培训材料-LED基础知识

绿色环保低碳节能LED基础知识培训青岛金瑞德电子科技有公司销售部目录LED照明基本知识LED照明特性LED照明应用LED照明技术介绍LED照明基本知识LED基础知识LED概念：英文单词的缩写，主要含义：LED=LightEmittingDiode，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体发光器件，它是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引起光子发射而产生光，它可以直户外接把电转化为光，改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。LED发光的原理LED的心脏是一个半导体的晶片，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极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量。光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。白光LED产生----单芯片InGaN(蓝)/YAG荧光粉这是一种目前较为成熟的产品。这些产品采用芯片倒装结构,提高发光效率和散热效果。荧光粉涂覆工艺的改进,可将色均匀性提高10倍。实验证明,电流和温度的增加使LED光谱有些蓝移和红移,但对荧光光谱影响并不大。寿命实验结果也较好。InGaN(蓝)/红荧光粉+绿荧光粉色温可达到3000K-6000K,Ra达到82-87,。InGaN(紫外)/(红+绿+蓝)荧光粉此类白光LED,其Ra大于等于90,但发光效率还不够理想白光LED产生----单芯片白光LED产生----双芯片双芯片可由蓝LED+黄LED、蓝LED+黄绿LED以及蓝绿LED+黄LED制成,此种器件成本比较便宜,但由于是两种颜色LED形成的白光,显色性较差,只能在显色性要求不高的场合使用。白光LED产生----多芯片(蓝色+绿色+红色)LED这种通过RGB方法合成白光这种方法主要的问题是绿光的转换效率底，所以总体的效率不高。同时三种颜色的LED的正向电压和光输出不同，两外它们的温度特性和光维持特性也不相同，因而对电路的要求也比较高。照明发展史按时代划分第一代，第二代，第三代光源分别是什么灯？按时代划分，白炽灯为电气照明的第一代光源，普通荧光灯为第二代光源，除普通荧光灯外其它气体放电灯为第三代光源，第三代光源为高强度气体放电灯，简称为HID（HighlutensityDischange）灯。LED照明被称为第四代新型绿色光源。光的定义是什么？光有哪几种？定义：光是属于一定波长范围内的一种电磁辐射。分类：可见光、紫外线、红外线。LED的发展史1907年HenryJosephRound第一次观察到场致发光现象。1936年GeorgeDestiau第一场使用场致发光这个术语。60年代初，试验中，LED需要置放在液化氮中第一个商业LED仅仅只能发出不可见的红外线，但是迅速应用于感光与光电领域。60年代末，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED70年代中，采用双层磷化稼能够发出黄色光。70年代末，LED出现绿色光。90年代中，LED最终出现蓝色光。90年代末白光的LED开发成功目前LED已经可以发出紫外光。除此以外，LED的光通量也在与日俱增，最新的实验室数据是186lm/WLED发展计划美国LED行业的预测LED发展计划世界各国政府LED发展计划LED分类1、按发光管发光颜色分，按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。2、按发光管出光面特征分，按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1；把φ5mm的记作T-1（3/4）；把φ4.4mm的记作T-1（1/4）。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类：（1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。（2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为20°～45°。（3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，散射剂的量较大。3、按发光二极管的结构分，按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。4、按发光强度和工作电流分，按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度100mcd）；把发光强度在10～100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。LED照明相关知识光通量：光源单位时间内发出的光量称为光能量，光通量用符号Φ表示，单位是lm（流明），由于人眼对不同波长的电磁波具有不同的灵敏度，我们不能直接用光源的辐射功率或辐射通量来衡量光能量，必须采用以人眼对光的感觉量为基准的单位----光通量来衡量。光通量是说明某一光源向四周空间发射出的总光能量，不同光源发出的光通量在空间的分布是不同的。发光强度：发光强度的单位为坎德拉，符号为cd，它表示光源在某单位球面度立体角(该物体表面对点光源形成的角)内发射出的光通量。1cd=1lm/1sr（sr：立体角的球面度单位）。光照度：每单位面积上受到的光通量数，单位是lx（勒克）。发光效率：指一个光源所发出的光通量与该光源所消耗的电功率之比。显色性：指光源的光照射在物体上所产生的客观效果。色表：人眼直接观察光源时所看到的颜色。LED照明相关知识色温：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（开尔文，开氏度=摄氏度+273.15）表示，由于人们是用与光源的色度相近或近似的完全辐射体的绝对温度来描述光源的色表，因此光源的色表又称为光源的色温。蓝白色的光源色温高，黄红色的光源色温低。显色指数：光源的显色指数是对光源显色性的评价，原则上，人造光线应与自然光线相同，使人的肉眼能正确辨别事物的颜色，当然，这要根据照明的位置和目的而定。显色性（Ra）是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。Ra值为100的光源表示，事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致。1．忠实显色，能正确表现物质本来的颜色，需使用显色指数高的光源，其数值接近100，显色性最好2．效果显色，要鲜明的强调特定色彩，表现美的生活，可以利用加色法来加强显色效果。如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。LED照明相关知识亮度：亮度是指物体明暗的程度，定义是单位面积的发光强度，单位：尼特（nit）同步性：两个或两个以上LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的方式运行，一般指内控方式的LED灯，同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。防护等级：IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级，由两个数字所组成，第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵入的等级（分0-6级），第二个数字代表灯具防湿气、防水侵入的密封程度（分0-8级），数字越大表示其防护等级越高。大功率，指发光功率大，一般指0.5W，1W3W5W或更高的。光强与流明是比小功率的大，但同样散热也很大，现在大功率都是单颗应用，加很大的散热片，室外照明、办公照明多使用大功率；小功率，一般是0.06W左右的，手电、台灯多使用小功率；LED照明相关知识波长：光的色彩强弱变化，是可以通过数据来描述，这种数据叫波长。我们能见到的光的波长，范围在380至780nm之间，单位：纳米（nm）。光散不散，取决于LED的发光角度，有大角度小角度之分，小角度不散，大角度才散。LED的亮度：跟LED的发光角度有必然关系的，LED的角度越小它的亮度越高，没有什么超亮不超亮的，如果是质量好的LED不管是哪家LED厂家生产的，亮度都差不多的，只是生产工艺不一样，使用寿命略有不同，因为用的都是那几家国外的LED芯片。如果是5MM的LED180度角的白光的LED，亮度只有几百MCD，如果是15度角的亮度就要去到一万多两万MCD的亮度了，亮度相差好几十倍了，如果是用于照明用的，在户外最好是用大功率的LED，亮度更高，单个功率有1W，3W，5W，还有的是用多个大功率组合成一个大功率的LED，功率到几百都有。色温和亮度没关系，而亮度和流明值有关。LED照明相关知识眩光：视野内有亮度极亮的物体或强烈的亮度对比，则可引起不舒适或造成视觉降低的现象，称为眩光。眩光的产生在两个原因：一是生理原因，一是灯具的原因。生理原因有：（1）由于高亮度的刺激，使瞳孔缩小；（2）由于角膜或晶状体等眼内组织产生光散射，在眼内形成光幕；（3）由于视网膜受高亮度的刺激，使适应状态破坏。灯具产生眩光的主要因素：（1）光源的亮度（亮度越高，眩光越显著）（2）光源的位置（越接近视线，眩光越显著）（3）光源外观大小与数量（外观面积越大，光源数目越多，眩光越显著）（4）周围的环境（环境亮度越暗，眼睛的适应亮度很低，眩光也就显著）控制眩光的方法在两种；（1）直接限制光源亮度或采用透光材料减弱眩光（2）用灯具保护角控制眩光IP防护等级IP防护等级防护等级代码防尘等级防水等级0无防护无特殊的防护1防止大于50mm之物体侵入防止人体因不慎碰到灯具内部零件防止直径大于50mm之物体侵入2防止大于12mm之物体侵入防止手指碰到灯具内部零件3防止大于2.5mm之物全侵入防止直径大于2.5mm的工具，电线或物体侵入4防止大于1.0mm之物体侵入防止直径大于1.0的蚊蝇、昆虫或物体侵入5防尘无法完全防止灰尘侵入，但侵入灰尘量不会影响灯具正常运作6防尘完全防止灰尘侵入防尘等级防水等级0无防护无特殊的防护1防止滴水侵入防止垂直滴下之水滴2倾斜15度时仍防止滴水侵入当灯具倾斜15度时，仍可防止滴水3防止喷射的水侵入防止雨水、或垂直入夹角小于50度方向所喷射之水4防止飞溅的水侵入防止各方向飞溅而来的水侵入5防止大浪的水侵入防止大浪或喷水孔急速喷出的水侵入6防止大浪的水侵入灯具侵入水中在一定时间或水压的条件下，仍可确保灯具正常运作7防止侵水的水侵入灯具无期限的沉没水中在一定水压的条件下，及可确保灯具正常运作8防止沉没的影响LED照明特性LED电特性LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。LED电特性I-V特性是LED芯片性能主要参数。I-V特性具有非线性、整流性质：单向导电性，即外加正偏压表现低接触电阻，反之为高接触电阻。（1）正向死区（2）正向工作区（3）反向死区（4）反向击穿区正向死区图I-V特性曲线反向死区击穿区IRIVR0IF工作区VFV′′LED电特性C-V特性LED的芯片pn结面积大小不一，使其结电容也不一C-V特性呈现二次函数关系是电容与电压的关系