）OLED具有视角宽、重量轻、携带方便 o（3）OLED的亮度高，发光效率高，色彩丰富，响应速度快 o（4）可实现柔软显示 o（5）使用温度范围广，低压驱动、功耗低 模块二LED与OLED的基本知识 二、OLED技术及其应用o（三）OLED产业现状及发展趋势 o按照所采用的有机发光材料的不同，OLED可

12、区分为两种不同的技术类型：一是以有机染料和颜料等为发光材料的小分子基OLED，厂商以日、韩和中国台湾地区为主。这些亚洲厂商的一个优势和特点是大都具有LCD产业背景，如三星、三洋、索尼等，在产品开发和市场渠道方面具有相当的优势。二是以共轭高分子为发光材料的高分子基PLED。主要以欧美企业为主，包括飞利浦、杜邦（DuPont）、DowChemicals和西门子等大公司。 模块三 LED驱动技术 一、LED驱动器 o（一）LED驱动器的要求 o.对输出功率与效率的要求涉及到LED正向电压范围、电流及LED的排列方式等。 o.在多个LED并联使用时，要求各LED的电流相匹配，使亮度均匀。o.功耗低，静

13、态电流小，并有关闭控制功能。o.有完善的保护电路，如低压锁存、过压保护、过热保护、输出开路或短路保护等功能。o.外围元件少，体积小，简便易用。o.对其他电路的干扰影响小等特点。 模块三 LED驱动技术 一、LED驱动器o如图2-15为各类LED驱动芯片。 图2-15 各类LED驱动芯片 模块三 LED驱动技术 一、LED驱动器o（二）LED驱动器的分类 o（1）按驱动方式分类 o.恒流式o.恒压式 o（2）LED恒流驱动器按电路结构分类 o.常规变压器降压 o.电子变压器降压 o.电容降压o.电阻降压o.RCC降压式开关电源 o.PWM控制式开关电源模块三 LED驱动技术 一、LED驱动器o（

14、三）LED驱动器的方案选择 o 阻限流电路 o 线性调节器o 开关调节器o 调光方式 模块三 LED驱动技术 一、LED驱动器o（四）LED电源的驱动方法 o 低压驱动o 过渡电压驱动o 高压驱动o 市电驱动模块三 LED驱动技术二、LED与驱动器的匹配 o（一）LED联接方式 o1LED全部串联 o2LED采用全部并联方式 o3LED采用混联方式 模块三 LED驱动技术二、LED与驱动器的匹配o（二）LED显示驱动方式o 1静态显示驱动 o静态显示驱动是指每一个LED灯分别对应一个独立的I/O驱动口，LED工作与否由该I/O驱动口来进行控制，相互之间没有干扰。如图2-23所示。 模块三 LE

15、D驱动技术二、LED与驱动器的匹配a 共阴连接静态显示 b 共阳连接静态显示图2-23 静态显示 模块三 LED驱动技术二、LED与驱动器的匹配o2动态显示驱动o与静态显示方法不同，动态LED显示的设计方法是将不同的LED模块的所有LED驱动端一对一地连接起来，其公共极（阴极或阳极）分别由不同的I/O口来驱动（主要针对七段码和LED点阵模块），称其公共极为扫描线或地址线。不同的LED模块用不同的扫描线或地址来进行决定。 模块三 LED驱动技术三、LED驱动设计参考案例 o1LED手电筒驱动电路 o2具有电流控制功能的开关模式升压变换器 o3多功能手机屏幕的白光LED驱动器 模块四 LED照明技

16、术的应用 一、LED照明技术及产品简介 o1LED照明技术简介 oLED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。LED技术始于上世纪五、六十年代，已经广泛应用于工业生产和家庭生活，例如电子表、数字式万用表、LED液显电视机、微机液晶显示器、交通信号灯等，应用实例举不胜举。现在科技人员研制出的大功率照明光源系列产品通过鉴定，填补了国内此类产品的空白，并以此打开了局面，开始向产业化发展。 模块四 LED照明技术的应用 一、LED照明技术及产品简介oLED照明技术具有以下特点：o （1）高效节能 o （2）超长寿命 o （3）光线健康 o （4）绿色环保 o （5）保护视力 o （6）光效率高 o （7）安全系数高 o （8）市场潜力大 模块四 LED的发展及产业分布一、LED照明技术及产品简介o2LED照明产品 oLE