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LED灯的结构以及发光原理解析

  )的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用

  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。

  1. 电压:LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。

  3. 适用性:很小,每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境

  7. 颜色:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色

  8. 价格:LED的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成。

  最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP,发红光(λp=650nm),在驱动电流为20毫安时,光通量只有千分之几个流明,相应的发光效率约0.1流明/瓦。

  70年代中期,引入元素In和N,使LED产生绿光(λp=555nm),黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光效也提高到1流明/瓦。

  到了80年代初,出现了GaAlAs的LED光源,使得红色LED的光效达到10流明/瓦。

  90年代初,发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功,使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年,前者做成的LED在红、橙区(λp=615nm)的光效达到100流明/瓦,而后者制成的LED在绿色区域(λp=530nm)的光效可以达到50流明/瓦。

  最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命,低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。

  汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年,我国开始在汽车上安装高位刹车灯,由于LED响应速度快(纳秒级),可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况,减少汽车追尾事故的发生。

  另外,LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏,匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。

  对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。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(λp=465nm,Wd=30nm),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发射,峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有YAG的树脂薄层,约200-500nm。 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,可以得到得白光。现在,对于InGaN/YAG白色LED,通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度,可以获得色温3500-10000K的各色白光。

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  88是一款功率因数校正反激式控制器,适用于隔离式恒流LED驱动器。控制器以准谐振模式操作以提供高效率。由于采用了一种新颖的控制方法,该器件能够从初级侧紧密调节恒定的LED电流。这消除了对次级侧反馈电路,其偏置和光耦合器的需求。该器件与最少数量的外部元件高度集成。内置了一套强大的安全保护功能,以简化设计。 特性 优势 集成HV启动电流源 快速启动,低待机功耗&宽输出操作范围 数字PSR CC循环控制 恒定亮度调节 - 数字PSR CV循环控制 在低温条件下良好的启动性能 数字PFC循环算法 超过0.9半负载230 Vac时PF和半负载通用输入时THD低于10% Valley Lock out和Frequency Foldback 在宽输入和输出范围内实现高效率 二次二极管和输出短路保护 避免过热故障情况 开路和短路LED保护 常见LED系统故障的稳健故障处理 V CC欠压和过压保护 强大的故障处理 应用 终端产品 整体LED灯泡 集成LED驱动电子设备 LED光引擎 LED驱动电源 LED灯泡 LED电源驱动器 LED光引擎 LED灯管...

  70是一款线性调节恒流LED控制器,适用于智能照明和相切调光应用。该控制器管理ON半导体专有的自动换向拓扑中的多个串联LED电流,具有高CC调节精度和PF和THD的卓越性能。该器件提供宽模拟调光范围,具有线性调光曲线和待机模式下的低电流消耗。在相切调光应用中,输入电流形状调制提供良好的PF和出色的调光器兼容性。自偏置高压稳压器提供稳定的IC偏置电压,启动时间短。 NCL30170具有多种保护功能,如热关断,输入过压保护,检测电阻短路保护和LED过流限制,以实现高系统可靠性。 特性 优势 准确的LED CC监管: 优秀的光均匀性 可用于恒定功率调节 灵活设计 可选LED通道数 简单功率可扩展性5~300 W 高PF&低THD:>

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  2是一种采用外部NPN双极器件与反馈电阻相结合的器件,用于调节用于驱动LED的电流。该设备的目标应用是汽车后组合灯。单个驱动程序使用户可以灵活地将单个通道添加到多通道系统。 PWM输入引脚包含专用的调光功能。当检测到开路负载或短路时,单个驱动器关闭。使用与双极晶体管串联的外部电阻可轻松对LED亮度进行编程。电阻的使用使用户可以灵活地在很宽的电流范围内使用该器件。使用单个NCV7692器件可以操作多串LED。后退功率限制可降低过压条件下的驱动电流。该器件采用SOIC-8封装。 特性 优势 LED串驱动器的恒定电流输出 驱动LED器件的理想选择 用于宽电流范围灵活性的外部双极器件>

  - 使用BCP56晶体管,可同时驱动8个字符串(参见数据表信息) 可自定义用户系统要求 外部编程电流电阻器 可自定义用户LED选择 脉冲宽度调制(PWM )控制 PWM控制以获得更好的颜色输出 负温度系数电流控制选项 LED温度系数的补偿 打开LED灯串诊断 报告LED故障以获得全部系统要求 短路LED灯串诊断 报告LED故障以获得全面的系统要求&消...

  3是一种驱动多个外部开关元件的设备,可实现3个独立功能。可以通过适当选择占空比和电池电压来调节每个LED串中的平均电流。该设备的目标应用是汽车后组合灯。每个驱动器都有自己的诊断功能,可以检测开路负•●载,接地短路或电池.LED平均亮度水平可通过适当★▽…◇的占空比控制和与开关晶体管串联的外部电阻轻松编程。多串LED可通过单个NCV7693器件运行。该器件采用TSSOP-14封装。 特性 3x脉冲宽度调制(PWM)控制 每个功能的独立诊断反馈 外部切换用于宽电流范围灵活性的装置 外部电阻器定义最大电流 打开LED灯串诊断 短 - 电路LED灯串诊断 热关断诊断和保护 PWM输入引脚上的短路保护 多个LED灯串控制 TSSOP-14包 AEC-Q100合格且PPAP能力 应用 后组合灯(RCL) 日间行车灯(DRL) 雾灯 中央高位刹车灯(CHMSL)阵列 转向信号 电路图、引脚图和封装图...

  NCV7685 12通道60 mA LED线由十二个带共同参考的线性可编程恒流源组成。该器件设计用于汽车应用LED的调节和控制。 NCV7685允许128个不同的占空比电平,可通过I2C串行接口编程的每个输出通道独立使用脉冲宽度调制(PWM)进行调节。 PWM频率可以选择四种不同的配置,最高可达1200 Hz。该器件可与使用I2C总线的微控制器应用一起使◆▼用,也可在独立应用中使△▪▲□△用,可在两种不同的静态配置设置之间进行选择。该IC还为应用提供3.3 V电压基准,最大负载为1 mA。使用外部电阻可轻松编程LED亮度等级。每个通道都有一个内部电路,可通过可选的自动恢复模式检测开路负载条件。如果一个驱动器处于•□▼◁▼开路负载状态,则可以根据可编程位设置关闭所有其他通道。该器件采用小体型SSOP24-EP封装。 特性 12个通用电流可编程电源,最高60 mA 通过PC为每个通道提供独立的PWM占空比控制 通过I2C进行通用PWM占空比控制 片上150,300,600和1200 Hz PWM 打开LED灯串诊断 预调节器应用的低压差操作 单电流设定点的电阻 电压参考3.3 V / 1 mA 带有CRC8错误检测的8位I2C接口 OTP Bank for Stand-...

  23是一款单芯片高效降压双LED驱动器,专为汽车前照灯应用而设计,如远▼▼▽●▽●◆●△▼●光灯,近光灯,DRL(日间行车灯),转向指示灯,雾灯,静态转弯等.NCV78723特别适用于高电流LED,并提供完整的解决方案,可驱动2个高达60 V的LED串。它包括2个用于LED灯串的独立电流调节器,以及用于汽车前照灯的所需诊断功能,只需极少的外部元件 - 芯片不需要任何外部检测电阻来实现降压电流调节。可根据单个LED灯串定制可用的输出电流和电压。当1个模块需要2个○▲-••☆■▲■□以上的LED通道时,可以组合▪▲□◁2个,3个以上的NCV78723设备。还有NCV78713器件 - NCV78723的衍生产品,包含▼▲降压单LED驱动器。由于SPI可编程性,单个硬件配置可以支持各种应用程序平台。 特性 单片 降压拓扑 2 LED指向上行60 V 高电流能力,每路输出高达1.6 A DC 整体效率高 最低外部组件 集成高精度电流感应 集成开关模式降压电流稳压器 平均电流通过LED进行调节 降低电感尺寸的高工作频率 LED开关和调光的低EMC辐射 用于动态控制系统参数的SPI接口 故障安全操作(FSO)模式,独立模...

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  固态LED灯采用新开发的双异质结(DH)AlGaAs / GaAs材料技术。这种LED材料在很宽的驱动电流范围内具有出色的光输出效率。主波长为637纳米时,颜色为▷•●深红色。该灯可以是直流或脉冲◆■驱动,以实现所需的光输出。 功能 卓越的亮度 宽视角 出色的材料效率 低正向电压 CMOS / MOS兼容 TTL兼容 流行的T-1包装中的深红色 可以批量提供