led課程課件設計

1、<p>　　XXXXXXXXXXXXXXXXXXX</p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　LED課程課件設計 </p><p>　　學院（系）： 電子信息工程 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程技術  </p

2、><p>　　學 號： XXXXXXXXX </p><p>　　學生姓名： XXXXXX </p><p>　　指導教師： XXXXXX </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　學生姓名： XXXX

3、 專業(yè)班級： 電子信息工程技術3班 </p><p>　　指導教師： XXXX 工作單位： </p><p>　　設計(論文)題目: 課程課件開發(fā)</p><p>　　設計（論文）主要內容： LED課程課件開發(fā)</p><p>　　要求完

4、成的主要任務:</p><p>　　1、了解課程課件開發(fā)需要的材料，完成開題報告。</p><p>　　2、熟悉軟件使用方法。</p><p>　　3、整理搜索到的可利用的資料。</p><p>　　4、構建課件框架，制作課件PPT。</p><p>　　5、完成LED課件開發(fā) 論文（設計說明書）。</p>

5、<p><b>　　必讀參考資料：</b></p><p>　　LED照明設計與應用---------------------------（日）LED照明推進協(xié)會 編</p><p>　　指導教師簽名： </p><p>　　系主任簽名： </p><p>　　畢業(yè)設計（論

6、文）開題報告</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年來，LED(Lighting Emitting Diode, 發(fā)光二極管)電子顯示屏作為一種高科技產品日益引起人們的重視。它可以實時顯示或循環(huán)播放文字、圖形和圖像信息，具有顯示方式豐富、觀賞性強、顯示內容修改方便、亮度高、顯示穩(wěn)定且壽命長等多種優(yōu)點，被廣泛應用于商業(yè)廣告、體育比賽、交通信息

7、報導等諸多領域。這次我們要做的是關于LED課程課件設計，運用的軟件有Powerpoint，Word等等。</p><p>　　關 鍵 詞： LED; 發(fā)光二極管</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In recent years, Emitting Diode (LED the ambience, Emit

8、ting Diode) electronic display screen as a high-tech product increasingly attracted people's attention. It can real-time display or looping text, graphics and image information, has displayed rich and appreciation of

9、 strong, display content modify convenient, high brightness, show stable and long service life etc. Various advantages, is widely used in commercial advertising, sport, traffic information reports, etc.This time we want

10、to do is </p><p>　　KEYWORDS:LED;Lighting Emitting Diode</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引 言................................................................................

11、.....................................................................6</p><p>　　一 課件設計相關知識介紹 ..............................................................................................................7&l

12、t;/p><p>　　1.1LED 的歷史....................................................................................................................................7</p><p>　　1.2LED 的特性.....................

13、...............................................................................................................8</p><p>　　1.3LED 的應用設計.. ......................................................................

14、...................................................12</p><p>　?。搓P于LED的選擇和關注要點. ....................................................................................................17</p><p>　　課件設

15、計相關介紹 .........................................................................................................................25</p><p>　　2.1相關軟件簡介.... ......................................................

16、......................................................................25</p><p>　　2.2軟件使用........ .............................................................................................................

17、...................25</p><p>　　2.3課件資料選擇.................................................................................................................................25</p><p>　　課件設計感言 ... ..

18、.............................................................................................................................26 參考文獻 ................... .........................................................

19、...................................................................27</p><p>　　附錄..............................................................................................................................

20、............................28 </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　20世紀60年代問世的LED在短短的30多年里，取得飛速發(fā)展。第一批產品出現在1968年，工作電流20mA的LED的光通量只有千分之幾流明。相應的發(fā)光效率為0.1lm/W，而且只有一種光色為650nm的紅色光。20世紀70年代初該技術進步很快，

21、發(fā)光效率達到1lm/W，顏色也擴大到紅色、綠色和黃色。LED從誕生至今以每10年亮度提高20倍，價格降低為原來的1/100的速度在發(fā)展。</p><p>　　伴隨著新材料的發(fā)明和光效的提高，單個LED光源的功率和光通量也在迅速增加。原先，一般LED的驅動電流僅為20mA。到了20世紀90年代，一種代號為“水虎魚”的LED光源的驅動電流增加到50mA-70mA，而代號為“梭子魚”的LED光源的驅動電流達到300mA

22、—500mA。</p><p>　　特別是1998年白光LED的開發(fā)成功，使得LED應用從單純的標識顯示功能向照明功能邁出了實質性的一步。LED光源與傳統(tǒng)光源相比較，具有如下的優(yōu)點：超長壽命，可達幾萬小時，傳統(tǒng)光源一般為幾千小時；結構堅固，沒有鎢絲、玻殼等容易損壞的部件，具有極高的抗震性能；響應速度快，光通上升時間短；對點燈線路要求低，易實現調光和智能控制；耐開關沖擊，適用于頻繁開關場合；高效節(jié)能，現有光效已超過

23、白熾燈，理論光效可達200lm/W；不含汞、鉛等有害物質，沒有污染，綠色環(huán)保。</p><p>　　一.課件設計相關知識介紹</p><p>　　1.1. LED的歷史</p><p>　　全球第一款商用化發(fā)光二極管(LED)是在1965年用鍺材料作成的，其單價為45美元。隨后不久Monsanto和惠普公司也推出了用GaAsP材料制作的商用化LED。這些早期的紅色L

24、ED每瓦大約能提供0.1流明(lumens)的輸出光通量，比一般的60至100瓦白熾燈的15流明要低上100倍。 </p><p>　　1968年，LED的研發(fā)取得了突破性進展，利用氮摻雜工藝使GaAsP器件的效率達到了1流明/瓦，并且能夠發(fā)出紅光、橙光和黃色光。到1971，業(yè)界又推出了具有相同效率的GaP綠色裸片LED。 </p><p>　　1972年開始有少量LED顯示屏用于鐘表和計

25、算器。全球首款采用LED的手表最初還是在昂貴的珠寶商店出售的，其售價竟然高達2,100美元。幾乎與此同時，惠普與德州儀器也推出了帶7段紅色LED顯示屏的計算器。 </p><p>　　到20世紀70年代，由于LED器件在家庭與辦公設備中的大量應用，LED的價格直線下跌。事實上，LED是那個時代主打的數字與文字顯示技術。然而在許多商用設備中，LED顯示屏也逐漸受到了來自其它顯示技術的激烈競爭，如液晶、等離子體和真空

26、熒光管顯示器。 </p><p>　　全球第一款商用化發(fā)光二極管(LED)是在1965年用鍺材料作成的，其單價為45美元。隨后不久Monsanto和惠普公司也推出了用GaAsP材料制作的商用化LED。這些早期的紅色LED每瓦大約能提供0.1流明(lumens)的輸出光通量，比一般的60至100瓦白熾燈的15流明要低上100倍。 </p><p>　　1968年，LED的研發(fā)取得了突破性進展

27、，利用氮摻雜工藝使GaAsP器件的效率達到了1流明/瓦，并且能夠發(fā)出紅光、橙光和黃色光。到1971，業(yè)界又推出了具有相同效率的GaP綠色裸片LED。 </p><p>　　1972年開始有少量LED顯示屏用于鐘表和計算器。全球首款采用LED的手表最初還是在昂貴的珠寶商店出售的，其售價竟然高達2,100美元。幾乎與此同時，惠普與德州儀器也推出了帶7段紅色LED顯示屏的計算器。 </p><p&g

28、t;　　到20世紀70年代，由于LED器件在家庭與辦公設備中的大量應用，LED的價格直線下跌。事實上，LED是那個時代主打的數字與文字顯示技術。然而在許多商用設備中，LED顯示屏也逐漸受到了來自其它顯示技術的激烈競爭，如液晶、等離子體和真空熒光管顯示器。 </p><p>　　全球第一款商用化發(fā)光二極管(LED)是在1965年用鍺材料作成的，其單價為45美元。隨后不久Monsanto和惠普公司也推出了用GaAsP

29、材料制作的商用化LED。這些早期的紅色LED每瓦大約能提供0.1流明(lumens)的輸出光通量，比一般的60至100瓦白熾燈的15流明要低上100倍。 </p><p>　　1968年，LED的研發(fā)取得了突破性進展，利用氮摻雜工藝使GaAsP器件的效率達到了1流明/瓦，并且能夠發(fā)出紅光、橙光和黃色光。到1971，業(yè)界又推出了具有相同效率的GaP綠色裸片LED。 </p><p>　　19

30、72年開始有少量LED顯示屏用于鐘表和計算器。全球首款采用LED的手表最初還是在昂貴的珠寶商店出售的，其售價竟然高達2,100美元。幾乎與此同時，惠普與德州儀器也推出了帶7段紅色LED顯示屏的計算器。 </p><p>　　到20世紀70年代，由于LED器件在家庭與辦公設備中的大量應用，LED的價格直線下跌。事實上，LED是那個時代主打的數字與文字顯示技術。然而在許多商用設備中，LED顯示屏也逐漸受到了來自其它顯

31、示技術的激烈競爭，如液晶、等離子體和真空熒光管顯示器。 這一技術進步使LED能夠應用于室外運動信息發(fā)布以及汽車中央高位安裝停止燈(CHMSL)設備。1990年，業(yè)界又開發(fā)出了能夠提供相當于最好的紅色器件性能的AlInGaP技術，這比當時標準的GaAsP器件性能要高出10倍。 </p><p>　　今天，最亮的材料應是透明基底AlInGaP。在1991年至2001年期間，材料技術、裸片尺寸和外形方面的進一步發(fā)展使商

32、用化LED的光通量提高了將近20倍。</p><p><b>　　1.2LED的特性</b></p><p><b>　　1.2.1基本特性</b></p><p>　　1、 使用壽命長：發(fā)光二極管的使用壽命在10萬小時以上 </p><p>　　2、 響應速度快：這是半導體器件共有的特點 <

33、/p><p>　　3、 可視距離遠：led的單點直徑可達52mm，可視距離500米以上 </p><p>　　4、 規(guī)格品種多：led顯示屏有室內的、戶外的，有單色的、雙色的、全彩色的 </p><p>　　5、 數字化程度高：全數字化，可實現高分辨率圖形方式 </p><p>　　6、 亮度高：可用于戶外，如交通燈、防霧燈等。并且亮度可以根據晴

34、天和陰天或上午、下午的不同亮度需求自動靈活調節(jié) </p><p>　　7、 可視角度大：室內顯示屏可達160度，戶外的可達120度 </p><p>　　8、 功耗低：每平方米最大功耗不超過800w</p><p>　　戶外顯示屏主要用于：城市廣場、商業(yè)步行街、會展中心等公共場所顯示各種信息。它具有以下技術特點</p><p>　　1、效果卓

35、越：采用動態(tài)掃描技術，畫面穩(wěn)定，無雜點，圖像效果細膩、清晰; 動畫效果生動、多樣；</p><p>　　2、視頻效果流暢、 逼真 </p><p>　　3、技術先進：戶外顯示屏采用靜態(tài)驅動，非線性色差矯正技術的采用使得顏色均勻 </p><p>　　4、維修方便：模塊化設計，安裝，維護方便，可帶電維修 </p><p>　　5、質量優(yōu)良：采用

36、進口發(fā)光材料，高品質ic芯片，無噪聲大 功率電源 </p><p>　　6、格式靈活：可由用戶任意編排顯示模式 </p><p>　　7、內容豐富：可顯示文字、圖表、圖像、動畫、視頻信息 </p><p>　　8、信息量大：顯示的信息量不受限制 </p><p>　　9、使用計算機進行控制，操作方便靈活，畫面清晰穩(wěn)定。 </p>

37、<p>　　10、 色彩豐富鮮艷，圖像亮度高，顏色可以分為單色、三色或65536色和真 彩色。 </p><p>　　11、 既可以顯示文字又可以顯示圖形圖像，字體字型變化豐富。 </p><p>　　12、 視角范圍大，在陽光直射的情況下，室外顯示屏上的圖像在150米范圍內仍清晰可見。 </p><p>　　13、 視頻功能先進，顯示屏除可顯示圖文信息

38、之外，還可外接dvd等設備，播放電視畫面。 </p><p>　　14、 顯示屏聯網：利用一臺微機可以同時控制多個顯示屏顯示不同內容，顯示屏可脫機工作。 </p><p>　　15、 顯示屏配套軟件齊全，性能優(yōu)良，使用方便，穩(wěn)定可靠。</p><p><b>　　1.2.2測量相關</b></p><p>　　1、ＬＥＤ

39、光參數介紹 　　LED的光學參數中重要的幾個方面就是：光通量、發(fā)光效率、發(fā)光強度、光強分布、波長。 a.發(fā)光效率和光通量 　　發(fā)光效率就是光通量與電功率之比。發(fā)光效率表征了光源的節(jié)能特性，這是衡量現代光源性能的一個重要指標。 b.發(fā)光強度和光強分布 　　LED發(fā)光強度是表征它在某個方向上的發(fā)光強弱，由于LED在不同的空間角度光強相差很多，隨之而來我們研究了LED的光強分布特性。這個參數實際意義很大，直接影響到LED顯示裝置的最

40、小觀察角度。比如體育場館的LED大型彩色顯示屏，如果選用的LED單管分布范圍很窄，那么面對顯示屏處于較大角度的觀眾將看到失真的圖像。而且交通標志燈也要求較大范圍的人能識別。 c.波長 　　對于LED的光譜特性我們主要看它的單色性是否優(yōu)良，而且要注意到紅、黃、藍、綠、白色LED等主要的顏色是否純正。因為在許多場合下，比如交通信號燈對顏色就要求比較嚴格，不過據觀察現在我國的一些LED信號燈中綠色發(fā)藍，紅色的為深紅，從這個現象來看我們對L

41、ED的光譜特性進行專門研究是非常必要而且很有意義的。 </p><p>　　2、ＬＥＤ光度測量原理 a.光強度的測量方法 　　把光強標準燈，LED和配有V（λ）濾光片的硅光電二極管安裝和調試在光具座上，特別是嚴格地調燈絲位置，ＬＥＤ發(fā)光部位及接受面位置。 　　先用光強標準燈校準硅光電二極管，Ｃ＝E/S 　　式中Ｅｓ＝IS/(d 2 s) 　　ｄｓ是標準燈與接受器之間的距離，Ｉｓ是標準燈的光強度，Ｒｓ是標

42、準燈的響應。 　?。牛螅剑?#183;Ｒ ｔ 式中Ｅ ｔ 是被測ＬＥＤ的照度，Ｒ ｔ 是被測ＬＥＤ的響應，則ＬＥＤ的光強度Ｉｔ 為：Ｉ ｔ ＝Ｅ ｔ ·d 2 ｔ式中ｄ ｔ 是ＬＥＤ與接受面之距離。 　　對于ＬＥＤ來講，其發(fā)光面是圓蓋形狀的，光分布是很特殊的，所以在不同的測量距離下，光強值會變化，偏離距離平方反比定律，即使固定了測量距離，但是由于接受器接受面積不同，其光強值也會變化。因此，為了提高測量精度，應該把測量距離和

43、接受面積大小相對地給予固定為好。例如，測量距離按照ＣＩＥ推薦采用３１６ｍｍ，接受器面積固定為１０×１０ｍｍ。在同一測量距離下，ＬＥＤ轉角不同其光強地有變化，因此為了獲得最佳值，最好讀出最大讀數Ｒ ｔ 為佳。 b.光通量的測量方法 　　光</p><p>　　如果大盤旋轉０°～９０°時，小盤轉０°～３６０°即可。但是大盤旋轉０°～９０°時，有

44、可能ＬＥＤ安裝不均勻（不對稱）而引起誤差，因此最好的解決辦法是大盤轉－９０°～０°～９０°，小盤仍然轉０°～３６０°，把大盤０°～９０°和－９０°～０°兩個范圍內絕對值相等的角度上的照度值取平均值來作為０°～９０°內的值。 　?。蹋牛目偣馔繙y量的第二種方法是積分求法。此方法的優(yōu)點是簡單易行，但測量精度不高。ＬＥＤ的總光通量計

45、算方法如下，先計算離積分球入射窗口（入射窗口面積Ａ）１距離上標準燈（光強值Ｉｓ ）進入積分球內的光通量Φ ｓ ，Φ ｓ ＝Ｉ ｓ ·Ａ／Ｉ 2 讀出接收器上的光電流信號ｉ s ，然后把ＬＥＤ置于窗口上，讀出相應的接收器光電流信號i t ，則ＬＥＤ的總光通量Φ為： </p><p>　　式中Ｋ為色修正系數。</p><p>　　c. ＬＥＤ的光譜功率分布測量方法： 　　發(fā)光二極管

46、的光譜功率分布測量，目的是掌握ＬＥＤ的光譜特性和色度，再者是為了對已測得的ＬＥＤ的光度量值進行修正。 在測量ＬＥＤ光譜功率分布時，應注意以下幾點，一個是在與標準光譜輻照度進行比較時由于標準燈的光譜輻強度比ＬＥＤ強得多，為了避免這個問題，最好在標準燈前加一個中性濾光片，使它的光譜輻強度接近于ＬＥＤ。 　?。蹋牛牡墓庾V寬度很窄，為了準確地描繪ＬＥＤ的光譜分布輪廓，最好采用窄帶波長寬度的單色儀進行測量，波長間隔為１ｎｍ為好?！　?按下式

47、計算ＬＥＤ的光譜功率分布Ｅｔ。</p><p>　　式中ｉ是標準燈在波長ｉ處的響應；Ｅ是標準燈的光譜功率分布；ｉ是ＬＥＤ在波長λ處的響應。 　?。蹋牛牡纳鴺擞嬎愎綖椋?lt;/p><p>　　色坐標為： 　　ｘ＝X/(X+Y+Z) 　?。絏/(X+Y+Z) 　　也可計算ＬＥＤ的主波長和色純度。</p><p>　　3 .　LED 的性質</p>

48、<p>　　a.　LED 的光學性質</p><p>　　發(fā)光強度的空間分布強調了對芯片的封裝經常會改變它原來的光譜和空間分布。</p><p>　　相對于其它光源而言,LED 的光譜分布既不是單色的(與激光束比) ,也不是寬帶的(與白熾燈比) 。</p><p>　　LED 的發(fā)光面積,由于包裝和透鏡、反光鏡等的不同,而有不同的尺寸和形狀。與測量距離

49、相比,LED 的發(fā)光面積大到不再是點光源。</p><p>　　b. 　LED 的電學性質</p><p>　　正向電壓:它的精確測量最好用4 線測量方法,而隨著管芯溫度的上升正向電壓會下降。由于LED管芯發(fā)熱的作用,剛開啟的時候,輻射功率上升的速度快于電功率的上升。而到了平穩(wěn)工作期間,LED 的光輻射又強烈地依賴于正向電流。</p><p>　　由于溫度和電壓之間

50、的復雜關系,不推薦用穩(wěn)定的電功率作為穩(wěn)定的LED 光輸出功率的前提。</p><p>　　正向電壓與組成LED 的半導體材料相關:在正向電流20mA 的前提下,紅外管的端電壓是112V ,藍光管為615V ,其它的管子在這個范圍以內。</p><p>　　CIE 規(guī)定,測量時的環(huán)境溫度為25 ℃,但供給LED電源的接觸點,管芯和熱沉之間引線的長度和電阻均會顯著地影響測量結果。</p&

51、gt;<p>　　CIE 也提到輻射效率是電流的函數。因為工作電流的增加不但會增加LED 光功率的輸出量,而且會提高芯片溫度,后者反過來又會影響到LED 的光功率輸出。如果對工作電流進行調制,則芯片溫度會產生起伏現象,導致在同樣的電流下,平均光功率輸出不等于穩(wěn)態(tài)下LED 的光功率輸出。</p><p>　　恒電流和一個溫度穩(wěn)定的電壓將導致LED 有一個穩(wěn)定的電功率消耗。不過須注意,不控制溫度上升的電

52、功率穩(wěn)定將會導致一個非常不同的LED 運行條件。輻射的相對功率分布將影響如下兩個方面:一是它將輕微地改變光強分布的形狀;二是當溫度上升時,整個分布將顯著地朝長波方向移動(但藍光LED一般是向短波長方向移動) 。</p><p>　　c.　溫度對輻射的影響</p><p>　　表面看起來,不變的電流電壓似乎能提供LED 一個恒定的電功率。然而,如果不控制溫度則不可能得到穩(wěn)定的光功率輸出。原因

53、是:LED 的相對功率分布一方面會隨溫度而發(fā)生輕微的改變,另一方面當溫度上升時,整個分布將朝長波方向漂移(對藍光LED 則向短波方向漂移) 。</p><p>　　只要溫度存在著變化,則LED 發(fā)出的輻射通量也總處于變化狀態(tài)中,即效率(efficiency) 在變化。對綠色單色管而言,因它處于∨(λ) 曲線的峰值附近,故而變化小一些。對紅光和藍光單色管而言,因處于∨(λ) 曲線的尾部,則變化要大一些。</p

54、><p>　　管芯溫度升高的速率依賴于輸入的電功率和LED 封裝產品的熱容。在熱平衡以后管芯的溫度主要取決于管芯通過引腳向環(huán)境的散熱。因此,LED 結構的熱學性能、引線長度和熱沉三者決定了管芯溫度。</p><p>　　在高的環(huán)境溫度下,當電流固定時,正向電壓會下降。而對此進行調整以穩(wěn)定LED 的電功率消耗會影響芯片的溫度,從而影響LED 的端電壓。因此,電功率的穩(wěn)定不能作為一種改進LED 光

55、功率輸出的手段。</p><p>　　4. 　誤差的產生原因</p><p>　　因為LED 的機械軸和光軸很少會重合, 加上LED 發(fā)光的面積、形狀、尺寸和結構總存在差別,故很難確定LED 的發(fā)光中心,從而導致角度和位置兩方面對準的困難,增加了測量的不確定度。</p><p>　　5. 　光電探測器的性質</p><p>　　CIE 推薦使

56、用“硅光電二極管”,選用標準主要有兩個:一是面響應均勻性,即靈敏面上各點輸出的測試信號均相同;二是響應與被測光的入射角無關。</p><p>　　6.　LED 的發(fā)光強度測量</p><p>　　LED 不是點光源,距離平方反比定律不適用。</p><p>　　因為LED 沒有真正意義上的發(fā)光強度,折衷之下提出“平均發(fā)光強度”的說法。</p><

57、p>　　規(guī)定遠場(條件A) 為316mm ,對應的立體角為0.001Sr 。相應的平面角為2°。規(guī)定近場(條件B) 為100mm ,對應的立體角為0.01Sr。相應的平面角為615°。兩者之間可用10 倍關系相互聯系。</p><p>　　7. 　光通量的測量</p><p>　　變角光度計法:以LED 的頂部為假想球心,光電探測器與LED 的距離為假想球半徑,然

58、后把此假想球面分成N 個部分,假設每一部分的照度相同,則積分或累加后很容易得到總光通量。這是最準確的絕對測量方法,缺點是測量時間長。</p><p>　　積分球法:這是一個相對測量儀器,故必須事前對其定標。為了消除LED 自吸收的誤差,CIE 建議用一個輔助LED 插入積分球內同時測量。</p><p>　　8. 　光譜量的測量</p><p>　　與別的標準不同,

59、CIE 增加了“中心波長”的概念:即波形半寬度的中間點所對應的波長。這樣就解決了許多單色管的配光曲線在法向方向凹進去的波長描述的困惑。其它如主波長、峰值波長和質心波長各種標準中均有提及,此略。</p><p>　　對質心波長要特別注意:由它的定義和公式可知,它強烈地受制于LED 光譜分布的形狀。即使光譜形狀有非常小的改變(尤其在紫外和紅外處) ,均可顯著地改變質心波長的位置。 </p><p&

60、gt;　　1.3. LED應用設計</p><p>　　LEDLED是電子二極管的一種，主要構造是PN結。如圖1，當向LED的兩端施加電壓，電子就會吸收能量并向價電子帶轉移，然后再將吸收的能量釋放出來。這個被釋放出的能量就是光。放出的光的波長和顏色是由半導體的電勢差決定的。</p><p>　　圖1 LED運作原理</p><p>　　LED應用LED具有發(fā)光

61、效率高、壽命長、輕便、不含有害物質等優(yōu)點。高發(fā)光效率可以增加電池的使用壽命，對于隨身攜帶的產品來說很適合。LED的使用壽命是一般白熾燈的2～3倍 (有些資料顯示是40倍)， 因為壽命長而使用LED的一個典型例子就是交通信號燈。另外，由于LED燈的反應速度非?？?，所以也適合用于汽車的剎車燈。LED燈具的設計自由度非常高，不僅能調節(jié)亮度，還能調節(jié)色度。 </p><p>　　LED電子特性LED具有一般硅二極管的類

62、似特性，在正負極之間施加電壓。當外加電壓達到一個臨界值，LED中產生電流，開始發(fā)光。當電壓超過這個臨界值時，電流急劇增加。白色LED的臨界電壓值約3.5V。紅色、綠色、藍色的LED臨界電壓值如表1所示。</p><p>　　圖1 LED燈概括圖 </p><p>　　我們用電路仿真來說明LED的電子特性以及驅動電路。電路仿真是對LED和電阻等的電子設計進行建模并在計算機上模擬計算電路運行的

63、一種簡易方法。這里使用的是Cadence公司的電路仿真PSpice A/D。同時使用了飛利浦照明公司的LUXEON系列LX3-PW71。</p><p>　　首先運用圖2的電路來驗證LED的電子特性。要得到電壓－電流特性，需要進行直流解析。</p><p>　　圖2 驗證電壓－電流特性電路</p><p><b>　　解析結果如圖3所示</b>

64、</p><p>　　圖3 根據 PSpice A/D所得到的解析結果：電壓－電流特性</p><p>　　驗證LXM3-PM71電壓－電流特性的結果顯示：在3.0V情況下電流約354mA。</p><p>　　驅動電路白熾燈采用的是電壓驅動型電路設計。LED是用電流驅動型電路設計，通過控制LED中的電流調節(jié)亮度和色度。白熾燈和熒光燈等照明燈具中的電子驅動不能直接

65、運用于LED照明燈具。為了最大限度的發(fā)揮LED的特長，需要進行適合LED的驅動電路設計。而且即使使用了發(fā)光效率很高的LED，如果驅動電路的效率不高，也會影響整個照明燈具的發(fā)光效率。LED照明燈具設計大致分為下面3個階段。1.光學設計，2.熱設計，3.LED驅動電路設計。在這里先介紹LED驅動電路設計。</p><p>　　- 電阻型驅動電路下面介紹LED電阻型驅動設計的方法。LED、電阻、直流電壓源如圖4所示連

66、接起來。以直流電壓源的電壓值和壓降（正向電壓）為基礎，計算LED發(fā)光中相應電流的電阻值。計算公式如下：</p><p>　　直流電壓源－LED正向電壓= 驅動電阻值LED電流</p><p>　　例如，在5V的電壓源中驅動上述LXM3-PW71。該LED的正向電壓為3.0V，電流為350mA時，電阻應為5.71。圖4、圖5表示電路仿真運算中的電路及其解析結果。通過圖5，可以看到LED中的

67、電壓大概為3.0V，電流約350mA。</p><p>　　圖4 電阻型驅動電路圖5 瞬態(tài)分析結果</p><p>　　- LED正向電壓的偏差該電路中不考慮作為LED電路的一個重要設計要素－正向電壓的偏差。LED電子設計特性中必定會有偏差，即使是同一型號的設計，分別進行測量的話也不能得到相同的特性。偏差根據LED不同而有區(qū)別，正向電壓中有偏差超過15％的情況。LXM3－PW71的正向電

68、壓大概在4～2.5V之間波動。這樣，如果運用之前的電阻型驅動電路，LED的正向電壓不同，電流也會有很大的變化。</p><p>　　大功率照明燈具通常情況下需要使用多顆LED。只是單純的串聯這些LED，進行電阻驅動的話會出現電路不通的情況。例如，串聯3個LXM3-PW71，用12V做驅動，如果3顆LED同時擁有最大的正向電壓，由于總電壓是12V，就會因電壓不足而不能運行。而且即使電流相同，也并不是說所有的LED都

69、一樣發(fā)光。并聯LED也是如此。</p><p>　　那么有沒有解決LED正向電壓偏差問題的方法呢？</p><p>　　答案只有一個，對LED進行分級。在設計制造過程中，各個不同的特性會引起偏差。在同一條件（同一條生產線，同一天）下批量生產，同一批量制造的產品之間的誤差通常比與其他批量制造的產品誤差小很多。LED分級是將同一型號的LED按照正向電壓的偏差次序排列。在LXM3-PW71的數據

70、庫中記錄了對應正向電壓的Bin表（圖6）。例如，使用Bin Code C的LED時，正向電壓在2.79～3.03V之間。</p><p>　　圖6 正向電壓相應的Bin表</p><p>　　- 恒流源型驅動電路調節(jié)LED的光度需要增減LED的電流。由于人眼對光的感光度是對數關系，在調節(jié)電流時，電流的增減率與LED亮度呈指數函數變化。因此電阻型驅動電路并不最適合于照明燈具。即使電壓有偏差

71、，為了恒定電流也需要使用恒流源型驅動電路。</p><p>　　圖7 恒流源型驅動電路</p><p>　　圖8是運用半導體和二極管恒定電流電路的例子。供給電壓值改變，為了保持半導體的基極的電位恒定（約1.2V），需要使用2個二極管（D1、D2）。LED的電流連接發(fā)射極上的電阻。計算可知，半導體的集電極和發(fā)射極電流基本相同。本例中，為了使LED的電流維持在350mA，需要用到1.48歐姆的

72、電阻。</p><p>　　圖8 簡單的恒電流源型驅動電路</p><p>　　即使輸入電壓改變，二極管D1、D2的電壓穩(wěn)定，半導體的基極電位穩(wěn)定，保證LED的電流為350mA。通過電路檢驗使實際的輸入電壓在5V到24V之間變化。檢驗結果如圖9所示。</p><p>　　圖9 恒電流源驅動電路的電壓變化驗證結果</p><p>　　當輸入電壓

73、在5V～24V之間變化時，二極管D1、D2的電壓也會發(fā)生微小的變化。從圖9的中央波形可以看到，這個微小的變化出現在二極管的基極。從最上面的波形讀取LED中的電流及變化情況。</p><p>　　為了最大限度的發(fā)揮LED的優(yōu)勢，驅動電路設計中應采用PWM型驅動電路設計方法。下一章節(jié)的『LED驅動電路設計－應用篇』,我們將主要圍繞PWM型驅動電路進行講解。</p><p>　　1.4. 關于L

74、ED的選擇和關注要點</p><p>　　晶元光電(Epistar)簡稱：ES、(聯詮、元坤，連勇，國聯)，廣鎵光電(Huga)，新世紀(Genesis Photonics)，華上(Arima Optoel ectronics)簡稱：AOC，泰谷光電(Tekcore)，奇力，鉅新，光宏，晶發(fā)，視創(chuàng)，洲磊，聯勝(HPO)，漢光(HL)，光磊(ED)，鼎元(Tyntek)簡稱：TK，曜富洲技TC，燦圓(Formosa

75、 Epitaxy)，國通，聯鼎，全新光電(VPEC)等?！　∪A興(Ledtech Electronics)、東貝(Unity Opto Technology)、光鼎(Para Light Electronics)、億光(Everlight Electronics)、佰鴻(Bright LED Electronics)、今臺(Kingbright)、菱生精密(Lingsen Precision Industries)、立基(Ligitek

76、 lectronics)、光寶(Lite-OnTechnology)、宏齊(HARVATEK)等?！　〈箨慙ED芯片廠商：　　三安光電簡稱(S)、上海藍光(Epilight)簡稱(E)、</p><p><b>　　色溫與亮度 </b></p><p>　　色溫 ( Co1or Temperature )　　單位：絕對溫度 ( Kelvin, K )</p>

77、;<p>　　色溫度以絕對溫度 K 來表示，是將一標準黑體（例如鉑）加熱，溫度升高至某一程度時顏色開始由紅、橙、黃、綠、藍、靛（藍紫）、紫，逐漸改變，利用這種光色變化的特性，其光源的光色與黑體的光色相同時，我們將黑體當時的溫度稱之為該光源的色溫度。色溫度在 3000K 左右時，光色偏黃。色溫度在 5000K 以上時，光色偏藍。不同色溫度的光，具有不同的照明和視覺效果。不同色溫對應不同顏色的光如下圖。不同的波長給人眼造成不同

78、的顏色感覺，從紅、橙、黃、綠、藍、靛（藍紫）、紫。眼睛的敏感度隨波長的變化而強烈變化。例如，在很好的照明條件下，眼睛對 550nm 波長的光（黃光）的敏感程度是紅光或藍光的 20 倍。這也是為什么大部分車的霧燈和馬路的路燈采用黃光的一個重要原因。色溫是度量顏色溫度的標準，并不是度量燈的亮度。鹵素燈的色溫可以由2300K到7000K；HID燈的色溫由4200K到超過8000K；燈的色溫越高，它對霧和雨的穿透力越差（越不亮）。大廠如飛利浦至

79、今只生產色溫最高6000K的氙氣燈。以下是不同色溫的表現：</p><p><b>　　光色溫 光效果</b></p><p>　　3000K　黃色光，強穿透力 4200K　白中帶黃，原車配氙氣燈 5000K　光全白，歐規(guī)最高色溫 6000K　光全白，略帶藍色 6500K　陽光下的白天 7000—8000K白中明顯帶藍 8000K以上藍光，穿透力極差推薦6000K左右

80、的色溫正好是最白略微開始轉藍的色溫，人眼容易接受，不易疲勞，提高安全性，而鹵素燈則較差。</p><p>　　隨著一哄而上的市場，作為消費者，選用led依然要冷靜，科學地分析，選用性價比最好的光源和燈具，下面介紹幾種led的基本性能： </p><p>　　1、亮度led的亮度不同，價格不同。用于led燈具的led應符合雷射等級Ⅰ類標準。 </p><p>　　2、

81、抗靜電能力抗靜電能力強的led，壽命長，因而價格高。通?？轨o電大于700V的led才能用于led燈飾。 </p><p>　　3、波長波長一致的led，顏色一致，如要求顏色一致，則價格高。沒有l(wèi)ed分光分色儀的生產商很難生產色彩純正的產品。 </p><p>　　4、漏電電流led是單向導電的發(fā)光體，如果有反向電流，則稱為漏電，漏電電流大的led，壽命短，價格低。 </p>

82、<p>　　5、發(fā)光角度用途不同的led其發(fā)光角度不一樣。特殊的發(fā)光角度，價格較高。如全漫射角，價格較高。 </p><p>　　6、壽命不同品質的關鍵是壽命，壽命由光衰決定。光衰小、壽命長，壽命長，價格高。 </p><p>　　7、晶片led的發(fā)光體為晶片，不同的晶片，價格差異很大。日本、美國的晶片較貴，一般臺灣及國產的晶片價格低于日、美。 </p><p

83、>　　8、晶片大小晶片的大小以邊長表示，大晶片led的品質比小晶片的要好。價格同晶片大小成正比。 </p><p>　　9、膠體普通的led的膠體一般為環(huán)氧樹脂，加有抗紫外線及防火劑的led價格較貴，高品質的戶外led燈飾應抗紫外線及防火。每一種產品都會有不同的設計，不同的設計適用于不同的用途，led燈飾的可靠性設計方面包含：電氣安全、防火安全、適用環(huán)境安全、機械安全、健康安全、安全使用時間等因素。從電氣安

84、全角度看，應符合相關的國際、國家標準。 </p><p>　　由于led是新產品，中國國家標準滯后，但國家提供產品合格測試。具有國際安全認證(如GS、CE、UL等)及國家產品質量合格證的led燈飾價格要高，因為這些產品在安全設計上是可靠的。消費者注意的是要認真鑒別證書的真?zhèn)?，現在有國際安全認證及國家產品合格證的廠家并不多。 </p><p>　　從健康方面，采用無毒材料設計的產品價格要高，

85、特別是室內led燈飾，千萬別貪便宜選用有異味的led燈飾，目前僅少數幾家led廠家是用無毒材料生產，辨別的方法可以直接用鼻子分別，有臭味的產品比無臭味的價格更低很多。類似鉛、汞、鎘等毒素需專業(yè)人員分析。從適用環(huán)境安全看,有可靠的防塵防潮設計,材料防火、防紫外線、防低溫開裂的led產品的價格高。 </p><p>　　投光燈與泛光燈的區(qū)別 </p><p>　　一、什么是LED投光燈?<

86、;/p><p>　　LED投光燈(LEDDownlight)又叫聚光燈、投射燈、射燈等等，主要用來做建筑裝飾照明之用，以及商業(yè)空間照明用，裝飾性的成份較重，其外型有圓的也有方的，因為一般都得要考慮散熱的原因，故而其外形與傳統(tǒng)的投光燈還是有一些區(qū)別。</p><p>　　二、LED投光燈特性:</p><p>　　目前市面上常用的LED投光燈基本上是選用1W大功率LED(

87、每個LED元件會帶有一個由PMMA制成的高光效透鏡，其主要功用是二次分配LED發(fā)出的光，也就是二次光學)，也有少數公司因為散熱技術處理得好，而選用了3W甚至更高功率的LED。適合于大型場合投光照明，建筑物等照明。</p><p>　　投光燈還有哪些需要注意的東西呢?</p><p>　　1、高純度鋁反射板、光束最精確、反射效果最佳。</p><p>　　2、對稱型窄

88、角、寬角及非對稱等配光系統(tǒng)。</p><p>　　3、背后開啟式更換燈泡，維護簡便。</p><p>　　4、燈具均附有刻度板方便調整照射角度。</p><p>　　LED投光燈通過內置微芯片的控制，在小型工程應用場合中，可無控制器使用，能實現漸變、跳變、色彩閃爍、隨機閃爍、漸變交替等動態(tài)效果，也可以通過DMX的控制，實現追逐、掃描等效果。目前，其主要的應用場所大概

89、有這些：單體建筑、歷史建筑群外墻照明、大樓內光外透照明、室內局部照明、綠化景觀照明、廣告牌照明、醫(yī)療文化等專門設施照明、酒吧、舞廳等娛樂場所氣氛照明等等。</p><p>　　三、什么是LED泛光燈?</p><p>　　LED泛光燈是一種可以向四面八方均勻照射的點光源，它的照射范圍可以任意調整，在場景中表現為一個正八面體的圖示。泛光燈是在效果圖制作當中應用最廣泛的一種光源，標準泛光燈用來

90、照亮整個場景。場景中可以應用多盞泛光燈，以產生較好的效果。泛光燈是在效果圖中應用最廣泛的一種光源，場景中可以用多盞泛光燈協(xié)調作用，以誕生較好的效果。是從一特定點向各個方向均勻地照射物體，用它來類比燈泡和蠟燭最好不過了。泛光燈可以放置在場景中的任何地方。例如，可以放置在攝影機范圍以外，或者是物體的內部。在場景中遠距離使用許多不同顏色的泛光燈是很普遍的。這些泛光燈可以將陰暗投射并且混合在模型上。由于泛光燈的照射范圍比較大，所以泛光燈的照射效

91、果非常容易預測，并且這種燈光還有許多輔助用途，例如，將泛光燈放置在靠近物體表面的位置，則會在物體表面上產生明亮的亮光。</p><p>　　要注意的是，泛光燈不能建立過多，否則效果圖就會顯得平淡而呆板。所以要在平時的效果圖制作中，多注意體會燈光參數及佈局對整個效果圖場景光感產生的影響，多積累經驗，掌握好燈光的搭配技巧。</p><p><b>　　四、泛光燈的特性：</b&

92、gt;</p><p>　　泛光燈是從一特定點向各個方向均勻地照射物體，用它來類比燈泡和蠟燭最好不過了。泛光燈可以放置在場景中的任何地方。例如，可以放置在攝影機范圍以外，或者是物體的內部。在場景中遠距離使用許多不同顏色的泛光燈是很普遍的。這些泛光燈可以將陰暗投射并且混合在模型上。由于泛光燈的照射范圍比較大，所以泛光燈的照射效果非常容易預測，并且這種燈光還有許多輔助用途，例如，將泛光燈放置在靠近物體表面的位置，則會

93、在物體表面上產生明亮的亮光。</p><p><b>　　戶外燈具安裝注</b></p><p>　　戶外燈具(提供產品:庭院燈)安裝注意事項 1、 接地：燈具必須按說明書的要求有良好的接線和接地，I類燈具不接地就變成了近似的0類燈具； 2、 允許的電壓波動：HCI陶瓷金鹵燈、HQI石英金鹵燈和NAV高壓鈉燈要求在短時間內的電壓波動不得超過+/-5%的范圍，長期允許的

94、波動范圍+/-3%，較大的電壓變化會縮短燈的壽命及引起顏色的偏移； 3、 光源的使用：頻繁的開關會縮短燈的壽命； 4、 鎮(zhèn)流器：光源與鎮(zhèn)流器之間的距離是受限制的，一般的不得超過3米. 5、 啟動電流：HCI、HQI和NAV依不同的鎮(zhèn)流器，燈啟動電流可以高達工作電流的2倍，所以在電路設計時必需要考慮這個電流，否則開關易跳閘； 6、 光通量：光源在點100到300小時參數才比較穩(wěn)定，T型和TS型的燃點位置是水平的，而E型是垂直燈頭在上，當光

95、源的不同的燃點位置，其光通量、色溫乃至壽命都有顯著的差異； 7、 顏色的偏差：對于所有的HQI和HCI金鹵燈，燈和燈之間都可能存在顏色的偏差，這種顏色的偏差是由于電源電壓、鎮(zhèn)流器和燈具的設計等外部因素的影響，燈色溫一致性的影響因素： 內因：電弧管的一致性（充汞量、電極間隙、容積、現狀和尺寸等</p><p>　　1W LED=3W CFL(節(jié)能燈）=15W白熾燈</p><p>　　3W

96、LED=8W CFL(節(jié)能燈）=25W白熾燈</p><p>　　4W LED=11W CFL(節(jié)能燈）=40W白熾燈</p><p>　　8W LED=15W CFL(節(jié)能燈）=75W白熾燈</p><p>　　12W LED=20W CFL(節(jié)能燈）=100W白熾燈</p><p>　　各種燈光的色溫表（K值）色溫是衡量光線色彩的定值，表

97、示光源光譜質量最通用的指標。</p><p>　　K<3300時為暖色光（偏黃橙），K>3300時為冷色光（偏青），K>6000的幾乎是白光了！以下是各種燈光的色溫值，方便制作不同的光源效果！</p><p>　　LED燈的最新保護技術</p><p>　　一.為什么要對LED進行保護</p><p>　　白光LED 由于有

98、著很多優(yōu)點，正在越來越多的進入人們的日常生活之中，它的使用量現在變得非常的巨大。它是新器件，有其自身使用上的特點。白光LED屬于電壓敏感型的器件。每支LED工作時電流不要超過20mA，超過太多LED就會很容易被燒毀。LED如果是正常使用，其壽命是非常長的。但人們在實際使用中LED往往容易壞，道理何在呢？其實就是沒有考慮到LED的使用特點和對它加上保護電路。</p><p>　　LED是光電半導體器件，在裝配過程中

99、容易被靜電擊傷。這就需要在裝配過程中進行靜電防護。我們發(fā)現很多生產廠家的人沒有這個概念或根本不懂，這是不行的。</p><p>　　LED在實際工作中是以20mA的電流為上限，但往往會由于在使用中的各種原因而造成電流增大，如果不采取保護措施，這種增大的電流超過一定的時間和幅度后LED就會損壞。</p><p>　　二.造成LED損壞的原因</p><p>　　1、供

100、電電壓的突然升高。讓供電電源電壓突然升高的原因就很多了，例如電源的質量問題，或者用戶的不當使用等等原因都可能讓供電的電源電壓突然升高。</p><p>　　2、線路中某個元件或印制線條或其它導線的短路而形成LED供電通路的局部短路，使這個地方的電壓增高。</p><p>　　3、某個LED因為自身的質量原因損壞因而形成短路，它原有的電壓降就轉嫁到其它LED上。</p><

101、;p>　　4、燈具內的溫度過高，使LED的特性變壞。</p><p>　　5、燈具內部進了水，水是導電的。</p><p>　　6、在裝配的時候沒有做好防靜電的工作，使LED的內部已經被靜電所傷害。盡管施加的是正常電壓和電流值，也是極易造成LED的損壞。</p><p>　　這些原因都會造成LED電流的明顯大幅上升，很快LED的芯片就會因為過熱而被燒毀。根據我

102、們的經驗，LED燒毀后多數是兩極短路，少部分是斷路。每支LED約有3.2V左右的壓降，它燒毀后若是斷路這串LED就不發(fā)光了。若是短路這個電壓就轉給了其它的LED，造成其它LED的更大電流，其它LED就會更快的被燒毀，甚至危急電源。本來是小損壞就極容易的造成大事故。LED一般安裝在高處，安裝的時候就不容易，要維修就更難。所以LED的保護是實際的需求，但目前沒有被大家重視，也是很多人無奈沒有辦法處理的難題。</p><p

103、>　　三.怎么對LED來進行保護</p><p>　　對LED的保護我們首先想到的是用保險管，但保險管是一次性的，而且反應速度也太慢，既效果差實際使用也很麻煩，所以保險管不適宜用于現在LED燈成品中，因為LED燈現在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。針對這種實際的需求，我們做了大量的實驗，并根據工程的要求總結出了LED保護電路要有的特點，它很苛刻：在超出正常使用電流時能立即啟動保護，讓LED的供電通路就被斷

104、開，使LED和電源都能得到保護，在整個燈正常后又能夠自動恢復供電，不影響LED工作，關鍵是因為它是民用產品，所加的電路不能太復雜體積不能太大，成本要低。這些要求都是互相矛盾，互相制約的，實現起來很困難。</p><p>　　首先應該確定選用哪種保護電路和保護器件。</p><p>　　1、我們可以選擇使用瞬態(tài)電壓抑制二極管（簡稱TVS）。瞬態(tài)電壓抑制二極管是一種二極管形式的高效能保護器件。

105、當它的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，能以10的負12次方秒極短時間的速度，使自己兩極間的高阻立即降低為低阻，吸收高達數千瓦的浪涌功率，把兩極間的電壓箝位在一個預定的電壓值，有效的保護了電子線路中的精密元器件。瞬態(tài)電壓抑制二極管具有響應時間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差一致性好、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點。</p><p>　　但是在實際使用中發(fā)現不是很理想。首先是要尋找滿足要求電壓值的TV

106、S器件很不容易。TVS器件主要應用于防雷和避雷，以及220V以上的過電壓吸收等，而LED燈的供電電壓一般是24V或12V，這種電壓值的TVS成品很少，試驗不好進行。同時我們知道：LED光珠的損壞主要是因為電流過大使芯片內部過熱造成的。TVS只能探測過電壓不能探測過電流。過電壓肯定是過電流的原因，但是要選擇合適的電壓保護點很難掌握，這種器件就無法生產也就很難在實際中使用。</p><p>　　2、我們可以選擇自恢復

107、保險管。自恢復保險管又稱為高分子聚合物正溫度熱敏電阻PTC，是由聚合物與導電粒子等構成。在經過特殊加工后，導電粒子在聚合物中構成鏈狀導電通路。當正常工作電流通過（或元件處于正常環(huán)境溫度）時，PTC自恢復保險絲呈低阻狀態(tài)；當電路中有異常過電流通過（或環(huán)境溫度升高）時，大電流（或環(huán)境溫度升高）所產生的熱量使聚合物迅速膨脹，也就切斷了導電粒子所構成的導電通路，PTC自恢復保險絲呈高阻狀態(tài)；當電路中過電流（超溫狀態(tài)）消失后，聚合物冷卻，體積恢復

108、正常，其中導電粒子又重新構成導電通路，PTC自恢復保險絲又呈初始的低阻狀態(tài)。在正常工作狀態(tài)自恢復保險管的發(fā)熱很小，在異常工作狀態(tài)它的發(fā)熱很高阻值就很大，也就限制了通過它的電流，從而起到了保護作用。它的體積小，成本低，可反復使用，實現了保護的自動啟動自動退出；它是固態(tài)封裝耐沖擊不容易被損壞；我們在實際的測試中發(fā)現：由于它是熱敏感器件，受溫度的影響很大，由于PTC封裝在燈具的內部，光珠肯定要發(fā)熱就要影響PTC的工作性能。對已經確定的燈具可以