LED被首次展示是1962年通用電氣的Nick Holnyak。在接下來的20年里，人們對LED照明的物理學理解，足以使LED取代白熾燈泡及指示燈和數字顯示器的真空管。在20世紀90年代初在惠普、東芝和日亞的研究人員推出了高亮度紅色、綠色和藍色LED。

作者：Paul Greenland，技師、共同創辦人兼副總裁，mSilica

 在幾乎所有黑白信號應用中，因為可靠性和發光效率、光輸出與輸入功率之比的優越，LED已經開始取代白熾燈。路上的快速旅行將證實這一點，大部分交通燈，特別是新安裝的都使用了LED。事實上，在90年代末，LED的發光效率已超過了白熾燈和接近了熒光燈。LED的效果顯示在圖1。二極管包括一個攜帶電子的n層和一個攜帶孔穴的P層。當正向電壓加到該結構（負極為N層，正極為P層），電子從n層注入與空穴發射光子輻射重組。光子的波長和顏色取決于電子和空穴能量水平的差異。


為什么調光？

LED的調光要求首次出現在小型手機液晶顯示屏背光。一旦手機從簡單的語音應用演變為攜帶多媒體內容，尤其是視頻的設備，顯示器及其背光的功率消耗就變得很顯著了。來自RGB混合或熒光粉下變換藍色LED的白色背光盡管可用，但對延長觀看時間功耗太高。同時，大幅面液晶顯示器已在取代個人電腦的CRT顯示器。

適用于辦公設備以及消除有害物質（如用于冷陰極熒光背光的汞）的能源效率標準，將固態照明特別是LED推到了技術的較前沿。手機和電腦顯示器的LED調光背光變成了更加先進的方法，可以節約能源，提高液晶電視顯示對比度。事實上，液晶電視顯示器的內容自適應亮度控制中的視頻處理器根據實時視頻內容動態調整顯示區的亮度已經司空見慣。這是迄今為止較苛刻的調光應用，這些應用需要精確定時和LED電流控制，而沒有干擾視頻信號，或造成可見失真，如顯示閃爍，這是由視頻和調光控制信號諧波之間的互調引起的。

視覺顯示應用需要較先進的調光解決方案，并不斷根據節約能源的目的進行調整。從能量效率考慮一般照明應用需要調光。例如較新一代“智能大廈”的照明是分區的，以便在白天該大廈窗戶周圍的人工照明是較少的。在這種設施中燈具是連網的，以便部署在某些點的傳感器可以保持環境光水平不變，或在沒有人在該區域時關掉燈。調光也可作為部分的RGB混合創建照明系統。例如超級市場可使用發射光譜的有熒光粉的熒光燈，使肉類或蔬菜的外觀更具吸引力。RGB LED的可以混為一個特別的光譜輸出，實現額外的能源節約和更高的可靠性。

LED可以用直接電流（幅值模式）或用脈動電流（PWM）或混合技術來驅動。首先檢查以dc簡單操作的LED。但該器件的低動態電阻給它一個高靈敏度的正向電流，以改變正向電壓。此外，可以發現，正向電流的直接改變可以改變不同亮度LED的發射波長。對比度調光可通過脈寬調制實現，可以控制脈沖持續時間，而不是改善顏色穩定性的電流幅值收益。這種穩定性是犧牲發光效率獲得的。在較高的正向電流下，LED發光輸出已趨于飽和。圖2顯示了驅動和調光LED的兩種技術。第1行顯示了直接電流驅動LED的非線性亮度輸出。第2行顯示了用脈寬調制的紅色電流驅動的同一個LED。結果表明，對于一個特定的平均正向電流，PWM驅動的損耗以發光輸出Detaø_loss表示。造成這一差別的原因是，LED工作在較低發光效率I_H一個點。在混合情況下，這是直接電流和PWM技術的組合。混合方法唯一的缺點是調光范圍可能會減小。

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本文摘自《功率系統設計》（Power Systems Design China）2010 5/6月刊，“LED的調光藝術”p43。