LED基础知识培训

编写：冯建忠第第22页页三三.LED.LED行业概况行业概况五五..全球全球LEDLED制造企业介绍制造企业介绍一一.LED.LED基本概念基本概念四四.LED.LED结构、分类与特点结构、分类与特点六六.LED.LED室内照明产品介绍室内照明产品介绍二二.LED.LED发展历程发展历程目目录录第第33页页一一.LED.LED基本概念基本概念【【LEDLED】】就是就是““发光二极管发光二极管（（LightEmittingDiodeLightEmittingDiode））””，是一种可以直，是一种可以直接把电转化为光的固态接把电转化为光的固态半导体半导体器件。其核心是一个半导体器件。其核心是一个半导体晶片晶片：：晶片的一端附在一个支架上晶片的一端附在一个支架上（一端是负极，另一端连接电源的正（一端是负极，另一端连接电源的正极），极），使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成成（一部分是（一部分是PP型半导体，在它里面空穴占主导地位；另一部分是型半导体，在它里面空穴占主导地位；另一部分是NN型半导体，里面主要是电子；中间通常是型半导体，里面主要是电子；中间通常是11至至55个周期的量子阱）。个周期的量子阱）。当电流通过导线作用于晶片时，电子和空穴会被推向量子阱并在当电流通过导线作用于晶片时，电子和空穴会被推向量子阱并在量子阱内电子与空穴复合，然后以光子的形式发出能量量子阱内电子与空穴复合，然后以光子的形式发出能量（（LEDLED发光发光原理）。原理）。光的波长光的波长（即光的颜色）（即光的颜色）是由形成是由形成PP--NN结的材料决定的。结的材料决定的。第第44页页一一.LED.LED基本概念基本概念【【LEDLED照明照明】】就就是是““发光二极管照明发光二极管照明””，是一种半导体固体发光器件，是一种半导体固体发光器件（利（利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光）。蓝、绿、青、橙、紫、白色的光）。LEDLED照明就是利用照明就是利用LEDLED光光源制造出的照明器具。源制造出的照明器具。【【同步性同步性】】两个或两个以上的两个或两个以上的LEDLED灯在不规定时间内能正常按程序设定的方灯在不规定时间内能正常按程序设定的方式运行式运行（一般指内控方式的（一般指内控方式的LEDLED灯）。灯）。同步性是同步性是LEDLED灯实现协调变化的基本灯实现协调变化的基本要求。要求。第第55页页一一.LED.LED基本概念基本概念【【热阻热阻((℃℃/W)/W)】】反映阻止热量传递的能力的综合参量，热能从高温区自动反映阻止热量传递的能力的综合参量，热能从高温区自动地传到低温区。单位时间从高温区流向低温区的热量叫做地传到低温区。单位时间从高温区流向低温区的热量叫做热流Ｑ；热量同温差热流Ｑ；热量同温差ΔΔTT成正比。成正比。ΔΔTT＝＝θθQQ式中比例系式中比例系数数θθ叫做热阻。如果叫做热阻。如果ΔΔTT的单位是℃，Ｑ的单位是Ｗ，则的单位是℃，Ｑ的单位是Ｗ，则θθ的单位是℃／Ｗ。的单位是℃／Ｗ。【【结点温度结点温度】】指指LEDLED晶片的晶片的PNPN结温度结温度（结点温度越低则（结点温度越低则LEDLED寿命越长，一般寿命越长，一般晶片可承受晶片可承受125125度的结温，如度的结温，如CREECREE的晶片结温的晶片结温8585度时，度时，LEDLED寿命可达寿命可达55万小万小时）。时）。最高结温是指确保一个最高结温是指确保一个LEDLED器件在正常工作条件下，器件所能承受器件在正常工作条件下，器件所能承受的最高温度。当环境温度升高时应适当减小工作电流，直至当环境温度升的最高温度。当环境温度升高时应适当减小工作电流，直至当环境温度升至临界温度至临界温度TjTj时，将工作电流减至零，此时结温将等于环境温度。时，将工作电流减至零，此时结温将等于环境温度。第第66页页照明基本概念图照明基本概念图眼睛眼睛第第77页页一一.LED.LED基本概念基本概念【【光强光强（（II））】】光的强度，在某一特定方向角内所放射的光的量。单位为埃光的强度，在某一特定方向角内所放射的光的量。单位为埃德拉德拉Cd(CandelaCd(Candela))。。【【亮度亮度（（LL））】】光源在一特定方向角单位面积内的发光量，单位光源在一特定方向角单位面积内的发光量，单位cdcd//平方米。平方米。【【照度照度（（EE））】】单位面积内所入射光的量，也就是光束除以面积所得到的单位面积内所入射光的量，也就是光束除以面积所得到的值，用来表示某一场所的明亮度。单位为勒克斯值，用来表示某一场所的明亮度。单位为勒克斯LUXLUX。。【【演色性演色性（（RaRa））】】光源对于物体颜色呈现的程度也即颜色逼真的程度。演光源对于物体颜色呈现的程度也即颜色逼真的程度。演色性高的光源对颜色的表现较好，眼睛所看到的颜色也就较接近自然原色性高的光源对颜色的表现较好，眼睛所看到的颜色也就较接近自然原色；演色性低的光源对颜色的表现较差，眼睛所看到的颜色偏差也较大。色；演色性低的光源对颜色的表现较差，眼睛所看到的颜色偏差也较大。第第88页页CIECIE显色性分组显色性分组（（CIE29.2CIE29.2））显色性类别显色性类别RaRa适用场所适用场所1A1A9090美术馆、配色场所美术馆、配色场所1B1B8080--9090家庭、饭店、纺织行业家庭、饭店、纺织行业226060--8080办公室、学校、轻工业办公室、学校、轻工业334040--6060重工业场所重工业场所442020--4040室外场所室外场所第第99页页一一.LED.LED基本概念基本概念【【色温色温（（KK））】】以绝对温度以绝对温度（（KK））来表示。将一标准黑体来表示。将一标准黑体（例如铁）（例如铁）加热，加热，温度升高至某一程度时，颜色开始由深红温度升高至某一程度时，颜色开始由深红——浅红浅红——橙黄橙黄——白白——蓝白蓝白——蓝逐渐改变。利用这种光色变化的特性，某光源蓝逐渐改变。利用这种光色变化的特性，某光源的光色与黑体的光色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称的光色与黑体的光色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源的色温。黑体的温度越高，光谱中蓝色成分越多，为该光源的色温。黑体的温度越高，光谱中蓝色成分越多，则红色成分越少。通常亚热带的人较喜欢清冷则红色成分越少。通常亚热带的人较喜欢清冷4000K4000K以上，以上，而寒带的人较喜欢而寒带的人较喜欢4000K4000K以下的色温。以下的色温。第第1010页页不同光源环境的色温不同光源环境的色温范围范围光光源源色色温温蜡烛光（蜡烛光（CandlelightCandlelight））1500K1500K––2000K2000K白炽灯（白炽灯（IncandescentlampIncandescentlamp））40W40W：：2680K200W2680K200W：：3000K3000K黎明（黎明（SunriseSunrise））黄昏（黄昏（SunsetSunset））3200K3200K高压钠灯高压钠灯1950K1950K––2250K2250K卤素灯卤素灯3000K3000K日光灯日光灯暖色：暖色：2500K2500K––3000K3000K冷色：冷色：4000K4000K––5000K5000K高压汞灯高压汞灯3450K3450K––3750K3750K金属卤化物灯金属卤化物灯4000K4000K––4600K4600K氙灯（氙灯（XenonlampXenonlamp））4500K4500K––5000K5000K日光（日光（SunnydaylightSunnydaylight））下午：下午：4000K4000K夏日正午：夏日正午：5500K5500K阴天（阴天（OvercastskyOvercastsky））6500K6500K––7500K7500K蓝色天空（蓝色天空（BlueskyBluesky））9000K9000K––12000K12000K北方晴空北方晴空8000K8000K––8500K8500K第第1111页页二二.LED.LED发展历程发展历程1.1.照明发展历程照明发展历程原始社会原始社会（山火火种）（山火火种）旧石器时代旧石器时代（燧石取火）（燧石取火）松脂照明和煤油灯松脂照明和煤油灯十九世纪发明电灯十九世纪发明电灯荧光灯的出现荧光灯的出现（（8080年代初）年代初）金属卤化物灯小功率化金属卤化物灯小功率化自自然然光光源源人人工工光光源源第第1212页页二二.LED.LED发展历程发展历程白炽灯白炽灯荧光灯荧光灯钠灯钠灯LEDLED照明照明2.2.照明光源的四次革命照明光源的四次革命第第1313页页二二.LED.LED发展历程发展历程可见光红光可见光红光LEDLED出现出现19621962年美国年美国GEGE生产生产蓝光蓝光LEDLED出现出现19931993年中村秀二发现年中村秀二发现白光白光LEDLED出现出现19971997年发明年发明LEDLED产品广泛运用，是未来的照明光源产品广泛运用，是未来的照明光源3.LED3.LED发展的三个阶段发展的三个阶段第第1414页页三三.LED.LED行业概况行业概况StepStep11StepStep22StepStep33StepStep44StepStep55LED产业的发展趋势与分析LEDLED产业的发展趋势与分析产业的发展趋势与分析国内LED产业存在的问题国内国内LEDLED产业存在的问题产业存在的问题LED的应用（下游）LEDLED的应用的应用（下游）（下游）LED产业链分类与比较LEDLED产业链分类与比较产业链分类与比较LED的四大产业基地LEDLED的四大产业基地的四大产业基地第第1515页页三三.LED.LED行业概况行业概况1.LED1.LED的四大产业基地的四大产业基地闽三角闽三角（厦门）（厦门）珠三角珠三角（深圳）（深圳）北方北方长三角长三角北京北京大连大连石家庄石家庄上海上海扬州扬州南昌南昌第第1616页页中国七大半导体产业基地中国七大半导体产业基地大连光电产业园大连光电产业园（磊晶片、晶粒、荧光粉）（磊晶片、晶粒、荧光粉）路明、路美、中新、美明路明、路美、中新、美明上海张江高科园上海张江高科园（磊晶片、晶粒、荧光粉、灯具）（磊晶片、晶粒、荧光粉、灯具）蓝宝、蓝光、科润、光谷、品能蓝宝、蓝光、科润、光谷、品能南昌联创光电科技园南昌联创光电科技园（磊晶片、晶粒）（磊晶片、晶粒）联创、欣磊、昌大联创、欣磊、昌大厦门开元科技园厦门开元科技园（磊晶片、晶粒、封装、灯具）（磊晶片、晶粒、封装、灯具）三安、安美、华联、通士达三安、安美、华联、通士达北京北京大连大连上海上海福建福建深圳深圳石家庄石家庄南昌南昌北京亦庄经济技术开发区北京亦庄经济技术开发区（磊晶片、晶粒）（磊晶片、晶粒）长电智源长电智源第第1717页页三三.LED.LED行业概况行业概况2.LED2.LED产业链分类产业链分类上游上游（衬底材料、外延片与芯片）（衬底材料、外延片与芯片）中游中游（封装技术）（封装技术）下游下游（应用领域：（应用领域：LEDLED光源与灯具制造）光源与灯具制造）利润率利润率70%70%10%10%----20%20%10%10%----20%20%第第1818页页三三.LED.LED行业概况行业概况序号序号名名称称工工艺艺流流程程11外延片外延片衬底衬底——结构设计结构设计——缓冲层生长缓冲层生长——NN型型GaNGaN层生长层生长——多量子阱发光层生长多量子阱发光层生长——PP型型GaNGaN层生长层生长——退火退火——检测检测（（XX射线）射线）——外延片外延片22晶片晶片外延片外延片——设计、加工掩模版设计