LEDs
LED(Light Emitting Diode)是一种能够发光的二极管。LED的发光原理基于半导体材料的发光特性。
LED的核心发光材料主要是由元素周期表中宽禁带半导体材料,三至四族化合物,相关元素主要为镓、砷、铟,其中镓是一种银白色金属,最外层有3个电子,如果在硅基体中掺杂- -点镓 ,晶体结构中-一个镓替代-一个硅 ,共价键中少了一个电子,多了一个空穴,就形成了P型半导体。而L ED的核心发光材料中,最具有代表性的是GaN ,它是第三代半导体材料,具有能隙更宽,介电常数更小,导热性能更好的特点,是制造高亮度蓝光L .ED和蓝光激光器的首选材料。
当一个电流通过LED的正向电极(称为阳极)和负向电极(称为阴极)时,发生了以下过程:
1. 能带结构:LED是由两种不同类型的半导体材料组成的。其中一个材料是P型半导体,它的电子能带结构使电子处于能量较高的位置。另一个材料是N型半导体,它的电子能带结构使电子处于能量较低的位置。
2. 结合层:P型和N型半导体相接触的区域被称为PN结。在PN结附近,电子从P型半导体向N型半导体迁移,填补了空位,形成正电荷。这个区域称为P-N结合层。
3. 正向电流:当正向电流通过LED时,电子从P型材料迁移到N型材料,而空穴(正电荷)从N型材料迁移到P型材料。这个过程称为注入。
4. 内部能级:当电子从P型材料迁移到N型材料时,它与空穴相遇,释放出能量。这个能量以光子的形式被释放出来,产生可见光。
5. 发光:每个光子的能量与半导体材料的特性相关。通过选择特定的半导体材料,可以控制发光的颜色。
当正向电流通过LED时,能量被转化为光能,LED就会发光。不同的半导体材料和注入电流的不同强度可以使LED发出不同颜色的光。这是LED在照明、显示和其他应用中广泛使用的原因之一。
LED显示屏的亮度可以通过以下方法进行调节:
1. 硬件调节:大多数LED显示屏都配备了硬件调节功能,通常会有一个物理按钮或旋钮,用于直接调节亮度。你可以根据需要旋转按钮或按下按钮,使屏幕的亮度增加或减少。
2. 软件调节:对于一些便携式或电脑连接的LED显示屏,你可以通过电脑或设备的操作系统来调节屏幕亮度。在Windows系统中,你可以在系统设置中找到显示设置,并通过滑动调节条来调整亮度。在Mac系统中,你可以在系统偏好设置的显示选项中找到亮度调节选项。
3. 显示屏内置菜单:一些高级LED显示屏有自己的内置菜单和设置选项,可以通过屏幕上的物理按钮或触摸屏来访问。在菜单中,你可以找到亮度调节选项,按照指示进行调节。
无论使用哪种方法进行调节,你可以通过逐步增加或减少亮度,以找到合适的亮度水平。要注意的是,过高或过低的亮度可能会影响显示屏的清晰度和可视性,因此最好选择一个适合你当前环境和需求的亮度水平。
led显示屏亮度调节高低的原理图
1.调节驱动电流
图一电流光强图
图一是1w (额定电流为350mA)白光LED的驱动电流与发光强度对比图。可以看到,当电流为350mA时,光强为1倍,当175mA时,光强为0.5倍,在低于额定电流时基本保持线性。因此,通过调节电流的大小可以很好的控制LED的发光强度。
2.控制做功时间
先提一-个生理特征:当人看到一-幅画面快速闪过时,这幅画面产生的视觉刺激会在大脑中停留几十到几百毫秒时间,亮度越亮,停留的时间越长。
这一特征我们称为视觉残留,早在宋朝的时候,人们就已经利用这一生理现象发明了 “走马灯”, 到后来又出现了一帧一帧画出来的动画片,- 格格播放的露天电影,都是利用了视觉残留这以特征。
现在电影的标准是每秒播放24帧,也就是1秒钟只放24幅图片,而这在我们看来是非常连续,非常真实的。
直流DC
PWM (脉冲宽度调制) ,这是一种应用非常广 泛的调节方式,不仅可以用在亮度调节上,还用在逆变器,模型里的舵机,多轴飞行器里姿态控制都离不开PWM.
图二PWM
如图二,如果我们要把- -个20mA的LED灯的亮度调节到25% ,我们可以把电流直接调到5mA ,也可以让LED以20mA的电流亮25%的时间,灭75%的时间,如此循环,当这个循环足够的快,快到人眼便无法感到闪烁。这种调节工作时间(调节脉冲宽度)的方式就是PWM。
我们再套用公式来罗列一下上面的观点:
因为W= P*t= U*I*t
所以0.25W = U*a*0.25)*t = U**(t*0.25)
(由于LED在调节电流的过程中,正向导通电压变化不大,为了简化计数我们假设电压是不变的)
交流AC
电网的电都是以交流的形式传输到终端设备,可控硅是一种可以被控制什么时候被导通的半导体器件 ,即控制导通角,它会在电流0位置时自动关闭。
所以可以通过可控硅直接控制输入到设备的电能。
下图中咖啡色的线就是电网电压,蓝色线为被可控50%切相后的波形。
编辑:黄飞
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