大功率型白光LED研究进展
大功率白光LED的应用及其可靠性研究
Ｏ ｅ ｔｅ ａｔ ｅ ｒ ， ｔｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆ ｉｈ—ｍｉｉｇ ｉｄ ｓ （Ｌ Ｄｓ） ｈ ｓ ｈ ｗ ｉ ｒｓｉｅ ｖ ｒ ｈ ｐ ｓ ｙ ａｓ ｈ ｔｃ ｎ ｌｇ ｏ ｌ ｔｅ ｔｎ ｄｏ ｅ ｇ ｔ Ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｍｐ ｅｓｖ
ｉ ｐｏ ｅ ｍ ｒ ｖ ｍｅ ｔ ＬＥＤ ｈａ ｂ ｇ ｎ ｏ ｌ ｙ ｎ ｍｐ ｒａ ｔ ｏ ｅ ｎ ｎ． ｓ ｅ ｕ ｔ ｐ ａ ａ ｉ ｏ ｔ ｎ ｒ ｌ ｉ ｍ ａ ｙ ｐ ｌｃ ｔｏ ｓ， ｏ ｎｇ ｏ ｈ ｉ ｍ ａ ｇ ｎ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｗｉ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ
２１ ０ １年 ４月
照 明 工 程 学 报
ＺＨ Ａ０ＭＩ ＮＧ Ｇ０ＮＧＣＨＥＮＧ ＸＵＥＢＡ０
Ａｐ ． ｒ
２ １ ０１
第 ２ ２卷功 率 白光 Ｌ Ｄ 的 应 用 及 其 可 靠 性 研 究 Ｅ
么 东 阁 陈 建 新 闰 静
领 域 担 当 重 要 角 色 。大 功 率 白光 Ｌ Ｄ是 半 导 体 照 明 的 关 键 器 件 ，而 能 否 真 正 实 现 其 在 照 明 领 域 的 应 用 ，取 决 于 大 Ｅ 功 率 白光 Ｌ Ｄ 光 效 的 提 高 和 可 靠 性 问题 的解 决 。 对 Ｌ Ｄ 可 靠 性 的 研 究 是 提 高 其 可 靠 性 的前 提 和 基 础 ，本 文 从 两 大 Ｅ Ｅ 方 面 概 述 了 国 内外 研 究 Ｌ Ｄ可 靠 性 的方 法 和 进 展 ，总 结 了 限制 Ｌ Ｄ可 靠 性 的失 效 机 制 。 对 大 功 率 白光 Ｌ Ｄ灯 具 的 Ｅ Ｅ Ｅ 可 靠 性 ，提 出 了 自 己 的观 点 。 关 键 词 ：大 功 率 白光 Ｌ Ｄ； 用 ； 靠 性 Ｅ 应 可
40W大功率白光LED光源模块的研制
２０ 年 Ｏ 月 ０７ ９
光 源 与 照 明
２０ 年第 ３ ０７ 期
４ 大 功 率 白光 Ｌ ０Ｗ Ｅ Ｄ
光 源模 块 的研 制
吴中林 吴恒菜 占美琼 陈
沈
摘 要
林
涛
上海 第二工业大学
上海 市照明灯具研 究所
（ 上海
（ 上海
２ １０ ） ０２９
均 匀 性 良好 。 关键 词 大功 率 Ｌ Ｄ 光 源 模块 Ｅ 封装 流 明
１ 引 言
随着大 尺寸 Ｇ Ｎ 蓝 光 Ｌ Ｄ芯 片生长技 术 的不 ａ基 Ｅ
断发展 ， 瓦级大 功率 Ｌ Ｄ芯片的发光效 率获得 了大 幅 Ｅ 度 的提 高 ， 颗 瓦级 白光 Ｌ Ｄ的发光效 率从 ２０ 年 单 Ｅ ０２ 的 ｌ ， 。 ７ｌ ｗＩ上升 到 ２０ 年初 的６ ／ ｍ １ ０７ ０ｌ Ｗ左右 【 其散 ｍ ２ ｊ ， 热性 能也得 到一定 的改善 。 人们为 了提高单芯片 的光
３ 器 件 的 热 阻 研 究
传统 的照 明光源 因其辐 射光谱 中含 有一定 数量 的红外 谱线 ， 电流流过灯丝所 产生的热可 以通过红外
辐射的方法散发 出去 。 Ｅ Ｌ Ｄ的发光 机理却 与普通光源
７ ％左 右 ， 因此 ， 验 中每个 发 光单元 我 们采用 了如 实
图２ 所示 的铝基板作 为封装管座 ， 铝基板 封装槽的侧
公 司生产 的 Ｉ Ｓ ３２ Ｖ ５ ３ 这种高折射率 （ ． ） １ ３ 有机硅材料 ５
进 行 了封装实验 ， 与环氧树脂 相 比， 有机 硅 （ 聚二 甲 基 硅酮 ） 材料具有 优异 的抗热性Байду номын сангаас和抗 紫外线 的性能 ， 而且荧光粉加人其 中不会发生沉淀 。 在光源模块封装的过程中 ， 掺合荧光粉 的硅胶被 点上支架 以后 ， 放人烘 箱 中烘 烤 。 在烘烤 时 ， 如果 支
功率型白光LED光学特性退化分析
辐 射通 量 ，即
ｒ ８ ７０
一
４
３
— ２
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Ｂｉ ｓＶｏ ｔｇ Ｎ ａ ｌ ｅ ａ
Ｆｇ ４ ｉ．
／Ｖ ｕｗｅ ｅ ｏ ｅ ａ ｄ ａ ｔ ｒ４ ２ ０ ｈ ｕ ｓａ ｉ ｇ － ｃ ｌ ｓ ｂ ｆ ｒ ｎ ｆｅ ０ ｏ ｒ ｇ ｎ
以后 ， 品光通量开始 低于初 始值 。当 ４２ ０ｈ的老化试 验 样 ０
结 束 时 ， 品光 通 量 退 化 幅 度 已达 １ ～ １ 。 样 ５ ８
２ ２ 光谱分布 的变化 ．
Ｌ Ｄ 的光谱 分 布 的状 况 直接 影响 其各 项光 学参 数 值 ， Ｅ 图３ 为白光 Ｌ Ｄ样 品在不 同老化 阶段 的光谱分布 。 Ｅ 对光谱 曲
功 率 型 白光 ＬＥ Ｄ光 学特 性退化 分 析
周 舟， 士维 ，郭春 生， 冯 张光沉 ， 吴艳艳
北京工业大学电子信 息与控制工程学院 ， 北京 １０ ２ ０１４
摘
要
将 Ｇ Ｎ基蓝光芯片涂敷 Ｙ ａ ＡＧ荧光 粉和透明硅胶制成 额定功率 为 １ 的 白光 发光二极 管 （ Ｅ ） Ｗ ＬＤ，
ｌ Ｏ Ｏ Ｏ ０ 光的辐射通量稍有增加 ，两者的具体值如表 １ 所示 。
： 兮 黄光辐射量 占整个光输 出的 ８ 左右 。使用灌封硅 胶 以后 ， ４
∞
Ｏ．０ Ｏ ｏ２ 帅
舳
由于其聚光 作用 ，测 得 的辐 射 通 量 由 ２６ｍｗ 提 高 到 ２３ ３ ９ ｍｗ。通过在老化过程 中阶段性地 测试 完好封装 的 白光 Ｌ Ｄ Ｅ 样品的光学参数 以考察其退化情况 。
GaN基大功率白光LED的高温老化特性
第１ ０期
周
舟 ， ：Ｇ Ｎ基 以达到 良好 的导热性能。为保 证高应力
下样 品的失 效机 理 与 正 常 应 力 水 平 相 同 ， 合样 结
步 被激 活 ， 提高 了空 穴浓 度 ， 以电子空 穴辐 射 所
复合 几 率增 大 ， 加 了光输 出。随后 ， 增 由于芯 片 中 的晶格 失配 等缺 陷 进 一 步增 加 ， 们起 到非 辐 射 它
１ 引
言
提 下短 时 间 内各性 能参 数发 生 明显退 化 。本文 对
额 定功 率为 １Ｗ 的 Ｇ Ｎ基 白光 Ｌ Ｄ进 行 了温 度 ａ Ｅ 应 力加 速老 化实 验 ， 老 化 过 程 中测量 了样 品 的 在 光 通量 、一 ， 特性 、 阻等 参 数 ， 行 了对 比分 析 ， 热 进 并 探究 了 Ｇ Ｎ基 大功率 白光 Ｌ Ｄ的失 效 机理 。 ａ Ｅ
ｌ Ｗ 以 上 。 ｍ／
２ 实
验
将 １ｍｍ ｘ１ｍｍ 的 Ｇ Ｎ基 大 功 率 蓝 光 芯 片 ａ
涂敷 Ｙ Ｇ黄色荧 光粉 制成 的 白光 Ｌ Ｄ作 为实 验 Ａ Ｅ
样 品 ， 选 ５支 光 、 、 初 电 热等 主 要性 能 参 数值 相 近
的器件 样 品 。器 件外 形 如图 １所示 。
将 Ｌ Ｄ样 品 固定 于可 施 加 电流 的 恒 温 实 验 Ｅ
虽然 大 功率 Ｌ Ｄ 已经 具 备 了通 用 照 明所 需 Ｅ
平 台上 ， 品的金 属管 壳 与恒温平 台的 导热 膜 紧 样
的发光效 率 Ｊ但是 如 何 提 高其 寿命 与 可靠 性是 ，
业 界一直 未 能完全 解决 的难 题 。如果 不能 实现 高
Ｇ Ｎ基大功率 白光 Ｌ Ｄ的高温 老化特性 ａ Ｅ
大功率白光LED发光效率及电流特性的研究
其 波峰处 波 长选 择 相ห้องสมุดไป่ตู้匹配 的荧光 粉 ＹＡＧ． 于大 功率 Ｌ Ｄ 而 言 ， 得 到 较好 的 出光 效 率 ， 用 硅 胶 来 调 对 Ｅ 为 采
＊ 收 稿 日期 ：０ ０１－９ ２ １ —２０
作 者 简 介 ： 长 栋 （９ ６ ）男 ， 宁省 大连 市 人 ， 毕 １８ ～ ， 辽 在读 硕 士生 ， 究 方 向 ： 板 显示 研 平 基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金 项 目 （ １ ７ ０ ６ ， 西 省 教 育 厅 专 项 科 研 项 目（ ７ Ｋ１ １ ， 西 省 １ １ ５显 示 器 工 程 中 心 建 设 项 目 ６０６６ ）陕 ＯＪ ９） 陕 ３ｉ （０ ７ ＤＧＣ０ ）浙 江 省 温 州 市 科 技 计 划 项 目（ ０ ８ ０ ４ ， 西 科 技 大 学 博 士 基 金 项 目 （ Ｊ９０ ） ２０２ 一７ ， Ｈ２ ０ ０ ０ ）陕 Ｂ ０ —７
№ ． ２
・
陕 西 科 技 大 学 学 报
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ Ｓ ＡＡＮＸＩＵＮＩ Ｈ ＶＥＲＳ ＴＹ ＣＩ Ｉ ＯＦ Ｓ ＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ａｐｒ ０１１ ．２
５６ ・
Ｖｏ ． ９ １２
文 章 编 号 ：０ ０５ １ （０ １ ０ —０ ６０ １ ０ —８ １ ２ １ ）２０ ５～４
时讨 论 了不 同 电流对 Ｌ Ｄ光 效 的影响． 实验 中 Ｌ Ｄ 白光 的产 生是 通过 蓝光 Ｌ Ｄ芯 片加 黄 Ｅ 本 Ｅ Ｅ
光 荧 光 粉 ＹＡＧ 实现 的 ， 而 点 荧 光 粉 过 程 中 点 荧 光 粉 量 的 改 变 直 接 影 响 了 出 射 光 的 色 坐 标 ， 因
大功率LED照明系统的光学设计研究
大功率LED照明系统的光学设计研究随着科技的不断发展和人们生活水平的不断提高，人们对于照明设备的要求也越来越高。
传统的白炽灯和荧光灯已经逐渐被LED照明系统所替代，而其中的大功率LED照明系统更是在许多领域中游刃有余。
它具有高亮度、高能效、长使用寿命等优点，对于室内照明、城市照明、汽车照明、广告照明等领域都有着广泛的应用。
然而，在大功率LED照明系统的光学设计中，需要考虑到众多的因素，包括光源特性、反射率、折射率等等，才能设计出满足实际需求的照明系统。
光源特性是影响光学设计的重要因素之一。
大功率LED照明系统采用的LED光源具有高能效、高亮度、长使用寿命的特点，但由于光线的直线传播性，单个LED只能向某一方向发光，因此在设计照明系统时需要对光源的位置、数量、分配等进行精确计算，以保证光线的合理分布。
对于大面积的照明区域，需要采用多个LED光源并组合在一起，形成一个光源阵列，以达到足够的亮度和均匀的照明效果。
在光源设计之外，还需要考虑到光源的色温、色彩还原度、光通量等特性，以保证照明系统的色彩还原度和亮度均衡。
反射率和折射率也是影响光学设计的关键因素。
在大功率LED照明系统中，反射率和折射率决定了光线在镜面反射、衍射和折射时的损失情况，也决定了光线的分布和照度均匀性。
因此需要在设计中考虑到光学透镜、反射镜、漫反射材料等元件的选择和排列。
光学透镜是将LED发出的光线聚焦到预定照明区域的核心元件，其设计需要考虑光线的角度、位置、数量和形状等因素。
反射镜能够将落在其表面的光线进行反射，同时减小板材和电路板等其他元件的光损耗，必须紧密配合透镜进行设计。
漫反射材料能够将光线在表面反射、折射、散射，使光线更均匀地照射目标区域，必须考虑其材料组成、反射率和折射率等特性。
整体来看，大功率LED照明系统的光学设计具有的复杂性、综合性和专业性在不断提高，需要多学科的怀揣和长期的实践经验才能够达到令人满意的照明效果。
在设计过程中，需要根据实际应用需求以及可行性原则进行综合考虑，以达到经济、实用、美观和环保等最佳设计目标。
白光LED调制特性及调制带宽的研究
1. 引言
近年来，LED 设备广泛使用于人们生活的各个方 面。室内可见光无线通信技术是随着白光 LED 照明 技术的发展而兴起的无线光通信技术[1]。由于白光 LED 拥有节能，寿命长，可靠性高等优点，而且响应 时间极短，可以在兼顾照明的同时组成室内可见光无 线通信系统。
当然目前所有发光二极管的figurepicurve对led进行模拟调制时的pi曲线频率电3db点光3db点070705电带宽光带宽ledmodulationbandwidthled调制带宽示意图带宽都远远低于这个值照明用的大功率白光二极管由于受其微观结构及光谱特性所限带宽更低
Hans Journal of Wireless Communications 无线通信, 2012, 2, 7-12 doi:10.4236/hjwc.2012.21002 Published Online February 2012 (/journal/hjwc)
White LED Modulation Bandwidth and Modulation Characteristics of the Study
Jie Cao, Zhongcheng Liang, Zhengbei Ma
Department of Opt-Electronic Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing Email: Caojielh123@
8
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白光 LED 调制特性及调制带宽的研究
I
B
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A O
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毕业设计(论文)--大功率LED恒流驱动电路的研究与设计
毕业设计（论文）--大功率LED恒流驱动电路的研究与设计目录摘要IIIAbstract Ⅳ第一章绪论11.1 白光LED发展的背景和意义 11.2 大功率LED发光原理 31.3 白光LED的发展简介 31.4 课题介绍与研究意义 5第二章大功率LED驱动电路 62.1 白光LED的伏安特性 62.2 白光LED的连接方式7串联驱动 7并联驱动 8混联驱动 82.3 大功率LED驱动电路的发展趋势92.4 大功率LED驱动现状研究10电阻限流电路10线性控制电路11电荷泵升压电路12开关变换电路12第三章脉宽调制型（PWM）开关电源原理143.1 电压控制模式 143.2 电流控制模式 17第四章 LED恒流驱动电路设计 204.1 大功率LED驱动芯片的比较204.2 LT3755芯片介绍214.3 LT3755工作原理234.4 设计电路24第五章总结28参考文献29致谢30大功率白光LED恒流驱动电路的研究与设计摘要近年来，大功率白光LED因其高效、节能、环保、寿命长、高可靠性等优点逐渐在照明领域获得广泛应用，已经开始替代白炽灯、荧光灯等传统照明光源，成为21世纪的新一代照明光源。
大功率白光LED产业的蓬勃发展有力地推动了LED驱动集成电路产业的前进，孕育着巨大的商机。
论文在简要介绍大功率LED 的发光特性、伏安特性及其驱动方案的基础上，详细分析了Buck拓扑结构、PWM调制型开关电源电流控制模式和电压控制模式的优缺点，提出了一种基于PWM调制型Buck模式开关电源恒流驱动电路原理，利用LT3755芯片驱动大功率白光LED的设计电路。
该驱动电路具有1000:1高调光比（PWM调光）、低电流消耗、高效率、短路保护和开路LED保护等Abstract In recent years，Semiconductor lighting is widely used and is gradually replacing the incandescent and fluorescent lighting due to its advantages over conventional lighting of high efficiency，low energy consumption，low pollution，long lifetime and high reliability. The boom of high power white LED greatly promotes the development of integrated circuits for driving LED，which generates the enormous business opportunities.The thesis briefly introduces the characteristics of luminous flux curve and I-V cuve of high power LED and its driving methods. The operating principles of Buck converter for driving High Power LED are analyzed in detail. Compared with other driving mode, switching power technology has high efficiency, so the thesis gives a LED buck mode driver using Chip LT3755 based on switching power technology. The driver in this paper is a high frequency step-down DC-DC converter with the features of low power loss, high efficiency, 1000:1 PWM dimming, short-circuit protection, open-voltage protection, and is ideal for driving high current LED.Key words : high-power LED, Switching Power, PWM, constant-current driving，LT3755绪论在电光源发展的一百多年来，光源照明电器己经经历了三个重要的发展阶段，这三个阶段的代表性光源分别为白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯。
白光LED发光机制及发光材料的研究进展
贾世庆
SC14038018
光学与光学工程系
元素的总称，常用R或RE表示，其中包括钪(Sc）、钇(Y）、镧(La）、铈(Ce）、 镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）、钐(Sm）、铕(Eu）、钆(Gd）、铽(Tb）、镝 (Dy）、钬(Ho）、铒(Er）、铥(Tm）、镱(Yb）、镥(Lu）。这些元素拥有特殊 的电子结构，从而形成丰富的能级来跃迁发光，而且一些元素离子作为发光中 心拥有优良的性能，作为白光LED的发光材料再合适不过。具体说来，稀土元素 具有外层电子结构相同，内层4f电子能级相近的电子层构型，很特别。而其发 光和激光性能都来自于这些4f电子在不同能级间的跃迁。4f电子的跃迁主要有 两类，一类是在f组态内不同能级之间的跃迁，被称作f-f跃迁；另一种是d组态 与f组态之间的跃迁，被称作f—d跃迁。其两种能级跃迁发射的光谱大概有三万 余条，可以说极其丰富，因此稀土元素适当选用，既可作发光材料的基质成分， 又可以用作激活剂、敏化剂或掺杂剂。而当中起主要作用的其实是稀土元素的 离子，不同化合价的离子（包括+2价、+3价、+4价）往往具有不同的特性，这 些都是由不同离子的不同电子层结构决定的。其中作为激活剂的主要是+3价Gd 离子两侧的+3价的Sm、Eu、Tb、Dy和+2价的Eu，应用最多的是+3价的Eu和Tb。 这里多用+3价离子，原因就在于这些离子的价电子都在4f轨道上填充，电子层 都具有未配对的电子，可以跃迁发光，而且属于内层电子跃迁，有外层电子的 屏蔽作用，发光不受太大干扰，非常稳定。材料的发光颜色基本上不随基质的 不同而改变，是很理想的发光中心。再者由于这些离子主要是进行f—f能级跃 迁，其发射光谱呈现线状，色纯度高，荧光寿命长，光谱形状也很少随温度而 改变，温度猝灭和浓度猝灭都很小，辐射出的光非常的理想。基于稀土元素的 诸多优点，在白光LED的发展中起到了重要的作用。我国是稀土资源大国，其稀 土储量约占世界总储量的43%，排在世界首位，并控制世界稀土市场98%的份额。 我国的稀土分离提纯技术也处于国际先进水平。利用这些优势，大力发展稀土 离子发光材料，努力推动白光LED照明光源的发展，具有十分重要的经济意义甚 至战略意义。 碱土金属构成的卤磷酸盐是一类十分重要的发光材料基质，由它配合稀土 材料可以明显的提高其发光效率和稳定性，并能调节发射光的波长范围，制备 出高效率、高性能、价格低廉的荧光粉。卤磷酸盐荧光粉经过多年的改进和发 展，自身就具有了很高的发光效率，其量子效率为90％，显色指数是50～60。 正由于这类荧光粉具有发光效率高、价格低而且稳定性好等优点，曾在荧光灯 中得到广泛应用。 而碱土金属卤磷酸盐荧光粉掺杂了稀土离子之后，以碱土金 属盐为基质，稀土离子为激活剂，会呈现出更加实用的特性。其中+2价Eu离子 激活的碱土金属氯磷酸盐就是一类发蓝光和蓝绿光、性能优良的高效光致发光 材料。+2价的Eu离子在碱土金属氯磷酸盐中，因碱土金属的种类和数量的不同， 会引起离子周围晶体场环境的不同改变，使得Eu离子的发射范围一直从蓝光到 绿光 。而且Eu离子掺杂的碱土金属氯磷酸盐可以被250～420 nm的紫外光激发， 可以将此类荧光粉应用于制备近紫外光芯片基的白光LED。当然，这种发光材料 需要稀土离子激活剂和碱土金属卤磷酸盐基质有很好的匹配以发挥更好的发光 效率，这种匹配和发光性质也是发光材料成功与否的重点，也是研发工作一直 以来的难点。 另外的，白光LED光源的两个重要部分LED器件和发光材料的合适匹配更加 难以实现可控制，这也是白光LED最终能够实现并具有节能优质光源的重中之重。 其实，能被现今普遍使用的蓝光、红橙光以及紫外近紫外光LED辐射光激发且易 于合成的荧光粉并不多。即使能被激活，能够和LED发射光匹配学与光学工程系
GaN基大功率白光LED的高温老化特性
第 10 期
周 舟，等： GaN 基大功率白光 LED 的高温老化特性
1049
K
=
dCΣ dRΣ
=
cλA2 ，
（ 4）
其中 c 为比热容，λ 为热导率，A 为传热途径上的
横截面积。图中曲线变化的位置表示热流经过两
种不同材料的界面时由于两种材料的横截面尺
图 3 所示为器件 I-V 特性曲线，由图 3（ a） 可 以看出，在较高的正向偏压区域的相同电压下，大 功率白光 LED 的正向电流随老化时间逐渐降低， 说明 LED 的串联电阻在不断增大。引起串联电 阻的增加有许多因素，例如引线键合的退化、欧 姆接触的退化、Mg 掺杂剂的钝化或者半导体缺 陷等。
加，其原因可归结为老化过程中芯片有源区中缺 陷的不断增加导致了非辐射复合中心的增多［7］，
这也是造成光强衰减的一个重要因素。
3． 3 热特性分析
散热能力的强弱直接影响大功率 LED 的性
能［8-9］，而热阻则是表征器件散热能力的 重 要 热
学参数。热阻为导热介质两端的温度差与通过其
热流功率的比值，由式（ 1） 可得 LED 的热阻的表
2实 验
将 1 mm × 1 mm 的 GaN 基大功率蓝光芯片 涂敷 YAG 黄色荧光粉制成的白光 LED 作为实验 样品，初选 5 支光、电、热等主要性能参数值相近 的器件样品。器件外形如图 1 所示。
将 LED 样品固定于可施加电流的恒温实验 平台上，样品的金属管壳与恒温平台的导热膜紧
图 1 大功率白光 LED 样品外形 Fig． 1 Configuration of high-power white LED sample
Φ = exp（ － αt） ，
（ 2）
基于大功率白光LED的可见光通信
基于大功率白光LED的可见光通信简介可见光通信（Visible Light Communication，简称VLC）是一种使用可见光波长实现数据传输的技术。
随着LED发光技术的发展，以LED为光源的VLC技术越来越受到关注。
其中，基于大功率白光LED的VLC系统，有着很高的传输速率和抗干扰能力，因此成为了VLC技术的主流之一。
系统结构基于大功率白光LED的VLC系统由发射端、传输通道和接收端三部分组成。
发射端发射端的主要任务是将电信号转换成能够被人眼所感知的光信号，并将光信号加工成适合传输的光脉冲。
其中，光信号的产生需要使用白光LED光源和适当的光学器件；光脉冲的形成则需要使用调制器件，常见的调制方式有强度调制、频率调制和相位调制。
传输通道传输通道是指光信号在传输过程中所经过的介质，通常包括自由空间、光纤和传输介质等。
不同的传输通道会对光信号的传输性能产生不同的影响，需要选择合适的传输通道，以保证光信号的传输质量。
接收端接收端的主要任务是将接收到的光信号转换成电信号，并去除掉可能存在的噪声和干扰。
其中，光信号到电信号的转换需要使用光电转换器件，常用的有光电二极管和光电倍增管；去除噪声和干扰，则需要使用信号处理器件，如滤波器和放大器。
技术优势基于大功率白光LED的VLC技术有着以下的技术优势：高速传输基于大功率白光LED的VLC系统，可以通过调整光脉冲的调制方式，实现高达几百兆比特每秒的传输速率。
这一速率远高于蓝牙和Wi-Fi等无线通信技术，可以满足更高速率的数据传输需求。
抗干扰能力强基于大功率白光LED的VLC系统，对于外部电磁波干扰和光波干扰的抗干扰能力极强，能够在复杂的通信环境中保证数据传输的可靠性和稳定性。
安全性高基于大功率白光LED的VLC技术，可以实现点对点的点对点通信，通信信号无法穿墙而过，可以有效地避免信号被窃听和跟踪，从而保证通信的安全性。
应用场景基于大功率白光LED的VLC技术，可以应用于以下领域：室内定位利用基于大功率白光LED的VLC技术，可以实现对室内人员、物品进行精确定位，可以广泛应用于室内导航、安防监控、智能家居等领域。
大功率白光LED加速寿命试验研究
图 ２ 白光 Ｌ Ｄ样 品封 装后 示意 图 Ｅ
本 次试 验设 备为浙 江三 色 ８ Ｓ数字 光 电参 数 ７６ １
测试 系统 ， 主要包 括 ： ６ ０ Ｉ ８０系列 电源 、 Ｃ Ｔ Ｃ Ｄ光纤 光
谱 仪 、０ｃ ３ ｍ积 分光 度球 和测 试 软件 ，Ｅ Ｌ Ｄ光 电测 试
系统 可 以测量 Ｌ Ｄ 的的特性 参 数主要 包 括光参 数 、 Ｅ 电参数 和 色 参 数 等 ， 中 色度 参 数 包 括 光 谱 分 布 、 其
白光 Ｌ Ｄ照 明成 为 可 能 ． 为 新 型 高 效 固体 光 源 ， Ｅ 作 具 有 寿命 长 、 能 、 色 环 保 的 显 著优 点 ， 成 为 人 节 绿 将
收 稿 日期 ：０ ９—１ —１ ２０ １ １ 基 金 项 目 ： 京 市教 委 项 目（ ００ ６ ０ 北 １２ ０ ５ ）
Ｋｅ ｒ ｓ： ｔ ＥＤ；ｉｅ ｔｓ ；ａｌ ｒ ｎ ｌｓｓ ｙ ｗｏ ｄ ｗｈｉ Ｌ ｅ ｌ ｅ ｔ ｆ ｉｕ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｆ
０ 引 言
半 导体 照 明是 ２ １世 纪最 具 发 展 前 景 的高 技 术
类 照 明史 上 继 白炽 灯 、 光 灯 之 后 的 又 一 飞 跃 ， 荧 其
通 量平 均 降至初 始值 的 ７ ．％ ； ７５ 发光 效 率 变化 趋 势与 光通 量 变化 基 本 一致 ； 值 波 长没 有 明显 的 变 峰
化 趋势 ， 而相 关 色温随老 化 时 间增加逐 渐 升 高 ； 向导通 电压 也 随老化 时 间增加 而升 高． 正 实验表 明样
品 参数 型 失效 主要 包括发 光 效率 的 降低 和 荧光 粉转 换 效率 的 降低 ． 关键 词 ： 白光 Ｌ Ｄ； Ｅ 寿命 试 验 ； 失效 分析
白光LED专利状况
白光LED专利状况首先，从专利数量的角度来看，白光LED的专利数量在近年来呈现出快速增长的趋势。
根据相关数据统计，自2000年以来，全球白光LED的专利数量大幅增加，到目前为止已经超过了数万件。
这反映了白光LED技术的重要性和广泛应用。
其次，从技术领域来看，白光LED的专利涵盖了多个领域，包括发光材料、器件结构、封装工艺等。
其中，发光材料方面的专利比较多，尤其是针对改善光效、增强亮度、提高色温等方面的专利；而器件结构和封装工艺方面的专利则多集中在提高散热性能、增加光输出、减小尺寸等方面。
再次，从权利人来看，目前全球范围内的白光LED专利主要由一些大型企业和研究机构所拥有。
例如，日本的三菱电机、松下电器、尼克森光学、爱立信等企业；韩国的三星、LG等企业；美国的飞利浦、Cree等企业；中国台湾地区的明基、台达等企业。
这些企业在白光LED领域积累了丰富的技术和专利。
最后，从技术水平来看，白光LED的专利技术水平也逐渐提高。
早期的白光LED主要基于不同材料的混合发光原理，技术相对简单；而随着技术的发展，越来越多的新材料和新结构被应用到白光LED中，使得其光效、色温调节、稳定性等方面的性能得到了显著提升。
总体而言，白光LED的专利状况良好，专利数量多且增长迅速，涵盖多个技术领域，权利人分布广泛，技术水平不断提高。
这为白光LED的研发、生产和应用提供了坚实的技术和法律保障。
然而，也需要注意到，白光LED技术的发展已经相对成熟，竞争也非常激烈。
尽管专利数量众多，但并不代表所有专利都具有独特性和技术水平。
在白光LED领域，还需要更加注重创新和技术突破，以保持竞争力，并持续提高技术水平和专利价值。
因此，对于从事白光LED技术研发的企业和研究机构而言，需要充分了解和分析白光LED的专利状况，及时调整技术方向和创新重点，确保自身的技术和知识产权在市场竞争中的优势。
同时，还应加强与其他企业和研究机构的合作，共同推动白光LED技术的创新与发展。
高亮度白色激光光源提升远光性能的研究
高亮度白色激光光源提升远光性能的研究杨志;庞宏力;靳冠洋;陈思远【摘要】激光照明技术具有高亮度、光效高等特性,是下一代固态照明的理想光源.通过高功率的半导体蓝色激光泵浦激发含Ce∶ YAG (Y3AL5O12∶Ce3+)荧光粉的光色转换材料去获取高亮度白色激光光源.但是入射的高功率激光是直接聚焦在光色转换材料上的,对其耐热性、适用高能量密度光激发等特性提出了较高的要求.本文采用丝网印刷法、真空烧结在蓝宝石衬底上制备了高性能的Ce:YAG荧光陶瓷涂层,并和商业蓝色激光二极管进行了器件封装,获得了142 lm/W的光效.最后在整车上集成了开发的激光辅助远光功能模块的激光大灯,实验结果表明,高亮度的白色激光光源可提升夜间远光的可视距离至600 m,极大的提升了夜间驾驶安全性.【期刊名称】《照明工程学报》【年(卷),期】2018(029)005【总页数】7页(P78-84)【关键词】激光照明;Ce∶YAG;荧光陶瓷涂层;激光大灯;白色激光光源【作者】杨志;庞宏力;靳冠洋;陈思远【作者单位】曼德电子电器有限公司光电分公司,河北保定071000;曼德电子电器有限公司光电分公司,河北保定071000;曼德电子电器有限公司光电分公司,河北保定071000;曼德电子电器有限公司光电分公司,河北保定071000【正文语种】中文【中图分类】U463.65引言随着汽车工业的快速发展以及逐年增长的交通事故率，人们对汽车的安全性提出了越来越高的要求。
汽车灯具作为汽车的主动安全部件，近十年来随着固态照明技术的发展和车灯新技术的应用，使得夜间行车的安全性得到很大的提升。
远光作为前照灯一个重要的基础照明功能，能在夜间提供较远距离的照明范围，使驾驶员能够提前发现障碍物。
而影响远光灯照明距离的核心因素是光源，具体是指光源的亮度特性。
而激光具有的高亮度特性正是获得高亮度白光的理想光源。
激光照明的核心技术是LARP (Laser Activated Remote Phosphor)激光远程激发荧光技术,具体是将高功率的激光束泵浦激发含Ce:YAG荧光粉的光色转换材料，透射的蓝色激光和激发产生的黄光黄色荧光通过混色原理，产生人眼感知的高亮度白光光源[1]。
高功率白光LED不同驱动方式的比较
哪 种驱 动 方 式 更
。
这 个数 字大约 是 白炽 灯
减 结温 的
个可 行的方 法 就 是
加适 合高功 率 白光 L E D
技术纵横
；
Te
c
h
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w
实验介 绍
高 功 率 白光 L E D
两种
一
一
般 均采 用 电流 驱 动
，
，
常用 的驱 动 方 式 有
，
种 是 恒 定 的直 流 驱 动
本
文 得 出的初 步 结论是 恒 定直 流 的驱 动优 于 脉 冲 电流 驱 动
。
C
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b e t w e e n D if e r e n t D r iv i n g f H i g h P o w e r W h it e L E D
-
高 功 率 白光 L E D 不 同驱 动 方 式 的 比 较
W
。
白光 L E D 的
Im ／
光 L E D 的散 热 管理 也 是 很 重 要 的
素
。
．
个因
对 结 温 ~n L E D 使 用 寿命 有 影 响
电流 密
。
发光效 率 从 初 始 的 5
5 Im ／ w
，
温 度 对 于 白 光 L E D I 作状 态 有很 大
。
度 同 样也 起 着
一
个很 重 要 的 作 用
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于 直 流 或者脉 j 中电流 不 同 的驱 动 方式
我们在满足 通 过 L E D 的
比较 L E D 在不 同 驱 动方
led白光调研报告
led白光调研报告LED白光调研报告一、引言随着科技的不断发展，LED(发光二极管)技术在照明领域取得了巨大的突破。
相比于传统照明方式，LED照明具有节能、环保、寿命长等优势，逐渐成为人们首选的照明方案。
本报告旨在对LED白光进行调研，并分析其应用前景。
二、LED白光概述LED白光是通过将红、绿、蓝三原色的光线进行混合以获得白光效果。
根据不同的混光方式，LED白光可以分为点光源、面光源和线光源。
高品质的LED白光照明具有色温可调、色彩还原度高等特点。
三、LED白光应用领域1. 家庭照明：LED白光灯具逐渐替代了传统白炽灯、荧光灯，成为家庭照明的主流选择。
其高效节能、长寿命的特性大大减少了家庭照明的能耗和维护成本。
2. 商业照明：LED白光广泛应用于商场、办公楼、展览中心等商业场所。
其高亮度和色彩还原度高的特点使得商品展示更加吸引人，提高了商场的销售量。
3. 城市照明：LED白光在城市道路、广场等公共场所的照明方面具有得天独厚的优势。
其具备的长寿命、可调节亮度等特点提高了城市照明的维护效率，并且大大降低了能源消耗。
4. 景观照明：LED白光可以创造出丰富多彩的景观效果，广泛应用于霓虹灯、灯光秀等景观照明项目。
其高亮度和色彩还原度高的优势使得景观照明更加鲜艳夺目，提升了景区的吸引力。
四、LED白光的发展趋势1. 芯片技术的突破：LED白光芯片的发展将持续提升其发光效率和色彩还原度，进一步增强其应用领域的多样性。
2. 智能化创新：随着智能家居的发展，LED白光照明将更加智能化，可实现远程控制、定时开关等功能，提供更多的便利性和个性化的体验。
3. 人工智能融合：LED照明与人工智能的结合将推动其在智慧城市、智能交通等领域的应用。
通过人工智能算法的优化，可以更好地满足人们的照明需求，提高生活质量。
五、结论LED白光在照明领域具有广阔的应用前景。
其独特的节能、环保、寿命长等特点使得LED白光成为未来照明的趋势。
《基于Buck-PFC的大功率白光LED电源研究》范文
《基于Buck-PFC的大功率白光LED电源研究》篇一一、引言随着LED技术的不断发展，大功率白光LED已成为照明领域的主要光源之一。
为了满足大功率白光LED的高效、稳定、安全的使用需求，设计一款高效的电源成为了迫切需要解决的问题。
本文以Buck-PFC（降压-功率因数校正）技术为基础，对大功率白光LED电源进行了深入研究。
二、Buck-PFC技术概述Buck-PFC技术是一种将降压（Buck）和功率因数校正（PFC）相结合的电源技术。
该技术具有高效率、高功率因数、低谐波失真等优点，广泛应用于大功率LED照明电源中。
Buck电路通过降低输出电压来提高电源的效率，而PFC电路则通过校正输入电流的波形，提高功率因数，降低谐波失真。
三、大功率白光LED电源设计在大功率白光LED电源设计中，我们采用了Buck-PFC技术。
首先，通过对输入电压进行整流滤波，得到稳定的直流电压。
然后，通过Buck电路将电压降低到合适的水平。
接着，采用PFC 电路对输入电流进行校正，提高功率因数，降低谐波失真。
最后，通过PWM（脉冲宽度调制）控制技术，实现对LED的恒流驱动。
四、关键技术与实现在实现过程中，我们采用了以下关键技术：1. 高效Buck电路设计：通过优化电路参数，降低开关损耗和导通损耗，提高电源的效率。
2. 精确PFC控制算法：采用先进的数字控制技术，实现对输入电流的精确控制，提高功率因数，降低谐波失真。
3. 恒流驱动技术：通过PWM控制技术，实现对LED的恒流驱动，保证LED的稳定性和寿命。
4. 保护功能设计：包括过流保护、过压保护、过热保护等功能，保证电源的安全性和可靠性。
五、实验结果与分析我们通过实验验证了基于Buck-PFC的大功率白光LED电源的可行性和性能。
实验结果表明，该电源具有高效率、高功率因数、低谐波失真等优点，同时具有较好的稳定性和可靠性。
在满载条件下，电源的效率达到了90%。
《2024年基于Buck-PFC的大功率白光LED电源研究》范文
《基于Buck-PFC的大功率白光LED电源研究》篇一一、引言随着科技的发展，白光LED以其长寿命、低功耗和高光效的优点逐渐替代传统光源成为主流照明选择。
对于大功率白光LED 电源的研发与改进显得尤为重要，以支持高效照明系统的稳定运行。
本文将针对基于Buck-PFC的大功率白光LED电源展开研究，分析其工作原理、性能特点及优化策略。
二、Buck-PFC大功率白光LED电源的工作原理Buck-PFC大功率白光LED电源主要由Buck电路和PFC（功率因数校正）电路组成。
其中，Buck电路负责将输入的交流电压转换为稳定的直流电压，为LED提供稳定的电源；PFC电路则用于提高电源的功率因数，减少谐波对电网的污染。
（一）Buck电路的工作原理Buck电路是一种直流降压电路，通过开关管和二极管的交替导通与截止，实现对输入电压的降压和稳压。
在Buck电路中，当开关管导通时，电感储能；当开关管截止时，电感释放能量为LED提供电流。
（二）PFC电路的工作原理PFC电路通过控制整流后的电流波形，使其与电压波形保持同相位，从而提高功率因数。
在Buck-PFC大功率白光LED电源中，PFC电路将交流输入电压整流为脉动直流电流，然后通过控制开关管的导通与截止，使电流波形接近正弦波，从而提高功率因数。
三、Buck-PFC大功率白光LED电源的性能特点（一）高效率：Buck-PFC大功率白光LED电源具有高效率的特点，能够有效地将输入电能转换为光能，降低能源损耗。
（二）稳定性好：通过Buck电路和PFC电路的协同作用，能够为LED提供稳定的电源，保证照明系统的稳定运行。
（三）功率因数高：PFC电路的使用提高了电源的功率因数，减少了谐波对电网的污染。
（四）保护功能完善：具有过流、过压、欠压等保护功能，确保电源及LED灯珠的安全运行。
四、优化策略及实施方法（一）优化Buck电路设计：通过改进Buck电路的拓扑结构、选用低内阻的开关管和二极管等措施，提高电路的效率和稳定性。
大功率白光LED在电影放映机、投影机上的应用初探
大功率白光LED在电影放映机、投影机上的应用初探王玉昌;魏庆超;王宇飞;王一川【摘要】在大功率白光LED出现之前,放映机、投影机采用溴钨灯、金卤灯、氙灯等做为电光源来获得高亮度的方法已经延续了几十年.近几年来,大功率白光LED器件的研制和生产有了较大进展,直接推动了我国节能减排、绿色能源产业的发展,而且已被纳入国家中、长期科技发展规划,得到了国家的大力支持,并在很多领域取得了可喜的成果.本文对大功率白光LED在电影放映机(含数字放映机、投影机)照明光学系统中的应用问题进行了初步探究.【期刊名称】《现代电影技术》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】8页(P36-43)【关键词】大功率白光LED;电影放映机;照明光学系统;电光源【作者】王玉昌;魏庆超;王宇飞;王一川【作者单位】;;;【正文语种】中文1 放映机照明光学系统的历史与现状1.1电光源放映光源是决定电影放映画面质量的主要因素之一。
先后有早期的白炽灯；20 世纪60 年代的全反射灯；70年代中期的溴钨灯、氙灯；以及80年代先后推出的铟灯、锡灯、高效灯（这三种其实都是现在所称的金卤灯的一种）作为放映光源。
表1列出了上述各种光源的主要特性及在部分流动放映机上应用的实际效果。
表1所列的各种电光源中，白炽灯和全反射灯由于色温和有效光通量都较低，被后来的溴钨灯替代；铟灯、锡灯、高效灯虽然放映效果比较好，但由于国内厂家的产品不稳定、一致性差、寿命太短、价格相对较高以及只能场触发等种种原因，也没能在市场中立足。
而显色性效好、亮度高、价格相对低廉、使用方便的溴钨灯和氙灯，自问世以来就受到厂家和用户的青睐，在流动电影放映领域中一直被大量使用。
值得注意的是，国外的金卤灯由于发光效果好、寿命长，几乎代替了国产的金卤灯，独占了民用投影机的市场。
表1 各种放映光源的主要特性及在部分流动放映机上的应用效果灯泡种类白炽灯全反射灯溴钨灯氙灯铟灯锡灯高效灯色温 2800～3000K 3000K 3200K 5500K 5000K 5000K±500 5000K±500显色指数99～100 99～100 99～100 94 90～93 93～95 92～94光效 10～20Lm／w 25Lm／w 30Lm／w 25～30Lm／w 40～50Lm／w 50～60Lm／w 100～113Lm／w 30v／400w 16mm／250Lm22v／250w 16mm／450Lm 24v／250w 16mm／600Lm 350w 1200Lm 350w 1200Lm 350w 1500m 400w 2000Lm 30v／400w 35mm／400Lm灯泡功率和有效光通量30v／400w 35mm／700Lm 30v／400w 35mm／900Lm 500w 2500Lm 500w 2800Lm 12v／100w 8.75mm／200Lm 12v／50w 8.75mm／80Lm 750w 2200Lm 500w 1500Lm 800w 3800Lm 12v／75w 8.75mm／100Lm 15v／150w 8.75mm／300Lm 1000w 3000Lm寿命25h 25h 50h 800～1000h 50h 100h 100～150h1.2 照明光学系统（聚光装置）鉴于电影放映机结构特点，不论采用什么光源，发出的光都需要通过各种聚光装置，将其聚集在片门孔处，所形成的光斑根据片门孔的形状一般呈圆形或椭圆形，直径略大于片门孔对角线，光线分布的均匀度应达到65%以上。
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前言
人类第一次观察到半导体材料的发光现象是在 1907 年 ,但全球第一款商用发光二极管 (LED) 的问世 是在 1965 年 。随后不久 Monsanto 和惠普公司推出了 用 GaAsP 材料制作的商用 LED 。这些早 期 的 红 色 LED 的发光效率约为 011lmΠW ,比普通白炽灯的发光 效率 (约 15lmΠW) 还要低 100 多倍 。1968 年 ,LED 的 研究取得了突破性进展 ,利用氮掺杂工艺使 GaAsP LED 的发光效率达到了 1lmΠW ,并且能够发出红 、橙 和黄色光 。到 1971 年 ,业界又推出了具有相同效率 的 GaP 绿色 LED 。1972 年开始有少量 LED 用作钟表 和计算器的显示屏 。几乎与此同时 ,惠普与德州仪器 公司也推出了带 7 段红色 LED 显示屏的计算器 。
1 白光 LED 的工作原理和评价指标
111 白光 LED 的工作原理 LED 是一种固体光源 ,它是利用半导体 P - N 结
制成的发光器件 。在正向导通时 ,半导体中的少数载 流子和多数载流子复合 ,释放出的能量以光子或部分 以光子的形式发射出来 。这种发光效应也可称为注 入电致发光 。由于不同半导体材料的带隙能量不同 , 因此激发光的波长也不同 。所以 ,采用不同的材料可 制成不同颜色的发光二极管 。
表 1 用功率型白光 L ED 实现照明需要解决的主要问题
芯片
封装
系统
效率 寿命
大电流下的效率 光提取效率 正向电压
减少缺陷
探索能够提高光提取效率的封装材料和提高封装 效率的封装结构
白光技术 荧光粉效率
稳定的封装材料 荧光粉的进展 芯片的散热技术
光学结构和二次光学元件的使用 高效的电源变换与驱动技术
η=
η wp
·ηo , ph
·ηQD
·ηph ( T)
·ηpkg
其中
η o
,
ph
、ηQD
、ηph
(
T)
和
η pkg
分别表示白光 LED
的光谱流明效率 、荧光粉的量子缺陷 、荧光粉的量子
效率和封装效率 。荧光粉的量子效率与温度有关 ,随
着温度升高 ,荧光粉的量子效率将降低[7] 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 当前白光 LED 照明领域存在的问题
目前 ,尽管 LED 已经广泛应用于指示 、LCD 背光 源 、交通指示灯 、建筑照明等领域 ,但用 LED 实现大 规模的半导体照明还有很多问题有待解决 。
功率型白光 LED 的制作阶段可分为芯片 、封装 和系统三个部分 。而功率型白光 LED 的独特之处在 于其效率 、寿命和价格 。表 1 分别从效率 、寿命和价 格方面提出了使功率型白光 LED 进入通用照明市场 在芯片 、封装和系统阶段所需解决的主要问题 。
通常照明光源在 CIE1931 中的色坐标处于普朗 克轨迹附近 ,因而可以用色温或者相关色温 (CCT) 来 量化照明体的颜色 。表 2 列举了几种不同照明方式 的色温和显色指数 。
现在采用 Blue LED + YAG: Ce 荧光粉制作的白 光 LED 显 色 指 数 在 75 左 右 , 色 温 一 般 难 以 做 到 5000K以下 。由于人们日常生活中已经习惯了低色 温 (3000 K左右) 光源 ,色温大于 5000 K 的半导体光源 可能难以被人接受 。为了达到日常照明要求 ,还需降 低白光 LED 的色温 。
由于半导体照明具有高效 、节能 、环保 、使用寿命 长 、响应速度快 、耐振动 、易维护等显著优点 ,在国际 上被公认是为最有可能进入通用照明领域的新型固
态冷光源 。业内普遍认为 ,如同晶体管替代电子管一 样 ,半导体灯取代传统的白炽灯和荧光灯 ,也是大势 所趋[1] 。
半导体 LED 照明光源具有广阔的应用前景 ,主 要可用作城市改建 、扩建工程等建设项目中所需的特 种光源 、宣传橱窗的装饰照明灯 、体育场馆的过道引 路灯 、停车场道路指示灯 、公共信息指示牌内部照明 灯 、草坪灯 、庭院灯 、壁灯 、埋地灯 、围墙灯 、建筑物内 部紧急出口指示牌 、用作高速公路及其它高级公路的 交通信号灯 、指示牌及护栏灯 、立交桥 、广告牌等公共 设施的照明灯 、城市夜景装饰灯和用于其它城市景观 照明灯具等等 。
光子与输入电子数之比 。
(3)
内量子效率
η in
。表示
L ED
芯片产生的光子
数与输入电子数之比 。
(4)
光提取效率
η extract
。表示
L ED
发光器件的输
出光子数与 LED 芯片产生的光子数之比 。 (5) 发光效率 (或称流明效率)η。表示 LED 发光
器件的输出流明数与输入电功率之比 。
白光 LED 的发光效率可表示为
表 2 几种不同照明方式的色温和显色指数
照明方式
日光 白炽灯 卤素灯 三基色荧光灯 白光 LED
色温 ( K)
6 500 2 850 3 100 2 700～6 500K > 5 000
显色指数
100 ～100 ～100
> 80 75～83
功率型白光 LED 普遍存在空间色度不均匀的问 题 ,而人眼能分辨的空间色温差异阈值是 50～100K。 现在白光 LED 的相关色温匹配最好是 ±100K ,还需 向 ±50K努力 。 214 LED 照明系统的驱动技术问题
目前实现照明用 LED 白光主要有如下三条途 径 ,且各有其优缺点[2 - 4] :
2
中国照明电器
2006 年第 3 期
(1) R1G1B 三基色合成 将红 、绿 、蓝三色 LED 功率型芯片集成封装在单 个器件之内 ,调节三基色的配比 ,理论上可以获得各 种颜色的光 。通过调整三色 LED 芯片的工作电流可 产生宽谱带白光 。 此法由于没有 Stocks 频移造成的能量损失 ,在三 种方法中效率最高 ,色度也很好 ( Ra > 95) ,同时生产 成本也最高 。 其缺点是 ,由于三种颜色的 LED 量子效率不同 , 而且随着温度和驱动电流的变化不一致 ,随时间的衰 减速度也各不相同 ,红 、绿 、蓝 LED 的衰减速率依次 上升 。因此 ,为了保持颜色的稳定 ,需要对三种颜色 分别加反馈电路进行补偿[5 ,6] ,导致电路复杂 ,而且会 造成 10 %～15 %的效率损失 。 (2) UV LED + R1G1B 荧光粉 采用高亮度的近紫外 LED (～400nm) 泵浦 R1G1B 三色荧光粉 ,产生红 、绿 、蓝三基色 。通过调整三色荧 光粉的配比可以形成白光 。 相对于蓝光 LED + YAG 荧光粉 ,采用这种方法 更容易获得颜色一致的白光 ,因为颜色仅仅由荧光粉 的配比决定 ; 此外 ,还可以获得很高的显色指数 ( > 90) 。 其缺点主要有 : ①高效的功率型紫外 LED 不容 易制作 ; ②由于 Stocks 变换过程中存在能量损失 ,用 高能量的 UV 光子激发低能量的红绿蓝光子导致效 率较低 ; ③封装材料在紫外光的照射下容易老化 ,寿 命缩短 ; ④存在紫外线泄漏的安全隐患 。 (3) 蓝光 LED + YAG荧光粉 以功率型 GaN 基蓝光 LED 为泵浦源 ,激发黄色 无机荧光粉或黄色有机荧光染料 ,由激发获得的黄光 与原有蓝光混合产生视觉效果的白光 。 这种方法的优点是 :白光 LED 发光管结构简单 , 制作工艺相对容易 ,而且 YAG 荧光粉已经在荧光灯 领域应用了许多年 ,工艺比较成熟 。 其缺点主要有 : ①蓝光 LED 发光效率还不够高 ; ②短波长的蓝光激发荧光粉产生长波长的黄光 ,存在 能量损耗 ; ③荧光粉与封装材料随着时间老化 ,导致 色温漂移 ; ④不容易实现低色温 (一般照明用的白光 都略微偏暖色 ,色温较低) ,显色指数一般也不高 (70 ～80) ; ⑤功率型白光 LED 还存在空间色度均匀性等 问题 。
就芯片与封装来说 ,与小功率 LED 相比 ,照明用 功率型 LED 主要存在散热 、发光效率 、显色性 、空间 色度均匀性 、稳定性等问题 。此外 ,在将多个 LED 组 装在一起构成实用的 LED 照明系统时 ,还存在 LED 的驱动问题 。 211 散热问题
对于 LED 来讲 ,单纯地增加输入功率 ,亮度会成 比例地上升 。但由于 LED 的效率远没有达到 100 % , LED 在工作过程中会产生热量 。目前 ,功率型白光 LED 只能将约 10 %的电能转化为光能 ,而剩下 80 %
由于单只 LED 的功率较小 ,发光亮度较低 ,不宜 单独用于照明 ,为此必须将多个 LED 组装在一起设 计成为实用的 LED 照明系统 。尽管 20mA 的小功率 白光 LED 驱动芯片很多 ,驱动方案也基本成熟 ,但是 由于功率型白光 LED 消耗的功率很大 ,其驱动方式 有很大的不同 。需要开发专用于 LED 照明系统的高 效驱动模块 。 215 三基色 LED 合成照明系统的补偿技术问题
112 照明用白光 LED 的评价指标
评价照明用功率型白光 LED 的性能优劣的主要
指标有光通量 、色坐标 、色温 、显色指数和 LED 的相
关效率 。其中 LED 的相关效率包括 : (1) 功率效率 ηwp 。表示 LED 发光器件的输出光
功率与输入电功率之比 。
(2) 外量子效率 ηout 。表示 LED 发光器件的输出
随着第二代半导体材料氮化镓的突破和蓝 、绿发 光二极管的问世 ,在与人类生产 、生活息息相关的照 明领域 ,正在孕育着第二次产业革命 ———照明技术革 命 ,其标志是基于白光 LED 的半导体灯逐步取代白 炽灯和荧光灯 。半导体照明采用 LED 作为新型光 源 ,同样亮度下 ,耗电仅为普通白炽灯的 1/ 10 ,而寿 命却可以延长 100 倍 。
中国照明电器
CHINA LIGHT &LIGHTING