LED培训资料

第一章WhoisLED主要含义：LED是英文单词LightEmittingDiode的缩写，中文意思是发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附着在一个支架上，是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长（光的颜色），是由形成P-N结材料决定的。总结：LED，中文意思为发光二极管，由P极跟N极组成，可直接将电转化为光。第二章LED的前辈——白炽灯、节能灯白炽灯是将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。众所周知，白炽灯是爱迪生的重要发明，自1879年，美国的T.A.爱迪生制成了碳化纤维（即碳丝）白炽灯，这个重要的发明使人类从此告别了黑暗，迎来了光明，经人们对灯丝材料、灯丝结构、充填气体的不断改进，白炽灯的发光效率也相应提高。1959年，美国在白炽灯的基础上发展了体积和衰光极小的卤钨灯。但是在所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率是最低的，它所消耗的电能只有很小的部分，即12%－18%可转化为光能，而其余部分都以热能的形式散失了。至于照明时间，这种电灯的使用寿命通常不会超过1000小时。在这一点上，卤素灯就比一般的白炽灯要长很多。卤素灯的外形一般都是一个细小的石英玻璃管，和白炽灯相比，其特殊性就在于钨丝可以“自我再生”。实际上，在这种灯的灯丝和玻璃外壳中充有一些卤族元素，如碘和溴。当灯丝发热时，钨原子被蒸发向玻璃管壁方向移动。在它们接近玻璃管时，钨蒸气被“冷却”到大约800℃并和卤素原子结合在一起，形成卤化钨（碘化钨、溴化钨）。卤化钨向玻璃管中央移动，又落到被腐蚀的灯丝上。因为卤化钨很不稳定，遇热后就会分解成卤素蒸气和钨，这样钨又在灯丝上沉积下来，弥补了被蒸发的部分。如此循环，灯丝的使用寿命就会延长很多。所以，卤素灯的灯丝就可以做的相对较小，灯体也很小巧。卤素灯一般用在需要光线集中照射的地方，比如用于写字台或居室局部的照明。近期澳大利亚政府推出了一项逐步采用节能荧光照明设备，以减少温室气体排放的计划，从2010年开始将禁止使用白炽灯泡。这是世界上第一个打算淘汰白炽灯泡的计划。为了节能，为了环保，白炽灯泡将要寿终正寝了！总结：1879年爱迪生发明第一个白炽灯，人类告别传统的煤油灯进入光电时代。不过保持等的光能利用率低，仅为12%-18%，且寿命短，污染严重。节能灯是出现使人们找到了一种新的光源来替代白炽灯。节能灯的正式名称是稀土三基色紧凑型荧光灯，又称为省电灯泡、电子灯泡、紧凑型荧光灯及一体式荧光灯，是指将荧光灯与镇流器（安定器）组合成一个整体的照明设备。节能灯的尺寸与白炽灯相近，与灯座的接口也和白炽灯相同，所以可以直接替换白炽灯。这种光源在达到同样光能输出的前提下，只需耗费普通白炽灯用电量的1/5至1/4，从而可以节约大量的照明电能和费用。节能灯的工作电压宽：170V—250V适合中国供电需求，长寿命，平均使用寿命≥8000小时，相当普通灯泡的6倍。无噪音、无频闪，对通讯、家用电器设备无干扰。比普通白炽灯泡省电80%。采用优质纯三基色荧光粉灯管，光效高、光衰小，光线自然，耗电少，发热低，色温有2700K、6400K，是照明光源的最佳选择。不过节能灯扔存在着一些不足之处：1、节能灯启动慢2、节能灯是明线光谱（不连续），所以通常的节能灯偏紫色光，在节能灯下看东西会严重变色。蓝色会变紫，红黄色看上去会更鲜艳。所以在配色的工作场合不宜使用节能灯。总结：节能灯是将荧光灯与镇流器（安定器）组合成一个整体的照明设备，耗电量仅为普通白炽灯的1/5，寿命达到8000小时。不过启动慢，色泽上存在偏差，且仍有污染问题存在。第三章LED发展史1965年，全球第一款商用化发光二极管诞生，它是用锗材料作成的可发出红外光的LED，当时的单价约为45美元。其后不久，Monsanto（孟山都公司）和惠普公司推出了用镓砷磷材料制作的商用化红色LED。这种LED的效率为每瓦大约0.1流明，比一般的60至100瓦白炽灯的每瓦15流明要低上100多倍。1968年，LED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使镓砷磷器件的效率达到了1流明/瓦，并且能够发出红光、橙光和黄色光。到了1971年，业界又推出了具有相同效率的磷化镓绿色芯片LED。80年代早期的重大技术突破是开发出了铝镓砷LED，它能以每瓦10流明的发光效率发红光，这一技术进步使LED能够应用于室外运动信息发布以及汽车中央高位刹车灯(CHMSL)设备。1990年，业界又开发出了能够提供相当于最好的红色器件性能的铝铟镓磷化物技术，这比当时标准的镓砷磷器件性能要高出10倍。当今，效率最高的LED是用透明衬底铝铟镓磷化物材料做的。在1991年至2001年期间，材料技术、芯片尺寸和外形方面的进一步发展使商用化LED的光通量提高了将近30倍。1994年，中村修二在氮化镓基片上研制出了第一只蓝色发光二级管，由此人们看到了白光LED的曙光以及氮化镓基LED广阔的市场前景和巨大商机，也由此引发了对氮化镓基LED研究和开发的热潮氮化镓基LED迅速发展，并逐渐进入到应用市场领域。蓝光LED的出现大大加速了大屏幕显示应用，从20世纪90年代中期开始，许多广告、体育和娱乐场所开始应用LED大屏幕显示。在紫外和蓝光技术上的突破使得另外一种生成白光的技术成为可能，即在单枚LED上通过蓝光激发荧光粉，生成白光，20世纪90年代后期制成了第一只这样的LED。LED作为指示应用已经成熟，作为信号、显示等方面的应用还需要进一步发展，而作为照明应用，还属于起步阶段。随着技术的不断进步，近年来白光LED的发展相当迅速，白光LED的发光效率已经达到30lm/W，实验室研究成果甚至可以达到60lm/W，大大超过白炽灯，而向荧光灯迫近。白光LED的应用曙光已经显现。中国LED发展史2003年6月17日，由中国科技部牵头成立了跨部门、跨地区、跨行业的“国家半导体照明工程协调领导小组”，提出了我国实施半导体照明工程的总体方针，确定从协调领导小组成立之日起，到2005年年底前的这段时间，为半导体照明工程项目的紧急启动器，并在“十五”攻关计划中紧急启动半导体照明产业化关键技术重大项目，在此期间要结合制定国家中长期科技发展规划和第十一个科技五年计划，研究提出中国半导体照明产业发展的总体战略和实施方案。从2006年的“十一五”开始，国家将把半导体照明工程作为一个重大工程进行推动。目前，科技部已经批准上海、大连、南昌、厦门以及深圳作为产业化基地。今年6月，深圳“国家半导体照明工程产业化基地”在宝安区光明高新技术园区奠基挂牌，产业基地的目标是——至2010年，上、中、下游及应用产品企业超过200家，年销售收入接近1000亿元，创汇超过25亿美元。2004年通过科技部产业化基地批准的南昌市，计划建设以“一区”（南昌国家高新技术产业开发区）、“一校”（南昌大学）为基本框架，在以企业为投资主体的同时，市政府每年拨出600万元专项资金，用于支持企业研发、技术公共平台建设和项目贷款贴息，并通过人才资源整合及创新机制，集中力量新建两个国家级工程技术研究中心。按照基地建设阶段目标，“十五”和“十一五”期间，基地内企业投资将分别达10亿元和20亿元，至2005年和2010年，其半导体发光材料和器件、显示屏照明光源和LED灯具将分别达到每年30亿元和100亿元的经济规模。最早被科技部批准成为产业化基地的厦门市将光电产业作为新型产业给予政策和资金等方面的倾斜支持。厦门市高新区已决定设立“厦门光电子孵化器”，以创业孵化方面的经验和优势，在资本、技术、人才、管理等多个方面为这些科技型中小企业提供专业化的服务和支持，推动这些企业的快速成长。同时加快由“孵化企业”向“孵化产业”推进，迅速培育出一条产业链和产业带。另外，中国台湾作为全球第二大LED产业基地，而厦门正是台湾企业转移的最佳目的地之一。近两年来，台湾的光电产业正在向祖国大陆进行大规模的产业梯度转移。目前在厦门大型光电企业中，有三分之一来自台湾，落户厦门火炬高新区的大型LED企业中就有自台湾明达、趋动等。厦门市已经确立了建立台湾光电产业二次创业产业基地目标。预计到2010年，厦门光电子产业规模将达到200亿元的规模。粗略计算5大产业基地的目标，到2010年，整个中国LED产业将超过1500亿元的规模。第四章LED的优势特点1、体积小：LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。2、耗电量低：白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4；3、使用寿命长：LED理论寿命可超过10万小时，对普通家庭照明可谓“一劳永逸”；4、可以工作在高速状态：节能灯如果频繁的启动或关断灯丝就会发黑很快损坏；5、固态封装，属于冷光源类型。所以它很方便运输和安装，可以被装置在任何微型和封闭的设备中，不怕振动，主要考虑的就是散热。6、环保：光源中没有水银汞(Hg)等对环境有害的物质，不会对环境造成破坏。LED灯的组装部件可以非常容易的拆装，不用厂家回收都可以通过其它人回收。LED不含红外、紫外线，所以不招虫。7、显色性好：比传统灯具发出的光可以更加接近白光，在这种光线照射下，物体的颜色可以更加接近其本色。8、响应速度快：LED响应速度快，不受启动温度限制，可暂态启动，一般为几个ms，且能暂态达到全光通量输出。彻底消除了传统高压钠灯启辉过程长的缺点。9、LED灯具技术正日新月异的在进步，它的发光效率正在取得惊人的突破，价格也在不断的降低。一个白光LED灯具进入家庭的时代正在迅速到来。10、高纯度，鲜艳丰富的色彩。目前LED产品几乎覆盖了整个可见光谱范围，且色彩纯度高。而获得彩色光的传统方式是白炽灯加滤光片，大大降低了光效。11、固体发光，抗震性能好，牢固可靠。12、易于调光、调色、可控性大：LED作为一种发光器件，可以通过流过电流的变化控制亮度，也可以通过不同波长LED的配置实现色彩的变化与调节。13、LED有很强的发光方向性，光通量利用率高，且体积小，易于LED灯具的外观设计和光强分布的控制。14、LED可采用直流低压供电，安全可靠。总结：很明显，只要LED灯具的成本随led技术的不断提高而降低。节能灯及白炽灯必然会被LED灯具所取代。目前国家越来越重视照明节能及环保问题，已经在大力推行使用LED灯具了。特别是政府改造路灯项目首先就是LED路灯，就指明得用LED路灯可见LED灯具替代节能灯、白炽灯的势头。第五章光学术语1、波长：光的色彩强弱是可以通过数据来描述，这种数据叫波长。能见到的光的波长，范围在380至780nm之间。单位：纳米（nm）2、亮度：亮度是指物体明暗的程度，定义是单位面积的发光强度。单位：尼特（nit）3、光强：指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量。单位：烛光（cd）4、光通量：光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和即为光通量（Φ）。单位：流明（Lm）光效：光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源节能的重要指标。单位：每瓦流明（Lm/w）。5、显色性：光源对物体呈现的程度，也就是颜色的逼真程度。通常叫做显色指数。单位：Ra。6、色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。单位：开尔文（k）。7、眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，所造成的视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。8、同步性：两个或两个以上LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的同步方式运行，同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。9、防护等级：IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级，由两个数字所组成，第一个数