大功率LED照明电路特性与驱动设计精.doc

-20-收稿日期:2008-04-01大功率LED照明电路特性与驱动设计王雅芳1,2(1.福建水电学院,福建永安366000;2.厦门大学,福建厦门362000摘要:文章从LED的发展现状出发,介绍了LED照明的特点和LED的光学特性参数。同时对照明灯具典型的驱动电路进行研究并做了总结。基于实际情况,设计了一款照明灯的实用驱动电路。从实验的角度论证了LED光源代替传统白炽灯光源的可行性和必要性,并对实际测量结果进行对比,使最终的结果具有实用性。关键词:LED;特性分析;驱动电路;照明设计中图分类号:TM910.2文献标识码:A文章编号:1681-1070(200904-0020-05High-powerLEDLightingCircuit’sCharacteristicsandDriverDesignWANGYa-fang1,2(1.Fujiancollegeofwaterconservancyandelectricpower,Yong’an366000,China;2.XiamenUniversity,Xiamen362000,ChinaAbstract:FromthedevelopmentstatusoftheLED,controllighttypicalofthedrivercircuitonthecharacteris-ticsofLEDlightingandLEDopticalparameters,thelightingonatypicaldrivecircuitandasummary.Basedontheactual,lightingdesignofapracticaldrivingcircuit.ExperimentalprooffromtheperspectiveoftheLEDlightsourceinsteadofthetraditionalincandescentlightonthefeasibilityandnecessity.Theactualmeasurementresultswerecompared,demonstratingthepracticalityofconclusion.Keywords:LED;characteristicanalysis;drivingcircuit;lightingdesign1引言20世纪60年代问世的LED在短短的40多年间取得了飞速发展。第一批产品出现在1968年,工作电流20mA的LED的光通量只有千分之几流明。20世纪70年代初该技术进步很快,发光效率达到1lm/W,颜色也扩大到红色、绿色和黄色[1]。LED从诞生至今以每10年亮度提高20倍、价格降低为原来的1/100的速度在发展。伴随着新材料的发明和光效的提高,单个LED光源的功率和光通量也在迅速增加。2003年我国已把上海、大连、厦门、南昌等4个城市设立为国家半导体照明产业示范基地。2005年中国LED的产量已经达到262.1亿只,市场规模更是突破百亿元大关,达到114.9亿元。快速发展的LED技术使得LED在照明工程中的应用也越来越广泛。对于大功率LED照明电路,无论哪种电源,都不可能直接给LED供电,如要应用LED做照明光源,就要解决电源驱动的问题[1]。本文首先介绍了LED照明的特点和LED光学特性参数,其次从LED的驱动电路入手,详细地对现有照明驱动电路进行了特性分析,并在理论上和实验中对LED驱动电路同实际测量结果进行了对比,使最终的结果具有实用性。-21-第9卷第4期2LED照明特点和特性分析2.1LED的特点LED(LightEmittingDiode发光二极管,是一种固态半导体器件[1]。目前来看,LED毕竟是一种新型材料和技术,由于其本身具有的优良特性,LED光源在很多领域有着其他光源无法替代的优势。LED由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓、GaP(磷化镓、GaAsP(磷砷化镓等半导体制成,它是利用固态半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射[2],直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色光。图1LED发光原理示意图图2LED结构图图36个白光LED的正向I-V曲线图4C-Y坐标系统2.2大功率照明LED特性测试作为照明光源,我们关心的大功率LED的性能指标主要有亮度、光强、色坐标、色温、显色指数和发光效率[3]。虽然大功率白光LED是当前的研究热点,但是关于其电学、光学特性的报道还很少,下面主要就搜集到的大功率LED的相关特性进行了整理。2.2.1I-V特性I-V特性是表征LED芯片PN结性能的主要参数[4]。图3显示的是不同白光LED之间,甚至是从同一产品批次中随机挑选的LED之间的正向电流电压特性的差异。可以看出,在恒定电压的驱动下,不