LED灯工作原理及过载保护.doc

LED灯LED 是英文light emitting diode （发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以 LED 的抗震性能好。一、 LED简介LED结构以及发光原理LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一发光二极管端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（p=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。上个世纪年代，科技工作者利用半导体结发光的原理，研制成了发光二极管。当时研制的，所用的材料是，其发光颜色为红色。经过近30年的发展，现在大家十分熟悉的，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。然而照明需用的白色光仅在近年才发展起来，这里向读者介绍有关照明用白光。LED发展史50 年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用发光二极管的构造图二极管产生于 1960 年。 发光二极管的核心部分是由 p 型半导体和 n 型半导体组成的晶片，在 p 型半导体和 n 型半导体之间有一个过渡层，称为 p-n 结。在某些半导体材料的 PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。 PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称 LED 。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），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，光的强弱与电流有关。高光效、低光衰大功率LED，已广泛应用于路灯、工矿灯、隧道灯、射灯、日光灯等诸多照明领域，深受业界一致好评。1. 采用固态半导体器件晶片自主封装发光效率高,1W的亮度可达到普通日光灯3W的效果，节约60%的电量，具有良好的光衰表现，耐高温pc塑料材料精制。2. 较低的vf值（3.1v-3.5v），可降低耗散功率减少发热量，延长LED的工作时间。3. 采用独创的环氧树脂封装工艺以电子的形式发出能量,正白和暧白的流明值可做到差不多.产品无光斑色圈、显色高，一致性好。4. 透镜经过特殊方法处理保证不会掉落。5.用途LED路灯,LED射光.LED灯饰, led射灯灯 大功率60W 80W 120W 160W 180W LED装饰灯LED照明灯 LED路灯 LED工矿灯 LED照明 LED舞台灯。二、 LED 光源的特点1. 电压：LED 使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。LED光源2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少 80%3. 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境4. 稳定性：10万小时，光衰为初始的50%5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级， LED 灯的响应时间为纳秒级6. 对环境污染：无有害金属汞7. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的 LED ，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色8. 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只 白炽灯 的价格就可以与一只LED灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300500只二极管构成。9. 驱动：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10.显色性高：LED的显色性高，不会对人的眼睛造成伤害三、单色光 LED 的种类及其发展历史LED光源最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（p =650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（p =555nm），黄光（p =590nm）和橙光（p =610nm），光效也提高到1流明/瓦。到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。90 年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（p =615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（p =530nm）的光效可以达到50流明/瓦。四、单色光 LED 的应用最初 LED 用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的 LED 在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以 12 英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光LED线灯效的 140 瓦白炽灯作为光源，它产生 2000 流明的白光。经红色滤光片后，光损失 90% ，只剩下 200 流明的红光。而在新设计的灯中， Lumileds 公司采用了 18 个红色 LED 光源，包括电路损失在内，共耗电 14 瓦，即可产生同样的光效。汽车信号灯也是 LED 光源应用的重要领域。 1987 年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于 LED 响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。另外， LED 灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。五、白光 LED 的开发对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN 芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。 GaN 芯片发蓝光（p =465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm 。LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG 白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温 3500-10000K的各色白光。六、新霓虹灯与LED灯优缺点的比较和竞争以下针对霓虹灯与LED灯相关比较，加入最新的LED技术进去比较，不是之前大家在网络中见到的哪份资料。1. LED光源有100000小时寿命吗?按光衰7%，实际只有约50000小时。按光衰3%，实际运用可以达到80000小时。2. LED不会发热吗?会，需散热。3. LED可取代白炽灯吗?光通量，光效和显色性可以，但目前太贵且近几年不会有所下降。但可以通过提高产品的光通量从而降低替换白炽灯的成本。4. LED可作普通光源简单地使用吗?不行，要驱动电源，光学和热传导配合。 5. 二种光源性能和优点比较霓虹灯的优势已被LED覆盖，但LED灯目前价太高。6. 二种光源的电源比较LED低压好，但防水性差和载电流过大。大颗粒1瓦的LED单灯输入电流在350mA。7. 二种光源的控制技术比较LED易实现，但霓虹灯成熟。8. 二种光源的稳定性比较LED不一致性大，霓虹灯相当稳定。少数产家可以做到相对稳定，比如用CREE 跟AOD芯片相结合，取各自芯片的优点。9. 二种光源的价格比较LED较贵，但黄色和红色已相当，主要贵的是LED白光。10. 二种光源户外使用比较LED防水性差是户外使用的致命弱点。11. 二种光源目前市场的比较全球照明产品年产值420亿美元(中国150亿美元)LED光源现比例小于1。七、什么是led灯的封装？1 led灯封装解释简单来说led封装就是把led封装材料封装成led灯的过程；2 led灯封装流程一般led封装必须经过扩晶-固晶-焊线-灌胶-切脚-分光分色等流程；3 led灯封装材料led的主要封装材料有：芯片、金线、支架、胶水等；4 led灯封装设备扩晶设备、固晶机、焊线机、点胶机、烘烤箱等，一般分为全自动封装设备手工封装设备两种。八、如何评判led灯封装的好坏？led灯的好坏指标：角度、亮度、颜色（波长）一致性、抗静电能力、抗衰减能力等；led灯的封装材料：led封装材料是led灯好坏的直接因素，也是最基本的因素，led灯是几种主要材料的组合，一颗好的led灯必须是所有封装材料与生产技术的组合；led灯的封装技术：一般全自动设备封装要比手工封装的要好，封装的技术水平也是led灯封装的好坏的主要因素，同样的材料不同的生产厂家生产出来的产品有很大的差别；九、制作led显示屏需要什么样的led灯？led灯的外观：制作户外led电子屏主要使用直插式椭圆led灯，制作户内led电子屏主要使用表贴式led灯。led灯的参数：亮度根据使用环境等因素而不同，波长红灯：620nm-625nm，绿灯波长：520nm-525nm，蓝灯波长：465nm-470nm。十、led-定义led-介绍 可见光的光谱和白光的关系。 众所周之，可见光光谱的波长范围为，是人眼可感受到的七色光红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但这七种颜色的光都各自是一种单色光。例如发的红光的峰值波长为565。在可见光的光谱中是没有白色光的，因为白光不是单色光，而是由多种单色光合成的复合光，正如太阳光 LED灯是由七种单色光合成的白色光，而彩色电视机中的白色光也是由三基色红、绿、蓝合成。由此可见，要使发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要制造这种性能的，在目前的工艺条件下是不可能的。根据人们对可见光的研究，人眼睛所能见的白光，至少需两种光的混合，即二波长发光（蓝色光黄色光）或三波长发光（蓝色光绿色光红色光）的模式。上述两种模式的白光，都需要蓝色光，所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术，即当前各大制造公司追逐的“蓝光技术”。目前国际上掌握“蓝光技术”的厂商仅有少数几家，所以白光的推广应用，尤其是高亮度白光在我国的推广还有一个过程。 白光的工艺结构和白色光源。 对于一般照明，在工艺结构上，白光通常采用两种方法形成，第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光；第二种是多种单色光混合方法。这两种方法都已能成功产生白光器件。第一种方法产生白光的系统如图所示，图中 芯片发蓝光（），它和（钇铝石榴石）荧光粉封装在一起，当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光，结果，蓝光和黄光混合形成白光（构成的结构如图所示）。第二种方法采用不同色光的芯片封装在一起，通过各色光混合而产生白光。 白光照明新光源的应用前景。 为了说明白光的特点，先看看目前所用的照明灯光源的状况。白炽灯和卤钨灯，其光效为流明瓦；荧光灯和灯的光效为流明瓦。对白光：在年，白光的光效只有流明瓦，到了年已达到流明瓦，这一指标与一般家用白炽灯相近，而在年时，白光的光效已达流明瓦，这一指标与卤钨灯相近。有公司预测，到年，的光效可达流明瓦，到年时，的光效可望达到流明瓦。那时的白光的工作电流便可达安培级。由此可见开发白光作家用照明光源，将成可能的现实。普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜，但光效低（灯的热效应白白耗电），寿命短，维护工作量大，但若用白光作照明，不仅光效高，而且寿命长（连续工作时间小时以上），几乎无需维护。目前，德国公司利用白光开发了飞机阅读灯；澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光作路灯照明；我国的城市交通管理灯也正用白光取代早期的交通秩序指示灯。可以预见不久的将来，白光定会进入家庭取代现有的照明灯。LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等的优点，虽然价格较现有照明器材昂贵，仍被认为是它将不可避免地现有照明器件。led-特点LED特点和优点LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。体积小LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。耗电量低LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说：它消耗的电不超过0.1W。使用寿命长在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时高亮度、低热量环保LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。坚固耐用LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。色温及颜色的应用：（1） 光源的色温： 人们用与光源的色温相等或相近的完全辐射体的绝对温度来描述光源的色表（人眼直接观察光源时所看到的颜色）又称光源的色温。色温是以绝对温度K来表示。不同的色温会引起人们在情绪上不同的反应，我们一般把光源的色温分成三类：.暖色光：暖色光的色温在3300K以下，暖色光与白炽灯光色相近，红光成分较多，给人以温暖、健康、舒适的感觉，适用于家庭、住宅、宿舍、医院、宾馆等场所，或温度比较低的地方。.暖白光：又叫中间色，它的色温在3300K5300K之间。.暖白光光线柔和，使人有愉快、舒适、安祥的感觉，适用于商店、医院、办公室、饭店、餐厅、候车室等场所。.冷色光：又叫日光色，它的色温在5300K以上，光源接近自然光，有明亮的感觉，使人精力集中，适用于办公室、会议室、教室、绘图室、设计室、图书馆的阅览室、展览橱窗等场所。演色性： 光源对物体颜色呈现的程度称为演色性，也就是颜色的逼真的程度，演色性高的光源对颜色的表现较好，我们所看到的颜色 也就较接近自然颜色，演色性低的光源对颜色的表现较差，我们所看到的颜色偏差也较大。为何会有演色性高低之分呢?其关键在于该光线之分光特性，可见光之波长在380至780之范围内，也就是我们在光谱中见到的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光的范围，如果光源所放射的光之中所含的各色光的比例与自然光相近，则我们眼睛所看到的颜色也就较为逼真。我们一般以显色指数为表征显色性。标准颜色在标准光源的辐射下，显色指数定为100。当色标被试验光源照射时，颜色在视觉上的失真程度，就是这种光源的显色指数。显色指数越大，则失真越少，反之，失真越大，显色指数就越小。不同的场所对光源的显色指数要求是不一样的。在国际照明协会中一般把显色指数分成五类：类别 Ra 适用范围1A 90 美术馆、博物馆及印刷等行业及场所2B 8090 家庭、饭馆、高级纺织工艺及相近行业2 6080 办公室、学校、室外街道照明3 4060 重工业工厂、室外街道照明4 2040 室外道路照明及一些要求不高的地方十一、LED 灯具的安规要求LED 具有节能、环保的优势，在灯具产业的发展已成为主要趋势。由于 LED 所使用的技术及产品属性已与传统灯具大不相同，因此现行的一般灯具安全标准规范显然已不适用。为协助业者正视此项议题，本期将以 LED 灯具所使用的技术、可能应用的范畴、及目前 UL 所使用的安全评估来对此进行说明。LED 灯具技术及特性 所谓的 LED 灯具，顾名思义，是指灯具产品采用 LED (Light-emitting Diode，发光二极管) 技术做为主要的发光源。LED 是一种固态的半导体组件，其利用电流顺向流通到半导体 p-n 结耦合处，再由半导体中分离的带负电的电子与带正电的电洞两种载子相互结合后，而产生光子发射，不同种类的 LED 能够发出从红外线到蓝光之间、与紫光到紫外线之间等不同波长的光线。近几年的新发展则是在 蓝光 LED 上涂上萤光粉，将蓝光 LED 转化成白光 LED 产品。此项操作一般需要搭配驱动电路 (LED Driver) 或电源供应器 (Power Supply)，驱动电路或电源供应器的主要功能就是将交流电压转换为直流电源，并同时完成与 LED 相符合的电压和电流，以驱动相配合的组件。LED 灯具的灯泡体积小、重量轻，并以环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎，且亮度衰减周期长，所以其使用寿命可长达 50,000-100,000小时，远超过传统钨丝灯泡的 1,000 小时及萤光灯管的10,000 小时。由于 LED 灯具的使用年限可达 5 10 年，所以不仅可大幅降低灯具替换的成本，又因其具有极小电流即可驱动发光的特质，在同样照明效果的情况下，耗电量也只有萤光灯管的二分之一，因此 LED 也同时拥有省电与节能的优点。 不过因为 LED 的部份技术尚嫌不足，所以起初使用在灯具上的缺点包括光品质 (演色性、 一致性、色温) 较差、散热不易、且价格偏高，而其中不当的散热，则会导致 LED 灯具的亮度及电路零组件使用寿命加速衰减。随着制造技术在近十年来的突飞猛进，上述缺点，包括 LED 的热阻逐渐降低、光品质也在提升中。2008 年，除了 LED 白冷光的发光效率已达到 100 Lm/W，而 LED 暖白光的发光效率，预计在 2010 年，也可从目前的 70 Lm/W 提高至 100 Lm/W。与目前其它通用光源相较，钨丝灯泡约 15 Lm/W、萤光日光灯约 4560 Lm/W、HID 灯约 120150 Lm/W，LED 的发光效率显然已渐具优势；以下是针对 LED 及其它常见灯具的灯性比较：照明方式特点白光 LED热源少、操作环境广、小型化、耐震动、光束集中日光 (萤光) 灯萤光灯省电、但废弃物易碎有汞污染等问题白炽钨丝灯泡低效率、高耗电、寿命短、易碎产品选用指南应用方向1、建筑物外观照明对建筑物某个区域进行投射，无非是使用控制光束角的圆头和方头形状的投光灯具，这与传统的投光灯具概念完全一致。但是，由于光源小而薄，线性投射灯具的研发无疑成为投射灯具的一大亮点，因为许多建筑物根本没有出挑的地方放置传统的投光灯。它的安装便捷，可以水准也可以垂直方向安装，与建筑物表面更好地结合，为照明设计师带来了新的照明语汇，拓展了创作空间。并将对现代建筑和历史建筑的照明手法产生了影响。2、景观照明LED灯效果图由于不像传统灯具光源多是玻璃泡壳，它可以与城市街道家具很好的有机结合。可以在城市的休闲空间如路径、楼梯、甲板、滨水地带、园艺进行照明。对于花卉或低矮的灌木，可以使用作为光源进行照明。隐藏式的投光灯具会特别受到青睐。固定端可以设计为插拔式，依据植物生长的高度，方便进行调节。3、标识与指示性照明需要进行空间限定和引导的场所，如道路路面的分隔显示、楼梯踏步的局部照明、紧急出口的指示照明，可以使用表面亮度适当的自发光埋地灯或嵌在垂直墙面的灯具，如影剧院观众厅内的地面引导灯或座椅侧面的指示灯，以及购物中心内楼层的引导灯等。另外，与霓虹灯相比，由于是低压，没有易碎的玻璃，不会因为制作中弯曲而增加费用，值得在标识设计中推广使用。4、室内空间展示照明就照明品质来说，由于光源没有热量、紫外与红外辐射，对展品或商品不会产生损害，与传统光源比较，灯具不需要附加滤光装置，照明系统简单，费用低廉，易于安装。其精确的布光，可作为博物馆光纤照明的替代品。商业照明大都会使用彩色的，室内装饰性的白光结合室内装修为室内提供辅助性照明，暗藏光带可以使用，对于低矮的空间特别有利。5、娱乐场所及舞台照明由于的动态、数字化控制色彩、亮度和调光，活泼的饱和色可以创造静态和动态的照明效果。从白光到全光谱中的任意颜色，的使用在这类空间的照明中开启了新的思路。长寿命、高流明的维持值（10，000小时后仍然维持90的光通），与灯和金卤灯的 50250 小时的寿命相比，降低了维护费用和更换光源的频率。另外，克服了金卤灯使用一段时间后颜色偏移的现象。与灯相比，没有热辐射，可以使空间变得更加舒适。目前彩色装饰墙面在餐饮建筑中的应用已蔚然成风。6、视频屏幕全彩色显示屏是当今世界上最为引人注目的户外大型显示装置，采用先进的数字化视频处理技术，有无可比拟的超大面积与超高亮度。根据不同的户内外环境，采用各种规格的发光像素，实现不同的亮度、色彩、分辨率，以满足各种用途。它可以动态显示图文动画信息，利用多媒体技术，可播放各类多媒体文件。世界上目前最有影响的显示屏，当属美国曼哈顿时代广场纽约证券交易所，总计使用了18,677,760只，面积为10,736平方英尺。屏幕可以划分成多个画面，而同时显示，将华尔街股市的行情一目了然呈现在公众面前。另外崛起在上海浦东陆家嘴金融中心的震旦国际总部，整个朝向浦西的建筑立面镶上了长100的超大型屏，总计面积达到3600平方米。堪称世界第一。7、车辆指示灯照明适用于电动车.摩托车 汽车 各灯的照明十二、LED灯电源决定了LED灯的寿命恒流源驱动是最佳的LED驱动方式，采用恒流源驱动，不用在输出电路串联限流电阻，LED上流过的电流也不受外界电源电压变化、环境温度变化，以及LED参数离散性的影响，从而能坚持电流恒定，充沛发挥LED的各种优秀特性。采用LED恒流电源来给LED灯具供电，由于在电源工作期间都会自动检测和控制流过LED的电流，因而，不用担忧在通电的霎时有过高的电流流过LED，也不用担忧负载短路烧坏电源。十三、LED的节能1、LED光源发光效率高发光效率比较：白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦、荧光灯50-70流明/瓦钠灯90-140流明/瓦、大部分的耗电变成热量损耗。LED光效：可发到50-200流明/瓦，而且发光的单色性好，光谱窄，无需过滤，可直接发出有色可见光。2、LED光源耗电量少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15-18毫安反映速度快，可在高频操作，用在同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯的万分之一，荧光管的二分之一，日本估计，如采用光效比荧光灯还要高2倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯、每年可节约相当于60亿升原油，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。3、LED光源使用寿命长白炽灯、荧光灯、卤钨灯是采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧，热沉积、光衰减等特点，而采用LED灯体积小，重量轻，环氧树脂封装，可承受高强机械冲击和震动，不易破碎，平均寿命达10万小时，LED灯具使用寿命可达5-10年，可以大大孤低灯具的维护费用避免经常换灯之苦。4、LED光源安全可靠性强发热量低、无热辐射性、冷光源、可以安全抵摸，能精确控制光型及发光角度、光色和、无眩光、不含汞，钠元素等可能危害健康的物质。5、LED光源有利环保LED为全固体发光体、耐冲击不易破碎、废弃物可回收、没有污染减少大量二氧化硫及氮化物等有害气体以及二氧化碳等温室气体的产生改善人们生活居住环境，可称“绿色照明光源。”生产白光LED技术目前有三种：一种，利用三基色原理和目前已能生产的红、绿、蓝三种超高亮度LED按光强1:2:0.38比例混合而成白色，二种，利用超高度InGan蓝色LED，其管总上加少许的钇钻石榴为主体的荧光粉、它能在蓝光激发下产生黄绿光、而此黄绿光又可与透出的蓝光合成白光，三种是不可制紫外光LED，采用紫外光激三基色荧光粉或其他荧光粉，产生多色混合而成的白光。6、LED光源更节能当然，节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因，也许LED光源要比传统光源昂贵，但是用一年时间的节能收回光源的投资，从而获得4-9年中每年几倍的节能净收盖期。十四：LED灯管芯1 台湾LED芯片厂商晶元光电（Epistar）简称：ES、（联诠、元坤，连勇，国联），广镓光电（Huga），新世纪（Genesis Photonics），华上（Arima Optoelectronics）简称：AOC，泰谷光电（Tekcore），奇力，钜新，光宏，晶发，视创，洲磊，联胜（HPO），汉光（HL），光磊（ED），鼎元（Tyntek）简称：TK，曜富洲技TC，灿圆（Formosa Epitaxy），国通，联鼎，全新光电（VPEC）等。华兴（Ledtech Electronics）、东贝（Unity Opto Technology）、光鼎（Para Light Electronics）、亿光（Everlight Electronics）、佰鸿（Bright LED Electronics）、今台（Kingbright）、菱生精密（Lingsen Precision Industries）、立基（Ligitek Electronics）、光宝（Lite-On Technology）、宏齐(HARVATEK)等。2 大陆LED芯片厂商刘润泽光电科技、三安光电简称（S）、上海蓝光（Epilight）简称（E）、士兰明芯（SL）、大连路美简称（LM）、迪源光电、华灿光电、南昌欣磊、上海金桥大晨、河北立德、河北汇能、深圳奥伦德、深圳世纪晶源、广州普光、扬州华夏集成、甘肃新天电公司、东莞福地电子材料、清芯光电、晶能光电、中微光电子、乾照光电、晶达光电、深圳方大，山东华光、上海蓝宝等。3 国外LED芯片厂商CREE，惠普（HP），日亚化学（Nichia），琉明斯，丰田合成，大洋日酸，东芝、昭和电工（SDK），Lumileds，旭明（Smileds），Genelite，欧司朗（Osram），GeLcore，首尔半导体等，普瑞，韩国安萤（Epivalley）等。窗体顶端窗体底端LED发光二极管的工作原理、应用、分类及检测半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。 一、 半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由-族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。 假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数m以内产生。 理论和实践证明，光的峰值波长与发光区域的半导体材料禁带宽度g有关，即1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光780nm红光），半导体材料的Eg应在3.261.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。（二）LED的特性1极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。 （3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。2电参数的意义（1）光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。由图可见，该发光管所发之光中某一波长0的光强最大，该波长为峰值波长。（2）发光强度IV：发光二极管的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为（1/683）W/sr时，则发光1坎德拉（符号为cd）。由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。（3）光谱半宽度:它表示发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔.（4）半值角1/2和视角：1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。半值角的2倍为视角（或称半功率角）。图3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线（法线）AO的坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度的之比）。显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。 （5）正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6IFm以下。 （6）正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在 IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.43V。在外界温度升高时，VF将下降。（7）V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系可用图4表示。在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。由V-I曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流IR10A以下。（三）LED的分类1按发光管发光颜色分按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（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二种或三种颜色的芯片。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。散射型发光二极管和达于做指示灯用。2按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分圆灯、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2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。国外通常把3mm的发光二极管记作T-1；把5mm的记作T-1（3/4）；把4.4mm的记作T-1（1/4）。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520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2045。（3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为4590或更大，散射剂的量较大。3按发光二极管的结构分按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。4按发光强度和工作电流分按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度100mcd）；把发光强度在10100mcd间的叫高亮度发光二极管。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）。 除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。（四）LED的应用由于发光二极管的颜色、尺寸、形状、发光强度及透明情况等不同，所以使用发光二极管时应根据实际需要进行恰当选择。由于发光二极管具有最大正向电流IFm、最大反向电压VRm的限制，使用时，应保证不超过此值。为安全起见，实际电流IF应在0.6IFm以下；应让可能出现的反向电压VR0。6VRm。LED被广泛用于种电子仪器和电子设备中，可作为电源指示灯、电平指示或微光源之用。红外发光管常被用于电视机、录像机等的遥控器中。（1）利用高亮度或超高亮度发光二极管制作微型手电的电路如图5所示。图中电阻R限流电阻，其值应保证电源电压最高时应使LED的电流小于最大允许电流IFm。 （2）图6(a)、(b)、(c)分别为直流电源、整流电源及交流电源指示电路。 图(a)中的电阻R（E-VF）/IF；图(b)中的R（1.4Vi-VF）/IF;图(c)中的RVi/IF式中，Vi交流电压有效值。 （3）单LED电平指示电路。在放大器、振荡器或脉冲数字电路的输出端，可用LED表示输出信号是否正常，如图7所示。R为限流电阻。只有当输出电压大于LED的阈值电压时，LED才可能发光。 （4）单LED可充作低压稳压管用。由于LED正向导通后，电流随电压变化非常快，具有普通稳压管稳压特性。发光二极管的稳定电压在1.43V间，应根据需要进行选择VF，如图8所示。 （5）电平表。目前，在音响设备中大量使用LED电平表。它是利用多只发光管指示输出信号电平的，即发光的LED数目不同，则表示输出电平的变化。图9是由5只发光二极管构成的电平表。当输入信号电平很低时，全不发光。输入信号电平增大时，首先LED1亮，再增大LED2亮。 （五）发光二极管的检测1普通发光二极管的检测（1）用万用表检测。利用具有10k挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200k,反向电阻的值为。如果正向电阻值为0或为，反向电阻值很小或为0，则易损坏。这种检测方法，不能实地看到发光管的发光情况，因为10k挡不能向LED提供较大正向电流。如果有两块指针万用表（最好同型号）可以较好地检查发光二极管的发光情况。用一根导线将其中一块万用表的“+”接线柱与另一块表的“-”接线柱连接。余下的“-”笔接被测发光管的正极（P区），余下的“+”笔接被测发光管的负极（N区）。两块万用表均置10挡。正常情况下，接通后就能正常发光。若亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至1若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于1，以免电流过大，损坏发光二极管。（2）外接电源测量。用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示连接电路即可。如果测得VF在1.43V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。如果测得VF=0或VF3V，且不发光，说明发光管已坏。2红外发光二极管的检测由于红外发光二极管，它发射13m的红外光，人眼看不到。通常单只红外发光二极管发射功率只有数mW，不同型号的红外LED发光强度角分布也不相同。红外LED的正向压降一般为1.32.5V。正是由于其发射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光LED的检测法只能判定其PN结正、反向电学特性是否正常，而无法判定其发光情况正常否。为此，最好准备一只光敏器件（如2CR、2DR型硅光电池）作接收器。用万用表测光电池两端电压的变化情况。来判断红外LED加上适当正向电流后是否发射红外光。其测量电路如图11所示。LED灯工作原理LED灯 怎么组成 通过什么来发光发亮 变色 工作原理LED（Light Emitting Diode），发光二极管，它是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子，中间通常是1至5个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。变色指的是全彩的LED灯 全彩LED的主要工作原理是：是由红绿蓝三基色混色实现七种颜色的变化，采用输出波形的脉宽调制， 即调节LED灯导通的占空比，在扫描速度很快的情况下,利用人眼的视觉惰性达到渐变的效果。工作原理是利用半导体的电子跃迁发出光子的过程来发光的。功率就是额定电压乘以额定电流。一般直插的小功率白、蓝、绿是0.06-0.072w。红、黄、橙、黄绿是0.036-0.048w。压降就是在它的电流达到额定电流（小功率的led一般是20mA）的时候，它所消耗的电压是多少。不费电LED灯是节能减排的，是在目前市场上最先进的光源。它既能省电而且它的亮度比其他所有的灯泡还要亮。 一个80瓦的灯相当于其它灯250瓦的亮度还大。他的耗电量还不到一半。LED（Lighting Emitting Diode）即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。目前发光半导体材料主要由III-V族元素组成，例如磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)，氮化镓等等。就整个全球产业界而言，基于MOCVD外延生长的技术路线是发展GaN基光电子材料与器件的主要技术潮流。GaN基材料的外延生长是发展GaN基高亮度LED和全固态半导体白光照明光源的核心技术，是所有关键难题中的重中之重。当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。美国从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”，欧盟也在2000年7月宣布启动类似的“彩虹计划”。我国科技部在“863”计划的支持下，2003年6月份首次提出发展半导体照明计划。LED光源优点：高节能：节能能源无污染即为环保。直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06 瓦）电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。寿命长：LED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。多变幻：LED光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生25625625616777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。利环保：环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。高新尖：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等所以亦是数字信息化产品是半导体光电器件“高新尖”技术具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点LED发光源的工作原理和特性LED灯光系统与现有的白炽灯、荧光灯、卤素灯和高压钠灯相比，具有几大明显的优点，包括：使用寿命长，可达5万到10万小时；节能省电，相同的照明效果比传统光源节能约80%以上；使用成本低；坚固、环保无辐射；废弃物可重新利用；不含汞等有害元素。随着LED系统设计技术的飞速发展，LED灯光系统正跻身于灯光照明领域的高端应用，电视演播室的应用越来越成熟可行。LED灯光系统一般都由电源、LED驱动器、LED、透镜和基板几个部分组成。LED发光二极管是由半导体材料合成的二极管，电子和空穴结合以光子的