LED销售的过程分析.ppt

宁波市环球光电股份有限公司 总工程师 茆学华 半导体照明技术研发进展半导体照明技术研发进展 白光发光二极管（白光发光二极管（LEDLED）简介）简介 很早以前科学家就发现半导体很早以前科学家就发现半导体PNPN结通过正向电流时，部分少数结通过正向电流时，部分少数 载流子与多数载流子复合后，会以光量子形式释放出能量。根据这种现载流子与多数载流子复合后，会以光量子形式释放出能量。根据这种现 象研制的二极管称为半导体发光二极管（象研制的二极管称为半导体发光二极管（Light Emitting DiodeLight Emitting Diode）。实）。实 验表明，半导体材料不同，杂质浓度不同，发光二极管（验表明，半导体材料不同，杂质浓度不同，发光二极管（LEDLED）发出光）发出光 线的颜色也不同。照明所需要的白色光是由多种单色光合成的复合光。线的颜色也不同。照明所需要的白色光是由多种单色光合成的复合光。 目前制造白色发光管（目前制造白色发光管（LEDLED）大多采用两种方案：一种方案是将蓝光）大多采用两种方案：一种方案是将蓝光LEDLED 和黄光荧光粉封装在一起。荧光粉受到蓝光照射后会发出黄光、蓝光与和黄光荧光粉封装在一起。荧光粉受到蓝光照射后会发出黄光、蓝光与 黄光混合形成白光。另一种方案是将蓝光和黄光黄光混合形成白光。另一种方案是将蓝光和黄光LEDLED或蓝光、绿光和红或蓝光、绿光和红 光光LEDLED封装在一起，几种单色光混合后产生白光。封装在一起，几种单色光混合后产生白光。 近年来，白光发光二极管（近年来，白光发光二极管（LEDLED）的应用取得了飞速发展，超高）的应用取得了飞速发展，超高 亮度亮度LEDLED（指发光强度达到或超过（指发光强度达到或超过100MCD100MCD的的LEDLED）已广泛应用于交通信号）已广泛应用于交通信号 灯和大屏幕显示，超高亮度灯和大屏幕显示，超高亮度LEDLED阵列可取代阵列可取代500W500W以内的白炽灯。功率型以内的白炽灯。功率型 LEDLED的光通量已经达到的光通量已经达到150Lm/w150Lm/w以上，目前已用于手电筒、矿灯、路灯、以上，目前已用于手电筒、矿灯、路灯、 汽车灯等场合。汽车灯等场合。 近两年，宁波市环球光电股份有限公司与西安相关核心合作单位近两年，宁波市环球光电股份有限公司与西安相关核心合作单位 合作，对合作，对LEDLED发热问题，进行了有效的研究，已初步见成效。发热问题，进行了有效的研究，已初步见成效。 半导体照明灯的主要优点半导体照明灯的主要优点 国家经贸委等国家经贸委等1313个部门组织实施个部门组织实施 的旨在节约电能，保护环境，改善照的旨在节约电能，保护环境，改善照 明质量的国家绿色照明工程中，大功明质量的国家绿色照明工程中，大功 率率LEDLED已明确作为推广使用的产品。公已明确作为推广使用的产品。公 司现在已经成功研制出司现在已经成功研制出500W500W、200W200W、 100W100W等大功率等大功率LEDLED节能照明灯，填补了节能照明灯，填补了 国内国外在该项目上的空白。国内国外在该项目上的空白。LEDLED灯主灯主 要优点如下：要优点如下： 光源使用寿命长光源使用寿命长 LED LED灯的理论寿命可达灯的理论寿命可达1010万小时，实际使万小时，实际使 用寿命超过用寿命超过5 5万小时，按每天点亮万小时，按每天点亮1010小时，小时，LEDLED 灯可用灯可用50005000天，因此天，因此LEDLED灯可用灯可用1010年以上。灯年以上。灯 内控制电路采用高质量设计，可工作内控制电路采用高质量设计，可工作1010年以上年以上 。白炽灯的平均寿命只有。白炽灯的平均寿命只有10001000小时，其他光源小时，其他光源 的平均寿命也只有的平均寿命也只有3000-80003000-8000小时，远远低于小时，远远低于 LEDLED灯的寿命。由于灯的寿命。由于LEDLED灯的寿命很长，不需要灯的寿命很长，不需要 经常更换，因此可大大节省维护费用。经常更换，因此可大大节省维护费用。 光效高光效高 节电显著节电显著 电光源每电光源每W W电功率产生的光通量称为光效，单位为电功率产生的光通量称为光效，单位为Lm/wLm/w。普通白炽灯。普通白炽灯 的光效为的光效为15Lm/w15Lm/w，LEDLED的光效可达到的光效可达到200Lm/w200Lm/w，约为白炽灯的，约为白炽灯的1010倍以上。倍以上。 与同亮度白炽灯相比，与同亮度白炽灯相比，LEDLED照明灯可节省照明灯可节省80-90%80-90%电能。如果每只路灯的功电能。如果每只路灯的功 率由率由400W400W减小到减小到100W100W，每天照明时间按，每天照明时间按1010小时计算，每天可节电小时计算，每天可节电3000Wh3000Wh ，按每度电，按每度电.0.5.0.5元计算，每天可节省电费元计算，每天可节省电费1.51.5元，全年每只路灯节省电费元，全年每只路灯节省电费 547547元，两年节省的电费远高于元，两年节省的电费远高于LEDLED灯的成本。由于灯的成本。由于LEDLED灯特别省电，因此灯特别省电，因此 供电电缆的线径可能大大减小，因而可节省初期投资。应当特别指出的供电电缆的线径可能大大减小，因而可节省初期投资。应当特别指出的 是：由于是：由于LEDLED灯特别省电，因此有可能实现太阳能电池供电。过去每只路灯特别省电，因此有可能实现太阳能电池供电。过去每只路 灯的功率都在灯的功率都在250W-400W250W-400W之间，如果采用太阳能电池供电，所需太阳能电之间，如果采用太阳能电池供电，所需太阳能电 池的容量和蓄电池的容量非常大，成本特别高。池的容量和蓄电池的容量非常大，成本特别高。LEDLED路灯和庭院灯功率约路灯和庭院灯功率约 为为30W-50W30W-50W，因此所需太阳能电池和蓄电池的容量较小，可以大大减小初，因此所需太阳能电池和蓄电池的容量较小，可以大大减小初 期投资。期投资。 据估算，全国若有三分之一的照明灯具使用据估算，全国若有三分之一的照明灯具使用LEDLED灯，每年节约的电费灯，每年节约的电费 可重建一个三峡工程，对建立节约型社会是一个巨大的贡献，而且间接可重建一个三峡工程，对建立节约型社会是一个巨大的贡献，而且间接 地减轻了因火力发电造成的严重环境污染及不可再生资源的消耗。地减轻了因火力发电造成的严重环境污染及不可再生资源的消耗。 光通量稳定、不波动、光通量稳定、不波动、 无频闪效应危害无频闪效应危害 电光源发出的光通量不稳定，产生光波电光源发出的光通量不稳定，产生光波 动称为频闪。频闪超过一定范围后，在灯光动称为频闪。频闪超过一定范围后，在灯光 下将产生视觉疲劳，长期视觉疲劳会损伤人下将产生视觉疲劳，长期视觉疲劳会损伤人 的视觉系统。的视觉系统。LEDLED照明灯采用恒定直流电流驱照明灯采用恒定直流电流驱 动，不会产生任何频闪，对人体没有任何危动，不会产生任何频闪，对人体没有任何危 害。日光灯、白炽灯、高压汞灯、钠灯等光害。日光灯、白炽灯、高压汞灯、钠灯等光 源均采用交流电源供电，光通量的波动深度源均采用交流电源供电，光通量的波动深度 在在55-65%55-65%，波动频率为，波动频率为100100周，频闪效应的危周，频闪效应的危 害性极大。害性极大。 显色性能好显色性能好 不会产生色偏不会产生色偏 显色性表示光对颜色的还原程度。在显色显色性表示光对颜色的还原程度。在显色 性较低的灯光下（一般日光灯显色指数为性较低的灯光下（一般日光灯显色指数为6060 7070）看东西，眼睛对颜色的分辨能力低，容易）看东西，眼睛对颜色的分辨能力低，容易 造成视觉疲劳。绿色照明灯要求显色指数应大造成视觉疲劳。绿色照明灯要求显色指数应大 于或等于于或等于8585。LEDLED灯显色指数完全可以满足绿灯显色指数完全可以满足绿 色照明灯的要求。色照明灯的要求。 半导体照明灯的应用半导体照明灯的应用 半导体照明（半导体照明（LEDLED）锂电池矿灯）锂电池矿灯 近百年来，国内外矿工普遍采用由近百年来，国内外矿工普遍采用由 铅酸电池和白炽灯组成的帽灯，这种铅酸电池和白炽灯组成的帽灯，这种 帽灯体积很大重量接近帽灯体积很大重量接近3Kg3Kg。使用过。使用过 程中，铅酸电池需要经常加酸补液，程中，铅酸电池需要经常加酸补液， 维护工作量很大，同时硫酸电解液溢维护工作量很大，同时硫酸电解液溢 出时有可能烧破衣服甚至烧伤皮肤。出时有可能烧破衣服甚至烧伤皮肤。 此外由于白炽灯的寿命很短，在井下此外由于白炽灯的寿命很短，在井下 工作时，若灯泡烧坏，将严重影响采工作时，若灯泡烧坏，将严重影响采 煤工作。这种矿灯的安全性能很差，煤工作。这种矿灯的安全性能很差， 外部发生短路时，将产生很强的火花外部发生短路时，将产生很强的火花 ，有可能引起瓦斯爆炸。，有可能引起瓦斯爆炸。 矿灯选用矿灯选用LEDLED作光源后，照度和作光源后，照度和 寿命大大提高，功耗也大大降低。寿命大大提高，功耗也大大降低。 矿灯选用锂电池是减轻重量减小体矿灯选用锂电池是减轻重量减小体 积的必然选择，但是由于目前大量积的必然选择，但是由于目前大量 应用的钴酸锂和锰酸锂电池，存在应用的钴酸锂和锰酸锂电池，存在 着燃烧甚至爆炸的危险。最近我们着燃烧甚至爆炸的危险。最近我们 配合有关锂电池生厂商推出了磷酸配合有关锂电池生厂商推出了磷酸 铁锂电池，使锂电池的安全性能大铁锂电池，使锂电池的安全性能大 大提高。目前这种新型矿灯国内已大提高。目前这种新型矿灯国内已 有数十家工厂生产，并且国营大中有数十家工厂生产，并且国营大中 型煤矿已普遍采用，有些产品已开型煤矿已普遍采用，有些产品已开 始出口。始出口。 矿用隔爆不断电矿用隔爆不断电LEDLED巷道灯巷道灯 过去矿井巷道内普遍采用隔爆白炽灯。这种灯具耗电量特过去矿井巷道内普遍采用隔爆白炽灯。这种灯具耗电量特 别大、寿命短、照度低。近年来大部分矿井开始采用隔爆荧光灯。别大、寿命短、照度低。近年来大部分矿井开始采用隔爆荧光灯。 由于巷道内需要昼夜连续照明，白炽灯和荧光灯的耗电量较大寿命由于巷道内需要昼夜连续照明，白炽灯和荧光灯的耗电量较大寿命 较短，每年所需电费很高而且每年都要投入大量的人力和物力，更较短，每年所需电费很高而且每年都要投入大量的人力和物力，更 换维护巷道灯，通常更换巷道灯时，需切断电源，因而也影响生产换维护巷道灯，通常更换巷道灯时，需切断电源，因而也影响生产 。此外矿井内许多重要的场所要求不间断照明，为此采用白炽灯和。此外矿井内许多重要的场所要求不间断照明，为此采用白炽灯和 荧光灯时，必须配置容量很大的蓄电池和逆变器，不仅成本增加，荧光灯时，必须配置容量很大的蓄电池和逆变器，不仅成本增加， 供电可靠性也较差。供电可靠性也较差。 隔爆不断电隔爆不断电LEDLED巷道灯采用多阵列巷道灯采用多阵列LEDLED作光源，很容易实现作光源，很容易实现 不断电应急照明。电源供电正常时，各阵列不断电应急照明。电源供电正常时，各阵列LEDLED都点亮，同时蓄电都点亮，同时蓄电 池充电，电源中断后，灯内的磷酸铁锂电池给一组池充电，电源中断后，灯内的磷酸铁锂电池给一组LEDLED阵列供电，阵列供电， 功耗很小。两只功耗很小。两只500mAh500mAh电池可供电电池可供电1010小时，这种巷道灯已经在多家小时，这种巷道灯已经在多家 矿井试用，用户反映极好。虽然目前成本较高，但两年节省的电费矿井试用，用户反映极好。虽然目前成本较高，但两年节省的电费 和维护费即可补偿一次性投资。目前陕西煤业集团和省外多家煤业和维护费即可补偿一次性投资。目前陕西煤业集团和省外多家煤业 集团都准备采用这种新型巷道灯。集团都准备采用这种新型巷道灯。 太阳能太阳能LEDLED照明系统照明系统 目前全国尚有目前全国尚有2828个县约个县约1.21.2亿人口没有用上电。为了亿人口没有用上电。为了 实现实现“ “村村亮工程村村亮工程” ”每年国家都要投入大量资金，解决偏每年国家都要投入大量资金，解决偏 远地区的照明问题，由于偏远地区都远离供电网，架设远地区的照明问题，由于偏远地区都远离供电网，架设 输电线路的投资非常大，线路损耗也十分惊人。为此通输电线路的投资非常大，线路损耗也十分惊人。为此通 常都采用太阳能光伏电源供电。在这种供电系统中采用常都采用太阳能光伏电源供电。在这种供电系统中采用 LEDLED作光源，可节省大量的电能。虽然作光源，可节省大量的电能。虽然LEDLED灯目前成本较灯目前成本较 高，但是在要求同样照明功率和照明时间的条件下，光高，但是在要求同样照明功率和照明时间的条件下，光 伏电池组件和贮能蓄电池的容量可减小伏电池组件和贮能蓄电池的容量可减小60%60%，同时半导体，同时半导体 照明灯由直流电压供电，可省去将直流电变为交流电的照明灯由直流电压供电，可省去将直流电变为交流电的 逆迹器，这样不仅提高了供电效率和供电系统的可靠性逆迹器，这样不仅提高了供电效率和供电系统的可靠性 ，还大幅度降低了系统成本。该产品还可用于高速公路，还大幅度降低了系统成本。该产品还可用于高速公路 遂道照明、太阳能路灯、太阳能庭院灯等。遂道照明、太阳能路灯、太阳能庭院灯等。 室内室内LEDLED照明灯具照明灯具 LED LED照明灯虽然具有很多优点，但是由于它的照射角度有一照明灯虽然具有很多优点，但是由于它的照射角度有一 定限制，用作室内照明灯具有一定的困难。本公司采用多层定限制，用作室内照明灯具有一定的困难。本公司采用多层LEDLED 阵列特殊结构研制的阵列特殊结构研制的LEDLED灯泡，不但解决泛光照明的要求，还很灯泡，不但解决泛光照明的要求，还很 好的解决了好的解决了LEDLED的散热问题，本公司研制的的散热问题，本公司研制的LEDLED驱动器模块可满驱动器模块可满 足很宽的输入电压要求（交流和直流足很宽的输入电压要求（交流和直流24V280V24V280V），可适用任何），可适用任何 于国家任何和地区的电网要求。公司研制的于国家任何和地区的电网要求。公司研制的LEDLED灯管采用了远光灯管采用了远光 、近光配光系统，可以满足各种不同的要求。目前已投入批量、近光配光系统，可以满足各种不同的要求。目前已投入批量 生产生产8W LED8W LED灯管可取代灯管可取代20W20W日光灯，日光灯，3-10W LED3-10W LED灯泡可取代灯泡可取代60-60- 100W100W白炽灯泡。普通照明白炽灯泡。普通照明LEDLED灯采用符合人体视觉科学的配光曲灯采用符合人体视觉科学的配光曲 线，可进入千家万户使用。这些室内照明灯具根据用户的要求线，可进入千家万户使用。这些室内照明灯具根据用户的要求 还可增加应急照明功能，从而可取代目前广泛应用的应急灯。还可增加应急照明功能，从而可取代目前广泛应用的应急灯。 LED热问题的解决方案 1.采用本公司研发的超级导热固晶胶，使 LED内热迅速导出。(商业机密，不能展开) 2.采用本公司研发的超级导热胶，使LED内 热迅速传递到散热片上。 3.采用本公司研发的新型铝合金超级导热材 料，在3-6秒钟内达到热平衡，而且重量只 有传统散热器的1/5-1/6。如3WLED需50- 60g散热器，而超导散热器只有8-10g。有 效减轻了LED灯的重量。 大功率LED阵列（光源）解决的关 键技术 为了减小LED的光衰，延长使用寿命，必须解决 LED光源的散热问题。我们研制了两种导热材料 ：首先是将LED芯片固定在LED的支架上（固晶 ）所用的导热材料。该材料比目前国际上最好的 导热材料的导热性能高10倍，因此，我们可以封 装成单颗50W、100W、200W LED光源。另外还 解决了LED光源与散热器之间的导热材料。该材 料导热速度比目前国际上最好的导热材料高10多 倍，因此可大大减小LED光源的温升。此外我们 还改进了散热器的材料，使LED灯具散热器的体 积和重量大大减小。 LED灯用电源的思考 简单的事变复杂了。LED最简单可靠办法是直 接接市电，但由于交流LED光效将减少一半，影 响其推广使用。 宁波环球光电公司采用了最简单的交流变直流 整流桥，串联稳流二极管，使直流电路处于恒流 状态，驱动串联的集成式LED获得成功。当然， 这得益于本公司超级导热固晶胶超强的绝缘性能 ，才能用串联集成方式，避免电击损。 这样就可减少成本，增强LED电源效率与可靠 性。 LED光源产品 200W LED是环球光电股份有限公与核心合作企业的科 研人员经过多年的不懈努力，在其它大功率LED的基础上 的又一次成功的倾情奉献，也开创了全国及国际上第一家 生产200W以上LED灯的先河，完全达到了国内外同类产 品的领先水平，填补了国际上此类产品的空白。它采用高 新技术，绿色环保、节能安全、寿命长，性能稳定，欢迎 考察、欢迎合作。 LED光源产品 低热阻、优异光学特性、高可靠的封装技 术是新型L