驱动白光发光二极管技术综述

Ｏ 引言
起光 子 发 射 ，Ｌ Ｄ 发光 原 理 如 图 １ 示 。 在 Ｌ Ｄ 的 Ｅ 所 Ｅ
２ 世纪 ６ 年代 ，ｍＭ、惠普等多家公 司利用 Ｌ Ｅ ０ ０ Ｐ 技术共同开发出了低效的红光 Ｌ Ｄ。７ Ｅ ０年代随着 Ｌ Ｄ Ｅ 在便 携式 计算 器 和频 率计 中的使 用 ， Ｅ Ｌ Ｄ得 到 了 飞速 的
图 １ Ｌ Ｄ 的 发 光机 理 概 略 Ｅ
白光 Ｌ Ｄ 的 电特 性 与 其 它 半 导 体 二 极 管几 乎无 Ｅ 异 ， 正 向 导 通 电压 较 高 ， 白光 Ｌ Ｄ体 现 出的 伏安 其 从 Ｅ
特 性 可知 ，当 白光 Ｌ Ｄ 正 向导通 后 ， 两 端 电压 发生 Ｅ 其
荧光灯 和 Ｈ Ｄ灯的光效为 ５ ～１０ ｌ Ｗ 。白光 Ｌ Ｄ Ｉ ０ ２ ｍ／ Ｅ 在 １９ 年 时 光 效 只 有 ５ｌ Ｗ ，到 了 ｌ９ ９８ ｍ／ ９ ９年 已 达 到
ｌ ｌ ， 一 指 标 与 一 般 家用 白炽 灯 相 近 ， ５ Ｉ／ 这 ｌ Ｗ Ｔ 而在 ２ ０ ００ 年 时 ，白光 Ｌ Ｄ的 光 效 已 达 ２ ／ ，这 一 指标 与 卤 Ｅ ５ｍＷ ｌ 钨 灯 相 近 。２０ ０ ５年 ，Ｌ Ｄ 的光 效 可 达 ５ ｌ ／ ，２ ０ Ｅ ０ｍ ｗ ０８
白光 Ｌ Ｄ 的 种 类 和发 光 原 理 Ｅ
三 芯 片型
蓝 Ｌ Ｄ ，绿 Ｌ Ｄ ，红 Ｌ Ｄ ＩＧ Ｎ ， Ａ ＩＧａ 将 蓝／ ／ Ｅ Ｅ Ｅ ｎａ Ｉｎ Ｐ 绿 红 包 Ｌ Ｄ 封 装 在 一个 包 装 内， 效 ２ Ｗ ， Ｅ 光 ０ｌ ｍ／ 可发 出全 彩 色 的 光
基 金 项 目： ＪＩ 学 院科 研 基 金２ ０ ＸＪ Ｐ ０ ５ 四 Ｉ 理工 ０ ９ Ｋ Ｌ ０
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１ ・ ０
２１年 ９ ００ 月
光 源 与 照 明
２ １ 年第 ３ ００ 期
Leabharlann Baidu
的温度发生变化时 ， 白光 Ｌ Ｄ 的 电 气特 性 也将 发 生 改 Ｅ
变 ， 向 电压 随温 度 的升 高 而减 小 ，白光 Ｌ Ｄ 的光 输 正 Ｅ 出特 性 同样 受 输 入 电压 和 温 度 等 因素 的影 响 ，在 结 温 升 高 时 ，空 穴 和 电子 复 合 的 数 量 增 加 ，使 激 发 光 子 的 数 量 减 少 ， 而 导 致 白光 Ｌ Ｄ 亮 度 降低 。当周 围环 境 从 Ｅ 温 度 变 化 时 ，半 导 体 的 能 级 也 发 生 变 化 。 所 以 白 光
体材 料 的带 隙 能量 不 同 ， 因此 被 激 发 的 光 的波 长 也 不 同 ，各 种 不 同 的 半 导 体 材 料 就 可 以 产 生 不 同 颜 色 的 Ｌ Ｄ。白光 Ｌ Ｄ 可分 为单 片 型 和 多 芯片 型 。 芯 片 Ｅ Ｅ 单
型是 不同的单一芯 片与相应 的荧光 粉组合产生 白光 ， 多芯片型是把产生不同色光 的芯片封装在一起 ， 使之混 合产生 白光 ， 几种 主流的白光 Ｌ Ｄ的组合方式如表 １ Ｅ 。
发展 ， Ｅ 的发 光效 率进 一 步提 高 ， 发 ｊ了高 发光 效 ＬＤ 开 ｌ ｊ ； 率 的红色 Ｌ Ｄ。８ 年 代 ， 成 功 开发 了高 效 Ｇ ＡＩ Ｓ和 Ｅ ０ ａ Ａ 超 高效 Ｉ ａ Ｉ 发光 材料 ，使 Ｌ Ｄ 的发 光 效 率 得 到 了 ｎ ＡＰ Ｇ Ｅ 进 一步 提 高 ，之 后 随着 蓝 色和绿 色 Ｌ Ｄ 的出现 使 Ｌ Ｄ Ｅ Ｅ 拥 有 了红 、 、 三基 色 ，自 ｌ９ 年 白光 Ｌ Ｄ诞 生 ， 绿 蓝 从 ９８ Ｅ Ｌ Ｄ 开 始 高 速 发展 ，向普 通 照 明挺 进 。 目前 所用 的照 Ｅ 明灯光 源 ，自炽灯 和 卤钨 灯 ，其光 效 为 １ ～２ ｌ Ｗ ， ２ ４ ｍ／
年 白光 Ｌ Ｄ光效已达 １０ ｌ ／ ，这一指标 已接近荧 Ｅ ０ ｍ Ｗ 光 灯 和 Ｈ Ｄ 灯 。据 预测 ，到 ２ １ 时 ，Ｌ Ｄ 的 光效 Ｉ ０５年 Ｅ
可望 达 到 １ ０～２ ０ ｌｌ 。那 时 的 白光 Ｌ Ｄ 的 ］作 ５ ０ Ｈ／ ｗ Ｅ 二 电流 就 可 达安 培级 。 由此 可 见 开 发 白光 Ｌ Ｄ 用作 照 明 Ｅ 光 源 ，将成 为 可能 。 白光 Ｌ Ｄ 必 将 取 代 普 通 的光 源 ， Ｅ 成为 ２ 世纪主流光源。 １
Ｐｎ — 结会合设 有发光层 ， 当有 电流流人 时在该处 电子和
空 穴 会 合 释 放 出能 量 ，能 量 的 大小 是 电子 和 空 穴 的 能
量差值 （ 为普朗克常数 ， 为频率） ｈ ，利用此产生的 能量来发 出光 ，该能量等于半 导体材料的带隙能量 最 （ ） ｅ ，所 产 生光 的波 长 １２ ０Ｅ ，由于 不 同 的半 导 Ｖ ＝ ４ ／ｇ
程及发 光原 理的介 绍 ，而重点 对实 现儿种 典型 功能 的 Ｌ Ｄ 的驱动技 术进 行 了介 绍 ，最后展 望 了 白光 Ｌ Ｄ 作 为新一 代的 照明器件 的 Ｅ Ｅ
应用前 景 。 关 键词 发 光二极 管 （ Ｅ Ｌ Ｄ）驱动 电荷泵 恒流 源 开关 电源 白光发光 二极管 （ Ｅ Ｌ Ｄ）
２１年 ９ ００ 月
光 源 与 照 明
２ １ 年第 ３ ００ 期
驱 动 白光 发 光 二 极 管 技 术 综 述
彭 奠 李 晓寒 何 华平 四川 理工 学院计 算机 学 院 （ 四川 自 ６ ３ ０ ） 贡 ４０ ０
摘 要 白光发光二 极管 （ Ｅ 是 一种 新兴具 有环保 、节 能等优 点 的现代 的照 明器件 ，首 先通过 简略地 对 白光 Ｌ Ｄ的发 展历 Ｌ Ｄ） Ｅ
１ 白光 发 光 二极 管 （ Ｅ ） 的原 理 Ｌ Ｄ
Ｌ Ｄ 是一种 固体光源 ，其实现正 向导通时 ，其中 Ｅ
的少 数 载 流 子 和 多数 载 流子 复 合 ，从 而释 放 出 能 量 引
表 １
很 小 的变 化 也 会 引起 通 过 白光 Ｌ Ｄ的 电流 量 很 大 的变 Ｅ 化 ，而且 电流 量 和 电压 量 的 变化 成 正 比关 系 。在 周 围