LED发光原理及特点.pptx

LEDLED照明概念发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。LED所须之电源为直流、低电压，故传统上用以推动钨丝灯泡或日光灯之电源并不适合直接推动LED灯具。而传统的定电压转换器必须经过修改后，才能适用于推动LED灯具；电路修改需考量定电流输出、能源转换效率、功率因素(powerfactor)等，均将考验电子电路的设计技术。如图一所示，这种提供LED电源的方式非常简单只需一个低频变压器，整流器，滤波电容还有一个用来调整亮度的可变电阻。串联LED的数目主要由变压器的圈数比所决定。一旦选用圈数比固定之后若要得到一样的亮度，就很不容易改变LED的数目。只能够藉由并联的方法增加LED的数目，但这种电源架构很不容易做到并联的LED有相同的亮度。优点：电路简单、成本低缺点：体积大、电压模式，LED亮度会随着供应电压之变化而有所改变；无法提供定电流输出；突波电流较大。如图一所示，这种提供LED电源的方式非常简单只需一个低频变压器，整流器，滤波电容还有一个用来调整亮度的可变电阻。串联LED的数目主要由变压器的圈数比所决定。一旦选用圈数比固定之后若要得到一样的亮度，就很不容易改变LED的数目。只能够藉由并联的方法增加LED的数目，但这种电源架构很不容易做到并联的LED有相同的亮度。优点：电路简单、成本低缺点：体积大、电压模式，LED亮度会随着供应电压之变化而有所改变；无法提供定电流输出；突波电流较大。如图三所示，属于定电流的电源供应器，输出电流可调整非常适合LED照明的应用。因为没有额外的可变电阻VR，所以电源使用率比前两种方案高些。在LED的串联使用上非常方便，因为流经LED的电流固定不受LED数目的影响。对于LED的并联使用仍无法保证并联路径LED的均流效果。目前大电流的LED照明电源大都采用前两种解决方案，但相较之下，切换式定电流供应器的定电流输出模式更为适合，因为无论是在串联或并联应用上，均可轻易控制每路LED电流，进而达到亮度一致；另外关于输入电流的谐波失真尽可能低，对于总电流谐波失真(THD)大小及功率因子值会因采用不同国家标准而有所不同，商品化的产品只要在设计上符合该申请国家的标准既可，无须做到功率因子近似1，或THD小于10%，否则在成本上将会提高很多而失去产品竞争力，至于THD规范可参考IEC1000-3-2classD，在设计时也要特别注意LED的开路与短路保护。（三）LED光源的基本特征LED光源的基本特征LED光源的基本特征LED光源的基本特征7图案变化9“高新尖”技术11.稳定性：13.响应时间短LED照明光源的主流将是高亮度的白光LED。目前，已商品化的白光LED多是二波长，即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光LED，即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光，它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LED背光源等市场。最新技术:LED照明之电源从过去使用上之不方便，发展出定电流模式之电源，当作LED照明之电源。可允许LED串、并联之应用，较易控制流经LED之电流、也就是较易控制LED亮度。这种电源采用切换式技术所以体积远比前一种方案小很多。其中的VR是可变电阻用来调整LED亮度。若采用输出电压可调变的电源供应器，对于LED的串并联应用会方便很多，目前可调输出电压的电源价格偏高或是体积会比固定电压模式的大些。优点：技术很成熟，易取得；目前大部份LED照明的电源方式，电压负载，变化稳定性佳。缺点：切换式电源供应器对于LED之串联或并联，不容易提供固定电源，电流负载(currentload)变化大；所以无论是LED之串联或并联应用，流经每一LED之电流不相同，反应到实际应用品上，即LED亮度亦不易控制，因此解决方案较不利于LED照明电源。LED光源的基本特征与传统的荧光灯相比，LED照明以高达50,000小时的使用寿命为特色，而荧光灯只有13,000-18,000小时，并且具有3倍的灯光一致性，具有一般荧光灯不能配备