照明级白光LED的性能与应用.docVIP

照明级白光LED的性能与应用.txt生活，是用来经营的，而不是用来计较的。感情，是用来维系的，而不是用来考验的。爱人，是用来疼爱的，而不是用来伤害的。金钱，是用来享受的，而不是用来衡量的。谎言，是用来击破的，而不是用来装饰的。信任，是用来沉淀的，而不是用来挑战的。2007年03月　 　 　　 　　 　光 源 与 照 明 　　　　 　　2007年第 期 照明级白光 LED的性能与应用 杨　光　中国科学技术大学　（合肥　230029） 　　摘　要　基于 LED的快速发展，文中介绍了可以替代高能耗白炽灯，甚至是荧光灯的照明级白光 LED的性能特点、结构特 征以及驱动要求等。对于实际的替代使用具有一定的参考意义。 　　关键词　照明级白光LED　性能特点　驱动要求 一般认为，作为性能优良的固体 LED照明光源， 白光 LED是最具有应用前景的。因此世界上许多国家 都投入了巨资，积极研究高功率、高效率的白光LED。 目前已经有商品化的照明级白光LED，价格也在不断 的下降。 级的大功率、高性能的 LED。其发光效率大于 40 lm/W。 相对于以往的小功率、低效率的白光LED，由于照明 级 LED在发光性能、封装结构和使用要求等方面都有 所不同，因此在应用上就具有一定的独特性。 (1) 白光 LED的特性 目前市面上可以见到的单颗封装单、多芯片型照 1　白光 LED的性能 明级白光 LED的功率为 W、3 W、5 W、 0 W、 5 W、 所谓照明级白光 LED是指单颗封装的、具有“瓦”20 W等系列产品。具体的综合电参数见表 所示。 表1　照明级白光 LED的主要综合电参数 标称功率 /W开启电压 /V工作电压 /V工作电流 /mA光通量 /lm芯片数量 /片显色性 Ra 2.3 3.4~4.2 3 0 40~50 3 2.3 3.2~4.2 05070~80 3 5 6.8~7 80090~ 20 2 0 4~ 7 700200~300 4 5 9~25 700400~450 6 20 25~34 700 700~800 8 ≥ 80 (2) 白光 LED的曲线参数 图 给出了 W白光LED的电压～电流曲线参 数。 图 　白光 LED典型的电压电流曲线 从图 曲线可见：当加在其上的正向电压小于开 启电压时，正向电流很小，亮度很低。当加在其上的 正向电压超过了开启电压时，LED开始导通并发光。 随着正向电压的进一步加大，正向电流突然快速地 ·4· 万方数据 万方数据万方数据 上升，发光的亮度也逐渐加大，正向电压与正向电流 基本上呈现出线性的关系，因此必须要严格控制正 向电流的大小，防止在使用的过程中超过其最大的 电流而严重缩短其使用寿命，甚至于造成永久性的 损坏。 (3) 白光 LED的外形结构 常见单颗封装的照明级白光 LED的外形结构见 图 2所示。由于其功耗较大，为防止工作时 PN结温 度过高而影响使用寿命，散热就成为能否安全、有效 工作的主要问题，同时为了将芯片输出的白光尽量有 效地取出来，提高 LED的发光效率也是至关重要的 问题。通常大功率的白光 LED都是由单个或多个芯 片按照并联或串联模式封装在同一散热基片上，外观 呈现为六角形（见图 2a）。当然，也有较小功率（ W） 的白光 LED是采用贴片形式（见图 2b），主要是用于 某些特殊的应用场合，如数码相机的闪光灯。 2007年03月　 　 　　 　　 　光 源 与 照 明 　　　　 　　2007年第 期 a b 图2　两种常见的白光 LED的外形结构 2　白光 LED的应用 为了保证照明级白光 LED不仅能得到良好的应 用，而且能获得较高的使用效率，首先是需要使其满 足一定的应用条件，其次是需要采用相适应的驱动电 路来满足 LED工作的参数配合要求。 (1) 应用条件 ①驱动电路是一种专为 LED供电的特种电源， 要具有简单的电路结构、较小的占用体积以及较高的 转换效率； ②驱动电路的输出电参数（电流、电压）要与被 驱动的 LED的技术参数相匹配，满足 LED的要求，并 具有较高精度的恒流控制和合适的限压功能。多路输 出时，每一路的输出都要能够单独控制； ③具有线性度较好的调光功能，以满足不同应用 场合对 LED发光亮度调节的要求； ④在异常状态（LED开路、短路、驱动电路故障） 时，电路能够对电路自身、LED和使用者都有相应的 保护作用； ⑤驱动电路工作时，对其它电器的正常工作干扰 少，满足相关的电磁兼容性要求。 (2) 线性驱动应用 线性驱动应用是一种最为简单和最为直接的驱 动应用方式（图3）。在照明级白光 LED应用中，虽然 存在着效率低、调节性差等问题，但由于其电路简单、 体积小巧并能满足一般要求，因此在一些特定的场合 应用较多。 ① 稳压电