LED照明技术之LED基础知识

现阶段节能已经成为一种硬性的要求，不是一种选择，而其中一部分需要采用环保绿色的方式去实现节能。对于照明来说，我们可以很容易的设想全球照明提高10%的效率后所带来的影响，但是提高1000%呢？最近高效率发光二极管（LED）可能实现这种效率的改进，并且能够以良好的表现力和高可靠性取代现阶段所用的产品。这篇文章有四部分，第一部分我们关注LED 的物理结构，发光范围，效率，发光二极管驱动和应用。

　　物理解析

　　物理层面上，LED 类似于p-n 结二极管。作为p-n 结，当将阳极（p 区域）和阴极（n 区域）之间加正电压时，电子和空穴向截面移动。一旦电子和空穴复合将释放出能量，p-n 材料的物理特性决定了释放能量的形式，至于分立电路中用到的标准二极管，它们释放能量的方式可以是没有辐射的或者以可见光的方式向外释放。对于LED，它所发射出光的波长（也就是光的颜色）由p-n 结材料的禁带宽度特性来决定。要想提高性能，LED 材料要有低的反向击穿电压，也就是低的禁带宽度。

　　颜色

　　在20 世纪60 年代晚期，红光LED 在商业上最早得到了应用，但是当时发出的光非常的弱。尽管有这样的不足，红光LED 还是被广泛的应用到七段显示器上。由于材料科学上的进步，如今商业上应用的LED 已经可以发出多种色光，而其中一部分光，如果你直接盯着看的话，能使你的眼睛失明。

　　蓝光LED 在几年前得到了广泛的应用。将蓝光LED，绿光和红光LED 所产生的光混合将产生白光，这种可以产生白光的技术可以提供很宽的色域，光动态调谐特性好，显色性能出色（CRI），非常适合背光应用。用蓝光LED 和荧光粉的方式产生白光可以更简单更经济，它可以使一部分蓝光转换成黄光。黄光可以模仿眼睛所感受到的红光和绿光，因此蓝光和黄光混合就可以产生白光。这种方案可以提供良好的显色性能，但是由于制作工艺的差异和荧光粉厚度不同，使得这种方式产生的白光遭受着色温不一致的困扰。

应用

　　很多因素使得LED 成为令人关注的高性能现代电子技术。例如，更高的输出效率延长了电池寿命，这样非常适合便携产品的应用。此外，LED 快速的开关特性在机动车尾灯的应用上可以得到体现。尤其是刹车灯上的应用，它可以给驾驶者提供更多的反映时间，提高驾车的安全性。由于LED 不含有铅和汞，在背光应用上，红绿蓝三原色LED 满足了ROHS 标准。由于具有较宽的色域，LED 照明使全光谱光源变得容易。LED 的*之处是它的寿命很长，这一特性使得它可以应用到对长期的稳定性能有较高要求的地方，例如交通灯。视觉处理系统需要聚焦，闪光，和单色光源——LED 非常适合应用这种场合。LED 由于它简单易实现，

　　光动态调谐特性好，在卧室里，当你要放松时，你可以将它设置成绿光，当要看斗牛节目的时候，可以设置成红光。

　　驱动

　　LED 本质是电流驱动器件，也就是说，它的光强度随着正向电流IF 的变化而变化。光的颜色同样也是由正向电流来决定，LED 正向电压VF ，也会影响颜色的变化。于是，为了达到所需要光的颜色和亮度，有必要采用恒流驱动LED。一个简单的LED 驱动的框架可以由一个电压源和一个限流电阻组成（图2a）。这种方法于窄输入电源，小电流的应用，这时候的LED 的正向压降略低于输入电压。但是当输入电压变化或者LED 的正向压降升高时，电流就会变化，因此光的强度和颜色就会改变。