交流led頻閃效應(yīng)分析

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1、東南大學(xué)碩士學(xué)位論文半導(dǎo)體二投管CLED芯片l電線Cwlrebond封裝J反射杯環(huán)氧透臻正援C+}負(fù)極(一)(a)圖l-2(a)LED結(jié)構(gòu)圖，}if’支j箍：——一Kl_lP-一度匈死區(qū)一叫親l匿●_(b)(b)LED的I．V特性曲線一般而言，LED是由如GaAs(砷化鎵)GaP(磷化鎵)GnsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的。如圖1．2(b)所示，LED的非線性I．V特性曲線可知，LED的PN結(jié)具有正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性的特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)進(jìn)入P區(qū)，而空穴由P區(qū)進(jìn)入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流

2、子與多數(shù)載流子復(fù)合而發(fā)光。假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。由于復(fù)合是在少數(shù)載流子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面處產(chǎn)生。理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長入與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Eg有關(guān)，即：入≈1240／Eg(nIll)。式中Eg的單位為電子伏特(eV)。若能產(chǎn)生可見光(波長在380姍紫光～780ruIl紅光)，半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3．26～1．63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、價(jià)格很高，使用

3、不普遍【4】。單色光LED普遍被應(yīng)用于儀器儀表指示，交通信號燈，汽車信號燈(LED響應(yīng)速度快)和廣告顯示屏中【5】。1998年發(fā)白光的LED開發(fā)成功，這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝在一起做成，GaN芯片發(fā)藍(lán)光(波長=465啪)，高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光(峰值550衄)，LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，得到白光。至此LED進(jìn)入白光時(shí)代，為LED進(jìn)入普通照明領(lǐng)域掃清了障礙。1．1．2LED光源驅(qū)動(dòng)技術(shù)根據(jù)LED驅(qū)動(dòng)電源輸出的電流特性，可以將LED驅(qū)動(dòng)方

4、式分為直流型驅(qū)動(dòng)和交流型驅(qū)動(dòng)。直流型驅(qū)動(dòng)主要針對直流LED，負(fù)載只流過單方向的電流，而交流LED驅(qū)動(dòng)主要針對的是交流LED，負(fù)載流過雙方向電流。(1)直流LED驅(qū)動(dòng)方式目前市場上現(xiàn)有的絕大部分LED照明燈具主要都是直流驅(qū)動(dòng)大功率直流LED負(fù)載，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用方案如圖1-3所示，所以直流LED燈具中必須利用AC／DC將市電轉(zhuǎn)化為直流電。我們根據(jù)直流LED的電流特性，可將直流LED驅(qū)動(dòng)方式分為恒壓驅(qū)動(dòng)、限流驅(qū)動(dòng)、恒流驅(qū)動(dòng)和脈沖驅(qū)動(dòng)。l變壓器+整流l啐二[審囤吟圍}開關(guān)電源I圖1．3直流驅(qū)動(dòng)LED光源系統(tǒng)應(yīng)用方案恒壓驅(qū)動(dòng)主要保證LED兩端電壓保持基本恒定

5、，但是由于電壓中存在紋波，使得LED電流會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，根據(jù)LED伏安特性曲線，小電壓的波動(dòng)也可能導(dǎo)致電流較大的波動(dòng)，這樣由于LED負(fù)溫度效應(yīng)而容易導(dǎo)致燒毀LED同。所以恒壓驅(qū)動(dòng)對電源的精度要求很高，但是由于其相對恒流技術(shù)更成熟，在一些低端LED驅(qū)動(dòng)電源中仍有使用。2第一蘋緒論限流驅(qū)動(dòng)是指將LED電流限制在設(shè)定的范圍以內(nèi)的驅(qū)動(dòng)方式。根據(jù)限流的實(shí)現(xiàn)方式，又可以分為阻抗限流、飽和限流和分流限流。由于限流驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性高，主要廣泛應(yīng)用在一些中小功率的場合。恒流驅(qū)動(dòng)是指流過LED的電流恒定不變的一種驅(qū)動(dòng)方式，當(dāng)外界干擾使得電流增大或者減小時(shí)，L

6、ED電流都可以通過恒流電路的調(diào)節(jié)使得電流回到預(yù)期值。根據(jù)主功率器件的工作狀態(tài)，可以將恒流驅(qū)動(dòng)分為線性恒流和開關(guān)恒流。前者穩(wěn)流效果好，成本低，但電路效率低，主要用于中小功率場所。后者成本高，但是電路效率高，應(yīng)用于大功率LED照明場所。脈沖驅(qū)動(dòng)一般稱為電壓型脈沖驅(qū)動(dòng)，即LED負(fù)載兩端電壓是脈沖式的，一個(gè)周期內(nèi)，LED點(diǎn)亮一會(huì)后會(huì)熄滅一會(huì)，由于人眼具有視覺暫留特性，當(dāng)脈沖頻率高于視覺閾頻率后，人眼會(huì)認(rèn)為LED一直處在亮狀態(tài)【71。由于這種驅(qū)動(dòng)方式發(fā)光效率低，且驅(qū)動(dòng)性能沒有恒流驅(qū)動(dòng)好，所以脈沖驅(qū)動(dòng)實(shí)際應(yīng)用很少。(2)交流LED驅(qū)動(dòng)方式交流直接驅(qū)動(dòng)LED就

7、是用市電220v50Hz直接驅(qū)動(dòng)LED光源，其中省去了中間交流轉(zhuǎn)直流的整流電路，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用方案如圖l-4所示。吟囤圖1-4AC直接驅(qū)動(dòng)LED光源系統(tǒng)應(yīng)用方案AC．LED是利用交流直接驅(qū)動(dòng)的LED，它完全不同于傳統(tǒng)DC．LED的PN結(jié)芯片結(jié)構(gòu)，是由多個(gè)超細(xì)LED晶粒組成的。AC．LED微晶粒采用交錯(cuò)矩陣排列工藝，AC．LED中的微粒就是LEDPN結(jié)，具有二極管的單向整流特性，故可兼作整流的功能。AC．LED光源技術(shù)的關(guān)鍵是LED在芯片設(shè)計(jì)或封裝時(shí)的特殊排列組合技術(shù)，主要利用LEDPN結(jié)兼作整流，通過半導(dǎo)體制作工藝將多個(gè)發(fā)光單元集成在一塊芯片上，即

8、高功率單芯片LED技術(shù)，并采用交錯(cuò)的矩陣式排列工藝組成橋式電路，使交流電流可雙向?qū)?，從而?shí)現(xiàn)LED直接在交流電下發(fā)光的目的【8J例。A