原文：Plastic OLEDs may have efficiency limit of 25%

信息很明确，最新的研究表明，OLED的电光转换效率，不会超过25%。

这个数值大大低于之前预计的高达63%。

这就意味着，OLED如果用于白光照明，其最高光效将在80流明/瓦 左右。这个数值远低于半导体LED的330流明/瓦，也比荧光灯和HID要低得多。因此OLED将在通用照明领域面临困境。

尽管存在潜在的理论突破的可能性，但是研究者对此持极大怀疑态度，突破25%效率的可能性很低。

根据文中描述，OLED的发光原理是利用有机物分子的自旋转换进行的，受到激发后，材料中存在两种自旋状态，分别称为singlets和 triplets，前者在消退的时候会产生光线，而后者无法产生光线。这就意味着，OLED的发光效率将取决于两种自旋状态产生的百分比。而很遗憾的是，singlets占有的比例仅有25%，这也就决定了，最终至多只能有25%的能量转化为光线。

在2001年，研究者发现，triplets会向singlets转换，从而提高最终的发光效率，当时预计将提高到63%，但是这次的研究表明，这种转换的速度过于缓慢，因此无法对光效造成实质性的影响。

但是OLED的研究者并不气馁，因为从一开始，OLED面对的目标就是取代LCD，由于OLED造价低廉，发光角度和动态性能都远远超过LCD，而且，即使效率仅有25%，也已经比需要依赖背光才能工作的LCD要高，所以在这一领域，OLED的优势仍旧是不可取代的。

不过更令人注目的是，研究者在这个过程中使用了"自旋开关"控制OLED电流。所谓的自旋开关，就是利用有机材料的不同自旋状态，来控制和检测电流状态。"自旋开关"在2004年就被发现，而且在更早的2000年左右，日本就已经预测可以利用这一原理实现有机晶体管。这次的研究使得有机晶体管的可行性更进一步，理论上，有机晶体管可以建造在原子-分子的级别，这将极大提升器件的集成度和运算速度，是未来超高速计算机的理想选择。

顺便，关于分子的自旋状态，对于有机物，由于碳分子存在4个化学键，当这4个键分别连接4种不同的基团的时候，分子在空间构型上就存在两种状态，分别称为左旋和右旋（常见的药物左旋螺旋霉素就是例子），左旋和右旋状态实质是两种不同物质，属于同分异构体，物理和化学性质经常是不同的，在两种状态之间的转化属于化学反应。而当一个分子，同时存在两个具有左旋和右旋状态的碳原子的时候，这个有机分子就存在4种不同的构型，分别是左左，左右，右左，右右，OLED就是属于这样一种分子结构，singlets和triplets所指代的，就是能够产生光线的那种异构体，和其余三种不能产生光线的异构体。由于目前OLED的发光原理依赖于自旋转换，因此这个比例具有普遍性，之前提到的理论突破，就是指有可能出现两种甚至更多的自旋状态能产生光线的分子。

更多关于LED的信息，请查阅我的分类 LED及驱动技术

作者： Panic 2008年7月22日

写这点东西只是为了让人们了解LED行业，离最终的完美还有多远。

白光LED，极限驱动电压是2.8V，理论上的最低值，因此在理论出现突破之前，不会出现驱动电压低于这个数值的白光LED。

极限光效大约是330流明/瓦，暖白色的光效会稍低。

也就是说，一颗“完美”的1W 白光LED，在357mA电流驱动下，正向压降(Vf)为2.8V，发光通量为330流明

目前市面上的产品，光效最高的是CREE的Q5，光效为107流明/瓦，大约是理论值的32%。

而这次Osram的实验室记录，光效在30～40mA的时候，从图表中可以看到，竟然达到了170流明/瓦，这已经超过了理论值的一半。。

LED的研发，已经从由基础提升，演进到缩小和理论值的差距了。

作者： Panic 2008年7月22日

LED行业似乎已经沉默了太久了，在整个行业处于领先位置的CREE，日亚化工，lumileds(飞利浦旗下)最近都没有新的消息，首先打破寂静的竟然是Osram。

日前，Osram宣布了最新的研发成果，大功率LED在350mA驱动下，光输出达到了155流明，效率高达136流明/瓦，色温是5000k。这个记录远远超过目前市场上领先地位的CREE Q5 LED，Q5的光效是107流明@350mA


新闻原文请参考：
http://ledsmagazine.com/news/5/7/22

最难得的是，这款单核的LED能够使用高达1.4A的大电流进行驱动，这个时候，总的输出达到了500流明，这甚至超过很多多核封装的LED。

Osram把这个成果归功于高度优化的芯片技术，和先进的荧光粉技术，以及高效的封装技术完美结合。Osram已经把这些相关的技术申请专利。

尽管这仍旧是一个实验室记录，离真正的产品还有些距离，但是无论如何，这都是LED行业中一个振奋人心的消息，这意味着在迈向通用照明领域的路上，LED又迈出了坚实而有力的一步。

多年来，由于lumileds，CREE，以及日亚化工等LED行业巨头的突出位置，Osram在LED底层技术上罕见突破性的成果，这次的记录刷新打破了LED行业的格局，Osram继CREE之后，成为了LED行业中引人注目的新星。而在此之前，多数人眼中的Osram只是一个仅仅用普通的封装技术来“打包”LED芯片而获得大功率多核产品的“加工车间”。

期待这一领先的技术早日成为商业化的产品。

相关新闻参考：
大功率LED光效再创新高－－lumileds刷新了白光LED在350mA的光效纪录
[新闻翻译]欧司朗发布首款亮度超过50W卤素灯的LED产品
CREE--70流明/瓦的大功率白光LED
相关栏目：
LED及驱动技术

作者： Panic  2007年 11月 16日

好久没有写东西了， LED的行业也长期缺乏新鲜的消息。

LUMILEDS的新K2，一直是我期待的产品，在早些时候，LUMILEDS宣称达到115流明/W 的光效，（详见《大功率LED光效再创新高－－lumileds刷新了白光LED在350mA的光效纪录 》），那个时候一直期待新K2能有这种表现。但是根据官方发布的消息来看，LUMILEDS应用于K2的核心，和Rebel系列是类似的，其最高效率大约相当于Rebel中型号为LXML-PWC1-0090的产品，唯一的区别是，K2允许1500mA的驱动电流，以及拥有5度/W的低热阻（这个热阻已经低于CREE宣称的8度/W业界最低数据）。

新闻原文详见：

http://www.lumileds.com/newsandevents/releases/LuxeonK2TFFC_CW071115.pdf

对应的新K2的数据表：

http://www.lumileds.com/pdfs/DS60.pdf

总体上，这并不是一个让人觉得振奋人心的消息，唯一为这个消息感到高兴的，应该是那些目前在使用旧K2，而期待在不改变电路和安装空间的情况下，获得更高效率的用户。但是实际上，在过去一年中，CREE大刀阔斧的开辟市场，从LUMILEDS手中抢夺的大批用户，很多使用LUXEON III 和 K2的用户，已经转向性价比更高的CREE XLAMP系列产品，LUMILEDS最近的包括Rebel和K2在内的新产品，在性能上都没有能够实现对CREE相应产品的超越，甚至还有不少差距。LUMILEDS，真的已经失去竞争力了么？

关注LED行业，请留意我的分类：LED及驱动技术

作者： Panic 2007年 7月25日

这个电路是之前《大功率LED驱动电路连载》的后续版本。

旧的驱动电路，因为采用了在NMOS接地位置采样的方法，导致在小电流下，LED亮度出现波动，视觉上有闪烁的感觉。而且由于LED工作在脉冲状态，也不利于发挥LED的光效。这个电路的另外一个缺点是，MCU直接连在电源上，这使得整个电路对电源的要求比较苛刻，过高或者过低的电压都不能正常工作。

为了解决以上的问题，我设计了2.0版本的驱动电路。改动了三个地方：

1，使用了低功耗的5V LDO为MCU供电，型号为：TPS71550。

这个改动大大扩展的电路可适应的电压范围，上限达到24V，下限则可以接近MCU的低限电压3V。

2，使用了高端电流检测电路进行电流反馈，型号为MAX4173。

这个改动使得对LED电流的控制更加精确了，而且MAX4173具有关闭模式，可以极大降低待机功耗，延长电池寿命。

3，使用了更高性能的MCU。型号为ATTiny25，替换了原有的ATTiny13。

ATTiny25具有异步模式的高速PWM功能，可以提供250kHz以上的PWM频率，PWM频率升高，使得对电感，滤波电容的需求大大降低了，这有利于节省PCB空间。最终的电路板为双面PCB，外形为圆形，直径仅17mm。

由于使用的器件都比较新，在DXP中没有对应的逻辑符号，所以没有画原理图。这里只附一个PCB的文件：

新的电路使用的器件，价格相对都比较昂贵，其中MAX4173零售价高达15元，比ATTiny25还要贵许多。

但是，MAX4173以及同类的器件，是传统稳压型DC-DC电路转变为LED驱动电路的一把钥匙，通过一个小阻抗的采样电阻，MAX4173很简单的把电流信号转变为电压信号，用于DC-DC部分的反馈调节。如果这类器件能够大幅度降低价格，现有的DC-DC电路将可以简单的变成廉价而优秀的LED驱动电路。

这个电路的设计也是几经波折，中间修改多次，狭小的PCB使得布线难度极大增加了，最终不得不使用0欧姆电阻跨接，解决线路交叉问题。

MCU程序的设计也多次修改，在输出高频PWM的同时，MCU的ADC功能稳定性不好，即使使用了外部去耦电容，也无法有效改善ADC采样精度。低电流下，由于ADC精度不足，以及PWM调节算法的偏差，一度出现严重的闪烁现象。后来改变了PWM调整算法才基本解决。

作者： Panic 2007年7月8日

经过了对 车用LED的现状的简单了解，坐下来开始寻找车用LED灯设计的参考资料。

和常规照明不同，车用LED灯的亮度并不是越高越好，在2005年5月份，德国Hella公司曾经告诫用户，更换LED尾灯会违背相关规定并导致安全隐患。的确，汽车上，包括刹车灯，转向灯，示宽灯等在内的多种灯具，并不是为了要更亮而存在，他们需要一定的亮度来实现对应的功能，但是不能太亮而引起额外的问题。

不通德语，所以我没办法查询德国的车辆到底受怎样的条款约束，我找了一份澳大利亚的交通工具标准2006版

连接：http://www.comlaw.gov.au/ComLaw/Legislation/LegislativeInstrument1.nsf/0/568D446FAEFAB2BBCA2571F8001F848C/$file/ADR5100FINALFRLI.pdf

浏览之后发现，标准中对于灯具的规定，主要限定了4个内容。

首先是外形轮廓，外形轮廓决定了灯需求的安装空间，也决定了灯体空间的热量传播特性。这是和安装密切相关的内容。

其次是灯丝位置，灯丝位置决定了聚焦特性，错误的灯丝位置会引起聚焦不良，从而改变外部光路。

再次是功率，功率决定了用于输送电力和承载灯体的电气配件参数，这也是和安装密切相关的。

最后是光输出（流明数）。光输出反应了灯的亮度指标，和其他参数一样，这个参数也并非越大越好，它有一个标准值，以及许可的变动范围。

从LED的角度来讲，由于相对白炽灯来说，光效更高，所以功率的指标会大大低于白炽灯，所以这个参数应该允许和白炽灯有所不同。但是其他参数限制，对于被设计为直接替换白炽灯的LED产品来说，都是必须遵守的。

目前市面上，全部的多头LED车灯，都不能满足外形轮廓和灯丝位置这两个参数的要求，因此原则上不应该允许此类灯具直接替换原有的车用白炽灯。尤其是在尾灯，转向灯等关系安全的场合。从这个角度讲，德国人的规定是正确的，他们要求只有专门设计为LED灯具的外形模具，才可以使用LED灯。

因此，目前LED用于车灯领域，存在两个发展方向。一个是LED和外部灯体一起，作为一个整体满足相关的要求，这种方式在很多新型的汽车上得到了体现。另外一个方向是， LED灯被设计成符合旧的白炽灯标准，采用直接替换的形式取代白炽灯，这是一个更通用的方案，而且可以立即用于改装现有汽车，只是目前国内的LED车灯制造商似乎故意忘记了符合旧标准的问题。

使用直接替换的方式，LED仍然需要遵守额外的规定，由于需要额外的驱动电路，电路自身的EMC特性也必须满足汽车相关电子设备标准。理论上，设计在外部特性上满足旧标准的LED车灯已经可以实现，只是在价格上仍旧缺乏竞争力，这也是目前市场上出现这些粗制滥造产品的原因之一，制造商为了降低成本，提升竞争力，把性能，效率，安全等等诸多问题都抛诸脑后。

由于LED可以大幅度提升效率，在同样的光输出时，使用少的多的电力，这也相应的节省了燃油。在油价波动不断，能源日趋紧张的今天，车灯LED化的趋势是不可避免的，在这一发展方向下，LED灯具制造商无疑又获得了新的商机。

 

作者： Panic 2007年7月8日

最近几天在手电论坛(shoudian.org)看到有朋友探讨LED车用的话题，其中提到淘宝有些商家在做，于是做了一点调查。

LED用于汽车大灯，目前仍旧停留在“概念”阶段，我没有留意是否已经有商业化产品出现，不过国内在跑的车子中，应该还没有用LED做大灯的。

LED做大灯还有几个问题悬而未决，一个是功率密度的问题，目前LED单芯片的功率最高只有不足5W，和50～250W的汽车大灯比起来还有相当的差距。虽然使用多个LED组合可以满足整体的功率要求，但是随之而来的聚光性能和散热能力就成了新的问题。这些问题目前仍没有很完善的解决方案，尽管LED离车大灯已经很近了，但是还差一点。

目前市场上销售的LED车灯，主要是刹车灯，转向灯，示宽灯一类的辅助灯。这些灯多数都是有色的，功率通常比较小，个头也不是很大。

我浏览了淘宝上在出售的多款灯具，大部分是多头组合，标称12V电压，但是因为没有办法看到内部结构，所以无法确定其驱动电路。

经过一番搜索，终于发现一款透明外壳的LED车灯，图片如下：

（图1）

透过透明外壳，内部电路清晰可见。但是仔细观察却让人大失所望。

电路结构采用数个5mm白光LED全部并联，外加电阻限流的形式。同时使用了一颗全桥整流来适应正反接。

由于LED具有个体差异，不同的LED正向压降不同，而LED陡峭的正向特性使得驱动电压上的少许变化就会引起驱动电流的剧烈波动。

当多个并联的时候，具有最小正向压降的LED通过的电流最大，这种不均匀的功率分布，使得少数LED容易因过载烧毁，而另一些LED则因为得不到足够的驱动电压而光线黯淡。

电阻限流是一种廉价但是极端缺乏效率和可靠性的驱动方式，而用单只电阻驱动并联的数只LED简直就是胡闹！

普通汽车蓄电池的额定电压是12V，而白光LED的压降约3.25V，这样一来，高达8.75V的电压都加在了电阻和整流桥上面，超过70%的电能都直接转化成热量了。。。原本节能的LED，因为一个极端劣质的驱动电路变成了浪费能源的东西。

我们假设5mm白光LED的光效是50流明/W，按照串连电路电流相等(假设电流为I)，

LED上消耗的功率为：Pled = 3.25V * I

LED发出的光通量为：Pled * 50流明/W

电路消耗的总功率为：P = 12V * I

电路的总光效为：

( Pled * 50流明/W )/P = ( 3.25V * I * 50流明/W )/(12V * I ) = 13.5流明/瓦

实际上，卤素灯的光效在20流明/W左右，换用这种劣质LED灯之后，效率不但没有提升，反而降低了！

与此同时，LED长寿命的优点也被抹杀了，串连的电阻所发出的巨大热量，导致LED周围温度过高，而高温下LED的光衰，以及寿命的缩短是非常严重的。详见《 食人鱼白光LED的光衰》。

写到这里我有一股想骂人的冲动，我觉得生产这些不负责任的产品的商家，是不折不扣的骗子！

不过骂人并不能解决任何问题，除了尽量提醒广大有车族不要上当受骗之外，设计一款真正能够发挥LED高效长寿命优点的驱动电路也是有必要的。