2009年第11期大眾科技No.11 ,2009(總第123期)DA ZHONG KEJ1(C umulatively No.123)LED技術及應用分析吳琦(蘇州工業(yè)職業(yè)技術學院,江蘇蘇州215104 )[摘要] 隨著LED技術的不斷創(chuàng)新發(fā)展,從最常見的電器指示燈,到馬路交通燈牌,從電腦控制的LED文字顯示板到看不見LED本體的液晶顯示背光模組,其優(yōu)點正在被越來越多的領域所發(fā)現(xiàn)和應用。863 計劃重大項目”半導體照明工程”的啟動,預示著國家將LED技術列入重點科技發(fā)展行列,因此LED及其驅動IC技術成為未來持續(xù)改善的重要課題。[關鍵詞] LED技術;背光模組;應用電路[中圖分類號] TN383[文獻標識碼] A[文章編號] 1008- 12009)11- 0026- 02(一) LED介紹訊號控制技術，進行調光控制，且維持穩(wěn)定的LED發(fā)光亮度,LED，英文Light Emitting Diode 的縮寫，譯為半導體有效延長電池的使用時間。發(fā)光二極管。早在上世紀60年代就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了半導體的發(fā)光(三) LED的應用--液晶顯示器背光源現(xiàn)象而且制成了發(fā)光二極管LED。然而LED的大量應用還是近現(xiàn)在LED被廣泛的應用于液晶顯示器背光，其原因在于十年的事。早期主要應用為各種指示燈。而以后，則發(fā)明了液晶面板自身不會發(fā)光，而需要采用外加的背光源才能讀取用電腦控制的LED顯示面板，并使其應用更加廣泛。目前，影像信息，可攜式電子產(chǎn)品的特點之一是輕便, LED正好符合高亮度LED的生產(chǎn)地主要集中在臺灣、大陸和韓國,約占45%，便攜輕便的特點，又能通過結構設計使其達到合適的亮度與北美占25%，日本占22%，歐洲占8%。均勻性，故而包括筆記本電腦在內的大多數(shù)便攜產(chǎn)品的液晶如今，幾乎所有的電子產(chǎn)品中都可以看到它的身影，功顯示設備背光源都是采用WLED (白色發(fā)光二極管)光源設計能指示燈，公交車上的可控式信息顯示牌，交通燈，這些我的，而像液晶電視、臺式電腦顯示器等這類不特別注重輕便們都可看到它的存在，那么一-直在使用，卻不知道那就是LED性的大型液晶屏，目前還是多采用CCFL (冷陰極熒光管)作的電子產(chǎn)品有哪些呢?其實啊，手機屏幕中，MP3/MP4 顯示屏為背光。中，GPS顯示器中，都有LED的存在，那就是LED液晶顯示背黃光_藍光YAG螢光粉黃光光模組，包括這兩年開發(fā)的筆記本電腦液晶屏，也廣泛的使藍光用了LED作為模組光源?？p光屠一ZnS些板(二) LED原理LED的工作原理和我們常見的白熾燈、熒光燈完全不同。GaN系白光LED。ZnSe系白光LED。從本質上來說，LED 是一種半導體器件，它的核心部分是由P圖1基本的 WLED結構型半導體和N型半導體組成的晶片，給某些半導體材料的PN結加上偏壓、有- -定的電流流過時，二極管就會發(fā)光，這是由然而這種CCFL存在著一- 些缺點:其-，也是最讓人頭痛于注入的少數(shù)載流子復合時，會把多余的能量轉換為光能而的問題是使用壽命較短;其二，限制了液晶顯示器色彩的發(fā)“映射”出來。換句話說，LED是利用化合物材料制成PN結.揮;其三，結構復雜、亮度輸出均勻性差;其四，體積較大, .的光電器件，它具備PN結結型器件的電學特性。發(fā)光二極管功耗不理想;其五，含有有害物質(水銀)?？梢杂弥绷?、交流、脈沖電源點亮，工作電流一般為 幾毫安LED作為LCD的背光源，與傳統(tǒng)背光技術相比，除了在色至幾十亳安，正向電壓多在1.5V~2.5V之間。域范圍的優(yōu)勢外，還有很多獨特技術優(yōu)勢，歸納如下:LED驅動IC主要控制電流。其要求特性為:1. 平面發(fā)光，方向性強。1.電流輸出一-致性 與恒定性。白光LED的順向電壓隨著2.響應時間短。LED輻射光為非相干光，光譜較窄，發(fā)射種類不同，極易發(fā)生分布不均現(xiàn)象，進而導致白光LED的輝角大，發(fā)光響應快(可達1ns)。度出現(xiàn)分布不均，如何使LED亮度獲得均勻性，成為LED驅3.單色性好，色彩鮮艷豐富。通過選用不同的材料可以實現(xiàn)多種顏色的發(fā)光，而且還可以通過紅、綠、藍三原色的動IC技術指標之一。2.LED偵錯功能。LED本身仍有可能因為溫度或使用時間組合實現(xiàn)全色化。等問題造成效率衰退，因此驅動IC本身就必須設計有效偵測4.發(fā)光效率高。5.耗電量少，輝度高。到LED內部產(chǎn)生的錯誤。3.電流增益功能。由于制作過程可能造成LED有差異，6.使用壽命長，高可靠性。采用環(huán)氧樹脂封裝，可承受LED驅動IC可透過改變數(shù)字碼方式，獲得相對的輸出電流，高強度機械沖擊和振動，不易破碎。7.安全性好，屬于綠色照明光源。LED發(fā)熱量低，無熱輻調整電流的偏差。4.脈沖寬度調變(pwm技術)。LED 驅動IC可以采用pwm射，冷光源，可以安全觸摸。[收稿日期] 2009- 08 01中國煤化工[作者簡介]吳琦(1981- ), 女,蘇州工業(yè)職業(yè)技術學院電子系助教,研MYHCNMH G.8.環(huán)保。有多種顏色，光源體積小，可隨意組合，易開這種固態(tài)新光源。進入21世紀后,隨LED功率和亮度的提升,.發(fā)成輕便薄短的小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護。除了汽車前照明燈外, LED全面進入了汽車照明和信號系統(tǒng)中但沒有一種LED可以直接產(chǎn)生白光，因為白光是太陽光，的應用。LED作為汽車車燈主要得益于低功耗，長壽命和響應或者是指可見光譜，關于用LED發(fā)白光的方法，實用化的有速度快等特點。最近幾年汽車的尾燈陸續(xù)改用LED 的設計不如下三種:斷增加，因為LED的使用壽命比傳統(tǒng)燈泡長，實際應用時幾1. 將三原色的R、G、B三種LED芯片組合封裝的方法;乎不需要更換燈源，此外LED 的消耗電力比燈泡低，因此同2.用藍紫色LED芯片激勵發(fā)R、G、B光的熒光體的方法;樣可以延長汽車電池的使用壽命。下圖是- -張車用LED尾燈3.藍色LED與利用它激勵的黃色熒光體組合封裝的方法。電路圖。U入人人I人人圖4而下面這張圖是WD4170高端電流檢測2MHz高亮度LED驅動器原理圖，可應用于建筑、工業(yè)、環(huán)境照明、汽車尾燈、圖2三種不同的白光LED產(chǎn)生的方法霧燈、RCL、DRL、 MR16及其它LED燈、指示燈、應急燈在小型液晶屏中，采用WLED作為背光，例如在手機液晶汽車燈,應急燈,霧燈等LED驅動IC屏中，通常采用3~4個WLED作為背光，PDA 中采用4~8個soT23- 6WLED作為背光。而在液晶電視中采用WLED作為背光時，由于單個WLED的發(fā)光量不夠，而且為了使其發(fā)光均勻，于是采用GND DRV LDC多個WLED.背光所需要的WLED數(shù)目，通常由屏幕的大小決定。WD4170下表中列出了各種大小的液晶屏所需的WLED數(shù)目。早早。號8ihos表1輸入電壓:5.5V至36V屏睿尺寸所需背光LED數(shù)應用場合手機。IP4，數(shù)碼相機(DC)圖5PMP，Webpad, PortahleDm2. LED應用于室內外裝飾14-32Portable .le DYD, Notelook裝飾燈市場是LED的另一個新興市場。通過電流的控制，40-8048 (高亮度)LCD Moitr, LCDTVLED可實現(xiàn)幾百種甚至上千種顏色的變化。建筑裝飾照明和家72(高亮度)庭照明，則需要將AC能直接變換成DC恒流源的LED驅動IC,目前還不能提供單個SOC的集成電路產(chǎn)品，大多數(shù)是模塊電路。建筑裝飾照明在國內各大城市應用已十分廣泛，節(jié)能效采用白光LED作為背光的小尺寸液晶屏，其結構如圖所果顯著。社會對家庭用LED照明燈需要量將是一-個天 文數(shù)字，示但目前的家庭用LED照明燈技術和生產(chǎn)成本離大批量生產(chǎn)還有一定的距離，尚需努力。3. LED應用于交通指揮、景觀照明、城市道路照明2008年，北京奧運會成功舉辦為LED提供了-一個很好的舞臺，近50萬顆紅、綠、藍大功率LED器件成功點亮水立方。(五)結束語LED驅動IC主要在控制電流通過，在設計上著重穩(wěn)定性與低功耗，強調偵錯功能，又常采用PIM技術來控制LED調光。目前的液晶顯示器市場，LED背光異軍突起，在逐步蠶食圖3控制系統(tǒng)電路了小熒屏的背光市場后，將會開始大規(guī)模地向筆記本電腦背目前，WLED背光已經(jīng)開始應用到筆記本電腦中去，在筆光進軍，向更大熒屏的液晶電視的應用也已經(jīng)開始。LED技術記本電腦中，至少需要用40顆以上的WLED。雖然WLED的發(fā)市場，在不斷的技術創(chuàng)新中，潛在著無限商機，相信有越來光效率比CCFL低，但WLED背光系統(tǒng)還更省電，這是由于其越多的照明設備將被LED取代。導光的效率高的原因。而且,LED背光板的壽命是目前冷陰極背光面板的1.5倍。[參考文獻](四) LED的其他應用電路[1]楊清德.LED照明工程與施工[M].金盾出版社,2009.1. LED應用于汽車車燈[2]倪星元,沈軍,周斌,吳廣明.光電子技術入門[M].北京化學在20世紀80年代中期, LED開始用于汽車中央高位剎車[3]彭軍.光電器件基礎與應田M1科學出版社,2009.工業(yè)出版社,2008.燈。進入90年代，汽車儀表LCD畫面背光照明普通采用LED[4]寧靜.LED中國煤化工顯示，2007.IYHCNMH G-27 -.