[精品文档]照明级白光led的性能与应用

2007年03月光源与照明2007年第期照明级白光LED的性能与应用杨光中国科学技术大学（合肥230029）摘要基于LED的快速发展，文中介绍了可以替代高能耗白炽灯，甚至是荧光灯的照明级白光LED的性能特点、结构特征以及驱动要求等。对于实际的替代使用具有一定的参考意义。关键词照明级白光LED性能特点驱动要求一般认为，作为性能优良的固体LED照明光源，白光LED是最具有应用前景的。因此世界上许多国家都投入了巨资，积极研究高功率、高效率的白光LED。目前已经有商品化的照明级白光LED，价格也在不断的下降。级的大功率、高性能的LED。其发光效率大于40LM/W。相对于以往的小功率、低效率的白光LED，由于照明级LED在发光性能、封装结构和使用要求等方面都有所不同，因此在应用上就具有一定的独特性。1白光LED的特性目前市面上可以见到的单颗封装单、多芯片型照1白光LED的性能明级白光LED的功率为W、3W、5W、0W、5W、所谓照明级白光LED是指单颗封装的、具有“瓦”20W等系列产品。具体的综合电参数见表所示。表1照明级白光LED的主要综合电参数标称功率/W开启电压/V工作电压/V工作电流/MA光通量/LM芯片数量/片显色性RA2334423040503233242050708035687800902020477002003004592570040045062025347007008008802白光LED的曲线参数图给出了W白光LED的电压电流曲线参数。图白光LED典型的电压电流曲线从图曲线可见当加在其上的正向电压小于开启电压时，正向电流很小，亮度很低。当加在其上的正向电压超过了开启电压时，LED开始导通并发光。随着正向电压的进一步加大，正向电流突然快速地4万方数据万方数据万方数据上升，发光的亮度也逐渐加大，正向电压与正向电流基本上呈现出线性的关系，因此必须要严格控制正向电流的大小，防止在使用的过程中超过其最大的电流而严重缩短其使用寿命，甚至于造成永久性的损坏。3白光LED的外形结构常见单颗封装的照明级白光LED的外形结构见图2所示。由于其功耗较大，为防止工作时PN结温度过高而影响使用寿命，散热就成为能否安全、有效工作的主要问题，同时为了将芯片输出的白光尽量有效地取出来，提高LED的发光效率也是至关重要的问题。通常大功率的白光LED都是由单个或多个芯片按照并联或串联模式封装在同一散热基片上，外观呈现为六角形（见图2A）。当然，也有较小功率（W）的白光LED是采用贴片形式（见图2B），主要是用于某些特殊的应用场合，如数码相机的闪光灯。2007年03月光源与照明2007年第期AB图2两种常见的白光LED的外形结构2白光LED的应用为了保证照明级白光LED不仅能得到良好的应用，而且能获得较高的使用效率，首先是需要使其满足一定的应用条件，其次是需要采用相适应的驱动电路来满足LED工作的参数配合要求。1应用条件驱动电路是一种专为LED供电的特种电源，要具有简单的电路结构、较小的占用体积以及较高的转换效率；驱动电路的输出电参数（电流、电压）要与被驱动的LED的技术参数相匹配，满足LED的要求，并具有较高精度的恒流控制和合适的限压功能。多路输出时，每一路的输出都要能够单独控制；具有线性度较好的调光功能，以满足不同应用场合对LED发光亮度调节的要求；在异常状态（LED开路、短路、驱动电路故障）时，电路能够对电路自身、LED和使用者都有相应的保护作用；驱动电路工作时，对其它电器的正常工作干扰少，满足相关的电磁兼容性要求。2线性驱动应用线性驱动应用是一种最为简单和最为直接的驱动应用方式（图3）。在照明级白光LED应用中，虽然存在着效率低、调节性差等问题，但由于其电路简单、体积小巧并能满足一般要求，因此在一些特定的场合应用较多。稳压电源VDD限流电阻R方式图3A示出的稳压电源限流电阻的驱动方式。电路的优点是结构简单、成本低。由于与LED串连的电阻上的附加损耗较大，并且线性稳压电源VDD自身的功耗也较大，因此两者叠加在一起所得到总体的效率很低（50），加上控制LED电流的精度低、亮度不可调节，所以一般只应用于较小功率和短时间照明的场合，如LED手电筒、应急照明灯。稳流电源VDD限流电阻R电子开关S方式图3B示出的驱动方式是图3A驱动方式的改进方式。其优点是不仅提高了LED电流的控制精度，而且LED的亮度也可以通过改变开关S的通断比来调节。然而，由于串联电阻和线性稳流电源的附加损耗均较高，因此所得到的总体效率仍然很低，具体的应用范围受到较大的限制。图3线性驱动应用3开关型驱动应用利用开关型驱动（图4）可以获得良好的电流控制精度和较高的总体效率。开关型驱动应用方式主要分为降压式和升压式两大类。降压式开关驱动方式降压式开关驱动是针对电源电压高于LED的端电压或者是多个LED采用并联驱动情况下的应用，电路见图4A所示。电路的主要原理是利用按照要求通断的电子开关S所得到的斩波电流，来得到满足LED工作时要求的正向电流值，通过电流的负反馈作用（由R0进行电流取样）使得流经LED的正向电流稳定在一定的范围内，同时可以兼有一定的调光功能。图4中的电感L的作用是起到S开通时储能和S关断后的续流作用，以减少流过LED正向电流的波动。升压式开关驱动升压式开关驱动是针对电源电压低于LED的端电压或者是多个LED采用串联驱动情况下的应用，电路见图4B所示。电路的工作原理是利用按照要求通断的电子开关S的通断作用。在S开通时电源V给电感L储能，S关断后L上的电压极性反转与电源电DD压VDD相叠加来得到满足LED工作时要求的正向电流值和正向电压值，通过电流负反馈作用（由R0进行电流取样），使得流过LED的正向电流稳定在一定的范围内，同时可以兼有一定范围的调光功能。5万方数据万方数据万方数据2007年03月光源与照明2007年第期图4开关型驱动应用4调光应用方式照明级白光LED不适合采用线性手段来调节其发光的亮度，应该采用保持正向电流的幅值不变（LED的工作电流），只改变正向电流单位时间内电流脉冲的宽度的方式来调光，因为这样不会改变其发光的光谱而造成白光的偏色。常用的调光应用主要采用以下几种方式（波形原理见图5）。脉宽调制方式脉宽调制是一种常见的调节LED亮度的方式。通过改变加在LED上的矩形脉冲电流的宽度大小，使得LED上得到的平均电流在较大的范围内改变，可以获得较大范围的调光效果。频率调制方式频率调制是另一种调节LED亮度的方式。保持加在LED上的矩形脉冲电流（幅值不变）的宽度不变，通过改变单位时间加在LED上矩形脉冲电流个数的多少，使得LED上得到的平均电流在较大的范围内发生变化，使得LED亮度具有较大范围的调节。位角调制方式位角调制是采用一串含有2进制序列脉冲，并且序列脉冲的每一位宽度都按照其位值的比例来延展。通过改变单位时间加在LED上的矩形脉冲电流占有位值所延展的宽度，使LED上得到的平均电流在较大的范围内发生变化，以调节LED的亮度。脉宽调制方式频率调制方式位角调制方式图5调光应用方式5综合技术比较式的电路特点、电路构成、优缺点以及电路效率的比采用不同的驱动方式和不同的电路构成所得到较。通过表2可以得到一个较为直观的结果，归纳如的电路的结果相差很大。表2给出了采用不同驱动方下表2照明级白光LED不同驱动方式的技术比较线性型驱动开关型驱动驱动方式稳压电源限流电阻稳压电源限流电阻电子开关降压型升压型电路简单，造价很低，可以准确控制LED的电流，实现可以准确控制LED的电流，实现LED温度补偿，输入电压优点占用空间小，无电磁LED的温度补偿，可能有电磁干范围宽，无需散热器，装置体积小，效率高，具有较大范围干扰。扰，具有一定的调光功能。的调光功能。电阻功耗大，不能方成本较高，体积较大，电源的功耗电路的构成复杂，装置的成本高，占用的体积大，需要考虑缺点便地控制电流，不能较大。电磁干扰问题，大电流时需要一定的散热空间。调光。效率很低，通常小于50较低，通常小于60较高，通常大于70采用线性方式的驱动电路的综合效率最低，LED的亮度不可调，但是电路的构成较为简单；采用开关方式的驱动电路的综合效率较高，可以有限度的调节LED的亮度，但是电路的构成较为复杂，可能还伴有一定的高频干扰；6万方数据万方数据万方数据线性限流加上电流控制开关的方式的效率中等，电路的复杂性也居于中等，可以局部调光。以上三种驱动电路各有特点，各有优劣，具体选用那种方式需要根据实际应用来加以比较、权衡。总之，照明级白光LED是一种（下转第24页）2007年03月光源与照明2007年第期图2A将硅原料放入融池内进行融铸,待冷却后形成安定状态的多结晶柱体,我们称之为铸锭。然后,进行破锭和太阳能电池切片加工。图2B是在被切的基本片上进行形成产生电位的P型和N型处理。另外,在电池片上印刷得到获取电流的电极而形成太阳能电池片。即使单片的太阳能电池片也能产生电能,但是为了获取更高的电压,必须将电池片进行串联组配，同时为了获取较高的强度和耐候性,在太阳能电池的周边安装钢化玻璃、密封材和铝框。至此得到最终的太阳能电池板见图3所示。图3太阳能电池板3太阳能控制器太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。4蓄电池蓄电池的作用是在有光照时将太阳能电池组发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。由于太阳能电池板的输出能量极不稳定,所以必须配置蓄电池后才能工作。一般有铅酸蓄电池、NICD蓄电池、NIH蓄电池，它们的容量选择直接影响系统的可靠性以及系统价格。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则首先在能够满足夜晚照明的前提下,把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，蓄电池容量过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。5照明灯具（LED）目前多数太阳能灯选用LED作为光源，LED寿命长，可以达到00000H以上，工作电压低，非常适合应用在太阳能灯上。特别是LED技术已经实现了其关键性突破，其特性在过去5年中有很大地提高，性能价格比也有较大地提高。另外，LED由低压直流供电，光源控制成本低，调节明暗，频繁开关都是可能的，并且不会对LED的性能产生不良影响。控制颜色，改变光的分布，产生动态幻景都是可能的，所以它特别适合在太阳能草坪灯上应用。6结束语欧洲一些发达国家如德国早已使用太阳能，美国也已经开始大量使用。我国最权威的太阳能发电研究机构之一教育部光伏系统工程研究中心曾列出这项技术的“节能清单”全国每年新增户外照明灯5000万盏，如果太阳能灯能占到千分之一，一年就能给国家节省近7亿度电，等于给国家送了一个0万千瓦的发电站。我们期待着这种最清洁的能源在不久的将来能走进千家万户。参考文献傅黎，国际太阳能新闻，太阳能，200552马胜红，太阳电池、组件及光伏方阵，大众用电，200633刘宏，高亮度白光LED直流照明灯的研究，节能与环保，200584何天龙，新型太阳能灯设计研究与应用，江西能源，2005（上接第6页）新近开发的可用于替代普通照明的大功率固体发光器件，虽然受制于目前的价格，在一定程度上制约了应用的速度，但是由于其具有的优良性能，随着研发技术的不断进步，可以预言照明级白光LED一定具有良好的应用前景。本文通过对其性能特点、驱动参数、驱动要求、驱动电路效率等问题的讨论，对照明级白光LED的实际推广应用具有一定的参考价值。24参考文献AVAGOTECHNOLOGICSASMTMX00HIGHPOWERLEDLIGHTSOURCEPRELIMDATASHEET2OSRAMOPTO高输出OSTARLIGHTINGLED3周志敏等LED驱动电路设计与应用4钟金元LED驱动电路的研究北京良业照明工程有限公司万方数据万方数据万方数据照明级白光LED的性能与应用作者杨光作者单位中国科学技术大学,合肥,230029刊名光源与照明英文刊名LAMPS育人为主题，提升学校素质教育实施水平。1学校全面开展深入学习实践科学发展观活动，通过两次党员民主生活会，一次行政班子民主生活会的形式，结合学校发展实际，大家深入剖析问题，寻求解决办法，坚持用科学发展观来统领学校工作的全局。2学校认真抓好班主任管理和培训工作，组织实施高一班主任竞聘，选拔了一批较为优秀的教师作为新高一班主任。组织班主任赴江苏省启东中学和上海大同中学考察学习，收获颇丰。3成功举办每周升旗仪式，本学期，在形式上更加新颖，倡导学生自主教育，以文明考风诚信考试新年校长献辞等为主题的教育活动，在学生中产生了极好的影响；同时在内容上更加丰富，邀请了县消防中队罗剑副中队长为我们进行消防安全教育宣传，邀请了县公安局交警大队钟际春副大队长为我们进行法制教育宣传，学校领导、教师和学生的参与面也逐步扩大。4校园文化建设逐步提高。利用校园横幅、校园橱窗、展板等形式，做了总计5次的大型宣传活动，努力打造文明、和谐、向上的校园。尤其是今年的教学开放周气氛浓烈，得到了我校师生以及教育主管部门的好评。心理健康教育工作稳步推进。本学期，在各年级累计开展心理健康教育课程达12次，成功承办2010年马鞍山市心理健康教育研讨会。学校花大力气，全校师生积极参与，申报马鞍山市语言文字示范化学校。5成功承办全县廉政文化进校园工作推进会。2009年10月27日，当涂县廉政文化进校园工作推进会在我校综合楼五楼会议室隆重举行。会议由县纪委、县监察局主持召开，全县各级各类学校校长参加会议。本次活动得到县领导和参会人员的一致好评。二、以有效为主题，加强教学常规管理，关注教师专业发展，努力提高教育教学质量。1、重视师德，弘扬正气，打造一支高素质教师队伍。师德不高，教学水平再高都没有效果。一年来，结合县局内强素质，外树形象师德专题教育活动，学校组织了师德标兵评选，师德专题有将征文。全体教师深刻理解了为人师表的内涵，注意时刻做学生的表率。2、为了提搞教师的专业水平，学校每年派出大批教师参加市、县教研活动，积极鼓励教师主持或参与课题研究，撰写教学研究论文，交流师生的思想，营造浓厚的学术氛围，工作总结当涂一中20092010学年度第一学期学校工作总结。提倡年级组教师集体备课，加强学科间横向联系和纵向沟通，一年一次的教学开放周活动，有大量外校教师来校交流，学校的教研工作进一步开展起来。3、教学常规管理得到进一步落实，教导处开展的问卷调查，学习委员座谈会，对每个教师的教学情况及时了解，同时及时反馈给相关教师，帮助教师尽快提高水平。学校通过承办多次、多学科市级公开课，通过老教师带青年教师磨课，既促进了老教师的专业进步，又有利于青年教师队伍的培养。2009年高考，本科达线稳中有增，重点院校录取有大面积提高。4前瞻性的抓好2010年高考备考工作。学校成立了2010届高考领导小组。明确提出二本上线率70的目标，制定了月考分析和目标跟踪管理制度。加强教学过程及备考管理，全方位调动师生备考的积极性。学校要求高三年级组正视现实，科学制定备考工作方案；振奋精神，严格落实常规管理；克难奋进，全力以赴抓好2010届高考备考工作。三以服务为主题，努力为师生提供良好的教学环境和生活环境。1保证教育教学需要，及时供应办公用品和教学用品器具；准时、无误地完成开学报名工作，并且积极组织处室人员清查缴费情况，了解到所有已缴费和未缴费学生名单。并及时催缴，避免学校造成损失。2积极做好校园的安全、绿化工作。完成了学校食堂的招标工作，为师生提供了一个管理更完善的食堂。千禧鹤集团承包以来，每月都及时核算及催交月承包费及水电费。下一步正努力使食堂办得让大家满意。3本着对师生负责的态度，认真落实校园强制责任险。本学期，为高一年级及其他年级新入校学生办理医疗保险卡，为有卡学生办理保险费续交工作。4在上学期一号机房招标工作的基础上，完成了一号机房的安装、调试、及验收工作。且对三号机房做了进一步的软件维护。四、以和谐为主题，丰富师生文化生活，注重校园文化建设。1完善各项资料的收集、整理、归档等工作。今年上半年以高分通过县教育工会组织的检查组验收。并申报市级星级职代会，待验收。成功完成第六届工会委员会换届工作。认真做好校务公开和网上信息公开。完善了校务公开制度和制定了信息公开指南。对学校的收费、评优评先、基建、物品采购、工作计划、教职工关心的热点问题定期和不定期的在公开栏和网上进行公开，接受群众的监督。使学校的各项管理更加民主和透明。2开展丰富多彩的文体活动，丰富广大教职工的业余文化生活。成功举办了庆元旦、迎新春教职工趣味运动会；庆祝建国六十周年征文和教职工乒乓球比赛；结合廉政文化进校园活动，举办了教职工廉政文化建设书画展；组织校乒乓球队和篮球队开展校际交流。通过活动的开展进一步增强了广大教职工的凝聚力和活力。关心老教师生活。春节前组织离退休教师迎新春茶话会和聚餐，同时向他们报告学校各项工作开展情况和虚心征求老教师对学校发展的建议。此外，每逢节假日，学校和工会都组织对离退休老教师的慰问。2009年又有18位青年教师顺利通过中级职称评审。3学校从办学理念、学校历史、师生规范、专业特色、校园标识等方面综合考虑，完善校园文化建设。这一年的校园板报、横幅、展板、校园广播等充实了学校教育内容，丰富了学生生活，对学生健全人格的养成和综合素质的发展，起到了极大地促进作用。笃信，谦恭；好学，弘毅的校训得到了很好的倡导。4团委进一步强化学生会工作，倡导开展自主教育。学校召开了第二届学代会，选举产生了新一届学生会，通过了学生会工作职责和章程。根据市教育局统一安排及我校活动计划，成功举办了第二届校园文化艺术节。不但丰富了学生的课余生活，还使部分同学的才能得到了充分展示，提高了团委和学生会在学生中的影响，取得了很好的效果。五、2010年工作思路及工作要点一抓学习，从行政班子到教师要认真学习贯彻党的十七大精神，以科学发展观为统领，全面推进学校各项工作的新进展。二进一步优化年级组管理工作，全力以赴备战2010年高考。2010年强力推进行政班子进年级组管理工作，服务年级，参与管理。三加强和改进学校德育工作，走特色德育之路，抓好学生行为习惯养成教育。四走内涵发展之路，深挖潜力，充分发挥集体备课组的作用，大兴教研之风，进一步完善教育教学质量的全程测评与监控。五改革完善班级量化考核办法，加强班主任的思想学习和培训，在各年级实施班主任培训计划，更新观念，明确不同层次班主任工作目标，提高班级管理能力。六加大校园现代化和信息化建设，做好校务公开，信息公开工作。民主治校，和谐发展，稳步推进新校去建设工作。七举全校之力，抓好高三毕业班工作。努力提高二本以上达线率，提倡毕业班级内部挖潜，抓中间，促两头，争取实现70的目标。七重视学校安全、综治工作，打造绿色、平安校园。八改进教师考评制度，定岗位定工作量定绩效，积极稳妥地做好绩效工资核定的前期工作。2009年，我们的成绩得到了上级领导部门的充分肯定。2010年我们将深入贯彻落实科学发展观，全力备战新一年高考，按县委、县政府的要求，努力把一中办成辐射力广、影响力深、吸引力强的优秀省级示范性高中。二0一0年二月二日七乐无穷，尽在新浪新版博客，快来体验啊请点击进入村委会三年工作总结村委会三年工作总结一、农业方面1、大力发展茶叶，鼓励和支持村民提高茶园密植度，推进有机茶叶生产，几年来我村的有机茶园面积和茶园密植都有了新的提高，村委会三年工作总结。2、做好退耕还林、封山育林工作，保护好林业资源，村民在退耕还林工程直接受益。做好护林防火工作，三年来，我村没有发生火灾事故。3、加强毛竹资源管理，特别是毛竹当年年份组织精干力量护笋养竹。每年村民从毛竹砍伐中直接收入达40多万元。二、以项目带动经济发展1、按照将汤口镇城区规划总体方案要求，迎接幅射芳村的总体思路，发展茅草磅，实施芳村农民新村的建设。芳村农民新村一期工程于2010年正式动工建设，总投资1200万元，目前已有25户开工建设，预计今年五六月份可入迁新居。2、在2010年汤口镇浮溪花园启动，村综合厂拆迁，购置了9348平方米的店面房。三、公益事业方面1、小学教育方面。2008年小学布局调整（并校），改造低年级学生宿舍、购买了学生用床和购置生活用品，加固加高栏杆等；2009年金竹坑小学维修等；2007年村共投资小学方面4万元。为提高小学教育教学质量，及时兑现承诺，对学校在期未考试中取得第一、第二、第三名次的班级分别给予奖励；拿出一定的资金用于六一儿童节、中小学艺术节、中小学生运动会、教师节，同时还支付小学用电、小学厨师全年工资。三年来共投入小学教育方面资金达142万元。2、2008年度浇筑村中道路胡同水泥路总长约1600米，平均宽度1米，不包括村民义务投工投劳部分，（挑河沙、运材料、浇筑水泥）。2008年还对山间水坑搭设简易桥梁，铺设水泥预制板。村委会购预制板47块，（村民投入义务工141工，抬水泥板和铺设水泥板）。2008年村对合作社死弯处近30米长的道路进行了拓宽改造，并加装防护栏。2009至2010年村对合作社到牛狮岭道路进行拓宽改造、加装防护栏，此工程总长470余米，36米宽，总投资402余万元。2010年村参照搞自来水工程模式，只提供材料，由村民投工投劳，不足资金实行捐款自筹的原则，启动了鸭坑低山1200米长的水泥道路硬化工程，该工程村共投入10万余元。2007年村加大对村庄整治整治力度，除拓宽道路外，还对主干道路进行了绿化；2008至2009年村投资16万元（包括拆老桥、征地、设计等），建造了村中水泥大桥。为使渔塘磅弃土场土地能增值，为引进进项目创造条件，同时考虑到沿河村民房屋安全，2010年村对新桥河磅进行了整治，投入5万元修建了158米长3米高的河磅。3、环卫卫生，加强村内环境卫生工作，几年来村每年安排两名专职环卫工作人员，从事村庄内的环境卫生清扫，做到垃圾当天清扫，当天运往垃圾焚烧场焚烧。村投入此方面每年均在14000元以上。4、按照上级有关加强计划生育硬件设施要求，村对计划生育服务室进行了大面积的改造和装修，仅2008年就投入3万余元，购置电视、VCD和桌椅等，工作总结村委会三年工作总结。5、公墓建设。2009年村公益性公墓正式动工建设，共建设100穴坟墓，此次公墓建设共征地五亩余，修建了一座跨度30米，宽3米的水泥大桥一座和一座小水泥桥；修筑了一条长360米，宽5米进山道路。2010年9月份，还对村公墓进行了基础配套设施的完善，在公墓进行绿化，浇筑了长400M宽26M的水泥路面。该工程共投入资金353万元。6、自来水工程。三年来村共投入近408万元，分别对芳村、金竹坑、鸭坑三大片自来水进行了改造，仅金竹坑自来水总支出118万元，（不包括挖水池、运弃土、挖管道义务工530工；挖进家管道300工；）。2010年为解决鸭坑村民饮水困难，村从10余里路远的高山头将泉水引到鸭坑村民居住区，并安装水表40余支（不包括村民投工投劳和自行购进户细水管在内）。2007年村同时还投入大量资金修建了吴村自来水。7、有线电视。为解决鸭坑村民不能收看有线电视问题，2008年11月份村共投资35万元