交流led频闪效应分析

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1、东南大学硕士学位论文半导体二投管CLED芯片l电线Cwlrebond封装J反射杯环氧透臻正援C+}负极(一)(a)图l-2(a)LED结构图，}if’支j箍：——一Kl_lP-一度匈死区一叫亲l匿●_(b)(b)LED的I．V特性曲线一般而言，LED是由如GaAs(砷化镓)GaP(磷化镓)GnsP(磷砷化镓)等半导体制成的。如图1．2(b)所示，LED的非线性I．V特性曲线可知，LED的PN结具有正向导通，反向截止、击穿特性的特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区进入P区，而空穴由P区进入N区。进入对方区域的少数载流

2、子与多数载流子复合而发光。假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。由于复合是在少数载流子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面处产生。理论和实践证明，光的峰值波长入与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即：入≈1240／Eg(nIll)。式中Eg的单位为电子伏特(eV)。若能产生可见光(波长在380姗紫光～780ruIl红光)，半导体材料的Eg应在3．26～1．63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用

3、不普遍【4】。单色光LED普遍被应用于仪器仪表指示，交通信号灯，汽车信号灯(LED响应速度快)和广告显示屏中【5】。1998年发白光的LED开发成功，这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成，GaN芯片发蓝光(波长=465啪)，高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光(峰值550衄)，LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，得到白光。至此LED进入白光时代，为LED进入普通照明领域扫清了障碍。1．1．2LED光源驱动技术根据LED驱动电源输出的电流特性，可以将LED驱动方

4、式分为直流型驱动和交流型驱动。直流型驱动主要针对直流LED，负载只流过单方向的电流，而交流LED驱动主要针对的是交流LED，负载流过双方向电流。(1)直流LED驱动方式目前市场上现有的绝大部分LED照明灯具主要都是直流驱动大功率直流LED负载，驱动系统应用方案如图1-3所示，所以直流LED灯具中必须利用AC／DC将市电转化为直流电。我们根据直流LED的电流特性，可将直流LED驱动方式分为恒压驱动、限流驱动、恒流驱动和脉冲驱动。l变压器+整流l啐二[审囤吟围}开关电源I图1．3直流驱动LED光源系统应用方案恒压驱动主要保证LED两端电压保持基本恒定

5、，但是由于电压中存在纹波，使得LED电流会出现波动，根据LED伏安特性曲线，小电压的波动也可能导致电流较大的波动，这样由于LED负温度效应而容易导致烧毁LED同。所以恒压驱动对电源的精度要求很高，但是由于其相对恒流技术更成熟，在一些低端LED驱动电源中仍有使用。2第一苹绪论限流驱动是指将LED电流限制在设定的范围以内的驱动方式。根据限流的实现方式，又可以分为阻抗限流、饱和限流和分流限流。由于限流驱动结构简单，成本低，可靠性高，主要广泛应用在一些中小功率的场合。恒流驱动是指流过LED的电流恒定不变的一种驱动方式，当外界干扰使得电流增大或者减小时，L

6、ED电流都可以通过恒流电路的调节使得电流回到预期值。根据主功率器件的工作状态，可以将恒流驱动分为线性恒流和开关恒流。前者稳流效果好，成本低，但电路效率低，主要用于中小功率场所。后者成本高，但是电路效率高，应用于大功率LED照明场所。脉冲驱动一般称为电压型脉冲驱动，即LED负载两端电压是脉冲式的，一个周期内，LED点亮一会后会熄灭一会，由于人眼具有视觉暂留特性，当脉冲频率高于视觉阈频率后，人眼会认为LED一直处在亮状态【71。由于这种驱动方式发光效率低，且驱动性能没有恒流驱动好，所以脉冲驱动实际应用很少。(2)交流LED驱动方式交流直接驱动LED就

7、是用市电220v50Hz直接驱动LED光源，其中省去了中间交流转直流的整流电路，驱动系统应用方案如图l-4所示。吟囤图1-4AC直接驱动LED光源系统应用方案AC．LED是利用交流直接驱动的LED，它完全不同于传统DC．LED的PN结芯片结构，是由多个超细LED晶粒组成的。AC．LED微晶粒采用交错矩阵排列工艺，AC．LED中的微粒就是LEDPN结，具有二极管的单向整流特性，故可兼作整流的功能。AC．LED光源技术的关键是LED在芯片设计或封装时的特殊排列组合技术，主要利用LEDPN结兼作整流，通过半导体制作工艺将多个发光单元集成在一块芯片上，即

8、高功率单芯片LED技术，并采用交错的矩阵式排列工艺组成桥式电路，使交流电流可双向导通，从而实现LED直接在交流电下发光的目的【8J例。A