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LED照明技术基本常识

发布时间:2014-06-06

什么叫 LED

所谓 LED,就是发光二极管(light emitting diode,顾名思义发光二极管是一种可以将 电能转化为光能的电子器件,具有二极管的特性。基本结构为一块电致发光的半导体模块, 封装在环氧树脂中,通过针脚作为正负电极并起到支撑作用. 发光二极管的结构主要由 PN 结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加上正向偏压 之后,使电子和空穴分别注入 P 区和 N 区,当非平衡少数载          流子与多数载流子复合时,就 会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。

其发光过程包括三个部分: 正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。 LED 得两端加上正向电压,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。调节电流,便可以调节光的强度。 可以通过改变电流可以变色,这样可以通过调整材料的能带结构和带隙,便可以多色发光. 还常接触到其他两类发光二极管有:LD UV LED LDLaser Diode)半导体激光二极管,和 LED 类似,也是一个 PN 结,也是利用外电源 PN 结注入电子来发光的。 半导体激光器的结构通常由 P 层、 层和形成双异质结的有源 N 层构成。体积小,耦合效率高,响应速度快。LD,光线比较集中,、质量轻、寿命长、结 构简单而坚固,多应用于机箱的亮化. 还有一类就是 UV LEDUVUltraviolet Rays)即紫外光线,从 LED 原理中我们知道,L ED 是在半导体 P-N 结处流过正向电流时,能以高的转换效率辐射出 200-1550m 范围包括 紫外、红外和可见光谱。紫外线是肉眼看不见的,是可见紫色光以外的一段电磁辐射,波长在 10 400nm 的范围.通常按其性质的不同又细为几下几段: 真空紫外线(Vacuum UV), 波长为 10--200nm 短波紫外线(UV-C),波长为 200--290nm 中波紫外线(UV-B),波长为 290--320nm 长波紫外线(UV-A),波长为 320--400nm 可见光(Visible light),波长为 400--760nm

LED 优势

 ()节能:LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,其发光效率可达80~90%。 记者还 将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯做了一番比较,结果显示:普通白 炽灯的光效为12lm/W,寿命小于2000小时,螺旋节能灯的光效为60lm/W, 寿命小于8000小时,T5荧光灯则为96lm/W,寿命大约为10000小时,而直 径为5毫米的白光LED为20~28lm/W, 寿命可大于100000小时。 有人还预 测, 未来的LED寿命上限将无穷大。 一般人都认为, 节能灯可节能4/5是伟大的创举, 但LED比节能灯还要节能1/4,这是固体光源更伟大的改革。除此之外,LED还具有 其他优势,光线质量高,基本上无辐射,属于典型的绿色照明光源;可靠耐用,维护费用极 为低廉等等。 正因为LED具有以上其他固体光源还无法匹敌的特点, 10年后LED将是照明行业的主流光源。

 ()环保:LED 在生产过程中不要添加“汞”,也不需要充气,不需要玻璃外壳,抗冲击性好, 抗震性好,不易破碎,便于运输,非常环保,被称为”绿色能源” 

()寿命非常长: 普遍在 5 -10 万小时之间,因为 LED 是半导体器件,即使是频繁的开关, 也不会影响到使用寿命

() .LED 元件的体积非常小:更加便于各种设备的布置和设计,而且能够更好地实现夜景 照明中“只见灯光不见光源”的效果

() LED 的发出的光线能量集中度很高:集中在较小的波长窗口内,纯度高。 ().LED 响应时间非常快:在微秒级别,只要开关一开,马上就会亮,不会出现

 延迟的和闪烁 的现象

().LED 的发光指向性非常强:亮度衰减比传统光源低很多。

()LED 使用低压直流电即可驱动:具有负载小、干扰弱的优点,对使用环境要求较低。

() 能够较好地控制发光光谱组成:从而能够很好地用于博物馆以及展览馆中的局部或重 点照明.

() 可以通过控制半导体发光层半导体材料的禁止带幅的大小:从而发出各种颜色的光 线,且彩度更高,

(十一)显色性高:不会对人的眼睛造成伤害。 但是作为一个新兴的技术领域, 半导体照明行业还处于一个快速发展阶段, 科技进步令我们 感到欣喜,但是我们还要意识到无论是技术环节还是行业的规章制度,与传统的光源相比, 都还不成熟不健全。 要真正实现用LED代替传统光源还有一段很长的路要走, 还有很多技 术难题需要解决,如大功率散热和光效方面。同时也要我们 LED 的行业人事和专家一起来共 同努力, LED 更好的为我们服务.

LED 产品的分类

LED 产品分类很多,我们简单地来看看分类方法。LED 根据发光管发光颜色、发光管出 光面特徵、发光管结构、发光强度和工作电流、芯片材料、功能等标准有不同的分类方法。 下面简单介绍前六种分类方法。

1、根据发光管发光颜色分类 根据发光管发光颜色的不同,可分成红光、橙光、绿光(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 2 种或 3 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。

2、根据发光管出光面特徵分类 根据发光管出光面特徵的不同,可分为圆灯、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 φ20mm 等。国外通常把 φ3mm 的发光二极管记作 T-1;把 φ5mm 的记 T-13/4);把 φ4.4mm 的记作 T-11/4)。 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、根据发光二极管的结构分类 根据发光二极管的结构,可分为全环氧包封、金属底座环 氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等。

 4、根据发光强度和工作电流分类 根据发光强度和工作电流,可分为普通亮度 LED(发光 强度<10mcd)、高亮度 LED10100mcd)和超高亮度 LED(发光强度>100mcd)。 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)。

 5按功率分:有小功率 LED(0.04-0.08W),中功率 LED(0.1-0.5W),大功率 LED(1-500W),随着 技术的不断发展,LED 的功率越做越大.

6:按封装形式分: 一种是 SMD(贴片) DIP(直插)两种

LED 应用范围

LED 的应用很广, 括通讯、消费性电子、汽车、照明、信号灯等,可大体区分为 背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等五大领域。我们随时都可见,例如:收音机的示灯, 大屏幕的 LED 显示屏.我们现在对它的应用进行一个全面的分类:

1 、汽车部分:以汽车內装使用包括了仪表板、音箱等指示灯,及汽车外部 ( 第三刹车灯、 左右尾灯、方向灯等 ) ,目前欧洲系列车种包括奥迪、宝马、福斯等品牌全系 列采用高亮 LED ,而车厂中,丰田汽车也率先将仪表板的背光板换成高亮度 LED ,其他各车厂新 车,也在陆续采用。若再加上前后车灯、刹车灯,交通标志等,与交通有关 的市场,商机 非常庞大。在交通标志灯市场方面,全球约有 2000 万座交通标志灯,若每年更新200 万座,商机可延续 10 年。

2 、背光源部分:主要是手机背光光源方面,是 SMD 型产品应用的最大市场。虽然近两 年手机的增长速度已明显趋缓,但全年仍有 4 亿支水准,以 1 支手机要 LED 光源 2 颗、按键 6 SMD LED 计,一年保守 4 亿支手机需求约 32 亿颗 LED 。最近韩国 蓝色背光手机风潮,使蓝光 LED 的市场供不应求,显见手机在 LED 应用市场中仍占有举 足轻重的地位。继蓝光手机后,目前市场已是彩屏手机 天下。以往彩屏手机是极高端产品, 不过今年主要零组件价格下滑, 使得彩屏手机和单色手机的价差缩小, 加上厂商的大力促销, 手机的换型潮悄然发生。

3 、显示屏: LED 显示屏作为一种新兴的显示媒体,随着大规模集成电路和计算机技术的 高速发展,得到了飞速发展,它与传统的显示媒体 多彩霓虹灯、象素管电视墙、四色磁 翻板相比较,以其亮度高、动态影像显示效果好、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容 多样、显示方式丰富、性能价格比高 等优势,已广泛应用于各行各业。

 4 、电子设备与照明: LED 以其功耗低,体积小,寿命长的特点,已成为各种电子设备指 示灯的首选,目前几乎所有的电子设备都有 LED 的身影

5:.特殊工作照明和军事运用:由于 LED 光源具有抗震性、耐候性、密封性好,以及热辐射 低、体积小、便于携带等特点,可广泛应用于防爆、野外作业、矿山、军事行动等特殊工作 场所或恶劣工作环境之中。

 6: 装饰:可广泛应用在发光立体字;建筑景观外观发光体;高架、高楼、公路、桥梁、地 标、标志建筑发光源;广告立体字、标志、标识、指示光源;商业空间、机场、建筑工程、 地铁、医院、饭店、白货商场、广场、餐馆、PUB 设计灯光;汽车、运输、轮船、宣传指 示警示光源;电脑、手机、通信、滑鼠、信号传输应用光源 随着 LED 的技术的不断发展,LED 成为照明产品是目前发展的一个方向,也是一个必然的方向,LED 的用途只会越来越广。