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本文由jiuzhouguanggu贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。中山天能光电科技有限公司内部培训资料LED知识培训资料LED光源◎基本认识:LED(LightEmittingDiode),又称发光二极管,它们利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上正向电压,半导体中的载流子发生复合,放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。(一)LED的发展历史。应用半导体PN结发光源原理制成LED问世于20世纪60年代初,1964年首先出现红色发光二极管,之后出现黄色LED。直到1994年,蓝色、绿色LED才研制成功。1996年由日本Nichia公司(日亚)成功开发出白色LED。LED以其固有的特点,如省电、寿命长、耐震动、响应速度快、冷光源等特点,广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域,在我们的日常生活中处处可见,家用电器、电话机、仪表板照明、汽车防雾灯、交通信号灯等。但由于其亮度差、价格昂贵等条件的限制,无法作为通用光源推广应用。近年来,随着人们对半导体发光材料研究的不断深入,LED制造工艺的不断进步和新材料(氮化物晶体和荧光粉)的开发和应用,各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展,其发光效率提高了近1000倍,色度方面已实现了可见光波段的所有颜色,其中最重要的是超高亮度白光LED的出现,使LED应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出,高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后,最伟大的发明之一。(二)LED发光原理发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光体—晶片的面积为10.12mil(1mil=0.0254平方毫米),目前国际上出现大晶片LED,晶片面积达40mil。其发光过程包括三部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中,当电子经过该晶片时,带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫色光携带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜色的光。LED照明光源的主流将是高亮度的白光LED。目前,已商品化的白光LED多是二波长,即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光LED,即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光,它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LED背光源等市场。(三)LED光源的基本特征1、发光效率高LED经过几十年的技术改良,其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦,荧光灯50~70流明/瓦,钠灯90~140流明/瓦,大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50~200流明/瓦,而且其光的单色性好、光谱1/14中山天能光电科技有限公司内部培训资料窄,无需过滤可直接发出有色可见光。目前,世界各国均加紧提高LED光效方面的研究,在不远的将来其发光效率将有更大的提高。2、耗电量少LED单管功率0.03~0.06瓦,采用直流驱动,单管驱动电压1.5~3.5伏,电流15~18毫安,反应速度快,可在高频操作。同样照明效果的情况下,耗电量是白炽灯泡的万分之一,荧光灯管的二分之一、日本估计,如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可节约相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯例,同样效果的一支日光灯40多瓦,而采用LED每支的功率只有8瓦,而且可以七彩变化。3、使用寿命长采用电子光场辐射发光,灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻,环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达5~10年,可以大大降低灯具的维护费用,避免经常换灯之苦。4、安全可靠性强发热量低,无热辐射性,冷光源,可以安全抵摸:能精确控制光型及发光角度,光色柔和,无眩光;不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度,调整发光方式,实现光与艺术结合。5、有利于环保LED为全固体发光体,耐震、耐冲击不易破碎,废弃物可回收,没有污染。光源体积小,可以随意组合,易开发成轻便薄短小型照明产品,也便于安装和维护。当然,节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因,也许LED光源要比传统光源昂贵,但是用一年时间的节能收回光源的投资,从而获得4~9年中每年几倍的节能净收益期。◎照明常用术语:◆光通量光源每秒种发出的可见光量之和,简单说就是发光量。符号Φ,单位:流明(lm)。◆照度单位面积内入射的光通量,也就是光通量除以面积所得到的值。照度分为水平照度和垂直照度。水平照度为光通量入射水平表面的照度,垂直照度为光通量入射到垂直面的照度。符号E,单位:勒克司(lux)。◆光强发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量。符号I,单位:坎德拉(cd)。◆光效电光源将电能转化为光的能力,以发出的光通量除以耗电量来表示。(衡量光源节能的重要指标)符号lm/W,单位:每瓦流明(Lm/w)。◆平均寿命指一批灯泡至百分之五十的数量损坏时的小时数。2/14中山天能光电科技有限公司内部培训资料单位:小时(H)。◆经济寿命在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下,其综合光束输出减至一特定的小时数。单位:小时(H)。此比例用于室外的光源为百分之七十,用于室内的光源如日光灯则为百分之八十。◆色温以绝对温度K来表示,即将一标准黑体加热,温度升高到一定程度时颜色开始由深红浅红-橙黄-白-蓝,逐渐改变,某光源与黑体的颜色相同时,我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。光源色温不同,光色也不同:色温在3300K以下,光色偏红给以温暖的感觉;有稳重的气氛,温暖的感觉;色温在3000--6000K为中间,人在此色调下无特别明显的视觉心理效果,有爽快的感觉;故称为中性色温。色温超过6000K,光色偏蓝,给人以清冷的感觉,a.色温与亮度高色温光源照射下,如亮度不高则给人们有一种阴气的气氛;低色温光源照射下,亮度过高会给人们有一种闷热感觉。b.光色的对比在同一空间使用两种光色差很大的光源,其对比将会出现层次效果,光色对比大时,在获得亮度层次的同时,又可获得光色的层次。采用低色温光源照射,能使红色更鲜艳;采用中色温光源照射,使蓝色具有清凉感;采用高色温光源照射,使物体有冷的感觉。◆显色性光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性,也就是颜色逼真的程度;光源的显色性是由显色指数来表明,它表示物体在光下颜色比基准光(太阳光)照明时颜色的偏离,能较全面反映光源的颜色特性。显色性高的光源对颜色表现较好,我们所见到的颜色也就接近自然色,显色性低的光源对颜色表现较差,我们所见到的颜色偏差也较大。国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为100,各类光源的显色指数各不相同,如:高压钠灯显色指数Ra=23,荧光灯管显色指数Ra=60~90。显色分两种忠实显色:能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源,其数值接近100,显色性最好。3/14中山天能光电科技有限公司内部培训资料效果显色:要鲜明地强调特定色彩,表现美的生活可以利用加色法来加强显色效果。◎LED技术参数:发光角度LED发光角度一般是可视角度。如下图:正向电压(Vf):当PN结两端加正向电压(即P侧接电源的正极,N侧接电源的负极),此时PN结呈现的电阻很低,正向电流大(PN结处于导通状态)。蓝光,绿光,白光Vf一般在3.2~3.6v。红光,黄光Vf一般在2.0~2.3。正向电流(If):导通情况下的流过LED的最大电流。一般小功率LED,If在2~50mA。大功率LED,If在100mA~1A。最大结温:LED半导体晶片的最大实际温度。注意:1.LED应使用直流电源供电2.需注意防静电措施结合一些具体实物讲解4/14中山天能光电科技有限公司内部培训资料LED应用灯具培训资料LED照明光源应用领域1.长期以来,由于LED光效低的原因,其应用主要集中在各种显示领域。2.随着超高亮度LED(特别是白光LED)的出现,在照明领域的应用成为可能。据国际权威机构预测,二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代,被称为第四代新光源。目前LED灯具已应用在如下方面:1)室内照明装饰照明,如室内射灯,壁灯,台灯,客房灯等家庭照明,如日光灯,节能灯泡等2)室外照明包括投光灯,泛光灯,标志灯,广告牌,水底灯,轮廓灯(护栏管,灯带),数灯,点光源等3)环境灯光包括路灯、景观灯、艺术灯等,而且环境灯光现已有与太阳能,风能结合的案例。LED照明光源技术的应用前景及趋势(一)前景及发展趋势目前,照明消耗约占整个电力消耗的20%,大大降低照明用电是节省能源的重要途径,为实现这一目标,业界已研究开发出许多种节能照明器具,并达到了一定的成效。但是,距离“绿色照明”的要求还远远不够,开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。LED以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测,美国55%的白炽灯及55%的日光灯被LED取代,每年节省350亿美元电费,每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量。日本100%的白炽灯换成LED,可减少1~2座核电厂发电量,每年节省10亿公升以上的原油消耗。台湾地区25%的白炽灯及100%的日光灯被白光LED取代,每年节省110亿度电。日本早在1998年就编制“21世纪计划”,针对新世纪照明用LED光源进行实用性研究。近年来,日本日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电工等都已有LED照明产品问世。世界著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE等也投入大量的人力物力进行LED照明产品的研究开发和生产。美国GE公司和EMCORE公司合作成立新公司,专门开发白光LED,以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发LED照明系统。台湾目前的LED产量仅次于日本列在美国之前,从1998年开始投入6亿台币进行相关开发工作。LED发展历史已经几十年,但在照明领域的应用还是新技术。随着LED技术的迅猛发展,其发光效率的逐步提高,LED的应用市场将更加广泛,特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,LED在照明市场的前景更备受全球瞩目,被业界认为在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场,也将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。(二)照明应用中存在的主要技术问题近年来,LED的发光效率正在逐步提高,商品化的器件已达到白炽灯的水平,景观灯5/14中山天能光电科技有限公司内部培训资料采用的白色LED发光效率接近荧光灯的水平,并在稳步增长中。但是,在照明普及应用方面仍存在一些技术性问题:一是光通量有待进一步提高。采用LED作为照明光源,必须可以发出更多的光,必须具有更高的能量效率。二是LED发出的光与自然光仍有一定的差距。白炽灯具有非常强的黄色光的成分,给人一种温暖的感觉。而白光LED发出的白光带有蓝色光的成分,在这种光的照明下,人们的视觉不很自然。三是价格较高。这是影响LED照明普及的主要原因。但是,近年来出于晶片技术的改良,制造成本正在急剧下降,近三年来LED的价格下降了近50%,其正朝着高效率、低成本的方向发展,这为LED在照明领域的应用提供了有利条件。此外,较好的性价比也可以弥补成本价格方面的不足。◎大功率LED灯具常用技术参数●功率输入功率:灯具整体实际消耗的能量。实际上是灯具的总功率。LED功率:LED灯珠实际消耗的能量。●供电驱动方式恒流驱动:电流基本稳定,主要用串联来驱动LED。恒压驱动:电压稳定,主要用并联方式来驱动LED,需要加限流电阻。输入电压交流电用在市电线路上,适用在不同国家AC100~110,AC220~240V。直流电用在室内室外专用电源或者太阳能、蓄电池线路上,一般DC12V,DC24V。电源效率功率因数:所谓功率因数,是指任意二端网络(与外
本文标题:LED灯具培训资料
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