LED及照明基本知识

培训资料1LED及照明基本知识培训资料2培训内容一、LED知识篇二、照明的一些相关基础知识三、绿色光源基本概念一、LED知识篇目前，随着我国GDP不断增长，城市亮化工程越来越受到政府重视，它除了能美化人们的生活环境之外，也成为政府展显形象和业绩的一个方面。但亮化工程会带来两个突出的矛盾，一是耗电巨大，二是维修困难。LED光源恰好能解决这两个矛盾。LED在建筑领域的应用主要有如下几个方面：楼宇照明、公共景观照明、路灯照明、广告招牌和室内装饰。对室外LED照明灯具的基本要求就是要确保防水。1.楼宇照明，对大型建筑物进行夜景照明，应用的产品有护栏管、大功率投光灯、洗墙灯、像素灯、LED天幕等。培训资料32.公共景观照明，主要针对广场、立交桥、公园等面积开阔地的照明。主要的产品有地埋灯、庭院灯、水池灯、彩色发光地砖和护栏管等。3.路灯照明，路灯照明是LED应用在建筑照明上的主要方向，楼宇和景观照明可以在用电紧张或非节假日时关闭，但路灯照明却要随时开启。有专家指出，若将中国路灯全部换为LED，每年可省电20亿度以上，其节能效益非常显著。目前我们正面临着一场照明领域的技术革命。以LED半导体照明技术为主的新型光源正粉墨登场，占据了照明光源的部分市场份额。一方面是我国成为继美国之后的第二电力消耗国家，能源短缺的问题十分突出，这些严峻的形势为我们的各行各业拉响了“警报”。作为建筑电力消耗大户的照明行业，理所当然地成为建筑节能的主要对象。而LED发光二极管以寿命长，能耗小等特点，迅速获得市场青睐，成为照明节能的生力军。如果把LED在照明行业进行细分，可以分为以下几种：普通照明，包括各类家用日常普通照明；建筑照明，分为室外景观灯、室内装饰灯、公共场所照明和路灯等；特种照明，主要有防爆灯(含矿灯)、应急灯、手电筒、文物与艺术品照明灯、特种医疗用灯、农作物生长用灯、太阳能LED灯。目前LED产业状况培训资料4在LED产业上（这里仅指LED发光二极管，而不包含LED应用产品），我国仍延续像其它电子信息类产业的格局，关键技术掌握在外国手里，我们仅制作低附加值的后端工作。由于LED的大部分专利都掌握在美日厂商手里，目前还没有到期，国内虽有2000余家LED生产厂，但几乎都是封装厂，LED芯片主要是从国外进口。可喜的是国内的一些研究机构不断向LED芯片产业化冲击，目前已经取得阶段性成果，如南昌、厦门、大连已经可以进行LED生产材料——外延片的量产，可进行小批量LED芯片试产。我国已经将上海、深圳、厦门、南昌、大连列为LED五大产业基地。2007年我国LED封装产值达到168亿元，较2006年的148亿元增长15%；产量则由2006年的660亿只增加到现在的820亿只，其中高亮LED产值达到120亿元，占LED总销售额的71%。同时从产品和企业结构来看，国内也有明显改善，SMD和大功率LED封装增长较快，目前全国大功率封装产能已达到10KK/月左右。2007年全球LED产值超过70亿美元。在国际上，知名的LED芯片制造企业有美国的Lumileds、Cree、GE等，日本的Nichia、Citizen、OKI等，以及德国的Osram。我国的台湾地区已经通过专利授权的方式于2005年陆续切入LED芯片的生产，目前芯片产量占到世界LED总产量的四分之一。就产能规模而言，已经超越日本，并位居全球之冠。施工标准：培训资料51、GB7248《电光源的安全要求》2、GB50259《电器照明装置施工及验收规范》3、OJJ89—2001《城市道路照明工程施工及验收规范》4、GBJ452—82《电器装置安装工程施工及验收规范》5．GB/T9468-1988道路照明灯具光度测试》LED概述LED是英文LightEmittingDiode的简称，是一种具有两个电极的半导体发光器件，让其流过小量电流就会发出可见光，第一个商用二极管产生于1960年。它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。LED的构成培训资料6LED因其颜色不同,而其化学成份不同:如红色：铝-铟-镓-磷化物绿色和蓝色:铟-镓-氮化物白色和其它色都是用RGB（红色、绿色、蓝色的英文简写）三基色按适当的比例混合而成的。LED的制造过程类似于半导体,但加工的精度不如半导体,目前成本仍然较高.LED工作原理和结构图发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。培训资料7单颗白色LED的效能进展相若卤钨灯252001接近高压汞灯502005相若白炽灯15199951998备注发光效能（流明/瓦）年份培训资料8单颗白色LED长远发展目标LED的优点:10万小时超长寿命；可组成各种颜色(如RGB等)驱动相对简单(无需触发电压)节能，效率比白灯高,并有进一步提高的潜力.体积小,灯具设计灵活.100流明/瓦发光效能10瓦输入功率单颗白色LED培训资料9响应时间短；环保：无有害金属汞。低压，安全性高LED的缺点每瓦的流明成本高.光效还没HID高.需要驱动器驱动(不如白灯简单)LED目前在照明行业中的主要应用范围*建筑物外观照明*娱乐场所及舞台照明*室内空间展示照明培训资料10*道路、景观照明*标识与指示性照明*交通信号灯、视频屏幕LED应用于指示灯已有几十年的历史，为何现在对LED重感兴趣?近几年来对LED的亮度提高,使其可能成为照明光源,而不仅仅是指示灯.LED技术现仍处在初始阶段,有望在今后的5—10年内,在提高光效,降低成本上有很大的进展.LED光源在未来将成为传统照明光源的另一个竞争者LED的几个主要生产商Cree（美国科瑞）培训资料11.Nichia（日本日亚）LumiLeds（荷兰飞利浦）Osram（德国欧司朗）东芝（日本）目前常见的LED灯具目前，市面上常见的LED灯具有如下：LED地埋灯、LED水底灯、LED草坪灯、LED轮廓灯、LED彩虹管、LED灯杯、LED投光灯、LED射灯、LED地砖灯、LED墙壁灯、LED球泡等。随着LED光效的提高的、关键技术的不断完善和优化，目前有多家企业推出了太阳能和大功率LED相结合的太阳能半导体路灯。LED的颜色LED通常仅发出一种颜色（单一窄光谱），有较高的颜色饱和度。培训资料12LED的显色性由于单个LED发出的是窄光谱，所以其显色性很低．虽然从理论上来讲RGB三色LED的显色指数可达85．但目前仅约60.为了提高CRI到90以上,需在红色和绿色之间加入第四种颜色,琥珀色.磷化物涂层加蓝或紫外线LED的CRI范围在75-80之间.LED驱动器的作用驱动器的基本作用是给LED一个恒定的电流。在选用驱动器时需重点考虑驱动器可接受的功率损耗。培训资料13表3.3.1机动车交通道路照明标准值级别道路类型路面亮度路面照度眩光限制阈值增量T1(%)最大初始值环境比SR最小值平均亮度Lav(cd/m2)总均匀度Uo最小值纵向均匀度UL最小值平均照度Eav(lx)维持值均匀度UE最小值Ⅰ快速路、主干路(含迎宾路、通向政府机关和大型公共建筑的主要道路，位于市中心或商业中心的道路)1.5/2.00.40.720/300.4100.5Ⅱ次干路0.75/1.00.40.510/150.35100.5Ⅲ支路0.5/0.750.4—8/100.315—培训资料14表3.4.1交会区照明标准值交会区类型路面平均照度Eav(lx)，维持值照度均匀度UE眩光限制主干路与主干路交会30/500.4在驾驶员观看灯具的方位角上，灯具在80°和90°高度角方向上的光强分别不得超过30cd/1000lm和10cd/1000lm主干路与次干路交会主干路与支路交会次干路与次干路交会20/30次干路与支路交会支路与支路交会15/20人行道路照明标准值夜间行人流量区域路面平均照度Eav(lx)，维持值路面最小照度Emin(lx)，维持值最小垂直照度Evmin(lx)，维持值流量大的道路商业区207.54居住区1032流量中的道路商业区1553居住区7.51.51.5流量小的道路商业区1032居住区511培训资料15二、照明的一些相关基础知识1、光（light）光的本质是电磁波,是整个电磁波谱中极小范围的一部分光是能量的一种形态。可见光是电磁波辐射到人的眼睛，经视觉神经转换为光线，即能被肉眼看见的那部份光谱。这类射线的波长范围在380到780nm之间，仅仅是电磁辐射光谱非常小的一部份。温度远远高于50Hz工作时的温度，从而产生更高色温的白色色表和更好的显色性。培训资料16电磁波频谱图：常用380—780nm表示可见光的范围2、光通量（光束）Φ(luminousflux)光源发射并被人的眼睛接收的能量之和即为光通量。单位：流明（lm）。紫外线可见光红外线χ射线γ射线电视、广播λ〔〕图电磁波频谱图培训资料17一般情况下，同类型的灯的功率越高，光通量也越大。例如：一只40W的普通白炽灯的光通量为350---470lm，而一只40W的普通直管形荧光灯的光通量为2800lm左右，为白炽灯的6--8倍。3、照度(illuminance)单位被照面上接收到的光通量称为照度。如果每平方米被照面上接收到的光通量为1（1m），则照度为1（1x）。单位：勒克斯（1x）。1勒克斯（1x）相当于被照面上光通量为1流明（1m）时的照度。夏季阳光强烈的中午地面照度约50001x，冬天晴天时地面照度约为20001x，晴朗的月夜地面照度约0.21x。4、亮度（luminance）光源在某一方向上的亮度是光源在该方向上的单位投影面积、单位立体角中发射的光通量。如果我们把每一物体都视为光源的话，那么亮度就是描述光源光亮的程度，而照度正好是把每一物体都作为被照物体，用一块木板来举例说明，当一定光束照到木板时我们讲木板有多少照度，然后木板将多少光束反射到人眼，就称为木板的多少亮度，那么有如下式子：亮度等于照度乘以反射率。培训资料18在同一房间同一位置一块白布和一块黑布的照度是相同的，而亮度是不同的。5、光效（luminousefficacyoflightsource）光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效。单位：流明/瓦（lm/W）6、色温（CT-colortemperature）当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K（kelvim）表示。黑体辐射理论是建立在热辐射基础上的，所以白炽灯一类的热辐射光源的光谱功率分布与黑体在可见区的光谱功率分布比较接近，都是连续光谱，用色温的概念完全可以描述这类光源的颜色特性。7、相关色温（CCT-correlatedcolortemperature）当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时，黑体的温度就称为该光源的相关色温，单位为K。由于气体放电光源一般为非连续光谱，与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合，所以都采用相关色温来近似培训资料19描述其颜色特性。色温（或相关色温）在3300K以下的光源，颜色偏红，给人一种温暖的感觉。色温超过5300K时，颜色偏兰，给人一种清冷的感觉。通常气温较高的地区，人们多采用色温高于4000K的光源，而气温较低的地区则多用4000K以下的光源。8、显色指数（Ra-colorrenderingindex）太阳光和白炽灯均辐射连续光谱，在可见光的波长（380nm-780nm）范围内，包含着红、橙、黄、绿、青、兰、紫等各种色光。物体在太阳光和白炽灯的照射下，显