高亮度led驱动电路及光学稳定性研究

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1、高亮度LED驱动电路及光学稳定性的研究第1章绪论1.1课题背景自上个世纪60年代，世界第一只由磷砷化镓(GaASP)制成的红色发光二极管(Light emittingdiodes)问世以来，经过近40年的努力研究，半导体照明材料科研和产业得到迅速 发展。21世纪，LED在显示、照明领域将扮演重要的角色，半导体发光材料产业受到各国 政府的支持。从产业链角度来划分，半导体照明行业分为上游、中游、下游三个产业。LED 半导体衬底材料、外延晶片、芯片等的制造属于上游产业；LED的封装属于中游产业；发 光二极管的半导体照明

2、光源与灯具制造属于下游产业。本文主要探讨LED在照明中的驱动 电路及不同驱动电路中的光学稳定性的研究，完全是下游产业的问题。我国LED产业诞生 于20世纪70年代，起步比较早。自主研制的第一只发光二极管，比世界上第一只发光二 极管晚了几个月。2004年7月3日，中国科技部正式宣布启动“国家半导体照明工程”。 根据“国家半导体照明工程”计划，2007年起我国半导体照明将逐步取代白炽灯照明，2012年后取代荧光灯照明。我国从事半导体发光二极管器件和照明系统的厂家，达到规模 化生产的企业有400﹝1﹞多家，年产量达20

3、0亿只，在半导体照明技术领域，我国与国际先 进水平的差距很小，而且在某些方面达到了国际领先水平。LED广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等各种领域，在我们的日常生活 中随处可见。但由于受经济等条件的限制，LED还没有作为通用光源使用。近几年来，随 着LED制造工艺的不断进步，新技术和新材料的开发应用，各种颜色的高亮度LED取得 了突破性进展，其发光效率提高了近1000﹝2﹞倍，使LED应用领域开始跨越到高效照明光源市场，数字照明已经融入我们的生活。中国人对LED的深入了解，要从2008年在北京 奥运会上，

4、大量用LED作为表演工具开始，特别是那块卷轴型“梦幻长卷”震惊了世界人 民。对高亮LED的照明研究，在学术研究中有一定的价值。研究人员对高亮LED在照明 已进行了大量的研究，但是在LED的光衰、LED的散热、LED的封装、LED的驱动控制 及LED的光学参数等方面还需要加大研究力度，本文仅就高亮LED的驱动控制及在不同 驱动电路的作用下光学稳定性进行了研究。1.2具体工作通过查阅大量的文献资料，参照其他研究人员的研究成果。进行高亮LED驱动电路的 设计，并且研究了在不同的驱动电路工作的情况下，不同的环境对高亮LE

5、D的光学稳定性 的影响，解决了不同电压对高亮LED的亮度、色温（光谱）、转换率的变化问题及调光控 制。采用了文献法、对照法、实验法、分析法等研究方法。阅读文献，分析分类文献，概括提炼文献等研究手段。按照提出问题，分析问题，解决问题的技术路线。设计多个驱动 电路实验方案，分析电路，通过实验验证电路，查找问题，对比不同驱动电路的光学稳定性，总结规律。高亮LED驱动电路的研究已有多名学者，并取得了一些研究成果，但是不同驱动电路 对LED的光学稳定性的研究，国内外研究成果还是很少，相关的研究成果发布凤毛麟角，3万方数据哈

6、尔滨师范大学硕士学位论文这是本课题的创新之处。可预期的创造性成果，寻找在不同驱动电路中，高亮LED亮度、 色温（光谱）、调光控制等方面的变化规律，为高亮LED的驱动电路设计在行业生产中提 供参考。高亮度LED器件在照明中的应用，可以提高能源的利用率，减少能源的浪费，通 过课题的研究,找到它们之间的相互作用规律,为LED器件行业的生产、设计服务。第2章LED优点缺点2．1LED的优点﹝3﹞(1)体积小，LED是一块很小的PN结晶片被封装在环氧树脂里面，所以它体积小。(2)耗电量低，LED耗电低，可以用直流直接驱动，

7、低功耗（单管0.03-0.06瓦），电 光功率转换可以达到100%。一般来说LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A， 它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能80%以上。(3)寿命长，LED是由固体物质发出的冷光源，使用环氧树脂进行封装，灯体比较坚固耐用，不会发生灯丝熔断、热沉积、光衰现象，在额定电流和电压情况下工作，使用寿命达到6万至10万小时，是传统光源使用寿命的10倍。(4)高亮度、低热量，LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯低很多。(5)色彩丰富，LED光源利用红

8、、绿、蓝三基色原理，在计算机或MCU控制下，使三 种颜色具有256级灰度等级，可产生16777216种颜色，形成丰富多彩的色光组合变化。2．2ＬＥＤ缺点LED发光二极管已被全球公认为最高效的人造照明产品，国内有不少人在商家误导下 认为LED是用来替代LCD液晶的显示技术，实际上这种高能效照明技术从上世纪六七十 年代已经开始应用，现在各种指示灯、路灯、节日彩灯到笔记本、电视