LED技术及应用分析

2009年第11期大众科技No.11 ,2009(总第123期)DA ZHONG KEJ1(C umulatively No.123)LED技术及应用分析吴琦(苏州工业职业技术学院,江苏苏州215104 )[摘要] 随着LED技术的不断创新发展,从最常见的电器指示灯,到马路交通灯牌,从电脑控制的LED文字显示板到看不见LED本体的液晶显示背光模组,其优点正在被越来越多的领域所发现和应用。863 计划重大项目”半导体照明工程”的启动,预示着国家将LED技术列入重点科技发展行列,因此LED及其驱动IC技术成为未来持续改善的重要课题。[关键词] LED技术;背光模组;应用电路[中图分类号] TN383[文献标识码] A[文章编号] 1008- 12009)11- 0026- 02(一) LED介绍讯号控制技术，进行调光控制，且维持稳定的LED发光亮度,LED，英文Light Emitting Diode 的缩写，译为半导体有效延长电池的使用时间。发光二极管。早在上世纪60年代就已经发现了半导体的发光(三) LED的应用--液晶显示器背光源现象而且制成了发光二极管LED。然而LED的大量应用还是近现在LED被广泛的应用于液晶显示器背光，其原因在于十年的事。早期主要应用为各种指示灯。而以后，则发明了液晶面板自身不会发光，而需要采用外加的背光源才能读取用电脑控制的LED显示面板，并使其应用更加广泛。目前，影像信息，可携式电子产品的特点之一是轻便, LED正好符合高亮度LED的生产地主要集中在台湾、大陆和韩国,約占45%，便携轻便的特点，又能通过结构设计使其达到合适的亮度与北美占25%，日本占22%，欧洲占8%。均匀性，故而包括笔记本电脑在内的大多数便携产品的液晶如今，几乎所有的电子产品中都可以看到它的身影，功显示设备背光源都是采用WLED (白色发光二极管)光源设计能指示灯，公交车上的可控式信息显示牌，交通灯，这些我的，而像液晶电视、台式电脑显示器等这类不特别注重轻便们都可看到它的存在，那么一-直在使用，却不知道那就是LED性的大型液晶屏，目前还是多采用CCFL (冷阴极荧光管)作的电子产品有哪些呢?其实啊，手机屏幕中，MP3/MP4 显示屏为背光。中，GPS显示器中，都有LED的存在，那就是LED液晶显示背黃光_藍光YAG螢光粉黄光光模组，包括这两年开发的笔记本电脑液晶屏，也广泛的使蓝光用了LED作为模组光源。缝光屠一ZnS些板(二) LED原理LED的工作原理和我们常见的白炽灯、荧光灯完全不同。GaN系白光LED。ZnSe系白光LED。从本质上来说，LED 是一种半导体器件，它的核心部分是由P图1基本的 WLED结构型半导体和N型半导体组成的晶片，给某些半导体材料的PN结加上偏压、有- -定的电流流过时，二极管就会发光，这是由然而这种CCFL存在着一- 些缺点:其-，也是最让人头痛于注入的少数载流子复合时，会把多余的能量转换为光能而的问题是使用寿命较短;其二，限制了液晶显示器色彩的发“映射”出来。换句话说，LED是利用化合物材料制成PN结.挥;其三，结构复杂、亮度输出均匀性差;其四，体积较大, .的光电器件，它具备PN结结型器件的电学特性。发光二极管功耗不理想;其五，含有有害物质(水银)。可以用直流、交流、脉冲电源点亮，工作电流一般为 几毫安LED作为LCD的背光源，与传统背光技术相比，除了在色至几十亳安，正向电压多在1.5V~2.5V之间。域范围的优势外，还有很多独特技术优势，归纳如下:LED驱动IC主要控制电流。其要求特性为:1. 平面发光，方向性强。1.电流输出一-致性 与恒定性。白光LED的順向电压随着2.响应时间短。LED辐射光为非相干光，光谱较窄，发射种类不同，极易发生分布不均现象，进而导致白光LED的辉角大，发光响应快(可达1ns)。度出现分布不均，如何使LED亮度获得均勻性，成为LED驱3.单色性好，色彩鲜艳丰富。通过选用不同的材料可以实现多种颜色的发光，而且还可以通过红、绿、蓝三原色的动IC技术指标之一。2.LED侦错功能。LED本身仍有可能因为温度或使用时间组合实现全色化。等问题造成效率衰退，因此驱动IC本身就必须设计有效侦测4.发光效率高。5.耗电量少，辉度高。到LED内部产生的错误。3.电流增益功能。由于制作过程可能造成LED有差异，6.使用寿命长，高可靠性。采用环氧树脂封装，可承受LED驱动IC可透过改变数字码方式，获得相对的输出电流，高强度机械冲击和振动，不易破碎。7.安全性好，属于绿色照明光源。LED发热量低，无热辐调整电流的偏差。4.脉冲宽度调变(pwm技术)。LED 驱动IC可以采用pwm射，冷光源，可以安全触摸。[收稿日期] 2009- 08 01中国煤化工[作者简介]吴琦(1981- ), 女,苏州工业职业技术学院电子系助教,研MYHCNMH G.8.环保。有多种颜色，光源体积小，可随意组合，易开这种固态新光源。进入21世纪后,随LED功率和亮度的提升,.发成轻便薄短的小型照明产品，也便于安装和维护。除了汽车前照明灯外, LED全面进入了汽车照明和信号系统中但没有一种LED可以直接产生白光，因为白光是太阳光，的应用。LED作为汽车车灯主要得益于低功耗，长寿命和响应或者是指可见光谱，关于用LED发白光的方法，实用化的有速度快等特点。最近几年汽车的尾灯陆续改用LED 的设计不如下三种:断增加，因为LED的使用寿命比传统灯泡长，实际应用时几1. 将三原色的R、G、B三种LED芯片组合封装的方法;乎不需要更换灯源，此外LED 的消耗电力比灯泡低，因此同2.用蓝紫色LED芯片激励发R、G、B光的荧光体的方法;样可以延长汽车电池的使用寿命。下图是- -张车用LED尾灯3.蓝色LED与利用它激励的黄色荧光体组合封装的方法。电路图。U入人人I人人图4而下面这张图是WD4170高端电流检测2MHz高亮度LED驱动器原理图，可应用于建筑、工业、环境照明、汽车尾灯、图2三种不同的白光LED产生的方法雾灯、RCL、DRL、 MR16及其它LED灯、指示灯、应急灯在小型液晶屏中，采用WLED作为背光，例如在手机液晶汽车灯,应急灯,雾灯等LED驱动IC屏中，通常采用3~4个WLED作为背光，PDA 中采用4~8个soT23- 6WLED作为背光。而在液晶电视中采用WLED作为背光时，由于单个WLED的发光量不够，而且为了使其发光均匀，于是采用GND DRV LDC多个WLED.背光所需要的WLED数目，通常由屏幕的大小决定。WD4170下表中列出了各种大小的液晶屏所需的WLED数目。早早。号8ihos表1输入电压:5.5V至36V屏睿尺寸所需背光LED数应用场合手机。IP4，数码相机(DC)图5PMP，Webpad, PortahleDm2. LED应用于室内外装饰14-32Portable .le DYD, Notelook装饰灯市场是LED的另一个新兴市场。通过电流的控制，40-8048 (高亮度)LCD Moitr, LCDTVLED可实现几百种甚至上千种颜色的变化。建筑装饰照明和家72(高亮度)庭照明，则需要将AC能直接变换成DC恒流源的LED驱动IC,目前还不能提供单个SOC的集成电路产品，大多数是模块电路。建筑装饰照明在国内各大城市应用已十分广泛，节能效采用白光LED作为背光的小尺寸液晶屏，其结构如图所果显著。社会对家庭用LED照明灯需要量将是一-个天 文数字，示但目前的家庭用LED照明灯技术和生产成本离大批量生产还有一定的距离，尚需努力。3. LED应用于交通指挥、景观照明、城市道路照明2008年，北京奥运会成功举办为LED提供了-一个很好的舞台，近50万颗红、绿、蓝大功率LED器件成功点亮水立方。(五)结束语LED驱动IC主要在控制电流通过，在设计上着重稳定性与低功耗，强调侦错功能，又常采用PIM技术来控制LED调光。目前的液晶显示器市场，LED背光异军突起，在逐步蚕食图3控制系统电路了小荧屏的背光市场后，将会开始大规模地向笔记本电脑背目前，WLED背光已经开始应用到笔记本电脑中去，在笔光进军，向更大荧屏的液晶电视的应用也已经开始。LED技术记本电脑中，至少需要用40颗以上的WLED。虽然WLED的发市场，在不断的技术创新中，潜在着无限商机，相信有越来光效率比CCFL低，但WLED背光系统还更省电，这是由于其越多的照明设备将被LED取代。导光的效率高的原因。而且,LED背光板的寿命是目前冷阴极背光面板的1.5倍。[参考文献](四) LED的其他应用电路[1]杨清德.LED照明工程与施工[M].金盾出版社,2009.1. LED应用于汽车车灯[2]倪星元,沈军,周斌,吴广明.光电子技术入门[M].北京化学在20世纪80年代中期, LED开始用于汽车中央高位刹车[3]彭军.光电器件基础与应田M1科学出版社,2009.工业出版社,2008.灯。进入90年代，汽车仪表LCD画面背光照明普通采用LED[4]宁静.LED中国煤化工显示，2007.IYHCNMH G-27 -.