一.發光原理
led 使用資料大全彙總（一）
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第一部分：基礎知識
發光二極體是由ⅲ-ⅳ族化合物.如 gaas、gap、gaasp/gaalas、ingaalp、gan 等半導體製成的,其核心是
pn 結,因此它具有一般 p-n 結的 i-n 特性,即正嚮導通反向截止,擊穿特性.此外,在一定條件下,它還具有發光
特性,在正流子(少子)一部分與多數載流子(多子)復合而發光.若能產生可見光(波長在380mm 紫光-780nm 紅
光)二.相關效能引數
1.發光強度ⅳ ;發光二極體的發光強度通常指法線方向上的發光強度.若在該方向上輻射強度為(1/683)w/sr,
則發光1坎德拉(cd),led 發光強度小,所以發光強度常用坎德拉(mcd)作單位.
2.半值角1/2和視角:1/2是指發光強度值一半方向與發光軸向的夾角.半值角的2倍為視角.
4.發熱是固體光源本身的乙個特點,led 也是如此。它本向所散發出的熱是否可以及時匯出或散發出去,將成
為影響 led 壽命的一致使因素.
led 路燈的研發現狀
led 作為路燈的光源，它和傳統路燈光源比較有許多優點。其一，led 是一種半導體二極體，它的壽命非
常長。當光通量衰減到80%時，其壽命達到了25000 小時。而金屬鹵化物燈的壽命在6000~12000 小時，高壓
鈉燈的壽命是12000 小時。其二，led 的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，放置在乙個有引線的架子
上，然後四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以 led 的抗震效能好。其
三、白光 led 的光色
比高壓鈉燈好。在中間視覺水平下，人眼在高色溫環境裡比低色溫環境更容易辨別事物。白光 led 的顯色性
也比高壓鈉燈好很多，高壓鈉燈的顯色指數只有20 右左，而白光 led 可以達到65~80。其
四、led 能實現較
完美的調光功能。由於 led 的工作範圍較大，其光輸出和工作電流成正比，因此可以減小電流的方法來調光。
另外，由於 led 進行頻繁開關對其沒有太大的損傷，led 的調光還可以採用脈衝寬度調節的方法來得到，通
過調節電壓的占空比和工作頻率，能夠有效調節 led 的發光強度。其
五、在燈具的光學系統內，led 光源的
光通量損失最小。與傳統光源不同，led 是半空間發光的光源。高壓鈉燈或金屬鹵化物燈是全空間發光的光
源，需要將乙個半空間的出射光線改變180°方向投向另一半空間內。當我們依賴反射器來完成時，反射器對
光線的吸收和光源自身的擋光是不可避免的。而使用 led 作為光源，不會存在這方面的損失，光線的利用率
比傳統光源高。最後，led 光源不含有害金屬汞，不象高壓鈉燈或金屬鹵化物燈在報廢時對環境造成危害。
夜晚來臨時，你駕車行駛在馬路上，路燈忠實地陪伴你，使你安全地回家。路燈帶給你的視覺舒適感受
首先**於路面的亮度比較均勻，然後馬路兩邊的人或物也能看見，使你能了解可能會突發的情況。路燈的
照明達到了上述的要求時，它的配光一定是合理的。因此，如果你使用 led 路燈時，雖然它擁用較好光色、
壽命長、調光功能等優點，它的配光水平仍然是致關重要的。目前，led 路燈剛剛起步，需要不斷地完善，
無論是路燈的光學結構設計，還是散熱技術，都還在不斷改進中。
led 路燈和使用傳統光源路燈的光學設計方式是不同的。傳統光源路燈是通過使用反射器將乙個光源的
光通量平均分配到受照路面上。而 led 路燈的光源由非常多個 led 組成，通過設計每個 led 的投射方向，
使受照路面獲得均勻的照度。
目前，led 路燈在次幹路和支路上的應用前景非常好。次幹路是城市中與主幹路結合組成路網，起集散
交通作用的道路。次幹路的照度要求達到15lx，照度均勻度0.4，平均亮度要求達到1.0cd/m2，亮度總均勻度
0.4，亮度縱向均勻度0.5，閾值增量≤10。達到節能水平的 led 路燈，在照明質量達到以上要求的同時照明
功率密度應小於國家標準的規定，當車道數≥4 條時，照明功率密度≤0.70，車道數＜4 條時，照明功率密
度≤0.85。為滿足上述要求，led 路燈的配光形狀應有嚴格的要求。在馬路的縱向，光束應投射到較遠的地
方，使得燈具的間距增大。在路燈的下方，光強應是最小的，隨著仰角 γ 增大，光強 i′增大。當 i′和 γ
滿足一定的函式關係時，路面能得到均勻的照度。此函式關係如下：
當然，由於光學設計的複雜性，配光形狀難以完全符合此函式關係，可以減小 γ 角的投射範圍，減少
燈間距來得到均勻的照度。在馬路縱向，最大光強度的投射方向與馬路縱線應成一定的角度 c，角度 c 的大
小決定於馬路的寬度，見圖2。在垂直於馬路的方向上，路燈的配光曲線形狀也可以按這個函式關係設計，γ
角的範圍決定於馬路的寬度（c=90\u65289x和行人路的位置（c=270\u65289x，見圖3。
目前，在許多任務廠設計的 led 路燈中也不乏有配光姣好的例子。比如圖4 是一款120wled 路燈的配光
曲線。它的最大光強通過 c 角15°，γ 角57.5°。c=0°、180、15°的配光曲線的形狀接近於公式1 的函
數關係式。此燈具用在四車道的次幹路上，雙側對稱布置，當燈杆高度為8 公尺，燈具間距30 公尺時，照明質量
符合國家關於道路照明標準的要求，結果如表1。其照明功率密度（lpd）是0.70，也達到了對高壓鈉燈路燈
的照明功率密度要求。
前面提到過 led 光源的半空間發光的特點，led 光源在燈具內使用，光源光通量的損失比高壓鈉燈或金
屬鹵化物燈少。就目前來講，led 光源的光效達不到高壓鈉燈或金屬鹵化物燈的水平，即相同功率的光源，
光通量沒有高強度氣體放電燈高。但是，由於 led 光源的半空間發光的特點，使得 led 燈具的光通量輸出可
以接近於高強度氣體放電燈燈具水平。當路燈將光線照射到路面上，光線的投射方向只存在半個空間。高強
度氣體放電燈的發光空間佔據了整個空間，見圖5（a）。如果沒有燈具，光源的上半空間光線全部浪費。使用
燈具，反射器可以將上半空間的光線反射到下半空間內，但反射器對光線的吸收作用，以及光線反射時受到
光源自身的遮擋轉換成熱能，或反射器對光線二次反射的再吸收，光源的一部分光線損失了。
燈具效率是反映光源光線損失程度的引數。從小功率高壓鈉燈路燈（70w~150w）光度效能狀況來看，燈
具效率一般處於65~75%的水平。以100w 高壓鈉燈為例，也就是說即使光源的光通量達到8000lm，路燈的光通
輸出有5200lm~6000lm。led 光源在這方面是具有優勢的，led 的發光只存在於半個空間，見圖5（b），在不
用燈具的情況下，也能將光線100%投射到路面。對燈具需要設計的是在較小的角度範圍內改變光線的投射方
向，在這個過程中，光的損失是微小的。目前，led 路燈的光效達到了40~50lm/w，以100wled 路燈為例，燈
具光通量輸出可以達到4000~5000lm。目前，led 路燈才剛剛起步，相信不斷地加強設計力量，路燈的配光會
更加優化，最後達到完美。
目前，led 路燈還不能用於主幹路。主幹路是連線城市各主要分割槽的干路，採取機動車與非機動車分隔
形式。機動車在主幹路上的行駛速度比次幹路快，照明水平比次幹路高。主幹路的照度要求達到30lx，照度
均勻度0.4，平均亮度要求達到2.0cd/m2，亮度總均勻度0.4，亮度縱向均勻度0.7，閾值增量≤10。達到節能
水平的路燈，應在照明質量應達到以上要求的同時照明功率密度應小於國家標準的規定，當車道數≥6 條時，
照明功率密度≤1.05，車道數<6 條時，照明功率密度≤1.25。主幹路上大多使用250w 或400w 高壓鈉燈路燈，
250w 或400w 高壓鈉燈的光源光通量達到28000lm（250w）和48000lm（400w）。這種大功率路燈的燈具效率一
般在75~85%之間，因此，燈具的光通量輸出最低也有21000lm。以一盞250w 高壓鈉燈路燈為例，燈具效率83.5%，
配光曲線如圖6 所示，其最大光強通過 c 角10°，γ 角70.0°。c=0°、180、10°的配光曲線的形狀良好。
這款路燈可使用在四至六車道的主幹路，路面照明質量結果如表2。目前，光通量小是 led 路燈不能應用在
主幹路上的主要原因。不同光通量檔次的燈具應使用在不同級別的道路，否則，達不到節能的效果。
led 作為新光源，應在照明裝置中充分利用它的優點，改善它的缺點。led 是嵌入照明器具中使用的，
由於 led 晶元的發熱量大，在做成大功率燈具時遇到了困難。各公司目前正在努力解決的課題之一就是「散
熱」。雖說發光效率越來越高，但 led 晶元的發熱量仍然很大。如果採取散熱措施，led 晶元的溫度就會過
高、導致晶元本身及封裝樹脂效能的惡化，從而最終引起發光效率的降低和壽命的縮短。led 最重要的效能
就是「長壽命」，為了不影響這一指標，就需要設法將晶元上產生的熱量散出去。改善 led 的發熱問題是攻
克大功率照明燈具的關鍵。
表2關於 led 燈具的節能狀況，對於不同的產品應用型別應區分認識。與傳統光源相比，白光二極體不如單
色光二極體在節能上有突出的貢獻。最初 led 用作儀器儀表的指示光源，後來各種光色的 led 在交通訊號燈
和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以12 英吋的紅色交通訊號燈為例，
本來是採用低光效的140 瓦白熾燈作為光源，它產生2000 流明的白光。經紅色濾光片後，光損失90%，只剩
下200 流明的紅光。
而在新設計的交通訊號燈中，採用了18 個紅色 led 光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生
同樣的光效。汽車訊號燈也是 led 光源應用的重要領域。1987 年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈，由
於 led 響應速度快（納秒級），可以及早讓尾隨車輛的司機知道行駛狀況，減少汽車追尾事故的發生。白光
二極體燈具的節能主要體現在小功率的、原來使用白熾光源的燈具，比如手電筒、筒燈等。led 路燈一直在
不斷進步，步子越走越快。希望在不遠的將來，led 路燈以優異的表現更廣泛出現在城市的脈絡中。
LED知識大全
半導體照明 led 1 光的本質是什麼，物體發光有哪幾種方式？4 2 謂電致發光？半導體發光為何屬冷光？5 4 簡單介紹一下led的發展歷史好嗎？5 5 請問照明光源的基本種類與主要效能有哪些？6 6 如何描述led的基本特性？6 7 傳統光源相比，led光源有哪些優點？8 9 何謂綠色照明光源？它...
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目錄前言2分析boost和buck boost等拓撲結構的led驅動2 需要恆定電流2 boost調節器3 buck boost調節器4 其它拓撲5 led照明的電源拓撲結構6 恆流驅動led7 拓撲選擇7 降壓和公升壓型電路拓撲8 反激式轉換器10 調光技術11 小結11 前言 市面上的led驅動...