传统的照明技术存在发光效率低（一般白炽灯发光效率20%左右，普通节能灯40~50%左右）、耗电量大、使用寿命短，光线中含有大量的紫外线、红外线辐 射，照明灯具一般是交流驱动，不可避免的产生频闪而损害人的视力，普通节能灯的电子镇流器会产生电磁干扰，且荧光灯含有大量的汞和铅等重金属，无法全部回 收则造成环境污染等问题。现代生产和生活的发展迫切需要一种高效节能、无污染、无公害的绿色照明技术取代传统照明技术。近年来，经过科学家的技术攻关，一 种新型光源技术-LED照明技术正在趋于成熟，并开始投入生产，走向市场。

LED（Lighting EmittingDiode）即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发 射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。LED技术始于上世纪五、六十年代，已经 广泛应用于工业生产和家庭生活，例如电子表、数字式万用表、LED液显电视机、微机液晶显示器、交通信号灯等，应用实例举不胜举。现在科技人员研制出的大 功率LED照明光源系列产品通过鉴定，填补了国内此类产品的空白，并以此打开了局面，开始向产业化发展。经有关部门技术鉴定。

物理解析

物理层面上，LED 类似于p-n 结二极管。作为p-n 结，当将阳极（p 区域）和阴极（n 区域）之间加正电压时，电子和空穴向截面移动。一旦电子和空穴复合将释放出能量，p-n 材料的物理特性决定了释放能量的形式，至于分立电路中用到的标准二极管，它们释放能量的方式可以是没有辐射的或者以可见光的方式向外释放。对于LED,它所发射出光的波长（也就是光的颜色）由p-n 结材料的禁带宽度特性来决定。要想提高性能，LED 材料要有低的反向击穿电压，也就是低的禁带宽度。

颜色

蓝光LED 在几年前得到了广泛的应用。将蓝光LED,绿光和红光LED 所产生的光混合将产生白光，这种可以产生白光的技术可以提供很宽的色域，光动态调谐特性好，显色性能出色（CRI），非常适合高端背光应用。用蓝光LED 和荧光粉的方式产生白光可以更简单更经济，它可以使一部分蓝光转换成黄光。黄光可以模仿眼睛所感受到的红光和绿光，因此蓝光和黄光混合就可以产生白光。这种方案可以提供良好的显色性能，但是由于制作工艺的差异和荧光粉厚度不同，使得这种方式产生的白光遭受着色温不一致的困扰。

图1：LED 几种基本颜色的比色图表

效率

对于LED 光源来说高效率是一个术语，当提到照明时，效率被定义为单位功率所产生的光，因此，在公制中，是用流明每瓦来衡量。最近一些LED 产品在介绍时承诺效率可以高达150 流明/瓦，比较而言，白炽灯为15 流明/瓦，荧光灯可以提供70 流明/瓦。因此LED 就会在不久的将来取代白炽灯和荧光灯吗？有可能，但是不幸的是一些LED 的效率数据只是停留在规格书上。问题在于LED 产生的相当一部分光在封装材料表面被反射回了LED 芯片，对于这样的事实LED 本身也无能为力。这部分反射回来的光可能是被半导体材料吸收然后转换成热量一样。

抗放射涂层，和将反射角降到最低都可以减少光的反射量和提高效率，降低反射角可以通过使用半球体封装，将LED 芯片放在中央来实现。然而这些技术还要取决于制作工艺的变化程度和比较高的额外费用来确保性能稳定。因此尽管LED在工业上正在被快速的采纳，但LED 的发展还有很长的路要走。

应用

近年来，LED在颜色种类、亮度和功率方面都有了极大的提高，以其令人惊叹而 欣喜的应用在城市室内外照明中发挥着传统光源无可比拟的作用。LED寿命最长可达10万小时，意味着每天工作8小时，可以有35年免维护的理论保障。低压 运行，几乎可达到100%的光输出，调光时低到近乎零输出，可以组合出成千上万种光色，而发光面积可以很小，能制作成1mm².经过二次光学设计，照明灯具达到理想的光强分布。快速发展的LED技术将为照明设计与应用带来新的发展，这是许多传统光源所 不可能实现的。如今LED照明在娱乐、建筑物室内外、城市美化、景观照明中应用也越来越广泛。

光动态调谐特性好，在卧室里，当你要放松时，你可以将它设置成绿光，当要看斗牛节目的时候，可以设置成红光。

驱动

LED 本质是电流驱动器件，也就是说，它的光强度随着正向电流IF 的变化而变化。光的颜色同样也是由正向电流来决定，LED 正向电压VF ，也会影响颜色的变化。于是，为了达到所需要光的颜色和亮度，有必要采用恒流驱动LED。一个简单的LED 驱动的框架可以由一个电压源和一个限流电阻组成（图2a）。这种方法最适合于窄输入电源，小电流的应用，这时候的LED 的正向压降略低于输入电压。但是当输入电压变化或者LED 的正向压降升高时，电流就会变化，因此光的强度和颜色就会改变。

图2：简单的LED 驱动框图

A．电源源和限流电阻 B.线性稳压电源 C.开关电容D. 开关稳压电源线性稳压电源常被应用在降压比率比较小的情况下，对LED 电流进行紧密控制（如图2b）。在要求小电流升高的情况下，可以利用开关电容电路（图3c）。

至于宽输入范围，大电流应用，像上面的方法实现的简单驱动结构会导致功耗非常高，效率非常低。所以将需要更高效和相应更复杂的解决方案，像开关稳压电源（图2d）。开关稳压电源通过切断功率流和控制占空比大小来实现功率控制，这种方式可以得到有规律振动的电流电压。可以将开关稳压电源设置成隔离或非隔离的方式来实现电压或电流的降低(buck)或升高(boost),或两种功能同时发生(buck-boost)。

总之，设计者在选择开关稳压电源时，在给定功率转换要求下要对成本和性能进行折中选择。另一方面，为了正常驱动LED，开关稳压电源应当设置在恒流工作模式。当能提供最佳的成本和性能折中方案时，那一种开关稳压电源拓扑结构可以简单的设置成电流源？请看文章的第二部分。