文档介绍：课程小论文——发光二极管LED的驱动电路与应用
学生:李祝怡刘代兵潘文宇指导老师:陈永强
摘要:发光二极管在生活中运用相当广泛,常作为指示灯、手电筒、显示板等。随着白光LED的出现,也开始被用于照明。它不但节约电,用电效率高,而且制造原料丰富,它被誉为21世纪的新型光源。但是要全面普及LED,就必须攻克LED驱动这个难题。本文主要是对LED的驱动进行简单的总结,让大家对LED有一个初步的了解。本文也涉及一些发光二级管的应用,包括它的前景和可能的发展方向,用以更加全面的展现出LED的应用情况。
关键词:发光二级管;原理及结构;驱动电路;分类与应用
1引言
由于LED具有高亮度、高效率、高可靠性、长寿命以及多色等特点,使其应用范围不断扩展,电子告示牌、交通信号灯、室内照明、建筑照明和汽车尾灯等领域。为了使LED 应用于各种电路中,设计有高集成度、最简外围电路、高效率、大功率以及可调光功能等优点的LED驱动电路设计成为了热点。
本文的目的是简单介绍一下LED的构成,它的驱动电路以及一些应用。我们把这些知识点总结在了下文中。
2 LED的相关知识
LED简介
LED (Light Emitting Diode)即发光二级管。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。
图1 常见的LED发光二级管
LED发光原理
当PN 节外加正向电压时(P 型半导体接电源正极,N 型半导体接电源负极),外电场与内电场作用,总的效果是削弱内电场,从而空穴和电子可以再向对方区域扩散形成稳定的电流。此时高能态的电子与空穴复合时就把多余的能量以光
的形式释放出来,从而把电能直接转化成光能。当然在发光二极管的PN 节上加反向电压(P 型半导体接电源负极,N 型半导体接电源正极),由于内电被加强,所以进一步阻止了多数载流子的扩散运动,电路不能导通就不能发光。
图2 LED发光原理图
LED的结构
LED的心脏是一个半导体的芯片,芯片的一端附在一个支架上,较短的一端是阴极,另一端连接电源的正极,使整个芯片被环氧树脂封装起来。半导体芯片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量。
图3 LED的结构图
无机半导体物料和发光颜色
以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色:
铝砷化镓(AlGaAs)-红色及红外线
铝磷化镓(AlGaP)-绿色
磷化铝铟镓(AlGaInP)-高亮度的橘红色,橙色,黄色,绿色
磷砷化镓(GaAsP)-红色,橘红色,黄色
磷化镓(GaP)-红色,黄色,绿色
氮化镓(GaN)-绿色,翠绿色,蓝色
铟氮化镓(InGaN)-近紫外线,蓝绿色,蓝色
碳化硅(SiC)(用作衬底)-蓝色
硅(Si)(用作衬底)-蓝色(开发中)
蓝宝石(Al2