led照明设计基础理想照明 nbsp 2010年08月
7页1、LED照明设计基础理想照明 nbsp 2010年08月LED照明设计基础2010年08月04日LED照明作为新一代照明受到了广泛的关注。仅仅依靠LED封装并不能制作出好的照明灯具。本文主要从电子电路、热分析、光学方面对如何运用LED特性来设计进行解说。 LEDLED是电子二极管的一种,主要构造是PN结。如图1,当向LED的两端施加电压,电子就会吸收能量并向价电子带转移,然后再将吸收的能量释放出来。这个被释放出的能量就是光。放出的光的波长和颜色是由半导体的电势差决定的。 图1 LED运作原理 LED应用LED具有发光效率高、寿命长、轻便、不含有害物质等优点。高发光效率可以增加电池的使用寿命,对于随身携带的产品来说很适合。LED的使用寿命是一般白炽灯的23倍 (有些资料显示是40倍), 因为寿命长而使用LED的一个典型例子就是交通信号灯。另外,由于LED灯的反应速度非常快,所以也适合用于汽车的刹车灯。LED灯具的设计自由度非常高,不仅能调节亮度,还能调节色度。 LED电子特性LED具有一般硅二极管的类似特性,在正负极之间施加电压。当外加电压达到一个临界值,LED中产生电流,开始发光。当电压
2、超过这个临界值时,电流急剧增加。白色LED的临界电压值约3.5V。红色、绿色、蓝色的LED临界电压值如表1所示。 图1 LED灯概括图 颜色临界值红约2.0V绿约1.94.0V蓝约2.53.5V白约3.5V 我们用电路仿真来说明LED的电子特性以及驱动电路。电路仿真是对LED和电阻等的电子设计进行建模并在计算机上模拟计算电路运行的一种简易方法。这里使用的是Cadence公司的电路仿真PSpice A/D。同时使用了飞利浦照明公司的LUXEON系列LX3-PW71。 首先运用图2的电路来验证LED的电子特性。要得到电压电流特性,需要进行直流解析。 图2 验证电压电流特性电路 解析结果如图3所示 图3 根据 PSpice A/D所得到的解析结果:电压电流特性验证LXM3-PM71电压电流特性的结果显示:在3.0V情况下电流约354mA。 驱动电路白炽灯采用的是电压驱动型电路设计。LED是用电流驱动型电路设计,通过控制LED中的电流调节亮度和色度。白炽灯和荧光灯等照明灯具中的电子驱动不能直接运用于LED照明灯具。为了最大限度的发挥LED的特长,需要进行适合LED的驱动电路设计。而且即使使用了
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