LED培訓(xùn)知識文稿

1、Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司訊技光電科技(上海)有限公司仿真 科技 創(chuàng)意 人生Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司光源 自然光 人造光Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司各種人造光源Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海

2、)有限公司人造光源四次革命Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司人造光源發(fā)展趨勢發(fā)光效率(lm/W)越高越好，節(jié)省能源顯色性高，相對演色性評價系數(shù)(Ra,或CRI) 80光色的多樣化，自低色溫(2800K)至高色溫(7500K)點燈有效壽命(小時)越長越好有效壽命期內(nèi)之光束衰減率低發(fā)光穩(wěn)定性高，低閃爍受電壓變動影響輕微Ref. : 蕭弘清博士-能源技術(shù)服務(wù)業(yè)專業(yè)人員訓(xùn)練課程編Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限

3、公司各式燈源比較燈源優(yōu)點缺點高壓放電燈便宜、省電顏色差、啟動時間長、壽命短傳統(tǒng)燈泡最便宜、顏色好壽命最短、耗能熒光燈管便宜、節(jié)能不易點亮、不環(huán)保省電燈泡節(jié)能顏色質(zhì)感差、不環(huán)保鹵素?zé)纛伾?、聚焦?qiáng)壽命極短、能源轉(zhuǎn)換效率差I(lǐng)nfotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司光束維持率 光束維持率用于表征光輸出下降的程度。 在壽命期間內(nèi)，隨著時間的推移，光輸出也會下降。 Ref. : 蕭弘清博士-能源技術(shù)服務(wù)業(yè)專業(yè)人員訓(xùn)練課程編T8熒光燈典型的光束維持率Infotek Information Science and Te

4、chnology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司各式光源與LED的比較Ref. : 錸德科技：http:/.tw/p03-20.htmInfotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司 人造光源（LED） Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司綱要 LED 簡介 LED 應(yīng)用 LED 標(biāo)準(zhǔn) 使用LED的優(yōu)、缺點 LED 市場(產(chǎn)業(yè))分析 LED 專利布局Infotek Information Scienc

5、e and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED 簡介會發(fā)出不同調(diào)光的半導(dǎo)體，構(gòu)造簡單，不同材質(zhì)、顏色和形狀，從1950年代發(fā)展迄今，應(yīng)用日廣Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED 是半導(dǎo)體、二極管LED是一種特殊的二極管。和普通的二極管一樣，發(fā)光二極管由半導(dǎo)體芯片組成，這些半導(dǎo)體材料會預(yù)先透過注入或摻雜等工藝以產(chǎn)生p、n架構(gòu)。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司

6、LED 工作原理 - 由電產(chǎn)生光與其它二極管一樣，發(fā)光二極管中電流可以輕易地從p極（陽極）流向n極（陰極），而相反方向則不能。兩種不同的載流子：電洞和電子在不同的電極電壓作用下從電極流向p、n架構(gòu)。當(dāng)電洞和電子相遇而產(chǎn)生復(fù)合，電子會跌落到較低的能階，同時以光子的模式釋放出能量。Ref.: 發(fā)光二極管 - 維基百科，自由的百科全書Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED 屬窄頻譜、不同調(diào)光源陽光為全頻譜白光 (white light)LASER為脈沖光 (pulse)，頻譜極窄LED頻譜寬窄介于陽光

7、與LASER之間光源的同調(diào)性與頻譜寬窄成反比，所以除了LASER是同調(diào)光(coherent)以外，其它都屬于非同調(diào)光(incoherent)Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED構(gòu)造芯片 - 發(fā)光體陰、陽極導(dǎo)線支架及金線 通導(dǎo)電流透明環(huán)氧樹脂封裝 保護(hù)芯片Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED分類顏色(波長) ：形狀：材料：GaAs(砷化鎵)，AlGaAs(鋁砷化鎵)，GaAsP(砷化鎵磷化物)，

8、AlGaInP(磷化銦鎵鋁 )，GaP:ZnO(磷化鎵：摻雜氧化鋅)， GaP:N(磷化鎵：摻雜氮) ，InGaN/GaN(銦氮化鎵/氮化鎵)，AlGaP(鋁磷化鎵)，ZnSe(硒化鋅)，SiC(碳化硅)，C(碳(鉆石)，AlN(氮化鋁)，AlGaN(鋁鎵氮化物)，AlGaInN(氮化鋁鎵銦) 白藍(lán)綠黃綠黃橙琥珀紅橙紅紅外紫760nm610nm紫外760nm590nm610nm570nm590nm500nm570nm450nm500nm380nm450nm380nm子彈型食人魚食人魚Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電

9、科技(上海)有限公司白光LED發(fā)光機(jī)制 理論上，藍(lán)光LED結(jié)合原有的紅光LED和綠光LED應(yīng)可產(chǎn)生白光，但現(xiàn)今白光LED很少以此種方式制造。 今日的白光LED大部分是透過在藍(lán)光上覆蓋一層淡黃色熒光粉制成的，此材料是透過把摻了鈰的釔-鋁-鎵晶體磨成粉末后，混合在一種稠密的黏合劑中而制成的。?白光LED : 以藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED發(fā)光

10、場型分類:Narrow Angle、Parabolic、Batwing 、Lambertian 、 Side emittingLED發(fā)光場型常用在路燈設(shè)計(d)Lambertian(e)Side emitting(a) Narrow Angle(b) Parabolic(c) BatwingInfotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED配光曲線LED之配光曲線也有以這種極坐標(biāo)形式表現(xiàn)的，如同此圖所示。Angle(deg)極坐標(biāo)型式Infotek Information Science and Techn

11、ology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED半功率角發(fā)光強(qiáng)度值為軸向強(qiáng)度值一半的角度稱為半功率角。一般Lambertian形式的LED其半功率角半角為60度。50此型式我們稱其發(fā)光半角為60度Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司2010訊科技科版權(quán)所有22輸入最大值最小值最小( X , Y ) = ( 0 , 0 )最大( X , Y ) = (100 , 1)點選數(shù)值nLambertian 發(fā)光場型發(fā)光場型Infotek Information Science and Tech

12、nology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司2010訊科技科版權(quán)所有23選擇圖檔選擇圖檔Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED優(yōu)點發(fā)光(能量轉(zhuǎn)換)效率高 - 也即較省電。比燈泡高，但與熒光燈相約。反應(yīng)(開關(guān))時間快 - 可以達(dá)到很高的閃爍頻率。使用壽命長 - 達(dá)35,000 50,000小時，相對熒光燈為10,000 15,000小時，白熾燈為1,000 2,000小時。耐震蕩等機(jī)械沖擊 - 由于是固態(tài)組件，相對熒光燈、白熾燈等能承受更大震蕩。體積小 - 其本身體積可以造得非常細(xì)

13、小(小于2mm)。便于聚焦 - 因發(fā)光體積細(xì)小，易于而以透鏡等方式達(dá)致所需集散程度，藉改變其封裝外形，方向性從大角度的散射以至集中于細(xì)角度都可以達(dá)到。多種顏色 - 能在不加濾光器下提供多種不同顏色，而且單色性強(qiáng)。色域豐富 - 白色LED覆蓋色域較其它白色光源廣。Ref.維基百科Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED缺點散熱問題，如果散熱不佳會大幅縮短壽命。除非購買高級產(chǎn)品、否則省電性還是低于熒光燈（冷陰極管CCFL），有些LED的省電性也低于省電燈泡。初期成本較高。因光源屬于方向性，燈具設(shè)計需考

14、慮光學(xué)特性。Ref.維基百科Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED 應(yīng)用分類 視覺應(yīng)用 指示與標(biāo)志 (indicators and signs) 照明 (illumination) 建筑照明 景觀照明 普及照明 非視覺應(yīng)用 光通訊 (optical communication) 傳感器 (sensor)Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED指示照明 LED 跑馬燈 1 LED (廣告)燈箱 2 L

15、ED紅綠燈 3 小綠人 4 LED逃生燈 .5.4.Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司背光板LCD顯示器背光源技術(shù)側(cè)光式(Edge lighting)直下式(Bottom lighting)中空式 ? 現(xiàn)今極少使用 側(cè)光式背光模塊 Ref.瑞儀光電 直下式背光模塊 Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司LED背光板Infotek Information Science and Techno

16、logy Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司利用橢圓反射罩_臺灣專利I296243專利架構(gòu)圖?以FRED仿真軟件重建專利架構(gòu)模型Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司自由曲面反射罩Reference: Daniel stern lighting 、autolamps-online臺灣專利I281971鉆石曲面Infotek Information Scienc

17、e and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司TIR Lensfirst partfirst partsecond part入光面出光面Total Internal Reflection Lens 或稱或稱 Collimator Lens應(yīng)用領(lǐng)域：建筑/景觀照明、閱讀燈(car,bus,aircraft)、廣告廣告牌等Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司TIR lens 應(yīng)用高功率白光LED數(shù)組，【無TIR Lens之模塊】高功率白光LED數(shù)組，【含TIR Lens

18、之模塊】過度曝光整體均勻度不佳加入加入TIR Lens的優(yōu)點的優(yōu)點:均勻度提升。降低眩光 / 曝光現(xiàn)象。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司光學(xué)原理Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司自然光源(日光) 日光頻譜太陽輻射指太陽從核融合所產(chǎn)生的能量，經(jīng)由電磁波傳遞到各地的輻射能。太陽輻射的光學(xué)頻譜接近5800K的黑體輻射。大約有一半的頻譜是電磁波譜中的可見光，而另一半有紅外線與紫外線等頻譜。測量方面通常用全天

19、日射計（Pyranometer）與銀盤日射計（Silver-disk pyrheliometer）等儀器來測量太陽輻射。Ref. /zh-hk/File:Solar_Spectrum.pngInfotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司何謂黑體 黑體指吸收率等于1的物質(zhì)，也就是可以吸收所有的熱輻射的物體。這是一種理想物質(zhì)，并不真實存在。壁上有一小口的溫度均勻之空腔，可當(dāng)作黑體的近似物，而空腔輻射僅視其溫度而定，與壁的物質(zhì)結(jié)構(gòu)無關(guān)。圖片來源.維基百科Infotek I

20、nformation Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司黑體輻射黑體輻射:指黑體發(fā)出的電磁輻射。黑體不僅僅能全部吸收外來的電磁輻射，且發(fā)射電磁輻射的能力比同溫度下的任何其它物體強(qiáng)。黑體輻射能量按波長的分布僅與溫度有關(guān)?維恩位移定律對于黑體的研究，使得自然現(xiàn)象中的量子效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)。地球溫度的黑體輻射圖片來源.維基百科Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司 維恩位移定律（Wiens displacement law）物理學(xué)上描述黑體電磁輻射能流密度的

21、峰值波長與自身溫度之間反比關(guān)系的定律，其數(shù)學(xué)表示為： 其中 為輻射的峰值波長（單位nm） T為黑體的絕對溫度（單位K） b 為比例常數(shù)，稱為維恩位移常數(shù)維恩位移定律maxbT波長與溫度成反比圖片來源. /zh-tw/File:Bbs.jpgInfotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司色溫 色溫(color temperture) :個光源所呈現(xiàn)的顏色，和黑體加熱到每個溫度的顏色相同時，黑體的溫度就為此物體的色溫。 色溫只限定于光源，并不可表示物體的顏色。 單位:色

22、溫高低計量單位是以凱式溫標(biāo)，K為單位。 例如:若一個光源所呈現(xiàn)的顏色，和黑體加熱到3500K時所呈現(xiàn)的顏色相同，我們稱此光源的色溫為3500K。圖片來源:維基百科、五鈴光學(xué)Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司相對色溫 相對色溫(Correlated color temperature):個光源所呈現(xiàn)的顏色，和黑體加熱到某個溫度的顏色相近時，黑體的溫度就為此物體的相對色溫。 單位:色溫高低計量單位是以凱式溫標(biāo)，K為單位。 例如:若一個光源所呈現(xiàn)的顏色，和黑體加熱到6500K時所呈現(xiàn)的顏色相近，我們稱此

23、光源的相對色溫為6500K。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司光色的應(yīng)用名稱名稱說明說明暖色光暖色光的色溫在3300K以下，暖色光與白熾燈相近，紅光成分較多，能給人溫暖、健康、舒適的感受。適用與家庭、住宅、宿舍、賓館等場所或溫度比較低的地方。冷白色光又名中性色，其色溫在3300K到5300K之間，中性色由于光線柔和，使人有愉快、舒適安詳?shù)母惺?。適用與商店、醫(yī)院、辦公室、飯店、餐廳、候車室等場所。冷色光又名日光色，它的色溫在5300K以上，光源接近自然光，有明亮的感覺，使人精力集中。適用與辦公室、會

24、議室、教室、繪圖室、設(shè)計室、圖書館的閱覽室、展覽櫥窗等場所。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司 標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 照明系統(tǒng)設(shè)計CIE標(biāo)準(zhǔn)路燈規(guī)范(CNS15233)道路照明工程標(biāo)準(zhǔn)IP防護(hù)等級車燈規(guī)范Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司CIE國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范CIE:國際照明委員會（International Commission on Illumination，簡稱 CIE）。此委員會是一個有關(guān)光、照明、顏色和色

25、度空間科學(xué)領(lǐng)域的國際權(quán)威組織，以基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和計測手法的開發(fā)、建議、標(biāo)準(zhǔn)以及技術(shù)報告書之出版等為職責(zé)的國際團(tuán)體。CIE 1931 CIE xyCIE 1960 CIE uvCIE 1976 CIE uvInfotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司CIE 1931CIE 1931 CIE xyCIE 1931： 理想的色彩表現(xiàn)區(qū)域 (x , y)代表物體色彩 非均勻色彩空間 任意兩點間的距離無法表示色差圖片數(shù)據(jù)來源:CIEInfotek Information Science and Technology Co.

26、, Inc.訊技光電科技(上海)有限公司黑體輻射線黑體輻射線圖片數(shù)據(jù)來源:CIEPlank定律可以計算出對應(yīng)于某一溫度的黑體光譜分布，根據(jù)此光譜分布，用色度學(xué)公式計算出該溫度下黑體發(fā)光的三刺激値及色度坐標(biāo)，于色度圖得到一個對應(yīng)點，其點集合稱為黑體軌跡。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司Color ImageCIE坐標(biāo)Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司Infotek Information Scienc

27、e and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司光通量 光通量:Luminance flux 定義:光通量為光源單位時間內(nèi)所發(fā)出的光之總 能量。單位:流明（lumen）。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司一流明 一流明:一燭光的光源在距光源一尺的地方，一平方尺的球面內(nèi)，所受到的光通量定義為一流明。或者一燭光的光源在單位立體角內(nèi)所產(chǎn)生之總光通量定義為一流明。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電

28、科技(上海)有限公司光通量(Flux)的量測_積分球_(lm)Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度:Luminance intensity定義:光源明亮的程度，是測量其它光學(xué)物理量的基 本國際單位。簡寫:I。單位:燭光（candela，簡寫為cd）公式:()()( . )F lumenL nits rInfotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司如何利用量測來建立LED模組 積分球：量測流明值 LE

29、D光強(qiáng)度分佈儀：量測LED之candela plot 利用已量測到的流明及candela plot 來建立LED模組。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司照度照度:illumination定義:物體或被照面上被光源照射所呈現(xiàn)的光亮程度，稱為照度。單位:勒克斯(lux)。公式:)()()(2mAlumenFluxEInfotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司照度與距離平方成反比Infotek Information

30、 Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司量測照度1. 照度的量測原理照度是指受照平面上接受光通量的面密度。照度計是用于測量被照面積上光照度的儀器，是光照度測量中最普遍使用的儀器。2. 照度計的結(jié)構(gòu) 照度計由光度頭（又稱光探頭，包括接收器、V()對濾光器、余弦修正器）和讀數(shù)顯示器兩部分組成。Ref.機(jī)電儀器儀表網(wǎng)、(圖片)五鈴光學(xué)Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司空間照度需求Infotek Information Science and Tech

31、nology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司環(huán)境照度測量單位: 勒克斯(Lux)Ref. : Lighting Handbook照明協(xié)會編Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司何謂眩光眩光(glare):由輝度較高的光源，燈具或窗戶等部位造成，通常以視線為中心線，向上下左右各繪一條30度線，由這些線所圍成的錐形體范圍內(nèi)，若有刺眼的光線存在，則會使人眼產(chǎn)生不舒服的感覺或造成人眼對物體的辨識能力下降。前者稱為不舒適眩光，后者稱為減能眩光。 在實際視覺中，視線并非固定不動的，因此避免眩光的困

32、擾，在視線范圍內(nèi)，應(yīng)移開高輝度的光源。如：采用有遮光的燈具，提高燈具安裝高度，降低燈具與周圍環(huán)境的輝度比等。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司眩光分類 眩光可分為直接眩光，反射眩光，對比眩光。 直接眩光是來自光源或窗外的光線。 反射眩光來自工作桌面，顯示器，玻璃窗，光滑反射面等的反射光。室內(nèi)主燈與桌燈明暗比過大時，即會有對比眩光，故不可只開臺燈。直接眩光區(qū)光光圖片：照明的設(shè)計與模擬分析作者：國立臺灣科技大學(xué)電子系/光電所 陳建安、廖顯奎教授照明系統(tǒng)改善手法 工研院能資所 照明技術(shù)研究室 李麗玲燈具

33、直接眩光燈具直接眩光桌面反光桌面反光螢?zāi)环垂馕災(zāi)环垂釯nfotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司眩光眩光的種類直接眩光：眼睛直視光源時感到的刺眼眩光，如直視太陽或夜間對方來車車燈 ，閱讀時的直接眩光即看燈管時的刺眼眩光。反射眩光：光源投射對象后反射至眼睛的光線，一般常稱為反光， 此種眩光對舒適影響最大。對比眩光：室內(nèi)主燈與桌燈明暗比過大時，即會有對比眩光，故不可只開臺燈。直接眩光反射眩光對比眩光Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科

34、技(上海)有限公司照明設(shè)計明視性安全性立體表現(xiàn)舒適度環(huán)保照明之目的照明之規(guī)范照明設(shè)計設(shè)計驗證Ref. : 蕭弘清博士-能源技術(shù)服務(wù)業(yè)專業(yè)人員訓(xùn)練課程編Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司照明設(shè)計考慮要點n 小型化小型化 小型空間需求 小型化燈具 不影響建筑設(shè)計 良好的光線指向性n 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 發(fā)光效率高 壽命長 低成本 低維護(hù)成本n 實用性實用性 容易操作 適當(dāng)之色溫及演色性 可調(diào)光 易于更換燈管n 環(huán)?？紤]環(huán)保考慮 能源耗用 資源耗用 廢棄物Ref. : Lighting Handbook照明協(xié)

35、會編Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司照明發(fā)光的三大要件 光源：發(fā)光主體 電源控制器：點燈及調(diào)光控制 燈具設(shè)計：控制反射及折射以提高照明效率Infotek Information Science and Technology Co., Inc.訊技光電科技(上海)有限公司各照明方式方式特征示意圖直接照明方式可提高作業(yè)面效率之經(jīng)濟(jì)性照明方式，是一種有目的的照明。不過相反地，因上方幾無光，故天花板面是暗的。半直接照明方式較直接照明更考慮到上部光源，故廣為一般所使用。可 讓室內(nèi)全亮，是一種讓人空間擴(kuò)大的感覺。全般擴(kuò)散照明方式是一種來自光源的均一照明法。采懸吊玻璃泡（glass globe）的方式。不過其吊懸的高度很低，橫向的光尤其強(qiáng)，故會產(chǎn)生眩光，有必要注意。半間接照