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基本信息
led(light emitting diode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。led的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附
发光二极管是由ⅲ-ⅳ族化合物,如gaas(砷化镓)、gap(磷化镓)、gaasp(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是pn结。因此它具有一般p-n结的i-n特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。此外,在一定条件下,它还具有发光特性。在正向电压下,电子由n区注入p区,空穴由p区注入n区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光,如图1所示。 假设发光是在p区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在靠近pn结面数μm以内产生。 理论和实践证明,光的峰值波长λ与发光区域的
半导体材料禁带宽度eg有关,即
λ≈1240/eg(mm) 式中eg的单位为电子伏特(ev)。若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光),半导体材料的eg应在3.26~1.63ev之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光二极管成本、很高,使用不普遍。
led的调光控制
传统上,led的调光是利用一个dc信号或滤液pwm对led中的正向电流进行调节来完成的。减小led电流将起到调节led光输出强度的作用,然而,正向电流的变化也会改变led的彩色,因为led的色度会随着电流的变化而变化。许多应用(例如汽车和lcd tv背光照明)都不能允许led发生任何的色彩漂移。在这些应用中,由于周围环境中存在不同的光线变化,而且人眼对于光强的微小变化都很敏感,因此宽范围调光是必需的。通过施加一个pwm信号来控制led亮度的做法允许不改变彩色的情况下完成led的调光。 人们常说的真正彩色(true color)pwm调光是利用一个pwm信号来调节led的亮度。 调节led亮度有三种常用方法:
(1)使用set电阻,在led驱动控制ic引脚rset两端并联不同的转换电阻,使用一个直流电压设置led驱动控制ic引脚rset的电流,从而改变led的正向工作电流,达到调节aled发光亮度的目的。
(2)采用pwm技术,利用pwm控制信号,通过控制led的正向工作电流的占空比来调节aled的发光亮度。
(3)线性调节 最简便的方法是在led驱动控制c中使用外部set电阻来实现led的调光控制。虽然,这种调光控制方法有效,但却缺乏灵活性,无法让用户改变光强度。线性调节则会降低效率,并引起白光led朝向黄色光谱的色彩偏移。可能是轻微的偏移,但可在敏感应用中检测出。 采用数字或叫pwm的led调光控制法以大于100hz的开关工作频率,以脉宽调制的方法改变led驱动电流的脉冲占空比来实理led的调光控制,选用大于100hz开关调光控制频率主要是为了避免人眼感觉到调光闪烁现象,在led的pwm调光控制下,led的发光亮度正比于pwm的脉冲占空比,在这种调光控制方法下,可以在高度调光比范围内保持led的发光颜色不变,采用pwm的led调光控制的调光比范围可达3000:1。 线性led调光控制方法就是采用模拟调光控制方法,在模拟调光控制下,通过调节led的正向工作电流来实现led的调光控制,调光控制范围可达10:1。 如果要进一步降低led的正向工作电流则会产生led发光颜色发生变化和不能准确调节控制led的正向工作电流的问题。
led上拉电阻
一般led工作时,加10ma足以使之正常工作,故电阻值为vo/10ma,vo即为外加电阻的值,如+5v的电压下可以使用500欧姆的电阻