LED照明特性..

LED照明特性与应用目录一、LED基本特性简述二、大功率白光LED的开发三、LED质量的特征四、LED灯具设计一、LED基本特性简述近年来，大功率LED发展较快，在结构和性能上都有较大的改进，产量上升、价格下降；Cree公司新推出的XLampXR～E冷白光LED，其最高亮度挡Q4在350mA时光通量可达107～114lm。这些性能良好的大功率LED给开发LED白光照明灯具创造了条件。LED有那些特性呢？0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0400450500550600650700Wavelength(nm)RelativeIntensityREDAMBERROYALBLUEBLUECYANGREEN主波长:RED=629nmCYAN=505nmAMBER=590nmBLUE=470nmGREEN=530nmROYALBLUE=455nm半值全宽度:RED=19nmCYAN=30nmAMBER=19nmBLUE=25nmGREEN=35nmROYALBLUE=20nmLED的基本特性——色度特性0501001502002503003504000.00.51.01.52.02.53.03.54.0正向电压(V)正向电流(mA)Red,ReddishOrange,Amber(AlInGaP)RoyalBlue,Blue,Cyan,Green,White(InGaN)阈值电压LED的基本特性——电气特性热能模式RQ结–金属片RQ金属片-板RQ板–环境Pd=Vf*IfTslugTjunctionTboardTambient环氧板非导电层Board–散热接口Metal-corePCBLED的基本特性——热特性经过一系列复杂的经验总结、推导、计算，可以得出LED结温的简单实用的经验计算公式如下：TJ=Rjc×Pd+Tc=Rjc（If×Vf）+TC上式中：Tj指LED的结温Rjc指LED的热阻Pd指LED的工作功率＝If（LED工作电流）×Vf（LED工作电压）Tc指LED的正背面铝基板温度LED的基本特性——结构特性温度计算的经验公式LED的基本特性——热特性传导对流lAT1T2Qk基本的冷却途径辐射LED散热常用效果好，不常用对LED不重要上图是飞利浦流明公司的K2结温和相对出光率的示意图，由图可以看出，LED的结温直接影响到了它的相对出光率，也就是光效，当LED结温在25度的时候，出光率达到额定的100％，而当结温达到125度的时候，相对出光率下降为80％以内LED的基本特性——热特性上图是CREE公司总结的温度与光衰关系曲线图。当LED结温在65度的时候，光衰到70%时有10万小时的寿命，而当结温达到115度的时候，光衰到70%时有3万小时。LED的基本特性——热特性大功率LED在结构设计上是十分重视散热的。图左是Lumiled公司K2系列的内部结构、图右是NICHIA公司NCCW022的内部结构。从这两图可以看出：在管芯下面有一个尺寸较大的金属散热垫，它能使管芯的热量通过散热垫传到外面去。LED的基本特性——结构特性黄光=蓝光+荧光粉白光=蓝光+黄光=蓝光+蓝光+荧光粉对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。二、白光大功率LED开发对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。（如下图所示）二、白光大功率LED的开发白色LED的种类和原理芯片数激发源发光材料发光原理1蓝色LEDInGaN/YAGInGaN的蓝光与YAG的黄光混合成白光蓝色LEDInGaN/荧光粉InGaN的蓝光激发的红绿蓝三基色荧光粉发白光蓝色LEDZnSe由薄膜层发出的蓝光和在基板上激发出的黄光混色成白光紫外LEDInGaN/荧光粉InGaN的紫外激发的红绿蓝三基色荧光粉发白光2蓝色LED黄绿LEDInGaN、GaP将具有补色关系的两种芯片封装在一起，构成白色LED3蓝色LED绿色LED红色LEDInGaNAlInGaP将发三原色的三种小片封装在一起，构成白色LED多个多种光色的LEDInGa、GaPAlInGaP将遍布可见光区的多种光芯片封装在一起，构成白色LED白色LED的种类和原理白光LED的光色一致性就依赖：1、LED芯片激发光波长2、荧光粉材质3、荧光粉颗粒度4、荧光粉分布5、荧光粉吸附能力6、荧光粉稳定性白光大功率LED的开发大功率LED技术日趋成熟，得到了广泛的商业应用。而且发展迅速。年份光效200225Lm/W200435Lm/W200545Lm/W200660Lm/W200780Lm/W现在110Lm/W年份功率20021W20053W200720W现在50W白光LED光源金卤灯光源对比在工业厂矿照明中，LED与金卤灯对比.光源光效寿命功率工作温度启动性能金卤灯90Lm/W10000h10~2000W系列全面400℃对温度不敏感必须要高压启动高压钠灯120Lm/W20000h70~2000W系列全面400℃对温度不敏感必须要高压启动LED110Lm/W3~5万h小于100W小于125，光效寿命对温度敏感启动电压低1.寿命长理论上，LED的工作寿命可达到10万小时，在实际应用中，LED的正常工作时间在3—5万小时以上。2.维护费用低由于LED为长寿命，免维护光源，使用中几乎不需要更换，可节省大量的维护费用。3.抗震性好LED属半导体发光器件，发光体被牢固封装固化，能承受强烈振动而不损坏。4.光效高（节能）随着LED技术的快速发展，光效提高很快，国际上现在已经达到110Lm/W。6.起动能力好可瞬时启动，可连续启动。7.环保对环境无污染：无有害金属汞。白光LED灯具的优点LED灯具的优点三、LED质量特征1、好LED热阻小且一致性高热阻数据只有知名大公司才会测量。小公司没有能力测量热阻数据，谈不上热阻大小和一致问题。最终影响的是LED寿命。三、LED质量特征2、好LED阈值电压精度高0501001502002503003504000.00.51.01.52.02.53.03.54.0正向电压(V)正向电流(mA)Red,ReddishOrange,Amber(AlInGaP)RoyalBlue,Blue,Cyan,Green,White(InGaN)阈值电压阈值电压影响发光功率，影响多LED组合串并联发光功率，导致亮度不一致。三、LED质量特征3、好LED色度一致性好色度有两方面决定：原始光波长一致性差；荧光粉质量、喷涂工艺差异。0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0400450500550600650700Wavelength(nm)RelativeIntensityREDAMBERROYALBLUEBLUECYANGREEN三、LED质量特征4、好LED配光一致性好配光一致性取决于：1、透镜一致性；2、荧光粉的均匀一致性；3、LED光波长一致性。三、LED质量特征LED配光一致不好，是灯具配光的影响因素之一。影响灯具配光因素还有：灯具的发光杯质量、定位准确度，或者透镜的质量及定位三、LED质量特征LED配光一致不好，是灯具配光的影响因素之一。上图是配光比较好两个光斑。三、LED质量特征5、好LED的光效高影响LED光效因素：1、LED芯片质量；2、LED的荧光粉质量；3、LED的散热性能；三、LED质量特征6、好LED的光衰小，寿命长影响LED寿命的因素：1、LED自身的散热性能；2、LED芯片的质量；3、还有就是灯具散热；四、LED灯具设计除了灯具的特性要求外，还有两个关键点1、驱动电路2、散热1、驱动电路要点可使用电流源或者电压源加电阻来点亮LED。注意：当使用电压源时一定要加电阻。LED可串联或者并联接在一起，并联使用时LED的Vf的差距不能过大，要大约一致。四、LED灯具设计驱动电路调光PWM的优点在低占空比(占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。方波的占空比为50%，占空比为0.5，说明正电平所占时间为0.5个周期。)时，LED灯具的峰值电流可达到额定值的2倍。（Lumileds）消除了低电流状态下存在的一些问题。四、LED灯具设计LED灯具散热设计LED温升小于40度散热模型产品一：BPC8760产品二：DGS45/127L(A)四、LED灯具设计谢谢各位！