LED基本知识介绍.ppt

第一篇 电子新技术,&,新产品,LED,石墨烯,开关电源,第一章,LED,概念,LED（Lighy,Emitting,Diode），又称发光二极管，它们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，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光,。,照明发展历程,1802,年,:,英国科学家就揭示了白炽现象,;,1879,年,:,托马斯,.,爱迪生发明世界上第一只实用型白炽灯泡,;,1931,年,:,成功研制高压汞灯；,1936,年,:,荧光灯问世，引入了荧光灯；,1949,年,:,白炽灯采用了柔白涂层技术；,1958,年,:,引入了卤钨灯；,1962,年,:,发明了高压钠灯；,1974,年,:,引入了节能型荧光灯；,1975,年,:,引入了冷光杯，之后引入了小功率金卤灯；,1987,年,:,引入了,40W,节能灯，之后引入高效节能灯；,1994,年,:,发明了无极荧光灯；,目前,:,发光二极管（,LED,）,第一章,LED,发展史简介,1965,年，全球第一款商用化,LED,诞生（发光材料,GaAsP,），最初只能发出红光；,1968,年，因为半导体工艺进步，发光效率提高，而且出现了橙光、黄光的,LED,；,1971,年，绿光,LED,出现；到,1994,年蓝光,LED,出现（,GaN,材料）；其中，,LED,的发光效率一直在提高,。,第一章,LED,发展史简介,60,年代,-90,年代中期，由于能发出有色光的特点，,LED,都被用作信号指示用，而没有用于照明领域；,90,年代后期，日本研制出通过蓝光激发,YAG,荧光粉产生白光的,LED,，这具有划时代的意义，从此,LED,就可用来当作光源使用，即用来作照明，,LED,照明也称为半导体照明。直到如今，特别是近,2,，,3,年，,白光,LED,发展十分迅速，普及可量产的白光,LED,，其发光效率早就超过传统的白炽灯，目前部分厂商已经可以量产光效超过节能灯、荧光灯的,LED,产品,。,直插式,LED,灯（,LED Lamp,）食人鱼,LEd,（,Piranha LED,）,贴片式,小功率,LED,：额定工作电流,If,100mA,（单芯片）,大功率,LED,：大功率,LED,：额定工作电流,If100mA,（单芯片,),PCB LED,Top View LED,SideView,LED,1,按安装方式分,LED,的基本类型,2,按功率大小分,3,、按发光颜色分,单色光,LED,暖白光：,Tc3500K,正白光：,3500K,Tc5700K,冷白光：,Tc,5700K,R,G,W,B,C,M,双色,LED,：任意两种单色光的组合,全彩,LED,：红绿蓝（,RGB,）三原色的组合,白光,LED,芯片集成,COB,模组,4,、按芯片组合数量分,单芯,LED,多芯,LED,第一章,LED,LED,发光的原理,发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光体晶片的面积为10-12mil（1mil=0.0254平方毫米）,。,其发光过程包括三部分：,正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输,。,原理：,微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光,。,第一章LED,LED,发光的原理,LED,是包含一个,PN,结组成的电子元件。核心部件就是包含这个,PN,结的芯片（,chip,）。芯片决定了这个,LED,的光电性能。当有足够的电压加到,PN,结两端时（,P,型材料接正极，,N,型材料接负极），,P,型半导体材料中的“空穴”和,N,型半导体材料中的电子就复合，复合以后就释放能量，以光和热两种形式发出。,第一章,LED,LED,发光的原理,LED,的,PN,结发光示意图,第一章,LED,LED,性能特性,以下是目前，,LED,与现在商用普及的白炽灯、节能灯等光源性能在一些常用参数上的比较，评价一个光源的好坏，主要就是采用下列参数进行,对,比,项,目光,源,类,型,发光效率,（,lm/w,）,显色指数,(CRI),使用寿命,（,h,）,其他,白炽灯,5-20,80-100,500-3000,耐高温,荧光灯,60-100,60-85,5000-12000,-,LED,40-110,60-90,10000-50000,体积小，无紫外红外线,第一章,LED,LED,发展空间,通过与传统常用光源比较，不难看出,LED,所具有的优势。在一定程度上，,LED,已经可以替代普通照明用的白炽灯，毕竟发光效率和寿命都大大超过后者；但严格地说，,LED,发展到今天，,还没能完全取代传统的光源比如白炽灯、荧光灯而广泛使用,，有几个原因：,光源、灯具制造标准没有统一,一次性投资太大,测试、评价手段没有统一,散热和光学结构还未完全成熟,第一章,LED,LED,发展空间,由于是新兴起来发展不久的光源，必然伴随许多新技术和材料；而且产量没有扩大。这样一来，,LED,的成本就比较高。当技术有突破，产量明显提升的时候，,LED,光源的成本必然下降,。,同样地，新兴的产品还没有与之配套完备的制造、检测、评价标准，这也是囿于,LED,发展阶段的瓶颈，目前国内外都在积极编制标准，许多草案已经出台，未来几年内,LED,的相关标准就将完备。,第一章,LED,LED,发展空间,根据,美国,半导体照明,LED,发展蓝图（,OIDA 2002,）（光电发展委员会）,2012年，,LED,光效达到,150lm/w,；,2020,年，,LED,光效达到,200lm/w,；,日本,“,21,世纪照明”发展计划中,2010,年,LED,光效达到,120lm/w,国内,，,2010,年,100lm/w,，,2020,年,200lm/w,第一章,LED,LED光源的基本特性,（,1,）发光效率高,白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明,/,瓦，荧光灯5070流明,/,瓦，钠灯90140流明,/,瓦，大部分的耗电变成热量损耗。LED光效达到达50200流明,/,瓦，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光,。,（,2,）耗电量少,LED,单管功率,0.03,0.06,瓦，采用直流驱动，单管驱动电压,1.5,3.5,伏，电流,15,20,毫安,，,反应速度快，可在高频操作。,同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的八分之一，荧光灯管的二分之一、就桥梁护栏灯例，同样效果的一支日光灯,40,多瓦，而采用,LED,每支的功率只有,8,瓦，而且可以七彩变化。,第一章,LED,（,3,）使用寿命长,采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达510年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦,。,（,4,）安全可靠性强,发热量低，无热辐射，冷光源，可以安全抵摸：能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质,。,第一章,LED,（,5,）利于环保,LED为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收，没有污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护,。,（,6,）可控制性高,内置微处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，呈现出绚丽多彩的七色光彩，实现光与艺术结合,。,第一章,LED,LED,灯具组成,