LED燈具培訓(xùn)資料課件

Led知識目錄

一、LED簡介二、LED發(fā)展趨勢三、LED芯片介紹四、LED封裝簡介五、LED基礎(chǔ)知識LED簡介1、LED的定義2、LED的特點3、發(fā)光原理

LED光源的特點

電壓：LED使用低壓電源，單顆電壓在1.9-4V之間，比使用高壓電源更安全的電源。效能：光效高，目前實驗室最高光效已達(dá)到161lm/w（cree）,是目前光效最高的照明產(chǎn)品?？拐鹦裕篖ED是固態(tài)光源，由于它的特殊性，具有其他光源產(chǎn)品不能比擬的抗震性。穩(wěn)定性：10萬小時，光衰為初始的70%響應(yīng)時間：LED燈的響應(yīng)時間為納秒級，是目前所有光源中響應(yīng)時間最快的產(chǎn)品。

環(huán)保：無金屬汞等對身體有害物質(zhì)。顏色：LED的帶快相當(dāng)窄，所發(fā)光顏色純，無雜色光，覆蓋整過可見光的全部波段，且可由R\G\B組合成任何想要可見光。LED色彩豐富

由于LED帶寬比較窄，顏色純度高，因此LED的色彩比其他光源的色彩豐富得多。

據(jù)有關(guān)專家計算，LED的色彩比其他光源豐富30%,因此，它能夠更準(zhǔn)確的反應(yīng)物體的真實性，當(dāng)然也更受消費者的青睞！LED發(fā)光原理

發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注

入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。LED光源的發(fā)展趨勢LED光源技術(shù)市場前景：

LED理論上每瓦的發(fā)光效率高達(dá)370LM/W,在目前芯片結(jié)構(gòu)不做任何改變的情況下良好的工藝讓LED每瓦到達(dá)150LM沒有任何問題，當(dāng)達(dá)到這種亮度的時候，所有的照明領(lǐng)域基本上都可以替代了。預(yù)計在未來1～3年內(nèi)LED光源將達(dá)到每瓦300流明的光效率。目前美國實驗室的LED已達(dá)到了每瓦161流明的光效率，總光通量為

175LM。LED應(yīng)用歷實例“水立方”

LED照明除了比用常規(guī)照明至少節(jié)能60%以外，還擁有長壽命、易集成、快響應(yīng)、利環(huán)保、光分布易于控制、色彩豐富等優(yōu)勢。以“水立方”為例，僅使用LED燈的“水立方”景觀照明工程，預(yù)計全年可比傳統(tǒng)的熒光燈節(jié)電74.5萬千瓦時，節(jié)能達(dá)70%以上。LED照明產(chǎn)業(yè)商機2009年LED照明產(chǎn)業(yè)的商機1、國務(wù)院出臺4萬億元規(guī)模的經(jīng)濟(jì)刺激計劃中，有1.8萬億元用于鐵路、公路、機場和城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)、1萬億元用于地震重災(zāi)區(qū)的恢復(fù)重建，這無疑給中國LED照明產(chǎn)業(yè)帶來巨大的商機。

2、即將到來上海世博會將給中國LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的歷史機遇。北川重建規(guī)劃上海世博會LED產(chǎn)業(yè)鏈龍富華所在位置龍富華所在位置龍富華所在位置LED芯片介紹1、LED芯片分類介紹2、不同結(jié)構(gòu)LED芯片的性能簡介3、垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的制成目前主流Led結(jié)構(gòu)剖析兩種芯片發(fā)光形式水平型結(jié)構(gòu)Led出光路線水平型芯片性能介紹

水平型產(chǎn)品以普瑞芯片為代表，芯片的主要特點是：

光效一般：最高在100lm\w左右；

電壓高：藍(lán)光在3.4~4V；

熱阻高：使用藍(lán)寶石襯底導(dǎo)熱性差。芯片本身的熱阻在4~6‘C/W;

亮度一般：由于采用水平結(jié)構(gòu)，電流橫向動，電流密度不均，容易局

部燒壞；為彌補這一缺陷，在芯片的上表面做ITO.ITO將以

減少出光為代價。同一尺寸芯片，發(fā)光面窄，亮度低。

光利用率低：65%左右的光從正面發(fā)出，35%的光從側(cè)面發(fā)出，靠反射來

達(dá)到出光，利用率低。

唯一的優(yōu)點就是：便于集成封裝。不過，它也是缺點，由于沒解決好散

熱，所以集成封裝只有加速它的衰減，不可取。

垂直芯片的制成垂直LED制造的方法

制造垂直結(jié)構(gòu)LED芯片有兩種基本方法：

一、剝離生長襯底；

二、不剝離生長襯底。

其中生長在砷化鎵生長襯底上的垂直結(jié)構(gòu)GaP基LED芯片有兩種結(jié)構(gòu)：

一、不剝離導(dǎo)電砷化鎵生長襯底：在導(dǎo)電砷化鎵生長襯底上層

迭導(dǎo)電DBR反射層，生長

GaP基LED外延層在導(dǎo)電DBR反

射層上。

二、剝離砷化鎵生長襯底：層迭反射層在GaP基LED外延層上，

鍵合導(dǎo)電支持襯底，剝離砷化鎵襯底。導(dǎo)電支持襯底包括，

砷化鎵襯底，磷化鎵襯底，硅襯底，金屬及合金等。

LED封裝；白光LED的實現(xiàn)方法

一、配色，白平衡

白色是紅綠藍(lán)三色按亮度比例混合而成，當(dāng)光線中綠色的亮度為69%，紅色的亮度為21％，藍(lán)色的亮度為10％時，混色后人眼感覺到的是純白色。但LED紅綠藍(lán)三色的色品坐標(biāo)因工藝過程等原因無法達(dá)到全色譜的效果，而控制原色包括有偏差的原色的

亮度得到白色光，稱為配色。

二、LED采用熒光粉實現(xiàn)白光主要有三種方法，但它們并沒有完全成熟，由此嚴(yán)重地影響白光LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用。

白光LED色區(qū)的劃分

藍(lán)色芯片加黃色熒光粉所制成白光LED，是目前白光LED制造的主流，由于制程的缺陷，白光LED存在色差在所難免。如何劃分LED的顏色才是最佳的呢，下面我來簡單的介紹一下。

市場上通常所說的3500K、4000K、6500k等等多少色溫的說法其實不是很科學(xué)的，因為從CIE圖中我們可以看出，同一色溫在圖中不是對應(yīng)唯一的點，它跟色坐標(biāo)是一對多的關(guān)系。為了解決這一問題，行業(yè)中通常將自己生產(chǎn)的LED對其色坐標(biāo)進(jìn)行歸納總結(jié)，最終將其肉眼看起來差別不明顯的LED歸到一起，這樣分選出來的LED在CIE中就對應(yīng)了一個小小區(qū)域，這就是色區(qū)。

用色區(qū)來劃分LED產(chǎn)品，是整過行業(yè)通用的方法，請看下圖：白光LED色區(qū)的劃分WhiteBinningInformation白光LED色區(qū)劃分坐標(biāo)YA80000.2829680.2837720.3075530.3107780.3111630.2931920.2899220.270316VM53000.3286360.3689520.3481470.3856290.3469040.3717420.3288230.356917……Y080000.2742380.3006670.3030510.3327080.3075530.3107780.2829680.283772WQ60000.3186060.3102010.3293930.3202110.3295440.3104950.3195970.301303……LED封裝形式

為滿足不同產(chǎn)品的需要，LED的封裝形式也出現(xiàn)了多樣化，下面簡單介紹一下：

LED封裝形式

LED的與傳統(tǒng)效率對比90%使用光源LED熒光燈普通燈泡高壓鈉燈光源光效90流明/瓦80流明/瓦20流明/瓦110流明/瓦電源效率90%85%100%有效光照效率90%60%60%90%燈具(取光)效率90%60%60%86%壽命50000小時2000小時2000小時40000小時燈具總效率對照：(光源發(fā)展的歷史：白熾燈→直管型熒光燈→高效電子節(jié)能燈→LED燈)各種光源燈具的實際效率各種光源燈具的實際效率：LED計算：90*0.90*0.90*0.9=65.6流明/瓦熒光燈計算：80*0.85*0.6*0.6=24.5流明/瓦普通燈泡計算：20*1*0.6*0.6=7.2流明/瓦高壓鈉燈計算：100*0.9*0.9*0.86=68流明/瓦

可見，LED燈具實際效率是一般熒光燈的2.6倍，是普通白熾燈泡的9倍，是高壓鈉燈的0.9倍。即：LED燈鈉燈之間功率可換算為：75WLED燈=50W鈉燈；125WLED燈=100W鈉燈；225WLED燈=200W鈉燈節(jié)省預(yù)算節(jié)省預(yù)算：按照一個燈泡來計算節(jié)省資金1、壽命計算節(jié)能燈的壽命一般在1800小時，按照每天6小時照明計算為300天。如果按照一個節(jié)能燈平均15元來計算，10年內(nèi)要換至少10次燈泡，一萬個節(jié)能燈泡在10年內(nèi)要更換10萬個節(jié)能燈泡。總花費（150萬元）LED燈泡的壽命我們按照最保守的時間來計算，10年內(nèi)不用更換燈泡，每個燈泡以5W的功率就可取代15W的節(jié)能燈泡，每個燈泡價格在70元，那么1萬個燈泡的價格是70萬元，

在燈泡方面可節(jié)省80萬的費用。2、耗電計算節(jié)能燈：15W*6小時*365天=32.850W*0.8元*1萬只=26.28萬元LED：5W*6小時*365天=10.95W*0.8=8.76元*1萬只=8.76萬元

公園1萬只燈每年可節(jié)省電費：17.52萬元3、一次性投資計算一次性投資70萬元，按照每年節(jié)省17.52萬元計算，在4年收回投資，剩下的6年可節(jié)省105.12萬元+80萬元（燈泡更換費用），總共可節(jié)省185.12萬元。LED基礎(chǔ)知識1、照明術(shù)語介紹2、重點介紹LED結(jié)溫和熱阻3、溫度對LED的影響4、常用LED光電參數(shù)介紹照明術(shù)語光通量(φ)

是:

點光源或非點光源在單位時間內(nèi)所發(fā)出的能量,其中可產(chǎn)生視覺者(人能感覺出來的輻射通量)即稱為光通量。光通量的單位為流明(簡寫lm),1流明(lumen或lm)定義為一國際標(biāo)準(zhǔn)燭光的光源在單位立體弧角內(nèi)所通過的光通量。

光照度：

可用照度計直接測量。光照度的單位是勒克斯，是英文lux的音譯，也可寫為lx。被光均勻照射的物體，在1平方米面積上得到的光通量是1流明時，它的照度是1勒克斯。發(fā)光強度：

簡稱光強，國際單位是candela（坎德拉）簡寫cd。Lcd是指光源在指定方向的單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。光源輻射是均勻時，則光強為I=F/Ω，Ω為立體角，單位為球面度（sr）,F為光通量，單位是流明，對于點光源由I=F/4。左右。照明術(shù)語光亮度：

表示發(fā)光面明亮程度的，指發(fā)光表面在指定方向的發(fā)光強度與垂直且指定方向的發(fā)光面的面積之比，單位是坎德拉/平方米。對于一個漫散射面，盡管各個方向的光強和光通量不同，但各個方向的亮度都是相等的。電視機的熒光屏就是近似于這樣的漫散射面，所以從各個方向上觀看圖像，都有相同的亮度感。光效：光源發(fā)出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo)。單位：每瓦流明（Lm/w）。顯色性：光源對物體呈現(xiàn)的程度，即顏色的逼真程度。常稱“顯色指數(shù)”單位：Ra。色溫：光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時，黑體的溫度稱為該光源的色溫。單位：開爾文（k）。光束角：通常稱角度，指于垂直光束中心線之一平面上，發(fā)光強度等于50%最大發(fā)光強度的二個方向之間的夾角。

LED的結(jié)溫結(jié)溫：是指管芯PN結(jié)的平均溫度，用

TJ表示。LED結(jié)溫高低

直接影響到LED出光效率、器件壽命、可靠性、發(fā)射波長等。

是LED器件封裝和器件應(yīng)用設(shè)計必須著重解決的核心問題.

熱阻總熱阻為各層熱阻之和

熱阻：是指反映阻止熱量傳遞能力的綜合參量。單位：℃/W，

即物體持續(xù)傳熱功率為1W時，導(dǎo)熱路徑兩端的溫差。SFT-LED熱阻對比表

從上表中我們可以看出，我公司LED的熱阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同行的熱阻，這為我公司LED的高亮度低光衰提供了保障。光輸出與溫結(jié)的關(guān)系LED的光輸出隨著結(jié)溫的升高而降低結(jié)溫與壽命的關(guān)系壽命測試表

從光衰曲線中我們可以看出，SFT-LED在2000小時內(nèi)光通量基本上沒什么變化，這也是同行業(yè)產(chǎn)品所無法相比的。測試條件：350mA室溫25溫度與壓降的關(guān)系SFT-LED的特點1、熱阻低，光衰少，壽命長，耐高溫：目前市場使用的固晶材料多數(shù)是銀膠，如艾笛森，漢城半導(dǎo)體；這種產(chǎn)品缺點是光衰大，不適用于高溫環(huán)境；而所有的LED產(chǎn)品都對溫度非常的敏感，這不利于產(chǎn)品的長時間工作。而我們的產(chǎn)品使用了一種高導(dǎo)熱性的材料，能更好的適應(yīng)高溫環(huán)境。2、產(chǎn)品光色與國際大公司接軌：我們產(chǎn)品的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都是根據(jù)行業(yè)中的國際大公司來制定的，生產(chǎn)過程中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，這將有利于產(chǎn)品的推廣。LED的特性1．極限參數(shù)的意義

（1）允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發(fā)熱、損壞。

（2）最大正向直流電流IFm：允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。

（3）最大反向電壓VRm：所允許加的最大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。

（4）工作環(huán)境topm:發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。

LED的特性2．電參數(shù)的意義

（1）光譜分布和峰值波長：一個發(fā)光二極管所發(fā)之光并非單一波長，

所發(fā)之光中光強最大的波長稱之為峰值波長。

（2）光譜半寬度Δλ:它表示發(fā)光管的光譜純度.是指1/2峰值光強所

對應(yīng)兩波長之間隔.（3）半值角θ1/2和視角：θ1/2是指發(fā)光強度值為軸向強度值一半

的方向與發(fā)光軸向（法向）的夾角。半值角的2倍為視角（半功

率角）。

(5）正向工作電流If：它是指發(fā)光二極管正常發(fā)光時的正向電流值。（6）正向工作電壓VF：正向工作電壓是在給定的正向電流下得到的。

在外界溫度升高時，VF將下降。LED的特性

（7）V-I特性：

發(fā)光二極管的電壓與電流的關(guān)系。在正向電壓正小于某一值

（叫閾值）時，電流極小，不發(fā)光。當(dāng)電壓超過某一值后，正

向電流隨電壓迅速增加，正向的發(fā)光管反向漏電流IR<10μA

以下。

（8）由于LED具有單向?qū)?、正常工作時阻值小、電壓低、隨溫

度升高阻值下降等特點，因此在給LED供電時，要求恒流直

流供電，驅(qū)動器是否恒流將直接影響LED的穩(wěn)定與否。市場

常見的LED:1W為350mA，3W為700mA；顏色和波長

光的顏色是否可以看見是由它的波長決定，光的波長是以納米（nm）為單位。發(fā)光二極管發(fā)出的光幾乎都是一致的也就是說它幾乎都是在一個波長，發(fā)出非常純的顏色?？梢姽獾牟ㄩL范圍為380nm~780nm，以下是光的顏色和它的波長：

中紅外線紅