LED照明基础知识

LEDLED基础知识基础知识温迪温迪1234普通白炽灯白炽灯是根据热辐射原理制成的白炽灯的主要部件为灯丝、支架、泡壳、填充气体和灯头卤钨灯卤钨灯Š光产生原理与白炽灯一致Š填充气体：添加卤素(溴化物形式)Š耐高温的石英玻璃Š减少灯丝的蒸发率，增加灯的寿命Š无泡壳黑化现象，光衰减少卤钨灯的类型¾低电压型:MR型卤钨灯是低电压型卤钨灯的代表,它由灯泡和反射镜封在一起,抛物面是由玻璃压制而成,内表面涂多层介质膜,卤钨灯的可见光被反射到需要照明的物体上,而所发射的红外线绝大部分透过反射镜被滤掉了MR型卤钨灯气体放电气体放电灯气体放电灯的结构示意图B为泡壳,A和C为电极,G为填充气体A为阳极,C为阴极放电灯工作电路示意图荧光灯的工作原理荧光灯的工作原理:灯内包含有低气压的汞蒸气和少量的惰性气体,灯管的内表面涂有荧光粉层,灯内的低气压汞蒸气放电将60%左右的输入电能转变成波长为253.7nm的紫外辐射,荧光粉能有效地将这一紫外辐射转变成可见光紫外辐射可见光荧光粉汞原子电子电极荧光灯的工作原理气体放电灯的负伏－安特性负阻特性限流装置-补偿负阻特性•启动装置-克服启动时气体较冷条件下的高电阻荧光灯附件电气附件镇流器和启辉器细管径荧光灯荧光灯细管径荧光灯荧光灯近来荧光灯的细管径化开发日趋活跃，除已大量生产上市的T5(26mm)灯外，又先后研制了T4(4mm)、T2(7mm)的超细管径荧光灯。T8直管荧光灯的典型参数型号功率色温（K）显色指数（Ra）光通量（lm）长度（mm）TLD36W/29TLD36W/33TLD36W/54TLD36W/827TLD36W/840TLD36W/865TLD36W/930TLD36W/940TLD36W/965TLD32W/830HFTLD32W/840HF3636363636363636363232290041006200270040006500300040006500300040005163728585859595968585285028502500335033503250235023502300320032001213.61213.61213.61213.61213.61213.61213.61213.61213.61213.61213.6飞利浦‘TL’5系列荧光灯参数灯管型号光色代码光通量（lm）光效（lm·W-1）灯电压（V）灯电流（mA）直径（mm）长度（mm）灯头/827135096/830135096/835135096/840135096/850130093/865125089/8272100100/8302100100/8352100100/8402100100/850200095/865195093/8272900104/8302900104/8352900104/8402900104/8502800100/865270096/8273650104/8303650104/8353650104/8403650104/8503500100/86534009720517017.01463.2G5´TL´535W16617017.01163.2G5´TL´528W12317017.0863.2G5´TL´521W8417017.0563.2G5´TL´514WCFL荧光灯的主要类型紧凑型荧光灯:分为一体化(I)和非一体化(NI)两种类型各种紧凑型荧光灯形状不尽相同,有U形、H形、Π形、螺旋型等等,但其结构原理和性能是大同小异的高压钠灯金属卤化物灯的主要部件电弧管和支架电极外泡壳填充气体灯头单泡壳双端型双泡壳双端型双泡壳单端型陶瓷电弧管金属卤化物灯金属卤化物灯的主要类型陶瓷管能耐更高温度,化学性质极其稳定,因而做成的金属卤化物灯不仅光效更高,光色更好,而且颜色稳定,灯的寿命更长陶瓷金卤灯性能改进光效光效m/W石英管MHW陶瓷管金卤灯白钠灯卤钨灯白炽灯光效光色颜色特性(CRI+光色稳定性+光色评估)利浦直管单端陶瓷金属卤化物灯的参数标称功率（W）泡壳形状工作电流（A）电弧长度（mm）额定平均寿命（h）额定初始光通量（lm）平均光通量（lm）相关色温（K）显色指数39T-60.535.012,0003400260030008170T-60.987.012,0006600520030008170T-60.987.012,00066005280400092150T-61.89.012,00014,00010,800300085150T-61.89.0600012,70010,160400096利浦陶瓷金属卤化物灯的光谱左边3000K，显色指数82－85；右边4000K，显色指数90－93LED发光原理LED是取自LightEmittingDiode三个字的缩写，中文译为“发光二极管”，顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性。LED定义与种类LED定义LED种类HightpowerDIPSMT0.5¬5w0.06w0.06w户外照明，通用性照明指示灯，亮化产品背光显示，照明产品¾LED的应用范围主要由LED芯片发光强度(mcd，毫坎德拉)和发光效率(lm/w，流明/瓦)决定。发光强度越大、发光效率约高，则运用越发广泛显示屏LED产品除了大量用于各种电器及装置、仪器仪表、设备的显示外，还应用于以下几方面：显示屏；通用及亮化照明；背光源；交通灯；特种照明，汽车灯等背光源特种照明汽车灯照明交通灯LED应用领域LED光源的特点1耗能低（目前10W）、外形尺寸小LED作为固体发光器件，单颗功率低，目前应用昀为广泛的均小于0.5W，功率型（单颗大于0.5W）的也都在0.5W～1.0W。加之LED在外形尺寸上的优势，其体积小、重量轻和厚度薄的特点大大拓展了其应用空间，在背光源和显示系统的应用中游刃有余，在传统照明领域也使灯具的设计更为灵活多样、光线更加容易控制。2节能LED自上世纪60年代诞生以来，以每10年亮度提高30倍，价格下降10倍的“海兹定律”快速发展。据报道，目前白光LED光效的实验室数据已超过160lm/W，而进入商业领域的功率型白光LED也达到100lm/W。随着关键技术的突破，未来功率型LED的光效仍具有很大的上升空间，昀高有可能达到200lm/W。3色彩丰富逼真、图形多变（动态全彩控制）不同的芯片材料可以获得不同的单色LED；而相同的芯片材料在不同的外延片部位生长出来的LED的光色也各不相同。只要芯片合金组分有细微的变化，就会造成LED的发光颜色有较大的改变。理论上可以在可见光范围内获得各种单色光和白光的LED。4长寿命（理论10万小时，但目前很难做到）具有固态结构的LED不同于一般的热辐射光源或气体放电光源那样具有易碎的泡壳和易断的灯丝或支架，其结构牢固，在使用期一般不会破裂或爆裂，具有安全的保障和很长的寿命。一般LED的寿命理论上可超过50000小时，与传统光源相比相差一个数量等级，应用在照明工程中可以大大降低维护费用。5抗震性能好LED（LightEmittingDiode）的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成，是一种电致发光光源，其结构特性决定了震动对其的影响比较小。6安全（低电压）LED是低压器件，驱动单颗LED的电压仅需2.5～3V，驱动电流为几十毫安，不会造成触电事故，因而比较安全，也适用于低电压电源的场所，如汽车、火车等的车厢照明，并可与太阳能发电装置配合使用。7环保（光源中不加汞）LED照明器件不同于高强气体放电灯，如荧光灯、荧光高压汞灯等，内壁涂有荧光涂层，包括荧光粉使用后的处理都对人和环境造成污染，而LED照明器件不加汞，因此污染减少。8响应快电致发光的原理赋予了LED只有几个ms的响应时间，使LED能在瞬间达到全光通输出，作为信号照明具有强大优势。结合其色彩多样性，LED产品更便于实现色彩和亮度的控制，从而可以用到很多需要实现控制的领域中由于LED带宽比较窄，颜色纯度高，因此LED的色彩比其他光源的色彩丰富得多。据有关专家计算，LED的色彩比其他光源丰富30%,因此，它能够更准确的反应物体的真实性，当然也更受消费者的青睐！LED色彩丰富LED光源的特点产品白炽灯荧光灯（T8）节能灯（紧缩型）LED寿命（H）100050006000100000150极快无小绿色好全固体不易损坏光效（lm/W）155080启动特性快慢慢频闪严重重轻电磁干扰无大大环保‐汞污染汞污染抗震性差差差易损性玻璃材质易损坏玻璃材质易损坏玻璃材质易损坏LED优点之主要优势表现LED光源的特点90%使用光源LED荧光灯普通灯泡高压钠灯光源光效90流明/瓦80流明/瓦20流明/瓦100流明/瓦电源效率90%85%100%有效光照效率90%60%60%60%灯具(取光)效率90%60%60%60%寿命50000小时2000小时2000小时10000小时灯具总效率对照：(光源发展的历史：白炽灯→直管型荧光灯→高效电子节能灯→LED灯)LED的与传统效率对比LED应用历史LED封装光学透镜铟镓氮芯片树指模导热层衬底电极外延层白光LED的实现方法一、配色，白平衡白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度为69%，红色的亮度为21％，蓝色的亮度为10％时，混色后人眼感觉到的是纯白色。但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，称为配色。二、LED采用荧光粉实现白光主要有三种方法，但它们并没有完全成熟，由此严重地影响白光LED在照明领域的应用。白光LED的实现方法第一种方法是：在蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。该技术被日本Nichia公司垄断，而且这种方案的一个原理性的缺点就是该荧光体中Ce3＋离子的发射光谱不具连续光谱特性，显色性较差，难以满足低色温照明的要求。同时发光效率还不够高，需要通过开发新型的高效荧光粉来改善。第二种方法是：在蓝色LED芯片上涂敷绿色和红色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光。该类产品虽显色性较好，但所用荧光粉的转换效率较低，尤其是红色荧光粉的效率需要较大幅度的提高，因此推广也较慢。白光LED的实现方法第三种方法：在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多种颜色的荧光粉，利用该芯片发射的长波紫外光（370nm－380nm）或紫光（380nm－410nm）来激发荧光粉，从而实现白光发射。该种LED的显色性更好，但存在与第二种方法类似的问题，且目前转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物体系。这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大，故还没批量使用。其他方法：在特殊的场合，白光LED还有其他几种封装方法。这里简单的介绍一下：第一种：将红、蓝、绿三芯片封装在一起，按照一定的比例对其光色进行控制，混出白光。第二种：实现方法是用红、蓝、绿、黄四芯片混出白光。白光LED的实现方法蓝色芯片加黄色荧光粉所制成白光LED，是目前白光LED制造的主流，由于制程的缺陷，白光LED存在色差在所难免。如何划分LED的颜色才是昀佳的呢，下面我来简单的介绍一下。市场上通常所说的3500K、4000K、6500k等等多少色温的说法其实不是很科学的，因为从CIE图中我们可以看出，同一色温在图中不是对应唯一的点，它跟色坐标是一对多的关系。为了解决这一问题，行业中通常将自己生产的LED对其色坐标进行归纳总结，昀终将其肉眼看起来差别不明显的LED归到一起，这样分选出来的LED在CIE中就对应了一个小小区域，这就是色区。用色区来划分LED产品，是整过行业通用的方法，请看下图：白光LED色区的划分铝砷化稼(AlGaAs)-红色及红外线铝磷化稼(AlGaP)-绿色aluminiumgalliumindiumphosphide(AlGaInP)-高亮度的橘红色，橙色，黄色，绿色磷砷化稼(GaAsP)-红色，橘红色，黄色三种不同颜色的LED磷化稼(GaP)-红色，黄色，绿色氮化镓(GaN)-绿色，翠绿色，蓝色铟氮化稼(InGaN)-近紫外线，蓝绿色