LED使用资料大全汇总一续

本文由leiyouｎg６9贡献ｐｄf文档可能在ＷAP端扫瞄体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。LＥD使用资料大全汇总(一续）(资料来自互联网,如有版权请通知,将准时卸载）ＬED驱动电路概述LＥD驱动电路概述１。概述??ＬEＤ是一种固体光源，当它两端加上正向电压,半导体中的少数载流子和多数载流子发生复合，放出的过剩能量将引起光子放射。采纳不同的材料，可制成不同颜色有发光二极管．作为一种新的光源，近年来各大公司和讨论机构对LED的讨论方兴未艾，使其光效得以大大提高,Lumｉled公司目前已研发并生产出光效达到９0Lm／W的白色LＥD，已达到白炽灯的水平.和白炽灯的相比较,ＬED在性能上具有很多优点，见下表：表1白炽灯与白色ＬED的性能比较随着对LED讨论的进一步深化,其光效将进一步得到提高，而其成本将一步下降，在不久的将来LＥD取代白炽灯甚至荧光灯而进展成2１世纪的一种主要的照明光源将成为一种趋势。？？新的光源呼唤新的大功率ＬED驱动器,天下明科技已于近几年开头了LＥD驱动电路的讨论,拥有自主知识产权,在此研发领域已占据了世界领先的地位。??2.ＬED驱动电路概述？?与荧光灯的电子镇流器不同,LＥD驱动电路的主要功能是将沟通电压转换为恒流电源，并同时完成与ＬED的电压和电流的匹配．？？LED的正向伏安特性如图1所示：所以，LED伏安特性的数字模型可用下式表示?？VＦ=Vｔurｎ-on+RsIＦ＋（ΔVＦ/ΔT）(Ｔ-２5℃)（１）？？其中,Vturn－oｎ是ＬＥD的启动电压？？Rs表示伏安曲线的斜率？？T环境温度?？ΔＶＦ／ΔＴ是LEＤ正向电压的温度系数,对于多数ＬＥD而言典型值为—２V/℃．？？从ＬＥＤ的伏安曲线及数字模型看，LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引起ＬED电流的很大变化，并且,环境温度,LＥＤ老化时间等因素也将转变影响LED的电气性能．而LED的光输出直接与ＬＥD电流相关,所以LＥD驱动电路在输入电压和环境温度等因素发生变动的情况下最好能掌握LEＤ电流的大小。否则，LＥD的光输出将随输入电压和温度等因素变化而变化,并且,若LED电流失控,LED长期工作在大电流下将影响ＬＥＤ的牢靠性和寿命,并有可能失效。？？3。各种ＬＥD驱动电路拓扑结构的简要分析？？天下明科技近年来致力于LED驱动电路的开发,已研发出多种LED驱动电路拓扑结构以适合各方面客户的需求，产品已广泛地运用于照明，汽车电子，显示背光等领域。？?天下明科技推出G２20C3０0W0１S0１一种简洁的LED驱动模块。?这种LＥD驱动电路主要由电源隔离模块，主要是掌握LED电流，恒流３00mＡ,这样才能克服LＥD电流随输入电压和环境温度等因素而产生的变化，但是从效率角度，却不应取得太大．??在实际运用中，负载常采纳通过串并联形成的LED阵列,这会使输出电流随输入电压和环境温度等因素而发生的变化更加显着，并且阵列形式或ＬEＤ个数变化,限流电阻也应相应变化，所以采纳这种简洁结构的ＬEＤ驱动电路一般只适合于驱动阵列形式固定的,并且灯个数较少的ＬED陈设。?？天下明科技正在开发的另外一个高档次的ＬＥD驱动电路系列的产品中，引入了电压或电流反馈掌握环节．用户可以依据需要转变负载LＥＤ阵列形式和ＬEＤ个数，得到不同的输出功率．同时该驱动电路也克服了因输入电压，环境温度等因素而ＬEＤ灯光的颜色易变动等弊端,功率因数达到0。９以上，THD可做到20％以下，寿命可达到50０00小时以上，同时还可完成从１００％到１％的调光功能,并且此系列产品还具备过压和过流保护功能．？？ＬEＤ驱动电路主体结构采纳fｌyback拓扑结构，Mｏｓfet的通断由掌握IC掌握．这种结构在完成向负载供应直流电压的同时，既实现了功率因数的校正，又完成了负载与电源的隔离．LED驱动电路的另一个任务是使LED的负载电流能够在各种因素的影响下都能掌握在预先设计的水平上。电路将一个基准电压或电流信号Sref与ＬED负载电压或电流信号Sloaｄ送入信号掌握模块中进行比较，误差信号经处理后送回初级掌握IC中进行处理,当负载电流因各种因素而产生变化时,初级掌握ＩC可以通过掌握开关使负载电流回到初始设计值上．LED与荧光粉知识LＥＤ用荧光粉尚待创新近年来,在照明领域最引人关注的事件是半导体照明的兴起.20世纪90年月中期，日本日亚化学公司的Nakaｍura等人经过不懈努力，突破了制造蓝光发光二极管(ＬEＤ）的关键技术,并由此开发出以荧光材料掩盖蓝光ＬEＤ产生白光光源的技术.半导体照明具有绿色环保，寿命超长,高效节能，抗恶劣环境,结构简洁，体积小,重量轻,响应快，工作电压低及平安性好的特点，因此被誉为继白炽灯,日光灯和节能灯之后的第四代照明电光源,或称为21世纪绿色光源。美国,日本及欧洲均注入大量人力和财力，设立专门的机构推动半导体照明技术的进展.LED实现白光有多种方式,而开发较早，已实现产业化的方式是在LED芯片上涂敷荧光粉而实现白光放射．LEＤ采纳荧光粉实现白光主要有三种方法,但它们并没有完全成熟,由此严重地影响白光LＥD在照明领域的应用．简略来说，第一种方法是在蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光.该技术被日本Nichｉa公司垄断,而且这种方案的一个原理性的缺点就是该荧光体中Cｅ3+离子的放射光谱不具连续光谱特性，显色性较差,难以满意低色温照明的要求,同时发光效率还不够高，需要通过开发新型的高效荧光粉来改善。其次种实现方法是蓝色LＥD芯片上涂覆绿色和红色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光,显色性较好。但是，这种方法所用荧光粉有效转换效率较低，尤其是红色荧光粉的效率需要较大幅度的提高。第三种实现方法是在紫光或紫外光ＬED芯片上涂敷三基色或多种颜色的荧光粉,利用该芯片放射的长波紫外光(370ｎm－３80nm)或紫光（380nｍ-410nm）来激发荧光粉而实现白光放射,该方法显色性更好，但同样存在和其次种方法相像的问题，且目前转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物体系，这类荧光粉发光稳定性差，光衰较大，因此开发高效的，低光衰的白光LＥD用荧光粉已成为一项迫在眉睫的工作．我们是国内领先进行LEＤ用高效低光衰荧光粉讨论的讨论机构．最近,通过与我国台湾合作伙伴的联合攻关，多种采纳荧光粉的彩色LED被开发出来了.采纳荧光粉来制作彩色LEＤ有以下优点:首先，虽然不使用荧光粉，就能制备出红，黄,绿，蓝,紫等不同颜色的彩色LEＤ,但由于这些不同颜色LED的发光效率相差很大，采纳荧光粉以后,可以利用某些波段ＬＥＤ发光效率高的优点来制备其它波段的LED，以提高该波段的发光效率.例如有些绿色波段的LＥＤ效率较低,台湾厂商利用我们供应的荧光粉制备出一种效率较高，被其称为"苹果绿”的LＥD用于手机背光源,取得了较好的经济效益.其次，LED的发光波长现在还很难精确控制，因而会造成有些波长的LED得不到应用而消灭浪费，例如需要制备470nm的LED时，可能制备出来的是从455ｎｍ到4８0ｎm范围很宽的LＥD，发光波长在两端的ＬEＤ只能以较低廉的价格处理掉或者废弃，而采纳荧光粉可以将这些所谓的”废品"转化成我们所需要的颜色而得到利用.第三，采纳荧光粉以后，有些LEＤ的光色会变得更加严峻或鲜艳，以适应不同的应用需要．当然，荧光粉在ＬＥD上最广泛的应用还是在白光领域，但由于其特殊的优点，在彩色LED中也能得到肯定的应用,但荧光粉在彩色LED上的应用还刚刚起步，需要进一步进行深化的讨论和开发。白光ＬED简史ＬＥＤ是LｉgｈtEmittｉnｇDiode发光二极管的简称.此种组件,无论是信息产品,通讯用品还是消费性家电制品,广泛普遍用于各种电子回路中,通常用来做为＂显示状态＂的用途.使用红光，绿光或蓝光二极管的产品，市面上可以说四处可见。但是使用白光的发光二极管,却很少见,其中是不是有什么技术瓶颈?答案是科技界最喜爱使用的反制招数。由于这是日亚化学工业（Niｃｈia）的独门专利．然而,随着该公司专利战略的不得不变更,白色光LED的市场面以及性能面,有机会演起一场大变格的戏码．市场面的首要冲激变革,即是供应体制的变化.当有更多的竞争者,进入角逐之战场以后,我们可以预期至少会发生几件事情.其一，自然是价格会滑落到肯定的合理水平。其二，可以大量的交货，满意市场的需求。其三，品种的种类丰富化．如果以上的推断规律成立的话，那么,白色光ＬED的市场扩大延长，必然会呈现加速度的上升曲线．日亚中村秀二倒戈掀起蓝光，白光LＥＤ专利权大战说到白色光ＬＥＤ，必须延长说到蓝光ＬEＤ。而谈到蓝光LED，这又与日亚化学工业的专利世纪大战,有密不行分的影响关系．至于，白色光ＬＥD以及蓝光LＥＤ，又是存在怎样的你浓我浓的依存关系，稍后再来说明。有意思的是，这场专利世纪大战的情节，直逼连续剧般地剧情变化,人事物地俱足，高潮迭起．情节的主轴有二,其一，是专利权本身的战役.其二,是幕后的伟大发明家中村秀二(ＳｈｕｊiNakamuｒa）先生,琵琶别抱，在劲敌日亚化学Cｒｅe公司从事兼职的讨论工作，带领Ｃrｅｅ开发不同于日亚的蓝光LED技术,向其老东家挑战．说起日亚化学工业（Nichｉa）一向是以专利垄断之战略垄断蓝光LＥＤ市场。何以,来个战略的乾坤挪移呢?实际上,日亚化学工业也是被目前的时势所逼，而不得不重新检讨策略上的运用.日亚化学工业在199３年时成功地开发出蓝光ＬＥD，据称，其所拥有之相关专利就超过１00件以上,而该公司为了达完全垄断蓝光ＬED市场的企图霸心,即运用了坚守专利的策略，悍然拒绝将该专利授权给其它任何的厂商,设下进入市场的专利障碍．日亚挟其在化学工业领域长期研发的优势与专利保护策略，初期很顺利走向垄断蓝光LＥD市场之路.如同风云中的雄霸一般，野心想独吞天下，成也风云，败也风云.举个实际的发生例子而言,当1９98年竞争对手丰田合成(ＴoyodａＧoｓｅi）的氮化物(Nｉtｒidｅ）高亮度LED产品在市场上一推出时,日亚就向东京地方法院提起诉讼,指控丰田合成侵害其蓝光LED专利.后来，此案做出裁决，东京地方法院判决专利侵权的案件成立,命令丰田合成公司停止制造与销售其LＥＤ产品,并赔偿1亿日元给日亚化学．而对此一判决，丰田合成已经提起上诉。其次个实际的案例,发生在1999年，日亚再转移目标对准美国的知名蓝光LEＤ大厂Ｃrｅe,向东京地方法院指控Cree在日本当地经销商住友商事侵害其产品专利.一场横跨美，日两地的蓝光LＥD世纪专利大战，就从上一个世纪末连续打到了新世纪,而日亚的蓝光ＬＥD垄断之路，越走越崎岖,终究初尝败绩.这项判决实在具有重大的实质意义,一来由于这表示其它的竞争者有机会可以进入蓝光LED的市场,而不至于侵害日亚化学的专利二来,以专利伞独霸的招式,证明不是万灵丹.从这几个案例,大家也可以不用付出任何昂扬学费，学到一些宝贵的教训,他人是如何踢到铁板，又是如何利用招式来面对不利的局势。此事证明白任何坚固如盘石一般的专利布局战略,其它厂商也不是完全没有机会，可以绕过专利地雷自行开创新的局面.这就需要仰赖智能与技术的结晶。白色光LED2003年出货可达12亿颗若是从性能层面来思考，要去专注的重点，不外乎"发光效率”以及"辉度量度"的特性问题.依据推断，”白光”LED要直逼日光灯的发光效率，可能要到2０0４年，或提前或延后，这都不是问题,重点是照明器具业者，信息业者，通讯业者，也许已经留意到白色光ＬＥD的潜力,过去被视为＂罕见的零件”将洗心革面变成一般的泛用组件。＂光效率＂的提升,所带来多品种的"白光”ＬED，恰巧可以迎合携带电话机，PDA,以及照明器材的浩大市场。尤其是携带电话机与照明器材,会由于其巨大的成长，带来＂白光"LED无限的商机。200１年的使用量,约有２亿个，20０２年估量有6２亿个的使用量．预估2０03年可能有机会急速扩大到12亿个，单价的滑落，当可预期.我们用量化的数据，来看"白光"LＥD的毕竟。白热灯泡的发光效率,约落在１６ｌm/W左右,而最常用的日光灯，其发光效率则是从60ｌm／W(20瓦的直立式灯管)到10０ｌm/W（40瓦的直立式灯管）。办公室或是在学校的场合,大多是１０0lｍ/W的日光灯,而在家庭室内的场合，60lm／Ｗ程度的发光效率,该是可以接受的范围。而目前的＂白光"ＬED的发光效率，可以看到30lｍ／W的产品。由此可见，白光ＬＥD的发光效率,还有一段路要走．如果观察日亚化学以及丰田合成的技术规划蓝图，所采纳的手段，会从外部发光效率一路延长到内部发光效率的两个层面,并双管齐下,到了2００4年或２005年，应该可以达成５０～60lｍ/W程度的抱负范围．其中，在施予外部发光效率的手法上,可能会是将来的技术主流.依据丰田合成的说词，将来开发的课题，着力点放在＂萤光体的改良＂以及”萤光体的涂敷方式的最佳化”．萤光体的涂敷方式，还是有他的Kｎoｗ－how存在，Ciｔizｅn电子利用混合环氧树脂（Epoｘｙ）涂敷在萤光体，据称，此种外部发光效率的手法,可以提高大约2０％～30％的发光效率.至于以上所说的”lm/Ｗ＂，其实就是代表每瓦多少流明的意思.白光LED将取代钨丝灯泡成为新世代照明用具白光LEＤ是很多产业分析师或LED产业心目中相当被看好的新兴零件产品．当然，所持的理由是,在全球能源的资源相当有限的的忧虑背景下,白光ＬED在照明市场的前景备受全球瞩目。欧，美及日本等先进国家也投注很多人力财力，设立专门的机构推动白光LED讨论与开发的工作。为什么白光LED会被视为将来的明星零件产品,这当然与他的特殊优势或说是优点，有相当大的关系.拿白光ＬED与传统的白炽钨丝灯泡以及日光灯相互比较,立刻见出分晓。ＬＥD发光二极管的体积小,可以依据应用对象，允很多颗组合，发热量其低无比，耗电量又小，寿命又长,而且从环保的面对来观察的话，白光LED可以回收不会变成环境污染的废弃物等,用来传接传统照明器具作为下一个世代的照明器材,白光LED真是不做其次人想.其中，发热量低,耗电量小，都是来自于它"低电压”，"低电流"动作的特点。日亚，丰田合成白光LED技术各领风骚而刚才已经谈过一个观念。要阐述白色光LED的技术,就必须先涉及蓝色光LEＤ，这是由于目前白色光LED的技术，与蓝色光LED的技术息息相关的。所谓的＂白光”，其实，是由多种颜色经过混合之后而成的光．混合的方式，就构筑成多种多样化的白色光LED。好比说二波长光（蓝色光+ＹAG系黄色萤光粉）或三波长光(蓝色光＋绿色光+红色光).三波长光，通常是以无机紫外光芯片加R.G．B三颜色萤光体．在发光的技术方面,白光ＬＥD的发光结构方式是新加入战场竞争者，在产品上加以区隔的重心之一．目前的主力大致有几种.一个是日亚化学(Ｎichiａ)以４6０nm波长的蓝光晶粒涂上一层ＹＡG萤光物质,利用蓝光LEＤ照耀此一萤光物质以产生与蓝光互补的５５5ｎｍ波长黄光，再利用透镜原理将互补的黄光，蓝光予以混合，便可得出所需的白光。其次，是日本住友电工开发出以ＺnSｅ为材料的白光LED，不过发光效率较差．丰田合成(ToyoｄaGｏｓｅi)与东芝所共同开发的白光LＥD，是采纳紫外光LＥＤ与萤光体组合的方式,与一般蓝光LED与萤光体组合的方式做区隔．由于,蓝光ＬEＤ与萤光体的组合方式，当照在红色物体的时候,其红色的色泽效果比较不抱负．紫外光ＬEＤ与萤光体组合可以弥补这个缺点，但是，其发光效率却仍低于蓝光LEＤ与萤光体组合的方式.至于价格与产品寿命，两者差距不大。简洁的来说,用四个面对来比较白光LＥD的差异,不失为一个标性的方法。这四个面对,分别就是”色泽表现能力"，"发光的效率”,"产品的成本与售价”，＂产品的使用寿命期间".专利解除大开LＥD普及应用之门白光LED的最浩大市场商机，即在于照明器材的市场。其中的关键,笔者推断可能与机器中平均所使用的白光LED数量有密不行分的关系．先从大哥大手机来说起，即使携带电话机的市场规模可以达４亿台,但其白光ＬED的使用数量，每一支手机却仅有个位数的少数几颗。以PＤA个人数字助理来说，每一台使用白光LＥＤ的数量也可能低于十颗,即使成熟又成长快速的笔记型计算机以及液晶显示银幕,每一台所采纳白光LED的数量，也不会超过100粒．然而,照明机器所使用的白光ＬEＤ的数量，却浩大很多很多。而且,照明器材的市场规模,原来就超越信息产业.因此，白光LED的制造数量与生产能力的拉升,看来是箭在弦上.目前白光LED的关键技术是ＬED技术，专利权过去掌握在日亚化等少数厂商手中，日亚化学（Nｉcｈｉa）的专利独家垄断，让白光LEＤ的价格与供应完全由他支配，导致精于量产的业者切入困难.诚如前面所说过，但技术的演进一旦突破日亚化的专利网，目前白光LED所受制的推广逆境，应当能够显着改善，并给予高度的期待.姑且如此说，算是本文的小小结语吧!白光LED的时代,大门即将开启.白光LEＤ的贡献者，中村秀二,被媲美爱迪生发明电灯泡的二十世纪末的伟大发明家．然由于横跨两个世纪的专利战，终究让这个门为众生渐渐开启,意思是说，竞争者会间续加入，价格滑落之快，可以预期．毕竟白光LEＤ的优点（包含环保)，用于照明器材，几乎是Peｒｆｅct.由于众厂家集中火力＂发光效率"以及"辉度量度＂的提升，因此,一堆人视为省电照明器材的救世主.关于发光二极管和半导体照明的探讨摘要:针对近年来国内外格外重视照明用发光二极管（ＬEＤ）的研制与开发，简要介绍了发光二极管的进展现状及其特点,并商量了研发照明用ＬEＤ所需要解决的一些技术关键问题,指出这类照明系统将获得广泛应用．关键词：发光二极管;半导体照明;商量发光二极管进展现状发光二极管通常也叫光放射二极管(LightEmittingDiode,简写为LEＤ)是一种可将电能转变为光能的半导体发光器件，属于固态光源。ＬＥD在2０世纪6０年月初期问世,当时的LＥD以红色为主，发光效率很低，光通量很小,只能作指示灯和仪表显示器使用.随着管芯材料,结构和封装技术的不断进步,LED颜色品种增多,光效大幅度提高,目前的红色LＥD光效已可以到100lm/Ｗ,绿色ＬEＤ也可达到５0lm／Ｗ,单个LED的光通量可达到几十流明.尤其是近年来高光效,高亮度的白光LＥＤ的开发成功,使得ＬＥD在照明领域的应用成为可能。自爱迪生发明白炽灯以来的１00多年中,电光源照明经历了三个重要进展阶段，这三个阶段中的代表性光源分别为白炽灯，荧光灯和高强度气体放电灯。现在人们普遍认为LED将可望进展成第四代光源,即半导体照明.1半导体发光二极管的特点LＥD是半导体器件通过ＰN坚固现电光转换．其特点为:1．1节能,不引起环境污染LED的能耗较小,随着技术的进步,将成为一种新型的节能照明光源．目前白光LＥD的光效已经达到２5lｍ/W，超过了一般白炽灯的水平,且有人按现在LＥD的技术进展速度猜测,到2005年，白光LED的光效可以达到5０lｍ/W,而到2０1０-２０１５年，白光LED的光效有可能达到15０～20０lｍ/W,远远超过了现在全部照明光源的光效.此外，现在广泛使用的荧光灯，汞灯等光源中含有危害人体健康的汞，这些光源的生产过程和废弃的灯管都会造成对环境的污染.LED则没有这些问题,是一种”清洁"的光源．1．２寿命长一般来讲，一般白炽灯的寿命约为100０h，荧光灯,金属卤化物灯的寿命也不超过1万ｈ，而ＬＥD的使用寿命可长达数万ｈ．1．3结构坚固LED是用环氧树脂封装的固态光源，其结构中没有玻璃泡，灯丝等易损坏的部件，是一种全固体结构，因此能够经受得住震动,冲击而不致引起损坏。除此之外,LＥＤ作为照明用光源还有一些难能宝贵的优点，例如:发光体接近点光源,便于灯具设计；发光响应时间短；易于做成薄型灯具，节省安装空间等等．综上所述，LED是一种符合绿色照明要求的光源．所谓＂绿色照明"的概念就是指通过科学的照明设计，采用效率高，寿命长，平安和性能稳定的照明电器产品（电光源,灯用电器附件，灯具，配线材料，以及调光掌握设备和控光器件)，改善提高人们工作，学习,生活的条件和质量,从而制造一个高效,舒适，平安，经济，有益的环境并充分体现现代文明的照明.２研发照明用LＥＤ的技术关键LED照明目前还只能用于一些特殊场合．广泛使用的照明光源应该是白光ＬＥＤ,而目前国内外已研制成的白光LED光效还不够高，功率也不够大，价格较贵．如果要求全面取代目前普遍使用的白炽灯或荧光灯,尚有一些技术上的难题需讨论解决。(1）首先是发光效率问题.提高LEＤ的发光效率最主要的方法是改进半导体发光材料与ＬED芯片的结构和制造工艺．由于这部分工作需要扎实的理论讨论基础和先进的半导体工艺设备，开展这方面讨论工作不太容易.（2）高功率问题。作为照明，单个LED输出的光通量必须足够大,欲加大ＬED的光通量,首先必须注入足够的电功率.但LＥD芯片的温升不能过高，否则各项性能格外是使用寿命会受到很大的影响。显然,设计较大输入功率的LＥD器件和灯具，除需用面积较大的芯片外,还必须有良好的散热结构。现在国外一些闻名公司已设计研制了一些特殊的LED器件结构,并已获得了较好的效果．（３）由于通常的LＥＤ发出的光相对集中于一个较小的立体角范围内，一般灯具中的反射器就不再是必要的光学组件，而往往用透镜作为准直光学组件。例如，用凸透镜或菲涅耳透镜产生平行光束.然后，用枕形透镜，楔形棱镜等使光束重新集中,偏折产生满意各种照明灯标准要求的光分布．这就要求对LEＤ照明灯的灯具进行独特的二次光学系统设计.（４)由于ＬEＤ照明需由多个LED管组成,其参数离散性也是一个技术问题.除了通过预选,分类,尽量保证一致性以外,还必须设计合理的灯具结构（包括ＬED的排列和位置布局）和讨论合适的驱动电路，防止偶尔产生的能量集中而烧毁部分LED。(5）此外,由于多个ＬEＤ组成一只照明灯具时，免不了对ＬＥD进行并联，串联.而在使用过程中只要有一个LED短路或开路,都将会导致整小片或整条ＬＥD熄灭，影响照明效果．为此，必须讨论简洁而廉价的保护电路,使这种不良影响降至最低限度。（6)鉴于LＥＤ对散热条件的要求较高，如果管芯结温超过标准限定值，将导致不行恢复性光强衰减.因此，除使用时要有足够的散热措施外，还必须有合理的电路设计和电路布局，尽量使LED保持良好的工作状态，充分发挥它的长寿命优点．3结束语尽管进展发光二极管照明系统目前尚存在一系列技术关键问题需要解决,但随着发光二极管管芯光效的飞快提高,发光二极管的封装与灯具制造工艺的进一步改进，一些经济上和技术的障碍将逐步消除.信任在不久的将来,这类照明系统能在很多领域获得广泛应用.白光LＥＤ车用照明技术进展现状目前ＬED在车外的主要应用在于制动灯，前方转向灯,后方转向灯，左右两侧转向灯，后方雾灯和倒车灯方面,而在头灯还处在讨论开发阶段，虽然已有部分先进厂商已有展出样品头灯，但还没有达到商业化批量生产的程度,其主要缘由，包括：单个白光LED组件的亮度不足,而头灯所使用的ＬED尚有易衰减,价格过高等问题存在．细数当前国际汽车厂商，例如ＢMＷ,Bｅnｚ,Aｕdｉ，Lexuｓ等一级车厂,相继推出各类型新款汽车，藉以吸引消费者。其中最富变化性，最引人注目的便是眩光夺目的白光LEＤ车灯款式。过去,曾经有人将LED称为第4代汽车照明光源,这是由于ＬED头灯除了一次性投入较高之外，在寿命，亮度,耗电方面，都有传统白炽灯，卤素灯等照明设备无法相比拟的竞争优势．汽车头灯必必要兴起才能带动车用LEＤ产业过去10年中，高亮度的LＥＤ间续被应用在汽车,卡车及大型巡游车的内外车灯等领域.依据ＥyeｓplｙJａｐan市场调查，在20０4年大约有30％的新车款以LED作为车尾灯或高位刹车灯，大部份新出厂汽车及大型交通工具已开头使用LEＤ作方向指示灯及第三煞车辨识灯．在此趋势进展下,车用ＬED在2００3年的市场规模超过2亿美元，２00４年市场规模约为２．３6亿美元,２00５年市场规模则超过了3亿美元．随着采纳LEＤ的新车款逐年扩张，很多专家全都认为往后数年中，仍可望维持二位数的成长率,预估２008年时市场规模将突破４．5亿美元.倘若白光LＥD汽车头灯能开发出新的产品及技术,汽车用LＥＤ市场规模将持续扩大，各方猜测也将提早发生.汽车头灯属于车外使用的LＥＤ种类,其技术特性指针跟手持式等消费设备所使用的白光LＥD类似，不过，对ＬＥＤ发光角度，色差，亮度,阀值电压，电流等光学,电学性能的全都性和牢靠性要求更高.目前LEＤ在车外的主要应用在制动灯，前方转向灯，后方转向灯,左右两侧转向灯，后方雾灯和倒车灯方面,而头灯还处在讨论开发阶段,虽然有部分先进厂商已有展出样品头灯，但还没有达到商业化批量生产的程度，其主要缘由包括单个白光LＥD组件的亮度不足，而头灯所使用的LED尚有易衰减,价格过高等问题。白光LＥD如何因应车上特殊要求长期以来，车上所使用的头灯是以白炽灯，卤素头灯或氙气头灯（HＩD)作为主发光源，并参照汽车灯的光学，电学及外形为主要标准,这些标准也在这2年经由LＥD厂，汽车厂商及汽车协会大力推广下逐步而缓慢地转变．曾有汽车厂商电气专家表示,汽车厂其实很乐见"以白光ＬＥＤ光源来代替白炽灯的ＬED汽车头灯”，不过，在设计上必必要参照传统头灯的发光源标准来设计,LＥD光源的特点属于数组式,但因此白光ＬＥD头灯而言,则是一项全新的思路．其技术路线必必要应用白光LEＤ光源的单色性，不加滤色片直接选用不同波长的多个高效LＥD组件设计成分,才能满意汽车头灯具设计及加工的特殊性.ＬEＤ组件主要有３项要求：ＬＥD必须具有高效，大功率，高牢靠性(－４0℃～125℃)；符合电学，光学参数稳定性,全都性的高要求，譬如，在同一批组件的阀值电压不全都性必必要小于0。1Ｖ；LＥD组件在点亮后,其使用寿命必须超过1，０００小时，发光强度衰减值要小于20%．▲反射型与投射型ＬED发光源3Ｄ图白光ＬED须突破瓶颈汽车头灯才有前景将来汽车头灯在开发演进过程中，ＬEＤ光源必须符合先进汽车照明设计，造型,体积与效率为当前ＬＥD头灯设计的当务之急,如何将此目标做最佳化的设计，将会是将来LED车灯设计上寻求突破的主要工作．虽然目前距离白光LＥD头灯商品化仍有距离,可是国外车灯大厂仍不断推出新型的LED头灯雏型,因此，诸多传统的车灯厂商莫不加紧脚步,开发白光LEＤ头灯,协作高亮度LＥＤ,才能在最快的时间内掌握LED头灯产品的开发时机.不过，相较于目前汽车厂所使用的HＩD或卤素灯,在成本上白光LＥD价格还是高出很多，而要达到规范上所要求的亮度，必须使用多组的白光LED才能达到亮度需求。ＬEＤ与传统灯具结合转变设计路径传统的汽车头前灯的设计方式,是以平滑抛物面所构成的反射效果，再搭配上花纹透明灯壳，将光源集中置于抛物面的焦距，以便形成平行光束，再经过小凸透镜而形成雕塑光源．以目前两大主要汽车头灯应用分为多重反射镜面车灯(Mｕｌti-Reｆlｅcｔor；MR)与投射式汽车头灯(PｒojectionSystem）。虽然两种款式的设计方式，都能符合LＥD的发光原理及设计,不过,LＥＤ是以面光源形式来产生光源,其发光立体角只是传统光源，不到钨丝灯泡的５0％的发光效率,因此，光学设计必须再经过重新改良．这当中最关键便是在于"汽车头灯设计概念＂的转变.光束聚焦的工作不再靠透镜，而是由白光LＥＤ的周围反射面来负责,其反射面是轻质塑料表面涂装了格外光亮的铝层，曲面外形光学设计格外简洁,其表面可能是光滑面，或是格状，多面状的组合。这也将会是白光LＥＤ汽车头灯在设计技术及照明艺术上的重大转变；此后,汽车的近光灯,远光灯，方向灯将可整合成一体的灯组,从汽车头灯到汽车尾灯的造型便能真正成为汽车造型的一部份，可以与车头,车尾的造型平滑无接缝地整合于一身．▲传统头灯及LED头灯水平发光作用示意图适路性照明与白光LED头灯将来进展趋势适路性汽车头灯照明系统（ＡｄａｐtiｖeＦｒont－lｉｇhtiｎgＳysｔem）已成为将来智能型白光ＬED车灯照明进展趋势，目前各国车灯制造厂商也对此照明系统大力投入讨论开发。在２0世纪９０年月初期，由于以下两大领域的新科技运用，使得车辆前方照明系统得以朝提升驾驶视野，及改进其视觉舒适及平安两方面进一步进展.其中，以新的白光ＬED作为主要发光材料,以先进传感器及车用电子相结合的照明光源与计算机帮助工具,可使白光LＥＤ头灯设计更为贴近汽车产业应用,并供应汽车头灯特殊照明．因此,适路性头灯照明系统在进展一段时间后，欧洲法规方面对适路性前方照明系统也订定出了一些规章,提出适路前方照系统包含三大元素,位于车辆两侧的照明组件，系统掌握与供应及操作装置．▲AFS信号传输基本架构图目前雏型白光LＥＤ灯包含了三项功能，可视不同路况,包括:一般路面,都市路面，高速路面，湿路路面进行光线调整，失效模式（回复原始设定）与远光灯,其中的光线变化则是利用白光LED光形叠加的概念，点亮不同的LED单元模块,以达到不同光线的设置,而不是利用传统车灯以驱动马达原理来达到适路性照明的功能.在进行数组式白光ＬEＤ头灯设计前，只具单一功能的白光LED模块设计必须先行纳入考虑，主要是由于白光ＬＥD头灯功能要求符合AFＳ可变光形的分布情况，因此必须由数个不同反射镜模块来加以组合，才能达到此项设计要求。另一方面，在头灯的反射镜设计基础上,采纳三种光形的反射镜来达成ＬED头灯的近光灯基本光形设计，另外再加上远光光形的反射镜，使光形分布可依照头灯模块不同需求,再由反射镜加上遮片后排列组合而成．在分析设计完成最佳化LＥD投射式单元后，开头进行智能型LED头灯雏型的系统功能设计，依照ＡFS规范要求,在雏型设计时，必须以四种不同光形的近光灯光形及一个远光灯光形来达成适路性的光线需求．依据汽车制造业的习惯来看，传统的车灯设计是利用几何光学的光路追迹法设计而成，并不会将物理光学理论中的干涉衍射及色散对光能量的影响纳入考虑，因此头灯白光LED的强度与通过该点的光线数目成正比，且不受光程影响．另外,线光源能量也要达到分布均匀，功率密度也必须与总功率与长度成正比.业界实际应用案例目前,绝大部分汽车头灯具的厂家，一般只在近光灯上搭配白光ＬＥD模块，而远光灯则使用HID灯.此外，与丰田，本田汽车合作的白光LED厂家也展出了汽车白光LED头灯光源，给人留下了白光ＬED模块正在走向大功率化的印象．在此，撷取Stanｌey，OSRＡM，Koitｏ等厂商所发表的白光ＬED头灯目前的设计与产品进展状况。在2０08年后，白光LEＤ发光效率将超过HＩD—斯坦利电气(Staｎｌey）推出的汽车头灯是与德国Ｈellａ联合开发的。该头灯样品是将4个大型LED芯片封装成一个大功率白光LＥＤ模块，在近光灯上配备五个这种模块，远光灯上配备两个。近光灯点亮时的光束总计为700ｌm,据该公司公布数据表示,在将来必须确保白光LED能达到HIＤ刚上市时的亮度，每个白光LED模块发出14０lｍ左右的光束。在实验后的样品消耗的电力与同等亮度的ＨID灯相比,初步评估为HID的1.４至1。６倍.Ｓtanlｅｙ内部人员更大胆预言,到了200８年前后，白光LＥD头灯将会与ＨＩD灯的发光效率并驾齐驱.适路性白光ＬED设计——日本小系（Koiｔｏ）制作所推出的汽车头灯配备有１１个白光LED模块,包括，近光灯6个,远光灯时则另加５个．据该厂商表示，在近光灯点亮时的光束可达到800lｍ至10０0lｍ；另外,也可依据行驶状态，对近光灯用的白光LED模块点亮进行掌握．白光ＬEＤ光源系统的能量转换效率为65%-欧司朗（Oｓrａｍ）也推出名为＂OSTAR"的白光LED汽车头灯模块，其架构是将４个１mｍ大型LED芯片，将其整合封装后,使每个模块的光束高达３00lm.另外，OSＲAM也使用OＳTAR研发出驱动白光ＬＥＤ模块的电源ＩＣ在内的光源系统，只要经由该系统通上电后，便具有６5％的光能转换效率,而在散热方面，在LEＤ的光源背面搭配上散热片,藉以提高光源冷却效率．高亮度LＥD的结构特点和应用虽然LED是电流器件——高亮度LED也不例外，但汽车尾灯，刹车，转向信号照明等应用场合仍能受益于电压驱动器结构。当效率更高的ＬＥD可供使用时，零售店和住宅的LED室内照明将可能很快消灭．LED制造商们只是刚刚开头解决高色温光源问题。由于高亮度LＥＤ制造工艺,器件设计,组装技术三方面的进展，LＥD发光器的性能始终在提高,其成本一直在降低，性能提高和成本降低的速度都令人难忘．结设计，PN再辐射磷光体和透镜结构都有助于提高效率,因此也有助于提高可获得的光输出（附文《实验室中的LＥＤ》．就高输出白光LＥD而言，宽光谱性能的提高）使人对一般照明用的低维护高能效光源抱有盼望.虽然实现可与标准荧光灯媲美的ＬＥD效率还需要一段时间,但正如半导体照明行业协会（ＳemiconduｃｔorＬigｈｔｉｎgＩｎdｕstｒｙＡssociａｔioｎ)主席ＹungSLiu所说：”ＬEＤ灯也是比较环保的产品，由于它与荧光灯不一样，不使用水银。＂固态照明在成分和工作效率方面的环保优势目前并不是主要的市场推动因素，但确实使这种技术及其供应商有了良好的形象.与此同时,在各种领域工作的OＥM设计师和推销人员始终在扩大固态照明的实际应用范围,并始终亲密凝视着市场的接受程度。然而,最终用户在固体照明设备寿命内的成本利益体验各不相同,这与传统照明设备大相径庭。这个事实使市场的价值观变简洁化。与钨丝灯泡和荧光灯泡相比，高亮度LEＤ的使用成本和维护成本低得多,这就可以抵消LED较高的初始成本.尽管以上论述也许是很吸引人的,但却令其在＂价格第一,其它其次＂思想倾向支配的消费市场上造成很大的推销难度。灯夹具制造商历来在各自设计中不考虑灯泡的热管理，只是供应足够对流来确保钨丝灯的高工作温度不会带来周围材料失火危险或夹具操作者灼伤危险．这一事实使高输出固态照明设备的大批量生产简洁化.然而，如果最终的设计是要使ＬED的光输出和工作寿命最佳,则高亮度LEＤ的夹具就需要肯定的热设计.因此，虽然不会很快看到高亮度LED把传统钨丝灯或荧光灯从五金店和家庭中心货架上挤出去,但这些器件正在打入汽车，交通掌握，外部标志等市场段,由于在全部这些领域,灯的高效率和长寿命会增加显而易见的价值。高亮度LEＤ斩露头角实际上,很少听到有人在同一句话中使用”早期采纳者＂和"汽车市场段”两个短语。一些人也许会断言,这种并置会在冲突修饰法中大行其道。然而,高亮度LＥD给汽车制造商带来了几个引人注目的特性，而且，虽然这种应用比较新，但它们的基本特性多数来源于制造ＬEＤ指示器-—比它们老得多并且已得到了很好证明的类似产品-—的相同原理和类似工艺.LＥＤ汽车尾灯,转向信号灯，工作灯,刹车灯可克服钨丝白炽灯固有的几大缺点。汽车常常受到的中等程度冲击和震动会缩短灯丝寿命．同样，由灯丝电阻正温度系数引起的瞬间浪涌电流会加速灯泡的毁坏．热循环—-刹车灯工作的一个重要特性,往往会缩短白炽灯寿命。白炽灯泡的瞬间浪涌电流也使电路保护和故障检测的任务变简洁化．汽车制造商必须把保险丝额定值和故障检测阈值设定到足够大的电流值,才能适应浪涌电流幅值和持续时间，而不会发生保险丝烧断故障或不会检测到假故障．相比之下,在汽车患病典型振幅和频率范围内的冲击和震动的情况下，LED结构比灯丝更坚固耐用。LGＤ结构的重量轻和尺寸小,从而可削减冲击和震动产生的机械力矩.LＥＤ尺寸小，还使汽车设计师能够把照明灯设计得体积较小，并将其设计成更符合汽车总体设计的要求.例如,一些汽车不是把CＨMSＬ（中间高位刹车灯）模块安装在后盖板上，而是利用LED所需体积小这一点，把该功能包含在后备箱盖中（图1）．汽车尾灯照明与掌握系统提出了几个有趣的问题,这些问题也会消灭在掌握器件和被掌握器件彼此相距很远的其它系统中。ＬED本质上是电流器件。电子空穴对在场致发光化合物内复合,并且在复合时放射光子.电流的增大会相应提高复合速度和光通量输出．这一过程的效率不是１０0%（几乎达不到100%)，因此电流的增大还会通过１—h功耗增加器件的自热．除非工作条件恶劣，否则LED一般不会像钨丝灯那样发生灾难性故障,但却往往会因老化而变暗。很多器件设计师把LED的寿命终止定义为光输出降至初始值5０%的时间.过流和过热条件会加快LED寿命终止，因此多数器件制造商建议OEM仔细掌握LEＤ的能源.这些特性示意,为了达到LED在汽车CHMＳＬ或尾灯组件中的１1年预期寿命,汽车车体掌握模块应该以恒定电流来操作各个器件。然而,正如ＡｎalｏgDeｖｉcｅs公司汽车市场专家ＢillReiｄｅl所说,恒流设计使车体掌握模块和灯组件之间的布线简洁化，并驱使设计师把功率掌握IC从车体掌握模块中取出,把它放入灯外壳中．恒压驱动能使掌握IC保留在需要掌握ＩC故障检测状态信息的掌握模块内,而且能在同一设计中减少外部组件(即保险丝)的数量以及掌握模块和灯外壳之间的布线数量．TexａsIｎsｔrumenｔs公司汽车应用工程师KeｉｔhWolfｏrd赞同地说:"ＬＥD掌握ＩC的功能之一就是保险丝的功能。如果你把LED驱动器放置在灯外壳中，你就必须把电传送到那个位置，并给LED驱动器装保险丝……而如果你有一个中央照明模块，则你必须做的仅仅是给连接该模块的电源馈线装保险丝.借助LED驱动器的诊断功能，如果连接某个灯外壳的电线短路,你就能用电子设备来保护它，而不必为每条灯外壳连线装保险丝。”ＡnaｌogDeｖiｃｅｓ公司的ＡD８240LED驱动器／监视器是这种方法的简略体现。该器件工作电流是３00mA，供电电压范围是9V～27V。PＷＭ输入掌握着灯亮度，从而实现符合汽车规定的白天和夜晚不同最低亮度级。过流检测电路由一个外部高压侧分流电阻器和一个片上比较器组成.如果分流电阻器两端的电压降超过参考电压(一般是5V）,过流检测电路就锁住输出驱动信号.锁存器在每个PＷM周期之后会复位.分流电阻器和外部PＮP传送组件限制最高负载电流．制造商建议的0。1Ω~0。5Ω分流电阻范围对应于２Ａ～0.4Ａ的最大负载电流．掌握模块的微掌握器通过一条ADＣ输入通道来读取ＩC检测引脚的读值,就能监视负载电流.售价为1。１5美元（1０００件批量)的AD8240能检测开路负载,短路和局部故障,如一串串联ＬEＤ中的一个LED短路这种情形．这种驱动器／监视器IC采纳MSOP—8封装.在需要低压侧掌握器的设计中，设计师可以考虑使用Ｍelexis公司的MLX１08０１，由于MＬX１08０１采纳SO—８封装,能在没有外部传送器件的情况下汲取55０mA肯定最大峰值电流和4０0ｍA肯定最大平均电流。一种带后缀Ａ的封装选件采纳带热衬垫的MＬＰD－８封装,而所用裸芯片不变，从而把RΘJA从1２0K/W降低至37K/Ｗ．这种封装改进可使肯定最大峰值电流和肯定最大平均值电流分别提高至１.２A和７50mA。一根诊断引脚使本机微掌握器能通过一个ADC通道来监视负载电流．那些驱动器／监视器芯片多于AＤC通道的设计可以求出接地电流之和,并且借助一根模拟输入引脚来监视总接地电流（图2)．Meｌｅｘis公司的MLX108０1的特点是一组瞬态脉冲，40V负载转储以及不正常引发的欠压条件，这些都是该器件必须承受的预期非标准工作条件.一个可编程非易失数据锁存器使OＥM能通过一个片上检测二极管或外部检测二极管来进行温度测量．一根掌握输入引脚可实现ＰWM调光,这是ＬＥＤ驱动器的一个常见特性.使这一掌握输入引脚保持低电平３2毫秒以上，就会迫使驱动器进入睡眠模式,从而使其静态电流从2mA减小至１05ｍA．使该掌握输入引脚保持高电平８mS，就可启动一个只持续３０0ｍS的唤醒序列。标准和白光LED的基础知识与驱动摘要:很多年来，发光二极管（LED)广泛的应用于状态显示与点阵显示板．现在，不仅可以选择近期刚刚研发出来的蓝光和白光产品（普遍用于便携设备)，而且也能在已有的绿光,红光和黄光产品中选择。例如，白光LEＤ被认为是彩色显示器的抱负背光源。但是，必须注意这些新型LED产品的固有特性，需要为其设计适当的供电电源.本文描述了新,旧类型LED的特性，以及对驱动电源的性能要求.标准红光,绿光和黄光LED使ＬＥＤ工作的最简洁的方式是，用一个电压源通过串接一个电阻与LED相连。只要工作电压（VＢ)保持恒定,ＬＥＤ就可以发出恒定强度的光（尽管随着环境温度的上升光强会减小）.通过转变串联电阻的阻值能够将光强调节至所需要的强度。对于5mｍ直径的标准LED,图1给出了其正向导通电压（VF）与正向电流(IＦ）的函数曲线注意ＬＥＤ的正向压降随着正向电流的增大而增加．假定工作于10ｍＡ正向电流的绿光LED应该有５V的恒定工作电压，那么串接电阻RV等于（５V-ＶF,１0mＡ）/１０ｍA=３０0Ω。如数据表中所给出的典型工作条件下的曲线图（图2）所示,其正向导通电压为2V。图1.标准红光,绿光和黄光ＬED具有1．4V至2.６Ｖ的正向导通电压范围．当正向电流低于10ｍA时，正向导通电压仅仅转变几百毫伏．图２．串联电阻和稳压源供应了简洁的ＬED驱动方式.这类商用二极管采纳GａＡｓP(磷砷化镓)制成。易于掌握,并且被绝大多数工程师所熟知，它们具有如下优点：所产生的颜色（放射波长）在正向电流，工作电压以及环境温度变化时保持相当的稳定性.标准绿光ＬED放射大约5６５nｍ的波长，容差仅有25nm.由于颜色差异格外小,在同时并联驱动几个这样的LED时不会消灭问题(如图3所示）。正向导通电压的正常变化会使光强产生微弱的差异,但这是次要的。通常可以忽视同一厂商,同一批次的ＬEＤ之间的差异．正向电流高至大约1０ｍA时，正向电压变化很小。红光LED的变化量大约为2０0mV,其它颜色大约为４０0mＶ(如图1所示）。相比之下，对于低于１０mＡ的正向电流，蓝光和白光LED的正向电压变化更小。可以直接使用廉价的锂电池或三节NiMH电池驱动．图3.该图给出了同时并联驱动几个红光,黄光或者绿光ＬED的结构，具有很小的颜色差异或亮度差异.因此,驱动标准ＬEＤ的电流消耗格外低．如果LEＤ的驱动电压高于其最大的正向电压，则并不需要升压转换器或者简洁昂贵的电流源．LED甚至可以直接由锂电池或者3节NiMＨ电池来驱动，只要因电池放电而导致的亮度减弱可以满意该应用的要求即可.蓝光LＥD在很长的一段时间内都无法供应放射蓝光的LＥＤ.设计工程师仅能采纳已有的颜色：红色，绿色和黄色。早期的”蓝光＂器件并不是真正的蓝光ＬEＤ,而是包围有蓝色散射材料的白炽灯.几年前，使用纯洁的碳化硅（SiＣ）材料研制出了第一个”真正的蓝光”LED,但是它们的发光效率格外低．下一代器件使用了氮化镓基料,其发光效率可以达到最初产品的数倍。当前制造蓝光ＬED的晶体外延材料是氮化铟镓（IｎＧaN)．放射波长的范围为４50nm至４70ｎm,氮化铟镓LEＤ可以产生五倍于氮化镓LＥD的光强．白光ＬED真正放射白光的LＥD是不存在的．这样的器件格外难以制造，由于LEＤ的特点是只放射一个波长。白色并不消灭在颜色的光谱上；一种替代的方法是，利用不同波长合成白色光.白光LED设计中采纳了一个小窍门.在放射蓝光的IｎGａＮ基料上掩盖转换材料,这种材料在受到蓝光激励时会发出黄光．于是得到了蓝光和黄光的混合物,在肉眼看来就是白色的（如图４所示)。图4．白光ＬＥD的放射波长(实线）包括蓝光和黄光区域的峰值,但是在肉眼看来就是白色。肉眼的相对光敏感性（虚线)如图所示。白光ＬED的颜色由颜色坐标定义．Ｘ和Y坐标的数值依据国际照明委员会（CIＥ）的15。2规范的要求计算得到。白光ＬED的数据资料通常会简略说明随着正向电流增加而引起的颜色坐标的变化(如图5所示）.图5.正向电流的变化转变了白光LED(ＯＳRAMＯptoSemicｏnｄｕctoｒs的LEＱ983）的颜色坐标，并因此转变了白光质量．不幸的是，采纳InGaＮ技术的LED并不像标准绿光,红光和黄光那样容易掌握．IｎGaNLEＤ的显示波长(颜色）会随着正向电流而转变（如图６所示）。例如，白光LED所呈现的颜色变化产生于转换材料的不同浓度，以及蓝光发光ＩｎGaN材料随着正向电压的变化而产生波长变化.从图5可以看到颜色的变化，X和Ｙ坐标的移动意味着颜色的转变(如前所述，白光LＥD没有明确的波长．）图6.增加的正向电流通过转变其放射波长而转变了蓝光LＥＤ的颜色．当正向电流高至10ｍA时,正向电压的变化很大。变化量的范围大约为8０0mV（有些二极管型号变化会更大一些)。电池放电引起的工作电压的变化因此会转变颜色，由于工作电压的变化转变了正向电流。在10mＡ正向电流时,正向电压大约为3。4V（该数值会随供应商的不同而有所不同，范围从３。1V至4。0V)．同样,不同LＥD之间的电流-电压特性也有较大差异．直接用电池驱动LＥD是很困难的,由于绝大数电池会随着放电使电压低于ＬＥD所需要的最小正向导通电压。驱动并联白光ＬED很多便携式或采纳电池供电的设备使用白光LED作为背光。格外是PＤA彩色显示器需要白色背景光,以恢复所盼望的颜色,恢复颜色要与原物很接近。未来的3Ｇ手机支持图片和视频数据，这也需要白色背光.数码照相机，MP３播放器和其它视频，音频设备也包括需要白色背光的显示器.在绝大多数应用中，单个白光LED是不够的,需要同时驱动几个LED。必须采纳特定的操作，以确保它们的强度和颜色全都,即使是在电池放电或其它条件变化时．图7给出了一组随机选择的白光LED的电流－电压曲线．在这些LED上加载３.3Ｖ电压(上端虚线）会产生2mA至5mＡ范围的正向电流,导致不同亮度的白光.该区域中(如图５所示)Y坐标变化很猛烈,会导致显示颜色的不真实．同样,LEＤ也具有不同的光强，这会产生不均匀的亮度．另外一个问题是所需的最小供电电压，LＥD要求高于3Ｖ的电压驱动,若低于该电压，几个LEＤ可能会完全变暗。图7.曲线显示了不同白光LED的电流—电压特性之间的相当大的差异,甚至是从同一产品批次中随机选择的ＬED．因此，用恒定的３。３Ｖ驱动这样几个并联的ＬED会导致不同亮度的白光（上虚线）.锂电池在完全布满电时可以供应4.2V的输出电压，在很短的一段工作时间内会下降到标称的3。５V.由于电池放电,其输出电压会进一步下降到3。0Ｖ．如果白光LEＤ直接由电池驱动，如图3所示,则会产生如下问题：首先,当电池布满电时，全部的二极管都被点亮,但会具有不同的光强和颜色.当电池电压下降至其标称电压时,光强减弱，并且白光间的差异变得更大.因此，设计人员必须考虑电池电压和二极管正向电压的数值，而需要计算串联电阻的阻值.（随着电池彻底放电,部分ＬＥD将会完全熄灭。）带有电流掌握的电荷泵LED供电电源的目标是供应一个足够高的输出电压,并且在并联连接的LED上加载同样的电流.注意(如图５所示)，如果并联配置的全部ＬED具有一致的电流,那么全部的LＥD将会具有相同的颜色坐标．Maxim供应带有电流掌握的电荷泵,以实现这一目标(MAX1912）.图８所示的三个并联的ＬED,电荷泵具有较大量程,可以提高输入电压至1。５倍。早期的电荷泵只能简洁的使输入电压倍压，而新的技术则供应了更好的效率。将输入电压上升至恰好可以驱动ＬED工作的电平.连接至SET(１０引脚）的电阻网络保证全部LＥＤ的电流全都．内部电路保持SEＴ电平在２0０mＶ，这样就可以计算出流经每个LED的电流ILED=２00mV／１0Ω＝20mA。如果某些二极管需要较低的电流，可以同时并联驱动3个以上的LED,ＭAX191２的输出电流可达６0mＡ．进一步的应用和图表可以参考ＭAＸ191２数据资料．图8.IＣ内部包括电荷泵和电流掌握,电荷泵为白光ＬＥD供应足够的驱动电压，而电流掌握通过给每个LＥD加载同样的电流来确保均匀的白光．简洁电流掌握如果系统供应高于二极管正向导通电压的电平，白光LEＤ可以很容易的被驱动.例如,数码照相机通常包括一个＋5V供电电源.如果那样的话,就不需要升压功能，由于供电电压足以驱动ＬＥD.对于图8所示电路，应该选择一个匹配的电流源.比如,MAＸ１916可以同时驱动3个并联的ＬＥD（如图9所示）。图９.单个外部电阻（RＳEＴ）设定流经每个LＥD的电流数值。IC的使能引脚（ＥN）上加载脉宽调制信号可以实现在简洁的亮度掌握(调光功能).工作简洁：电阻RSET设定加载至所连LED的电流．这种方法占用很少的PCB空间。除ＩＣ（小巧的６引脚SOＴ2３封装）和几个旁路电容之外，仅需要一个外部电阻。IC具有极好的电流匹配，不同ＬED之间差别０.3％.这种结构供应了相同的颜色区域，因此每个ＬＥＤ具有全都的白光亮度.调光转变光强某些便携式设备依据环境光线条件来调节其光输出亮度，有些设备在一段较短的空闲时间之后通过软件降低其光强。这都要求LEＤ具有可调光强,并且这样的调节应该以同样的方式去影响每路正向电流，以避开可能的颜色坐标偏移.利用小型数模转换器掌握流经RSＥT电阻的电流可以得到均匀的亮度。6位分辨率的转换器,比如带有ＩC接口的MＡＸ53６2或者带有SPI接口的ＭAＸ５3６5,能够供应32级亮度调节（如图１０所示)．由于正向电流会影响颜色坐标,因此ＬED白光会随着光强的变化而转变。但是这并不是问题,由于相同的正向电流会使得这个组里的每个二极管都发出同样的光.图10.数模转换器通过全都转变LED的正向电流来掌握LＥD的调光.使颜色坐标不发生移动的调光方案叫做脉宽调制。它能够由绝大多数可以供应使能或者关断掌握的电源器件实现．例如,通过拉低ＥＮ电平禁止器件工作时,MＡX1９1６可以将流经LEＤ的泄漏电流限定在1Ａ，使放射光为零。拉高EＮ电平可以管理可控的LED正向电流．如果给EＮ引脚加脉宽调制信号,那么亮度就与该信号的占空比成正比。由于流经每个ＬED的正向电流持续保持全都，因而颜色坐标不会偏移.但是，肉眼会感觉到占空比转变带来的光强变化。人眼无法分辨超过25Hz的频率，因此２0０—30０Hｚ的开关频率是PＷM调光的很好选择．更高的频率会产生问题，用来切换LＥD开关的短临时间间隔内颜色坐标会发生变化．ＰWM信号可以由微处理器的I／Ｏ引脚或其外设供应.可供应的两度等级取决于所用的计数寄存器的字节长度．开关模式升压转换器,具有电流掌握除了前面所提到的电荷泵(MAX１９1２）之外，还可以实现带有电流掌握的升压转换器。比如，开关模式电压转换器MAＸ１848，可以产生最高至1３Ｖ的输出电压，足以驱动三个串联的ＬED（如图11所示）。这种方法也许是最简洁的，由于全部串接的LED具有完全相同的电流。LED电流由ＲSENＳE与加载在CTＲL输入上的电压共同决定.图１1．开关模式升压转换器可以驱动几个串联的LED．这些ＬED都具有相同的正向电流,该电流(比如)由数模转换器通过CＴRL输入来掌握．MAX1848可以依据前面所描述的任一方法来实现调光功能.通过ＬED的正向电流与加载在CＴRL引脚的电压成正比.由于当加载在CTRL上的电压低于1０0mV时MAX184８会进入关断模式，这样也可以实现ＰWM调光功能．概述如果能够通过使ＬEＤ正向电流相等而确保白光放射的均匀性,则可以并联驱动白光ＬＥＤ。为驱动LED，应该选择可控的电流源或者带有电流掌握的步进转换器。采纳电荷泵或者开关升压转换器可以实现这样的与几个标准产品的结合．ＬED光电性能测试的主要方面摘要：半导体发光二极管(LED)是新型的发光体，电光效率高,体积小,寿命长，电压低,节能和环保,是下一代抱负的照明器件.ＬＥＤ光电测试是检验LED光电性能的重要而且唯一的手段，相应的测试结果是评价和反映当前我国ＬＥD产业进展水平的依据．制定ＬED光电测试方法的标准是统一衡量LED产品光电性能的重要途径,是使测试结果真实反映我国LEＤ产业进展水平的前提．本文结合最新的ＬED测试方法的国家标准，介绍了LED的光电性能测试的几个主要方面。关键词：半导体发光二极管测试方法国家标准一，引言半导体发光二极管（LＥD)已经被广泛应用于指示灯，信号灯,仪表显示，手机背光源，车载光源等场合,尤其是白光LED技术的进展，LED在照明领域的应用也越来越广泛．但是过去对于LEＤ的测试没有较全面的国家标