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LOGO上海意莱电光源科技有限公司技术工程部赵旭2009-10-25LED基础知识培训2认识LED一.形形式式的LED1.Lumileds公司LuxeonemitterLuxeonK2LuxeonRebel其中LuxeonRebel成为首批通过UL认证的高效能直流LED，通过采用LuxeonRebelLED应用产品可更快，更方便地入选UL目录，从而加快产品投放市场的速度。3认识LED一.形形式式的LED2.Cree公司X-LampMC-EX-LampMR-EX-LampXP-EX-LampXP-G其中X-LampXP-G为Cree公司09年第三季度推出的新产品，其主要特性为半值角为125°；热阻为6℃/W；在350mA的驱动电流下，平均光效为132lm/W。4认识LED一.形形式式的LED3.OSRAM公司DragonLEDOslonSSLLEDOslonLXLED其中OslonLX为OSRAM公司09年下半年专为LCD背光而设计的；若搭载多项式透镜光速角为125，可将近80%的光线摄入导光板；为目前世界上昀小的1WLED，可使显示器做得更为纤薄。5认识LED二.LED的特性1.LED发光原理在PN结的两端加上正向偏置电压后，空穴和自由电子相互移动形成内电场。随后新注入的空穴和自由电子再重新复合，复合的同时以光子的形式释放多余的能量，这个能量就是LED发出的光。6认识LED二.LED的特性2.LED的主要性能指标（1）颜色：目前主要有红色、绿色、蓝色、青色、黄色、白色、琥珀色。（2）电流：根据功率级的不同，常用的LED电流在20mA-2A不等。（3）电压：电压与颜色有关系，一般红、绿、蓝的VF在1.8-2.4V之间；白、蓝、绿的电压在3.0-3.6之间（4）反向电压Vrm：LED所允许的昀大反向电压。超过此值，LED可能被击穿损坏。需注意的是，有的LED是不允许反向的（如OSRAM），一般Vrm在3-5V之间。（5）色温：以绝对温度K来表示。eg.夏日正午阳光5500K,下午日光4000K7认识LED二.LED的特性2.LED的主要性能指标（6）发光强度：以坎德拉cd来计。这个量表明发光体在空间发射的会聚能力，是对光功率和会聚能力的一个共同描述。eg.Ф5的LED的I约为5mcd。（7）光通量：以流明lm来计。此量是描述光源的发光总量的大小，与光功率等价。现在1W的LED光通量可以做到80-130lm。（8）光照度：以勒克斯lux来计。即均匀分布在1㎡表面上的光通量。（9）显色性：以CRI来表示。eg.Luxeon冷白为70，中性白为75，暖白为85。（10)半值角：发光强度为峰值的一半时距中心线的2倍角度。根据不同应用，可以分为高指向性、标准型和散射型。eg.XP-C的半值角110°。8认识LED二.LED的特性2.LED的主要性能指标（11）主波长（12）峰值波长（13）中心波长（14）色纯度（15）半宽度（16）热阻：以RθJC来表示，单位为℃/W。目前国外的功率级LED的热阻基本在10℃/W以内。eg.Rebel,white:9℃/W;XP-G:6℃/W.（17）寿命：维持到初始光通量70%的时间，而这个时间可以到30.000-100.000小时。9认识LED二.LED的特性3.LED的特性曲线（以LuxeonRebel为例）（1）波长特性10认识LED二.LED的特性3.LED的特性曲线（以LuxeonRebel为例）（1）波长特性11认识LED二.LED的特性3.LED的特性曲线（以LuxeonRebel为例）（2）光输出与温度的关系12认识LED二.LED的特性3.LED的特性曲线（以LuxeonRebel为例）（3）电压与电流的关系13认识LED二.LED的特性3.LED的特性曲线（以LuxeonRebel为例）（4）光输出与电流的关系14认识LED二.LED的特性3.LED的特性曲线（以LuxeonRebel为例）（5）工作电流与环温的关系15认识LED二.LED的特性3.LED的特性曲线（以LuxeonRebel为例）（6）光辐射图16认识LED二.LED的特性3.LED的特性曲线（以LuxeonRebel为例）（7）光极辐射图17认识LED二.LED的特性3.LED的特性曲线（以LuxeonRebel为例）（8）色坐标与辐射角度的关系18认识LED二.LED的特性4.LED的优点（1）节能：效率可到50%以上，而白炽灯仅为10%左右。（2）环保：LED在生产不需添加汞，废物可回收利用。（3）寿命长：在3万-10万小时之间，即使频繁开关也无妨。（4）响应快：在纳秒级别。（5）显色性好：不会对人的眼睛造成伤害。（6）应用灵活：体积小，可以做成点、线、面各种应用产品。5.LED的缺点(1)价格高：相对通用照明技术，应用LED照明系统要昂贵。(2)LED性能受工作的环境温度影响较大。19认识LED三.LED的分档由于半导体产品的制造困难性，在产品的规格书中会给出在平均值上下浮动的变量。因此，LED生产厂商在制造时对其进行分档（bin）。不同的生产厂商有不同分档方法和具体的表示形式，但大致都包含color、Vf和flux等几个参数。几大LED生产厂家分别方式：20认识LED三.LED的分档1.Cree公司21认识LED三.LED的分档2.Nichia公司22认识LED四.LED的应用产品1.指示类23认识LED四.LED的应用产品2.LCD背光类24认识LED四.LED的应用产品3.LED显示屏类25认识LED四.LED的应用产品4.手持产品背光、闪光类26认识LED四.LED的应用产品5.汽车应用类27认识LED四.LED的应用产品6.通用照明类28认识LED四.LED的应用产品7.景观照明类29认识LED四.LED的应用产品8.特殊照明类30LED的驱动LED驱动简单的说就是给LED提供正常的工作条件（包括电压、电流）的一种电路。好的驱动还能随时保护LED，如过热、过流、开路等。按照应用场合和功能常用的有一.DC-DCLED驱动1.电阻限流电路此电路简单，但调节性差；效率低。31LED的驱动一.DC-DCLED驱动2.线性恒流源电路效率不是很高；昀小输入电压需大于MOSFET或三极管与负载之和，电路才可以动作。32LED的驱动一.DC-DCLED驱动3.开关型恒流源电路3.11buck型buck变换器是降压变换器，不适于输入电压低或多个LED串联的场合。33LED的驱动一.DC-DCLED驱动3.开关型恒流源电路3.12buck型电路实例34LED的驱动一.DC-DCLED驱动3.开关型恒流源电路3.21boost型Boost变换器通过电感输出电压提高至比输入更高的期望值35LED的驱动一.DC-DCLED驱动3.开关型恒流源电路3.22boost型电路实例36LED的驱动一.DC-DCLED驱动3.开关型恒流源电路3.31buck-boost型Buck-boost输入传递输出的能量须先存储于电感中，另外两种不具有此特性。37LED的驱动一.DC-DCLED驱动3.开关型恒流源电路3.32buck-boost型电路实例38LED的驱动二.AC-DCLED驱动1.镇流电容驱动此方案优点是简单、成本低；缺点是电流稳定度不高，效率也不高。39LED的驱动二.AC-DCLED驱动2.非隔离型恒流驱动40LED的驱动41LED的驱动二.AC-DCLED驱动3.隔离型驱动42LED的驱动43LED产业概述一.LED产业结构LED产业具有典型的不均衡产业链结构，LED产业链大致可以分为五部分：原材料，LED上游产业，LED下游产业，测试仪器和生产设备。LED发光材料和器件的原材料包括衬底材料砷化镓单晶、氮化铝单晶等。LED上游产业主要是指LED发光材料外延制造和芯片制造。由于工艺发展，芯片制造主要是做正、负电极和完成分割检测。44LED产业概述一.LED产业结构LED中游产业是指LED器件的封装企业。与其他半导体封装产业不同，它可以根据用于现实、照明、通信等不同场合，封装出不同的颜色、不同形状的种类繁多的LED发光器件。LED下游产业是指应用LED显示或照明器件后形成的产业。如，上海意莱致力于冷冻设备的LED照明。测试仪器和生产设备，如射线双晶衍射仪、荧光谱仪、光谱分析仪；MOCVD等。45LED产业概述二.LED下游应用产业份额通用照明市场潜力巨大，LED照明将会率先进入商用市场，然后逐步向民用市场扩展。46LED产业概述三.LED产业市场美国能源部预测，到2010年前后，美国将有55%的白炽灯和荧光灯被半导体照明替代。2009年2月，NextGenResearch指出，全球固态照明（SSL）市场产值可望在2013年突破330亿美元。2006年我国LED的产值为140亿元，2008年应用市场规模达到540亿元，预计到2010国内LED产业的规模将超过1000亿元。47LED产业概述四.我国LED区域分布格局形成了上海、大连、南昌、厦门和深圳等国家半导体照明工程产业化基地；但由于技术和价格等因素，目前LED产品依然无法普及，传统照明仍占市场主导地位。48LED产业概述五.技术发展空间1.光效的提升还有很大空间目前产业化的LED光效为90-100lm/W，与专家们预测的指标300lm/W及理论值400lm/W还很大差距。2.产品性能的提高除了成本高之外，光衰、散热、配件匹配等性能问题也影响LED应用的重要因素。49LED产业概述五.技术发展空间3.技术路线还存在新的突破方向如，南昌大学江风益教授领导开发的“Si衬底LED”打破了日美等发达国家垄断LED核心技术的局面。4.开发新的应用领域如，向航空航天、医疗、农业等领域拓展。50LED的心声唯有牺牲多壮志，敢叫日月换新天！51