半導體照明相關研究參考論文

半導體照明相關研究參考論文

　　半導體照明這一新興領域的出現，使同時專長於電力電子學、光學和熱管理學（機械工程）這三個領域的工程師成為搶手人才。

　　目前，在三個領域都富有經驗的工程師並不很多，而這通常意味著系統工程師或者整體產品工程師的背景要和這三大領域相關，同時他們還需儘可能與其他領域的工程師協作。系統工程師常常會把自己在原有領域養成的習慣或積累的經驗帶入設計工作中，這和一個主要研究數字系統的電子工程師轉去解決電源管理問題時所遇到的情況相似：他們可能依靠單純的模擬，不在試驗檯上對電源做測試就直接在電路板上佈線，因為他們沒有認識到：開關穩壓器需要仔細檢查電路板佈局；另外，如果沒有經過試驗檯測試，實際的工作情況很難與模擬一致。 在設計LED燈具的過程中，當系統架構工程師是位電子電力專家，或者電源設計被承包給一家工程公司時，一些標準電源設計中常見的習慣就會出現在LED驅動器設計中。

　　一些習慣是很有用的，因為LED驅動器在很多方面與傳統的恆壓源非常相似。這兩類電路都工作在較寬的輸入電壓範圍和較大的輸出功率下，另外，這兩類電路都面對連線到交流電源、直流穩壓電源軌還是電池上等不同連線方式所帶來的挑戰。 電力電子工程師習慣於總想確保輸出電壓或電流的高精確度，但這對LED驅動器設計而言並不是很好的習慣。諸如FPGA和DSP之類的數字負載需要更低的.核心電壓，而這又要求更嚴格的控制，以防止出現較高的誤位元速率。因此，數字電源軌的公差通常會控制在±1%以內或比它們的標稱值小，也可用其絕對數值表示，如0.99V至1.01V。在將傳統電源的設計習慣引入LED驅動器設計領域時，通常帶來的問題是：為了實現對輸出電流公差的嚴格控制，將浪費更多的電力並使用更昂貴的器件，或者二者兼而有之。 成本壓力 理想的電源是成本不高，效率能達到100%，並且不佔用空間。電力電子工程師習慣了從客戶那裡聽取意見，他們也會盡最大力量去滿足那些要求，力圖在最小的空間和預算範圍內進行系統設計。在進行LED驅動器設計時也不例外，事實上它面對更大的預算壓力，因為傳統的照明技術已經完全實現了商品化，其價格已經非常低廉。所以，花好預算下的每一分錢都非常重要，這也是一些電力電子設計師工程師被老習慣“引入歧途”的地方。 要將LED電流的精確度控制到與數字負載的供電電壓的精度相同，則會既浪費電，又浪費成本。100mA到1A是當前大多數產品的電流範圍，特別是目前350mA（或者更確切地說，光電半導體結的電流密度為350mA/mm2）是熱管理和照明效率間常採納的折衷方案。控制LED驅動器的積體電路是矽基的，所以在1.25V的範圍內有一個典型的帶隙。要在1.25V處達到1%的容差，亦即需要±12.5mV的電壓範圍。這並不難實現，能達到這種容差或更好容差範圍的低價電壓參考電路或電源控制IC種類繁多，價格低廉。當控制輸出電壓時，可在極低功率下使用高精度電阻來反饋輸出電壓（如圖1a所示）。為控制輸出電流，需要對反饋方式做出一些調整，如圖1b所示。這是目前控制輸出電流的唯一且最簡單的手段。圖1a：電壓反饋；圖1b：電流反饋深入研究之後，就會發現這種做法的一個主要缺點是：負載和反饋電路二者是完全相同的。參考電壓被加在與LED串聯的一個電阻上，這意味著參考電壓或LED電流越高，電阻消耗的功率越大。