单元二LED照明技术.

单元二LED照明技术模块一LED的发展及产业分布模块二LED与OLED的基本知识模块三LED驱动技术模块四LED照明技术的应用模块一LED的发展及产业分布一、LED发展史1907年HenryJosephRound第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。二十世纪20年代晚期BernhardGudden和RobertWichard在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的黄磷发光。1936年，GeorgeDestiau出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告。到70年代中期，磷化镓被使用作为发光光源。80年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LED的诞生。模块一LED的发展及产业分布一、LED发展史90年代中期，出现了超亮度的氮化镓LED，随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓LED。我国也在2003年底紧急启动了“十五”国家科技攻关计划“半导体照明产业化技术开发”重大项目（简称国家半导体照明工程），使我国半导体照明工程进入实质性推进阶段。模块一LED的发展及产业分布二、LED的产业链分布及市场情况简介（一）LED产业链LED产业链大致可分为四部分：LED上游产业；LED中游产业；LED下游产业和配套产业。图2-1为LED产业链及代表公司。图2-1LED产业链及代表公司模块一LED的发展及产业分布二、LED的产业链分布及市场情况简介图2-2为LED产业链中上游、中游和下游产品制作过程和成品。图2-2LED产业链上游、中游和下游产品制作过程和成品模块一LED的发展及产业分布二、LED的产业链分布及市场情况简介（二）LED市场情况简介LED行业具有比较长的产业链，每一领域的技术特征和资本特征差异很大，从上游到中游再到下游，行业进入门槛逐步降低。上游外延片具有典型的“双高”（高技术、高资本）特点，中游芯片技术含量高、资本相对密集。下游封装在技术含量和资本投入上要低一些，而应用产品的技术含量和资本投入最低。从目前现状看，LED外延片、芯片已经形成以美国、亚洲、欧洲三大区域为主导的三足鼎立的全球市场布局。以美、德、日为产业代表，中国台湾地区、韩国紧随其后，中国大陆、马来西亚等积极跟进的梯队分布状况。图2-3为2008-2013年全球LED照明市场渗透率。模块一LED的发展及产业分布二、LED的产业链分布及市场情况简介图2-32008-2013年全球LED照明市场渗透率模块一LED的发展及产业分布三、LED应用场合鉴于LED的自身优势，目前主要应用于通用照明、景观照明、背光源、显示屏和汽车照明等多个领域，下面简要介绍几种典型的应用。（1）显示屏、交通讯号（2）汽车用灯（3）LED背光源（4）LED照明光源（5）其它应用2011年我国LED应用领域（如图2-4所示）。模块一LED的发展及产业分布三、LED应用场合图2-42011年我国LED产业应用领域分布模块二LED与OLED的基本知识一、LED的基本知识（一）LED的发光原理LED是一种PN结器件，和一般的整流二极管一样，也具有二极管单向导电的特性，即具有整流特性；但它在外加正偏压的情况下，还会发出某种波长的光。把电能转换为光能，因而它是一种“电致发光”器件。在LED中我们利用的是PN结的发光特性，而不是它的整流特性。模块二LED与OLED的基本知识一、LED的基本知识图2-7LED发光原理示意图模块二LED与OLED的基本知识一、LED的基本知识（二）LED的结构LED是一块电致发光的半导体材料，它主要的部分是一个PN结管芯。主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成，如图2-8所示。图2-8LED的基本结构示意图模块二LED与OLED的基本知识一、LED的基本知识（三）LED的基本特征与分类1．LED的基本特征（1）工作寿命长（2）耗电低（3）响应时间快（4）LED体积小，重量轻、耐抗击（5）易于调光、调色、可控性大（6）“绿色”光源（7）技术先进表2-2为LED与几种常见光源的性能比较模块二LED与OLED的基本知识一、LED的基本知识模块二LED与OLED的基本知识一、LED的基本知识2．LED的分类（1）按发光管发光颜色分（2）按发光管出光面特征分（3）按发光强度角分布图来分（4）按发光二极管的结构分（5）按发光强度和工作电流分（6）按封装式样分（7）数码管（Display）（8）点阵（LEDDotMatrix）模块二LED与OLED的基本知识一、LED的基本知识（四）白光LED对于一般照明而言，人们更需要白色的光源，白光由连续光谱组成，因此，不可能制出直接发出连续光谱的单只白光LED。白光LED的结构如图2-10所示。图2-11是一种白色LED和普通白炽灯发光光谱。模块二LED与OLED的基本知识一、LED的基本知识图2-10白色的LED的结构示意图图2-11一种白色LED和普通白炽灯发光光谱模块二LED与OLED的基本知识一、LED的基本知识（五）LED的参数1．LED的极限参数2．LED电参数3．LED光学参数（1）光通量（2）光照度（3）发光强度（4）发光效率（5）LED的发光角度模块二LED与OLED的基本知识二、OLED技术及其应用OLED的原文是OrganicLightEmittingDisplay，中文为有机发光二极管。OLED同时又是有机发光二极管OrganicLightEmittingDiode的缩写。它与传统的LED是不同的，其原理是在两电极之间夹上有机发光层，当正负极电子在此有机材料中相遇时就会发光，其组件结构比目前流行的TFTLCD简单，生产成本只有TFTLCD的三到四成左右。除了生产成本便宜之外，OLED还有许多优势，比如自身发光的特性，目前LCD都需要背光模块（在液晶后面加灯管），但OLED通电之后就会自己发光，可以省掉灯管的重量体积及耗电量（灯管耗电量几乎占整个液晶屏幕的一半），不仅让产品厚度只剩两厘米左右，操作电压更低到2至10伏特，加上OLED的反应时间（小于10ms）及色彩都比TFTLCD出色，更有可弯曲的特性，让它的应用范围极广。模块二LED与OLED的基本知识二、OLED技术及其应用（一）OLED的基本结构和发光原理无论是小分子OLED还是高分子PLED，都是利用一个薄而透明具有导电性质的铟锡氧化物（ITO）为阳极，如同三明治结构，有机发光材料层被阳极和金属阴极夹在中间。小分子OLED的有机薄层（发光层）为多层结构，分别是空穴传输层、发光层、电子传输层。在一定的电压驱动下，OLED的阴极产生的电子和阳极产生的空穴分别注入到发光层（对小分子OLED来说，电子和空穴先分别注入到电子和空穴传输层，再经过电子和空穴传输层迁移到发光层），在发光层中电子和空穴相遇而复合，由于发生能带跃变而发出可见光。辐射光可透过玻璃或塑料基板从ITO透明阳极一侧观察到，光亮的金属板阴极同时起反射镜的作用。发光层的材料成份的不同，所发出的光的颜色也就不同，因此通过选择不同的发光材料，可获得红、蓝、绿光，实现全彩色显示。模块二LED与OLED的基本知识二、OLED技术及其应用（二）OLED优点（1）结构和工艺简单，成本低（2）OLED具有视角宽、重量轻、携带方便（3）OLED的亮度高，发光效率高，色彩丰富，响应速度快（4）可实现柔软显示（5）使用温度范围广，低压驱动、功耗低模块二LED与OLED的基本知识二、OLED技术及其应用（三）OLED产业现状及发展趋势按照所采用的有机发光材料的不同，OLED可区分为两种不同的技术类型：一是以有机染料和颜料等为发光材料的小分子基OLED，厂商以日、韩和中国台湾地区为主。这些亚洲厂商的一个优势和特点是大都具有LCD产业背景，如三星、三洋、索尼等，在产品开发和市场渠道方面具有相当的优势。二是以共轭高分子为发光材料的高分子基PLED。主要以欧美企业为主，包括飞利浦、杜邦（DuPont）、DowChemicals和西门子等大公司。模块三LED驱动技术一、LED驱动器（一）LED驱动器的要求①.对输出功率与效率的要求涉及到LED正向电压范围、电流及LED的排列方式等。②.在多个LED并联使用时，要求各LED的电流相匹配，使亮度均匀。③.功耗低，静态电流小，并有关闭控制功能。④.有完善的保护电路，如低压锁存、过压保护、过热保护、输出开路或短路保护等功能。⑤.外围元件少，体积小，简便易用。⑥.对其他电路的干扰影响小等特点。模块三LED驱动技术一、LED驱动器如图2-15为各类LED驱动芯片。图2-15各类LED驱动芯片模块三LED驱动技术一、LED驱动器（二）LED驱动器的分类（1）按驱动方式分类①.恒流式②.恒压式（2）LED恒流驱动器按电路结构分类①.常规变压器降压②.电子变压器降压③.电容降压④.电阻降压⑤.RCC降压式开关电源⑥.PWM控制式开关电源模块三LED驱动技术一、LED驱动器（三）LED驱动器的方案选择①阻限流电路②线性调节器③开关调节器④调光方式模块三LED驱动技术一、LED驱动器（四）LED电源的驱动方法①低压驱动②过渡电压驱动③高压驱动④市电驱动模块三LED驱动技术二、LED与驱动器的匹配（一）LED联接方式1．LED全部串联2．LED采用全部并联方式3．LED采用混联方式模块三LED驱动技术二、LED与驱动器的匹配（二）LED显示驱动方式1．静态显示驱动静态显示驱动是指每一个LED灯分别对应一个独立的I/O驱动口，LED工作与否由该I/O驱动口来进行控制，相互之间没有干扰。如图2-23所示。模块三LED驱动技术二、LED与驱动器的匹配P00P05P03P04P02P06P01P07MCUP00P05P03P04P02P06P01P07MCUVCCa共阴连接静态显示b共阳连接静态显示图2-23静态显示模块三LED驱动技术二、LED与驱动器的匹配2．动态显示驱动与静态显示方法不同，动态LED显示的设计方法是将不同的LED模块的所有LED驱动端一对一地连接起来，其公共极（阴极或阳极）分别由不同的I/O口来驱动（主要针对七段码和LED点阵模块），称其公共极为扫描线或地址线。不同的LED模块用不同的扫描线或地址来进行决定。模块三LED驱动技术三、LED驱动设计参考案例1．LED手电筒驱动电路2．具有电流控制功能的开关模式升压变换器3．多功能手机屏幕的白光LED驱动器模块四LED照明技术的应用一、LED照明技术及产品简介1．LED照明技术简介LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。LED技术始于上世纪五、六十年代，已经广泛应用于工业生产和家庭生活，例如电子表、数字式万用表、LED液显电视机、微机液晶显示器、交通信号灯等，应用实例举不胜举。现在科技人员研制出的大功率ＬＥＤ照明光源系列产品通过鉴定，填补了国内此类产品的空白，并以此打开了局面，开始向产业化发展。模块四LED照明技术的应用一、LED照明技术及产品简介LED照明技术具有以下特点：（1）高效节能（2）超长寿命（3）光线健康（4）绿色环保（5）保护视力（6）光效率高（7）安全系数高（8）市场潜力大模块四LED的发展及产业分布一、LED照明技术及产品简介2．LED照明产品LED产品众多，一般有LED数码管、LED轮廓灯、LED护栏管、LED数码管屏、LED点光源、LED幕墙灯、LED幕墙屏、LED酒吧灯、LED投光灯、LED射灯、LED洗墙灯、LED大功率灯、LED天花灯、LED日光灯、LED家居照明、LED景观照明、LED路灯、LED灯带、LED灯条等等。模块四LED的发展及产业分布二、LED照明技术的应用（一）建筑物外观照明——水立方（二）城市景观照明（三）标识与指示性照明（四）LED道路照明（五）LED家居照明（六）学校与工厂照明（七）汽车照明