LED应用技术

本书按照教育部近期新的职业教育教学改革要求，在示范性高职院校建设项目成果基础上，结合作者多年来的教学经验，与企业工程技术人员合作共同编写而成。全书结合LED应用行业岗位的职业技能需求，重点介绍LED基础知识、制造与封装工艺、检测与安装方法、驱动电路分析与设计、数码显示器和显示屏应用、单片机LED控制系统设计、LED新技术与配光应用等。本书内容新颖，实用性强，将LED相关知识与实践操作有机地融为一体，注重培养读者的专业能力与解决实际问题的能力。本书为高等职业专科院校相应课程的教材，也可作为开放大学、成人教育、自学考试、中职学校、培训班的教材，以及LED工程技术人员的参考工具书。本书配有免费的电子教学课件和练习题参考答案，详见前言。

学习单元1LED基础知识1
知识分布网络1
1．1LED的发展与产业分布2
1．2光与色的基本特性8
1．2．1光的基本知识8
1．2．2光的视觉性质14
1．2．3颜色的基本特性及光色混合17
1．2．4光色的心理感觉及环境影响19
1．2．5光色的对比并置与表色系统21
1．3LED的发光原理、性能及应用22
1．3．1LED的基本结构与导电性22
1．3．2LED的发光原理24
1．3．3LED的特性参数与性能25
1．3．4LED的分类与常见器件形式28
1．3．5白光LED的种类、实现方法与结构31
1．3．6超高亮度LED与LED照明应用36
知识梳理与总结39
练习题140
实训1认识光与颜色40
实训2LED的万用表检测41
学习单元2LED的制造与封装43
知识分布网络43
2．1LED衬底材料的要求与种类44
2．2LED的外延工艺技术46
2．2．1LED对外延材料的基本要求46
2．2．2几种主要的外延材料47
2．2．3LED芯片的外延技术及外延设备49
2．2．4外延技术和设备的发展趋势51
2．3LED的芯片技术53
2．3．1优化芯片发光层能带结构53
2．3．2光引出效率的提高技术54
2．3．3电极及电流扩展技术59
2．4LED的封装技术61
2．4．1LED的封装形式和结构61
2．4．2功率型LED封装技术63
2．5白光LED技术67
2．5．1可见光光谱与白光LED的关系68
2．5．2人造白光的合成68
2．5．3白光LED的实现方法69
2．5．4照明用白光LED存在的问题及其对策74
2．5．5荧光材料77
2．5．6白光LED的特性78
2．6LED的散热技术80
2．6．1LED的结温、热阻与热分析80
2．6．2采用微通道致冷器（MCC）的LED散热81
知识梳理与总结84
练习题284
实训3大功率LED固晶84
实训4大功率LED焊线88
实训5大功率LED封胶90
实训6大功率LED测试93
学习单元3LED的检测与安装95
知识分布网络95
3．1LED的技术参数与技术标准96
3．1．1LED的技术参数96
3．1．2LED的相关技术标准现状与发展动向97
3．2LED技术参数的测量100
3．2．1LED光学参数的测量100
3．2．2LED电学参数的测量107
3．2．3LED热特性参数的测量113
3．3LED的安全认证115
3．4LED分选技术116
3．5LED的焊接与安装119
3．5．1LED引脚的成形方法119
3．5．2LED的焊接要求119
3．5．3手工焊接的步骤120
3．5．4安装LED技术要求122
3．5．5LED显示器的焊接122
3．5．6LED清洗方法122
3．5．7LED使用注意事项123
知识梳理与总结123
练习题3124
实训7LED特性测试124
学习单元4LED驱动电路分析127
知识分布网络127
4．1LED驱动器128
4．1．1LED驱动器的要求128
4．1．2常用的LED电源驱动方案128
4．1．3LED显示驱动方式129
4．2LED与驱动器的匹配133
4．2．1LED全部串联方式134
4．2．2LED全部并联方式135
4．2．3LED混联方式135
4．2．4交叉阵列形式136
4．2．5LED驱动电路的拓扑结构136
4．3典型LED驱动器及应用138
4．3．1电容降压式LED驱动器138
4．3．2电感式LED驱动器140
4．3．3电荷泵式LED驱动器141
4．3．4LED恒流驱动器144
4．3．5LED调光驱动方法145
4．4典型DC/DC变换电路146
4．4．1无隔离的DC/DC变换电路146
4．4．2有变压器隔离的DC/DC变换电路147
4．5白光LED驱动电路149
4．5．1白光LED调光功能的实现方式149
4．5．2白光LED驱动方案的选择150
4．5．3常见的白光LED驱动电路150
4．6LED集成驱动电路152
4．6．1电荷泵典型集成驱动电路152
4．6．2开关式DC/DC变换器驱动电路155
4．6．3限流开关158
4．6．4闪光灯用LED驱动器160
4．6．5六路串联白光LED驱动集成电路162
4．6．6集成肖特基二极管的恒流白光LED驱动器163
4．6．7低功耗高亮度LED驱动器164
4．6．8具有诊断功能的16通道LED驱动器165
知识梳理与总结166
练习题4167
实训8可调光台灯电路制作167
学习单元5LED驱动电路设计172
知识分布网络172
5．1全彩色LED大屏幕驱动器设计173
5．1．1TLC5941芯片的特点与功能173
5．1．2基于TLC5941的动态扫描驱动电路174
5．2用升/降压式变换器设计LED照明驱动器176
5．2．1升/降压式变换器的工作原理176
5．2．2输出电压反馈177
5．3大型LED显示系统设计178
5．3．1大型LED显示系统的主要技术难点及应对策略178
5．3．2显示屏系统硬件结构及原理179
5．3．3显示屏系统软件设计181
5．4自定制LED驱动器的设计与应用183
5．4．14位7段LED显示器183
5．4．24位7段LED显示驱动器芯片184
5．4．36位“米”字段LED显示驱动器芯片185
5．4．4LED显示驱动器芯片的应用185
5．4．5LED显示驱动器芯片的软件编程186
5．5用单片机设计LED彩灯控制器187
知识梳理与总结191
练习题5192
实训9LED变色灯制作192
学习单元6LED数码显示器和显示屏196
知识分布网络196
6．1LED数码显示器197
6．1．1LED显示器的结构197
6．1．2LED数码显示器的分类198
6．1．3LED数码显示器的特殊参数198
6．1．4LED数码显示器的应用199
6．2LED显示屏210
6．2．1LED显示屏的发展阶段210
6．2．2LED显示屏的分类211
6．2．3LED显示屏的基本结构213
6．2．4LED显示屏的主要指标214
6．3LED图文显示屏215
6．3．1图文显示屏的特点215
6．3．2LED图文显示屏的组成215
6．3．3图文显示屏硬件电路的设计思路220
6．3．4LED图文显示屏的典型应用方式221
6．4LED图像显示屏222
6．4．1视频信号处理技术223
6．4．2显示屏终端分辨率223
6．5LED显示屏的设计与选择225
6．5．1显示屏尺寸的选择225
6．5．2LED显示屏的亮度计算225
6．5．3耗电要求与电源选择226
6．5．4显示屏的选用226
6．5．5模块化LED大屏幕显示器的设计228
6．6显示屏的使用及常见故障排除230
知识梳理与总结233
练习题6233
实训项目10LED显示条屏的安装与调试234
学习单元7单片机LED控制系统设计237
知识分布网络237
7．1ATmega16单片机及最小系统238
7．24位数码管显示系统设计240
7．3英文字符点阵显示系统设计242
7．4中文字符显示系统设计248
7．5串口通信控制点阵显示系统设计254
知识梳理与总结260
练习题7260
实训11单元电路板设计261
学习单元8LED新技术与配光应用267
知识分布网络267
8．1LED控制系统新技术268
8．1．1LED控制协议与接口268
8．1．2常见LED灯饰控制系统269
8．1．3LED-NET系统的特点270
8．1．4联网控制与单机控制270
8．2LED的应用与配色270
8．2．1LED交通信号灯270
8．2．2超高亮LED装饰照明274
8．2．3LED显示屏与LED灯饰的比较276
8．2．4LED的配色和混色问题276
8．3LED的二次光学设计277
8．3．1LED光学设计的基本光学元件277
8．3．2LED系统的光学设计278
8．4LED的防静电控制279
8．4．1静电的概念279
8．4．2静电的产生280
8．4．3带电电位与体电阻率281
8．4．4LED生产环境要求281
8．4．5器件失效的原因282
8．4．6静电防护措施282
知识梳理与总结283
练习题8283
实训12道路照明测试284
学习单元9OLED技术及其应用287
知识分布网络287
9．1OLED的发光机理、发光材料及彩色化技术288
9．1．1OLED技术研发过程288
9．1．2OLED的基本结构与发光原理289
9．1．3有机电致发光材料290
9．1．4OLED彩色化的实现292
9．2OLED驱动技术及供电电源解决方案293
9．2．1OLED驱动方式293
9．2．2OLED供电电源解决方案296
9．3OLED电源偏置及驱动电路设计299
9．3．1基于MAX8570的OLED电源偏置电路设计299
9．3．2基于SSD1303的OLED驱动电路设计302
9．4OLED显示模块304
9．4．1模块的性能特点304
9．4．2模块的电路原理305
9．4．3SSD1306的结构与常用命令309
9．4．4SSD1306的初始化过程310
9．5OLED的特点及其问题310
9．5．1OLED的特点和优点310
9．5．2OLED目前存在的问题312
9．6OLED产业现状及发展趋势313
知识梳理与总结316
练习题9316
实训13OLED显示316
附录ALED显示屏通用规范324
附录B户外LED工程有关政策法规332