《LED灯具介绍》PPT课件.ppt

芜湖罗比汽车照明系统有限公司WuHuRubyAutomotiveLightingSystems LED灯具介绍 leo ren03 20 2002 一 LED简介 LED LightEmittingDiode 为可发光半导体原件 发光颜色有红光 黄光 琥珀色 蓝光 绿光以及白光 一般超高亮度的LED外型封装都采透明无色的封装材料 所以发光颜色完全取决于晶圆的材料 而色彩彩度是用其发出光的波长为单位 目前白光的LED大多都是以蓝光的晶圆为基础再加上萤光粉所形成的 二 常用LED的外型 较常用的LED外型有 3mm 5mm及四方形 厂商称为食人鲸 不管哪一种外型的LED都有视角 ViewAngle 的区分 视角的大小取决于封装外型凸点的弧度 而LED芯片的底部有一罩杯 功能与反射镜类似 所以一颗LED可视为一个小型的投射灯 二 常用LED的外型 三 LED的特点 1 LED的优点 电气作动反应时间快 低耗电量 不需传统反射镜 体积小 灯具造型多变 2 LED的缺点 发光角度限制 环境温度 成本高 四 LED概述1 LED应用 LED分为可见光及不可见光两类 可见光以1烛光 cd 作为传统与高亮度之分界 而不可见光的短波长红外光可做红外线无线通讯使用 长波长红外光则使用于短 中距离光纤通讯上 作为光通讯用途 应用 2 LED产品沿革 1960年代末期 全球出现最早红光LED商品 当时大都应用在计算器及手表上 因其发光效率低 故很快被TN LCD所取代 时至1968年时因化合物半导体结晶成长技术逐渐成熟 美国HP公司首先使用GaAsP制成黄光LED 不过由于其发光效率亦无法提高 应用产品亦无法普及 1993年日本Nichia公司成功开发出蓝光LED 随后因技术不断突破 发光亮度持续提升 使得LED产品逐渐全彩化 LED因寿命长且耗电量低 故应用市场渐趋于广泛 如指示灯 大型看板 扫描仪 传真机手机 汽车用灯 交通号志灯等应用 在照明光源部分 目前LED因亮度及价格尚未具备取代条件 但随着技术及亮度持续提升 目前预计2003年在亮度将逐步取代白热灯与日光灯 价格也会因量产技术进步而costdown 应用需求将大幅增加 五 LED产品制程及特性 LED上游磊芯片制作约占制造成本7成 其原理为将一层或多层单晶层成长于基板上 形成含有多种化学元素累积的芯片 其发光颜色与亮度由磊晶材料决定 中游则将磊芯片蒸镀金属后制作电极 经蚀刻再切割崩裂成晶粒 下游则封装晶粒 制成如指示灯 数字显示器及红外线发射器等各式LED产品 而LED的产品特性 因其发光原理为将化合物半导体施加电流 透过电子与电洞的结合 其过剩能量以光的形式释放出来 达到发光效果 因其发光现象属冷性发光 故无须暖灯时间 且寿命可长达10万小时以上 并具有体积小 用电省 反应速度快及高可靠度等等优点 六 LED白光为LED未来发展重点 白光是一种多颜色混合光 如蓝光加黄光可得二波长白光 蓝 绿 红光混合可得三波长白光 白光LED与传统灯泡比较 具有绝对性优势 包括体积小 寿命长 低电压 省电 无辐射等 为未来之照明光源 但目前白光LED因单价仍高且亮度不够 目前只应用于如汽车仪表的特殊利基市场 现今白光LED制作方法有下列三种 1 使用红 蓝 绿光三颗LEDChip 3波长型 利用调整通过三颗LED的电流来产生白光 此法效率高 但生产成本也最高 2 使用黄 蓝光两颗LEDChip 2波长型 利用调整通过二颗LED的电流来产生白光 此法成本较低 3 以氮化铟镓LEDChip产生的蓝光为基础 激发黄色无机萤光粉或黄色有机萤光染料 产生白光 Nichia专利 生产较容易 其效率较低 成本也较低 但目前大部分白光LED采用此方法 由于白光技术未来将逐渐成熟 根据预估到2003年 白光市场值将达270亿美元 每年的复合成长率超过30 估计到2005年 在技术的改进及单价的降低下 全球将有一半的白热灯泡改由白光LED取代 而日光灯将全部由白光LED取代 市场的商机极为庞大 LED白光 七 LED产业未来的发展趋势 高亮度LED为未来趋势 高亮度LED的三大市场为 汽车车灯市场 交通号志市场及全彩LED显示屏 1 汽车车灯市场方面 红色高亮度LED应用于汽车第三煞车灯 而左右尾灯 方向灯及车边标识灯 可使用红色或黄色高亮度LED 而汽车仪表板上则需要各种颜色的高亮度LED 故汽车市场商机庞大 2 交通号志方面 使用高亮度LED主要为节省能源 且在阳光照射下可仍清楚辨识 依据资料显示 目前全球约有2000万座交通号志 而每一个红 黄 绿灯估计需要使用200颗高亮度LED 故一座交通号志约需600颗高亮度LED 如果考虑每年新设的交通号志加上更换旧交通号志 估计每年大约有200万座 以每座更新成本约5万人民币计算 未来每年全球交通号志估计约有300亿的市场值 八 LED产业未来的发展趋势 3 全彩LED显示屏方面 目前高亮度LED已可以产生红 绿 蓝三原色的光 组成大型全彩LED显示屏 目前大型LED看板的使用以日本 中国 香港 韩国 台湾 新加坡等亚洲地区为主 欧洲及美国其次 中国大陆运用大型户外LED看板宣达政令 故有其一定之需求 欧洲方面 常见的应用是文字显示及气象预报图像 另也盛行使用LED显示屏做为广告招牌 目前目前高亮度LED厂商持续costdown 市场接受度已逐渐提高 且高亮度LED价格高于传统LED 厂商投入意愿较大 未来可望逐渐取代传统亮度LED市场 BENZS Class LED转向灯 LED灯具 CHMSL RCL 传统钨丝灯泡卤素灯泡HID灯泡LED其实LED是很早就有的产品 但局限于以前材料的技术 发光的亮度小 一颗约0 008 0 2cd 仅供一般指示信号灯用 鲜少用来照明 近年来由于半导体技术不断提升以及材料研发迅速 使得LED的发光强度大增 一颗约2 10cd 才得以运用在照明及汽车车灯 九 车灯用灯泡发展史 十 LED的设计概念 设计LED灯具除了考虑发光亮度与LED本身视角外最重要的是需考虑产品的环境温度 因为环境温度太高很容易会导致LED损坏 原因是LED内部晶圆与外部接脚间有一极细的金属导线 热涨冷缩时很容易断掉 十一 LED的设计概念 先串联再并联电路 先并联再串联电路 LED电路设计大多都是以数个LED串联再串接一个限流电阻再并联数组相同的电路而形成完整的电路 通过电流的多寡是由限流电阻来决定 通过电流越大LED就越亮越容易烧坏 反之通过电流小LED就会比较暗也不容易烧坏 所以就要在两者之间取得一个平衡点 有时我们在路上看到一些汽车尾翼上LED的三煞灯会同时有一小段不亮 就是因为LED电路是采用先串联再并联的方式所造成的结果 串联电路只要其中一个LED损坏时该串就没有效用了 为了避免有这种情况发生也有采用先并联再串联的控制回路 此种方式最大的好处就是不管哪一个LED损坏都不会影响其它LED 十二 LED配光与认证 LED目前的法规并没有特别针对LED来订定 所用的配光表格完全取决灯具的功能 但是由于LED点灯后亮度会慢慢衰减故需预热让LED的亮度稳定后再配光 十三 LED设计的其它补充说明 一般来说LED灯具的制作都需要PC板 PC板的材质分为电木板 半玻璃纤维板 全玻璃纤维板 不过现在较新的技术是用金属软板 在造形的设计上又更多变了 超高亮度功率型LED的出现 大大扩展了LED在各种信号显示和照明光源领域的应用 尤其具有代表性的应用汽车灯和交通信号灯 功率型白光LED已开始用与汽车和飞机内的阅读灯 在便携式照明光源如钥匙灯 手电筒 及矿工灯等产品也得到越来越多的应用 此外 功率型LED在建筑物装饰光源 舞台灯光 商场橱窗 庭院草坪照明等方面的应用也越来越广泛 使用超高亮度功率型红 绿 蓝三基色LED 可制成结构紧凑发光效率比传统白炽灯光源高的多的数字式调色调光光源 配合计算机控制技术 可得到极其丰富多彩的发光效果 超高亮度功率型LED所具有的低电压 低功耗 体积小 重量轻 寿命长 高可靠等优点 在军事上还可作为野战 潜水 航天 航空所需的特种固体光源 十四 超高亮度功率型LED HBLED 的产品的应用 十五 结语 LED材料 芯片和封装日新月异的技术进步促进了各种新型高效的LED发光器件的涌现 同时又推动了LED应用技术和应用产品的不断进步和创新 如今超高亮度LED已进入以固体光源为应用目标 不断开发研制功率型器件的新时代 半导体照明是21世纪最引人瞩目的的新技术领域之一 LED作为一种高效的环保的绿色光源将在本世纪迅速发展并得到越来越广泛的应用 我国目前已有许多厂家以产 学 研相结合的形式正在进行AlGaInP和AlGaInN发光材料