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Led知识 1 目录 一 LED简介二 LED发展趋势三 LED芯片介绍四 LED封装简介五 LED基础知识 2 LED简介 1 LED的定义2 LED的特点3 发光原理 3 什么是LED LED是取自LightEmittingDiode三个字的缩写 中文译为 发光二极管 顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性 4 LED光源的特点 电压 LED使用低压电源 单颗电压在1 9 4V之间 比使用高压电源更安全的电源 效能 光效高 目前实验室最高光效已达到161lm w cree 是目前光效最高的照明产品 抗震性 LED是固态光源 由于它的特殊性 具有其他光源产品不能比拟的抗震性 稳定性 10万小时 光衰为初始的70 响应时间 LED灯的响应时间为纳秒级 是目前所有光源中响应时间最快的产品 环保 无金属汞等对身体有害物质 颜色 LED的带快相当窄 所发光颜色纯 无杂色光 覆盖整过可见光的全部波段 且可由R G B组合成任何想要可见光 5 LED色彩丰富 由于LED带宽比较窄 颜色纯度高 因此LED的色彩比其他光源的色彩丰富得多 据有关专家计算 LED的色彩比其他光源丰富30 因此 它能够更准确的反应物体的真实性 当然也更受消费者的青睐 6 LED发光原理 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 7 LED发展趋势 1 LED光源的发展趋势2 LED产业政策和机遇3 公司在产业链中的位置 8 LED光源的发展趋势 LED光源技术市场前景 LED理论上每瓦的发光效率高达370LM W 在目前芯片结构不做任何改变的情况下良好的工艺让LED每瓦到达150LM没有任何问题 当达到这种亮度的时候 所有的照明领域基本上都可以替代了 预计在未来1 3年内LED光源将达到每瓦300流明的光效率 目前美国实验室的LED已达到了每瓦161流明的光效率 总光通量为175LM 9 LED应用历 10 推动LED产业的国家政策 刺激LED产业发展国家政策1 2008年 财政部 国家发改委联合发布 高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法 将重点支持高效照明产品替代在用的白炽灯和其他低效照明产品 主要包括普通照明用自镇流荧光灯 三基色双端直管荧光灯 T8 T5型 和金属卤化物灯 高压钠灯等电光源产品 半导体 LED 照明产品 以及必要的配套镇流器 国家采取间接补贴方式进行推广 即统一招标确定高效照明产品推广企业及协议供货价格 财政补贴资金补给中标企业 再由中标企业按中标协议供货价格减去财政补贴资金后的价格销售给终端用户 暂行办法 规定 大宗用户中央财政按中标协议供货价格的30 给予补贴 城乡居民用户中央财政按中标协议供货价格的50 给予补贴 2 国务院出台4万亿元规模的经济刺激计划将惠及诸多行业领域 4万亿投资的具体构成主要包括 近一半投资将用于铁路 公路 机场和城乡电网建设 总额1 8万亿元 用于地震重灾区的恢复重建投资1万亿元 用于农村民生工程和农村基础设施3700亿元 生态环境3500亿元 保障性安居工程2800亿元 自主创新结构调整1600亿元 医疗卫生和文化教育事业400亿元 预计4万亿经济刺激每年将拉动经济增长约1个百分点 11 LED产业前景 LED产业市场规模三年有望翻一番在全球能源短缺 环保要求不断提高的情况下 已结束的2010年上海世博会和即将到来的2012年伦敦奥运会都不约而同地以绿色节能为主题 这给中国LED照明产业的发展带来了巨大的历史机遇 据国内有关机构预测 在奥运 世博的强力带动下 中国LED照明市场规模将从2010年的98 5亿元快速增长至2012年的158 1亿元 不久前结束的上海世博会上 LED照明技术在奥运历史上首次大规模使用并获得成功 据官方统计 北京奥运会总共包括36个比赛场馆 其照明产品需求就达10亿元左右 这还不包括奥运村 奥运花园等其他公共照明设施市场 12 实例 水立方 LED照明除了比用常规照明至少节能60 以外 还拥有长寿命 易集成 快响应 利环保 光分布易于控制 色彩丰富等优势 以 水立方 为例 仅使用LED灯的 水立方 景观照明工程 预计全年可比传统的荧光灯节电74 5万千瓦时 节能达70 以上 13 实例 梦幻长卷 和 梦幻五环 相信奥运会开幕式的 梦幻长卷 和 梦幻五环 大家还记忆犹新 它被展现在一个4564平方米的巨大LED大屏幕上 这是迄今为止世界上最大的单体全彩色大屏幕 升入空中的 梦幻五环 则是由4 5万颗LED灯编排而成的 梦幻五环 梦幻长卷 14 LED照明产业商机 2012年LED照明产业的商机1 国务院出台4万亿元规模的经济刺激计划中 有1 8万亿元用于铁路 公路 机场和城乡电网建设 1万亿元用于地震重灾区的恢复重建 这无疑给中国LED照明产业带来巨大的商机 2 即将到来上海世博会将给中国LED照明产业的发展带来了巨大的历史机遇 北川重建规划 上海世博会 15 LED产业链 史福特所在位置 史福特所在位置 史福特所在位置 16 LED芯片介绍 1 LED芯片分类介绍2 不同结构LED芯片的性能简介3 垂直结构LED芯片的制成 17 Led芯片的结构 LED芯片有两种基本结构 水平结构 Lateral 和垂直结构 Vertical 横向结构LED芯片的两个电极在LED芯片的同一侧 电流在n 和p 类型限制层中横向流动不等的距离 垂直结构的LED芯片的两个电极分别在LED外延层的两侧 由于图形化电极和全部的p 类型限制层作为第二电极 使得电流几乎全部垂直流过LED外延层 极少横向流动的电流 可以改善平面结构的电流分布问题 提高发光效率 也可以解决P极的遮光问题 提升LED的发光面积 制造垂直结构LED芯片技术主要有三种方法 一 采用碳化硅基板生长GaN薄膜 优点是在相同操作电流条件下 光衰少 寿命长 不足处是硅基板会吸光 二 利用芯片黏合及剥离技术制造 优点是光衰少 寿命长 不足处是须对LED表面进行处理以提高发光效率 三 是采用异质基板如硅基板成长氮化镓LED磊晶层 优点是散热好 易加工 18 目前主流Led结构剖析 19 两种芯片发光形式 20 水平型结构Led出光路线 21 垂直型芯片性能介绍 由于当前芯片主要是垂直型的和水平型的两种 垂直型产品以CREE芯片为代表特点主要是 光效高 最高可达161lm w 节能 电压低 蓝光在2 9 3 3V 热阻小 芯片本身的热阻小于1 C W 亮度高 由于采用垂直结构 电流垂直流动 电流密度均匀 耐冲击型强 同一尺寸芯片 发光面宽 亮度高 光型好 85 以上光从正面发出 易封装 好配光 唯一的缺点就是 不方便集成封装 若要集成封装 芯片需做特殊处理 我公司全部采用垂直结构的芯片 22 水平型芯片性能介绍 水平型产品以普瑞芯片为代表 芯片的主要特点是 光效一般 最高在100lm w左右 电压高 蓝光在3 4 4V 热阻高 使用蓝宝石衬底导热性差 芯片本身的热阻在4 6 C W 亮度一般 由于采用水平结构 电流横向动 电流密度不均 容易局部烧坏 为弥补这一缺陷 在芯片的上表面做ITO ITO将以减少出光为代价 同一尺寸芯片 发光面窄 亮度低 光利用率低 65 左右的光从正面发出 35 的光从侧面发出 靠反射来达到出光 利用率低 唯一的优点就是 便于集成封装 不过 它也是缺点 由于没解决好散热 所以集成封装只有加速它的衰减 不可取 23 垂直芯片剖析 24 垂直芯片的制成 25 垂直LED制造的方法 制造垂直结构LED芯片有两种基本方法 一 剥离生长衬底 二 不剥离生长衬底 其中生长在砷化镓生长衬底上的垂直结构GaP基LED芯片有两种结构 一 不剥离导电砷化镓生长衬底 在导电砷化镓生长衬底上层迭导电DBR反射层 生长GaP基LED外延层在导电DBR反射层上 二 剥离砷化镓生长衬底 层迭反射层在GaP基LED外延层上 键合导电支持衬底 剥离砷化镓衬底 导电支持衬底包括 砷化镓衬底 磷化镓衬底 硅衬底 金属及合金等 26 LED封装 1 LED封装图工艺2 白光LED制造方法3 白光LED色区的划分4 LED与传统灯具的对比 27 LED封装 28 白光LED的实现方法 29 白光LED的实现方法 一 配色 白平衡白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成 当光线中绿色的亮度为69 红色的亮度为21 蓝色的亮度为10 时 混色后人眼感觉到的是纯白色 但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果 而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光 称为配色 二 LED采用荧光粉实现白光主要有三种方法 但它们并没有完全成熟 由此严重地影响白光LED在照明领域的应用 30 白光LED的实现方法 第一种方法是 在蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉 芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光 该技术被日本Nichia公司垄断 而且这种方案的一个原理性的缺点就是该荧光体中Ce3 离子的发射光谱不具连续光谱特性 显色性较差 难以满足低色温照明的要求 同时发光效率还不够高 需要通过开发新型的高效荧光粉来改善 第二种方法是 在蓝色LED芯片上涂敷绿色和红色荧光粉 通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光 该类产品虽显色性较好 但所用荧光粉的转换效率较低 尤其是红色荧光粉的效率需要较大幅度的提高 因此推广也较慢 31 白光LED的实现方法 第三种方法 在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多种颜色的荧光粉 利用该芯片发射的长波紫外光 370nm 380nm 或紫光 380nm 410nm 来激发荧光粉 从而实现白光发射 该种LED的显色性更好 但存在与第二种方法类似的问题 且目前转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物体系 这类荧光粉发光稳定性差 光衰较大 故还没批量使用 其他方法 在特殊的场合 白光LED还有其他几种封装方法 这里简单的介绍一下 第一种 将红 蓝 绿三芯片封装在一起 按照一定的比例对其光色进行控制 混出白光 第二种 实现方法是用红 蓝 绿 黄四芯片混出白光 32 白光LED色区的划分 蓝色芯片加黄色荧光粉所制成白光LED 是目前白光LED制造的主流 由于制程的缺陷 白光LED存在色差在所难免 如何划分LED的颜色才是最佳的呢 下面我来简单的介绍一下 市场上通常所说的3500K 4000K 6500k等等多少色温的说法其实不是很科学的 因为从CIE图中我们可以看出 同一色温在图中不是对应唯一的点 它跟色坐标是一对多的关系 为了解决这一问题 行业中通常将自己生产的LED对其色坐标进行归纳总结 最终将其肉眼看起来差别不明显的LED归到一起 这样分选出来的LED在CIE中就对应了一个小小区域 这就是色区 用色区来划分LED产品 是整过行业通用的方法 请看下图 33 白光LED色区的划分 WhiteBinningInformation 34 白光LED色区划分坐标 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 35 LED封装形式 为满足不同产品的需要 LED的封装形式也出现了多样化 下面简单介绍一下 36 LED封装形式 37 LED的与传统效率对比 灯具总效率对照 光源发展的历史 白炽灯 直管型荧光灯 高效电子节能灯 LED灯 38 各种光源灯具的实际效率 各种光源灯具的实际效率 LED计算 90 0 90 0 90 0 9 65 6流明 瓦荧光灯计算 80 0 85 0 6 0 6 24 5流明 瓦普通灯泡计算 20 1 0 6 0 6 7 2流明 瓦高压钠灯计算 100 0 9 0 60 0 60 32 4流明 瓦可见 LED灯具实际效率是一般荧光灯的2 6倍 是普通白炽灯泡的9倍 是高压钠灯的2 02倍 即 LED灯钠灯之间功率可换算为 75WLED灯 150W钠灯 125WLED灯 250W钠灯 225WLED灯 400W钠灯 39 节省预算 节省预算 按照一个灯泡来计算节省资金1 寿命计算节能灯的寿命一般在1800小时 按照每天6小时照明计算为300天 如果按照一个节能灯平均15元来计算 10年内要换至少10次灯泡 一万个节能灯泡在10年内要更换10万个节能灯泡 总花费 150万元 LED灯泡的寿命我们按照最保守的时间来计算 10年内不用更换灯泡 每个灯泡以5W的功率就可取代15W的节能灯泡 每个灯泡价格在70元 那么1万个灯泡的价格是70万元 在灯泡方面可节省80万的费用 2 耗电计算节能灯 15W 6小时 365天 32 850W 0 8元 1万只 26 28万元LED 5W 6小时 365天 10 95W 0 8 8 76元 1万只 8 76万元公园1万只灯每年可节省电费 17 52万元3 一次性投资计算一次性投资70万元 按照每年节省17 52万元计算 在4年收回投资 剩下的6年可节省105 12万元 80万元 灯泡更换费用 总共可节省185 12万元 40 LED基础知识 1 照明术语介绍2 重点介绍LED结温和热阻3 温度对LED的影响4 常用LED光电参数介绍 41 照明术语 光通量 是 点光源或非点光源在单位时间内所发出的能量 其中可产生视觉者 人能感觉出来的辐射通量 即称为光通量 光通量的单位为流明 简写lm 1流明 lumen或lm 定义为一国际标准烛光的光源在单位立体弧角内所通过的光通量 光照度 可用照度计直接测量 光照度的单位是勒克斯 是英文lux的音译 也可写为lx 被光均匀照射的物体 在1平方米面积上得到的光通量是1流明时 它的照度是1勒克斯 发光强度 简称光强 国际单位是candela 坎德拉 简写cd Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量 光源辐射是均匀时 则光强为I F 为立体角 单位为球面度 sr F为光通量 单位是流明 对于点光源由I F 4 左右 42 照明术语 光亮度 表示发光面明亮程度的 指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比 单位是坎德拉 平方米 对于一个漫散射面 尽管各个方向的光强和光通量不同 但各个方向的亮度都是相等的 电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面 所以从各个方向上观看图像 都有相同的亮度感 光效 光源发出的光通量除以光源的功率 它是衡量光源节能的重要指标 单位 每瓦流明 Lm w 显色性 光源对物体呈现的程度 即颜色的逼真程度 常称 显色指数 单位 Ra 色温 光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时 黑体的温度称为该光源的色温 单位 开尔文 k 光束角 通常称角度 指于垂直光束中心线之一平面上 发光强度等于50 最大发光强度的二个方向之间的夹角 43 LED的结温 结温 是指管芯PN结的平均温度 用TJ表示 LED结温高低直接影响到LED出光效率 器件寿命 可靠性 发射波长等 是LED器件封装和器件应用设计必须着重解决的核心问题 44 热阻 总热阻为各层热阻之和 热阻 是指反映阻止热量传递能力的综合参量 单位 W 即物体持续传热功率为1W时 导热路径两端的温差 45 SFT LED热阻对比表 从上表中我们可以看出 我公司LED的热阻远远低于同行的热阻 这为我公司LED的高亮度低光衰提供了保障 46 光输出与温结的关系 LED的光输出随着结温的升高而降低 47 寿命测试表 从光衰曲线中我们可以看出 SFT LED在2000小时内光通量基本上没什么变化 这也是同行业产品所无法相比的 测试条件 350mA室温25 48 温度与压降的关系 49 SFT LED的特点 1 热阻低 光衰少 寿命长 耐高温 目前市场使用的固晶材料多数是银胶 如艾笛森 汉城半导体 这种产品缺点是光衰大 不适用于高温环境 而所有的LED产品都对温度非常的敏感 这不利于产品的长时间工作 而我们的产品使用了一种高导热性的材料 能更好的适应高温环境 2 产品光色与国际大公司接轨 我们产品的企业标准都是根据行业中的国际大公司来制定的 生产过程中严把质量关 这将有利于产品的推广 50 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 51 LED的特性 2 电参数的意义 1 光谱分布和峰值波长 一个发光二极管所发之光并非单一波长 所发之光中光强最大的波长称之为峰值波长 2 光谱半宽度 它表示发光管的光谱纯度 是指1 2峰值光强所对应两波长之间隔 3 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 半功率角 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 6 正向工作电压VF 正向工作电压是在给定的正向电流下得到的 在外界温度升高时 VF将下降 52 7 V I特性 发光二极管的电压与电流的关系 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 正向的发光管反向漏电流IR 10 A以下 8 由于LED具有单向导通 正常工作时阻值小 电压低 随温度升高阻值下降等特点 因此在给LED供电时 要求恒流直流供电 驱动器是否恒流将直接影响LED的稳定与否 市场常见的LED 1W为350mA 3W为700mA 53 颜色和波长 光的颜色是否可以看见是由它的波长决定 光的波长是以纳米 nm 为单位 发光二极管发出的光几乎都是一致的也就是说它几乎都是在一个波长 发出非常纯的颜色 可见光的波长范围为380nm 780nm 以下是光的颜色和它的波长 中红外线红光 4600nm 1600nm 不可见光低红外线红光 1300nm 870nm 不可见光850nm 810nm 几乎不可见光近红外线光 780 740nm 54 红色光 630nm 620nm 橙红 公司生产 橙色光 605nm 琥珀色光 市场用580 595代替 绿色 525nm 纯绿色 公司生产 蓝色 470nm 460nm 鲜亮蓝色 公司生产 450nm 纯蓝色 公司生产 UV A型紫外线光 370nm 几乎是不可见光 受木质玻璃滤光时显现出一个暗深紫色 55 颜色和波长 56 LED防静电 LED产品在加工生产的过程中要采取防静电措施 如 工作台要接地 工人要穿防静电服装 带防静电环 以及带防静电手套等 有条件的可以安装防静电离子风机 进入生产车间人员做人体静电综合测试等 同时要保证生产车间的湿度在65 左右 以免空气过于干燥产生静电 尤其是绿色LED容易被静电损坏 另外 不同质量档次的LED抗静电能力也不一样 质量档次高的LED抗静电能力要强一些 据统计 由于操作不当 LED产品有30 被静电损坏 57 LED应用 58 LED应用 59 LED应用 60 LED应用 61 LED应用 62 LED应用 63 内容 一 LED灯珠知识二 LED灯具基础知识三 LED灯具使用材料四 LED系列产品知识 64 目录 一 LED简介二 LED芯片介绍三 LED发展趋势四 LED优点五 大功率LED简介 65 2 LED主要类别 3528 5050 PLCC6 常规1W大功率 3mm食人鱼 5mm厚边草帽 平头食人鱼 5mm食人鱼 侧发光 大功率外形2 大功率外形3 DIP SMD HIGHPOWER 大功率外形4 C3535 小 中 大 66 3 颜色 有色光 红色光 630nm 620nm 橙红橙色光 580 595 琥珀色光绿色 525nm 纯绿色蓝色 470nm 460nm450nm 纯蓝色 UV A型紫外线光 370nm 几乎是不可见光 受木质玻璃滤光时显现出一个暗深紫色色溫 白光 冷白 7000 12000K 正白 6000 7000K 暖白 2700 3500K 商业白 3500 5000K 67 4 功率小功率 20mA 0 06W 中功率 150mA 0 5W 大功率 350mA以上 68 69 5 晶片的构成 由金垫 P极 N极 PN结 背金层构成 双pad晶片无背金层 晶片的分类 1 1按组成分 二元 如GaAs 砷化镓 GaP 磷化镓 等三元 InGaN 氮化铟镓 GaAlAs 砷化镓铝 GaAsP 磷化镓砷 等四元 AlGaInP 铝钾铟磷 AlGaInAs 铝钾磷砷 1 2按极性分 P N极晶片 正极性 N P极晶片 反极性 双电极 蓝 绿 紫光 1 3按发光类型分 表面发光型 光线大部分从晶片表面发出五面发光型 表面 侧面都有较多的光线射出1 4按发光颜色分 红 橙 黄 黄绿 纯绿 蓝绿 蓝 紫光1 5按晶片的大小尺寸分 8mil9mil10mil12mil 红 橙 黄 黄绿 12mil14mil 蓝 绿 紫光 1 6按功耗分 低功率 毫瓦级 中功率 百毫瓦级 高功率 大于1W 70 LED芯片厂商LED照明芯片作为上游产业核心链条 技术的发展将直接带动照明市场格局的变化 目前全球LED芯片市场格式分为三大阵营 第一阵营 日本 欧美为代表厂商 全球五大LED巨头日亚化学 Cree Osram PhilipsLumiLeds 丰田合成为代表 美国的SemiLEDs HPLEDs 日本的东芝 松下和夏普在这阵营中也有一席之地 韩国的三星 SSC LG也在快速崛起 这个阵营技术一流 专利丰厚 在超高亮度LED领域耕耘多年 目标市场是通用照明以及汽车照明 日韩企业会少量兼顾消费类电子产品背光用LED 欧美企业则对消费类电子产品背光用LED没有多大兴趣 第二阵营 韩国和中国台湾为代表的厂家 韩国Epivalley 台湾晶元光电 光磊 广镓光电 璨圆 鼎元 泰谷光电 新世纪等为代表 这个阵营的厂家拥有消费类电子完整产业链 关注消费类电子产品背光用LED 其技术与欧日美企业有差距 尤其是通用照明领域 目前正在享受高速成长期 第三阵营 中国大陆为代表的厂家 中国大陆厂家规模小 数量分散 主要从事四元黄绿光LED生产 主要用于户外景观 装饰或广告 国内分布格局 2009年中国LED芯片行业的总产值为20多亿元人民币 15个省 直辖市都有企业进入LED芯片行业 广东 福建企业数量明显领先于其他地区 广东有10个占16 1 福建有8个占12 9 广东 福建 上海 河北 江苏 江西 辽宁7个国家半导体照明产业化基地所在的省 直辖市LED芯片企业合计41个 约占LED芯片企业总数的2 3 山东 湖北 浙江LED芯片企业数量也都在4个以上 国内LED外延生长和芯片制造的主要企业有厦门三安 大连路美 杭州士兰明芯 上海蓝光 上海蓝宝 山东华光 江西晶能光电 河北同辉 沈阳方大 厦门乾照 江西联创 南昌欣磊 上海大晨 上海宇体 深圳世纪晶源 深圳奥伦德 扬州华夏集成 廊坊清芯 甘肃新天电 武汉迪源 西安中为 广州普光 东莞福地 以及 外资血统 企业如武汉华灿 厦门晶宇 厦门明达和晋江晶蓝等 其中 三安主攻LED背光市场 士兰微主攻LED户外显示屏市场 迪源和蓝宝主攻大功率高亮度照明市场 华灿主攻室内照明市场 蓝光也以小功率LED照明市场为主 71 LED封装厂商中国大陆和台湾地区进入led产业较晚 led企业的资金实力 技术水平与欧 美 日企业有一定差距 因而多专注于产业链的某个环节 走专业化道路 随着 中国大陆和台湾地区企业在资金实力和技术水平的提升 目前在封装领域 发光效率 显色指数等主要指标方面国内外已不存在明显差距 台湾在外延片及芯片产能上全球最大 Led封装产量全球第一 产值全球第二 以光磊 晶电 光宝 亿光 佰鸿 宏齐 东贝等为代表 国内led封装企业的特点是规模小 数量多 为500家 600家 具有一定规模 销售在千万元以上的企业约100家 初步形成了GaN基LED外延片生产 LED芯片制备 LED封装和应用的较完整的工业体系和相应的研究体系 以三安光电 杭州士兰明芯 山东华光 佛山国星光电 厦门华联 江苏稳润 广州鸿利 上海三思 深圳联创健和 北京世纪澄通等为代表 此外 普通led照明市场已处于低价低层次的竞争态势 在中高端市场 高质量照明led和贴片式led的产业化关键生产技术仍只被少数大型企业掌握 行业进入门槛仍然较高 近年来 基于劳动力和市场等因素 全球led产业不断向中国大陆转移 台湾亿光 佰鸿及国外行业龙头开始在大陆设厂 预计未来5 10年内 珠三角 长三角 福建等地区会成为世界led封装中心 72 LED应用产品企业国际led企业厂商包括 欧司朗 osram ge照明 gelighting 飞利浦 philips 库柏照明 cooper 索恩照明 thorn 等 国内生产企业包括 勤上光电 TCL照明 史福特 真明丽 国星光电 富士康 佰鸿工业 宁波燎原 德士达光电 中微光电子 上海亚明 通士达 大连路明 中企实业 品能光电 邦贝尔 良业照明 晶日照明 德豪润达 雷曼光电 斯派史光电 浙江名芯等上千家企业 中国led照明产业已经形成珠三角 长三角 北方地区 江西及福建地区四大半导体照明产业聚集区域 上海 大连 南昌 厦门 深圳 扬州和石家庄七大国家半导体照明工程产业化基地 73 74 公司产品整合 1 室内照明 01 球泡系列分为大功率3W 4W 5W 7W 9W RGB变色球泡 可调光球泡 小功率球泡 02 射灯系列分为大功率3W 4W 5W 7W 9W 12W 可调光射灯 小功率射灯 灯杯 03 日光灯系列分为T81 2米0 9米0 6米T101 2米0 9米0 6米T51 2米04 天花灯系列分为大功率1W 3W 5W 7W 9W 12W 15W 18W2 户外亮化 01 路灯系列分为60W90W108W120W02 洗墙灯 投光灯系列分为单色3W 6W 9W 12W 24W 30W 36W RGB变色投光灯 512控制投光灯03 护栏管系列分为单色 RGB内控 RGB外控04 点光源系列分为单色 RGB内控 RGB外控05 水底灯 地埋灯系列分为单色 RGB内控3 广告标示 不是主要产品 分为灯带 模组 铝条灯 75 6 LED发展趋势LED产业前景 在全球能源短缺 环保要求不断提高的情况下 已结束的2008年北京奥运会和即将到来的2010年上海世博会都不约而同地以绿色节能为主题 这给中国LED照明产业的发展带来了巨大的历史机遇 据国内有关机构预测 在奥运 世博的强力带动下 中国LED照明市场规模将从2007年的48 5亿元快速增长至2010年的98 1亿元 不久前结束的北京奥运会上 LED照明技术在奥运历史上首次大规模使用并获得成功 据官方统计 北京奥运会总共包括36个比赛场馆 其照明产品需求就达5亿元左右 这还不包括奥运村 奥运花园等其他公共照明设施市场 76 LED照明产业商机 2009年LED照明产业的商机1 国务院出台4万亿元规模的经济刺激计划中 有1 8万亿元用于铁路 公路 机场和城乡电网建设 1万亿元用于地震重灾区的恢复重建 这无疑给中国LED照明产业带来巨大的商机 2 即将到来上海世博会将给中国LED照明产业的发展带来了巨大的历史机遇 北川重建规划 上海世博会 77 78 7 LED优点1 使用寿命 用寿命高达50 000小时以上2 节能 比高压钠灯节电80 以上3 绿色环保 大功率LED路灯不含铅 汞等污染元素 对环境没有任何污染4 安全 耐冲击 抗震力强 led发的光在可见光范围内 无紫外线 UV 和红外 IR 辐射 无灯丝和玻璃外壳 没有传统灯管碎裂的问题 对人体无伤害 无辐射 5 无高压 不吸灰尘 消除了普通路灯因高压吸收灰尘导致灯罩发黑引起的亮度降低 6 无高温 灯罩不会老化发黄 消除了普通路灯因高温烘烤灯罩使其老化发黄引起的亮度降低和寿命的缩短 7 启动无延时 led在纳秒级 通电即达正常亮度 无须等待 消除了传统LED路灯长时间的启动过程 8 无频闪 纯直流工作 消除了传统路灯频闪引起的视觉疲劳 9 无不良眩光 消除普通大功率LED路灯的不良眩光所引起的刺眼 视觉疲劳与视线干扰 提高驾驶的安全性 减少交通事故的发生 10 柔性化好 光源的精巧 使 灯能适应各种几何尺寸和不同空间大小的装饰照明要求 诸如 点 线 面 球 异形式 乃至任意艺术造型的灯光雕塑 11 色彩纯厚 由半导体 结自身产生色彩 纯正 浓厚 色彩丰富 三基色加数码技术 可演变任意色彩 79 8 大功率LED 80 81 82 世界各大LED芯片制造商的技术优势科锐 CREE 科锐公司是市场上领先的革新者与半导体的制造商 以显著地提高固态照明 电力及通讯产品的能源效果来提高它们的价值 科锐的市场优势关键来源于公司在有氮化镓 GaN 的碳化硅 SiC 方面上独一的材料专长知识 来制造芯片及成套的器件 这些芯片及成套的器件可在很小的空间里用更大的功率 同时比别的现有技术 材料及产品放热更少 欧司朗是世界上两大光源制造商之一 总部设在德国慕尼黑 研发和制造基地在马来西亚 是西门子全资子公司 2007财政年度 截至2007年9月30日 Osram全球销售业绩高达47亿欧元 欧司朗的客户遍布全球近150个国家和地区 凭借着创新照明技术和解决方案 Osram不断开发人造光源的新领域 产品广泛使用在公共场所 办公室 工厂 家庭以及汽车照明各领域 飞利浦 PHILIPS 飞利浦照明为所有领域提供先进的高效节能解决方案 包括 道路 办公室 工业 娱乐和家居照明等 在构筑未来的新型照明的应用和技术使用上 Philips也位居领导地位 例如LED技术 公司主要产品包括 氙汽车灯 道路照明 氛围照明 飞利浦确立在LED芯片领域的领导地位主要得益于对Lumileds的收购 Lumileds由安捷伦和飞利浦合资组建于1999年 2005年Philips完全收购了该公司 PhilipsLumileds可提供各种LED晶片和LED封装 有红 绿 蓝 琥珀 及白光等LED产品 83 日亚 Nichia 日亚化学 著名LED芯片制造商 日本公司 成立于1956年 开发出世界第一颗蓝色LED 1993年 世界第一颗纯绿LED 1995年 在世界各地建有子公司 日亚化学公司以 EverResearchingforaBrighterWorld 为宗旨 迄今致力于制造及销售以荧光粉 无机荧光粉 为中心的精密化学品 在研制发光物质的过程中 于1993年发表了震惊世界的蓝色LED以来 相继实现了紫外 黄色的氮化物LED及白色LED的商品化 大幅度扩大了LED的应用领域 此外 日亚化学公司正大力开发对于信息媒介的发展不可缺的紫蓝色激光半导体 希望将来氮化物半导体能成为半导体产业中重要领域的一部首尔半导体 SeoulSemiconductor 首尔半导体近些年增长速度迅速 已荣升世界顶级LED芯片制造商之列 据英国市场调研公司IMSResearch的报告显示 首尔半导体2007年LED封装产品的总收入位居世界第四位 首尔半导体的主要业务乃生产全线LED封装及定制模块产品 包括采用交流电驱动的半导体光源产品如 Acriche 高亮度大功率LED 侧光LED 顶光LED 贴片LED 插件LED及食人鱼 超强光 LED等 产品已广泛应用于一般照明 显示屏照明 移动电话背光源 电视 手提电脑 汽车照明 家居用品及交通讯号等范畴之中 丰田合成 ToyodaGosei 丰田合成 总部位于日本爱知 生产汽车部件和LED LED约占收入10 84 LED灯具基础知识 1 照明术语介绍2 照明种类3 相关认证4 常用LED灯头简述 85 86 1 照明术语 光亮度 表示发光面明亮程度的 指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比 单位是坎德拉 平方米 对于一个漫散射面 尽管各个方向的光强和光通量不同 但各个方向的亮度都是相等的 电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面 所以从各个方向上观看图像 都有相同的亮度感 光效 光源发出的光通量除以光源的功率 它是衡量光源节能的重要指标 单位 每瓦流明 Lm w 显色性 光源对物体呈现的程度 即颜色的逼真程度 常称 显色指数 单位 Ra 色温 光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时 黑体的温度称为该光源的色温 单位 开尔文 k 光束角 通常称角度 指于垂直光束中心线之一平面上 发光强度等于50 最大发光强度的二个方向之间的夹角 87 I 灯具效率 灯具效率 也叫光输出系数 是衡量灯具利用能量效率的重要标准 它是灯具输出的光能量与灯具裸光源输出的光能量之间的比例 LED灯寿命 LED从初装到光衰不超过30 的时间 目前理论值为5 10万小时 88 结温 是指管芯PN结的平均温度 用TJ表示 LED结温高低直接影响到LED出光效率 器件寿命 可靠性 发射波长等 是LED器件封装和器件应用设计必须着重解决的核心问题 89 2 照明种类 居家照明商业照明道路照明汽车照明景观工程照明 90 91 概述LED灯具 既使用LED为发光源制作的应用型照明灯具 主要应用于室外景观亮化 室内装饰与照明 道路照明等 作为新型的照明灯具 LED灯具相比于传统灯具有着巨大的优势 其主要优点有 1 节能 白光LED的能耗仅为白炽灯的1 10 节能灯的1 4 2 长寿 实际寿命可达5万小时以上 为一般光源的几倍甚至几十倍 3 高纯度 鲜艳丰富的色彩 目前LED产品几乎覆盖了整个可见光谱范围 且色彩纯度高 92 4 固体发光 抗震性能好 牢固可靠 5 动态的色彩控制 明暗可调 三原色的LED组合可采用PWM实现颜色的变化 6 LED有很强的发光方向性 光通量利用率高 且体积小 易于LED灯具的外观设计和光强分布的控制 7 LED可采用直流低压供电 安全可靠 8 LED灯具的发光效率高 目前量产使用的白光LED最高可以做到120lm W 9 绿色照明 不含汞等有害物质 10 发光中不含UV光 可使用于文物等不可接触UV光的地方 93 3 94 95 4 96 97 98 5 相关认证知识 99 100 101 102 6 LED灯头 103 104 105 106 107 108 从安装方式分为卡口 螺口等方式 从材料分为电木 塑料 金属 陶瓷等材料 通常用的灯座如E27是最普遍的节能灯螺口灯座 而配合日光灯的灯座通常称为T8灯座或T5灯座等等 另根据使用环境有的灯座防护级高达IP68 在选购时请根据需要制定相应的IP防护级灯座 防水等 通常用灯座会用到IEC 国际电工委员会标准 安全认证 灯座分类 E14 E27 E12 E26等E开头通常为 螺口灯座GU10等GU开头的指的为我们日常用的卡口式 GU G表示灯头类型是插入式 U表示灯头部分呈现U字形 后面数字表示灯脚孔中心距 单位是毫米 MM MR16 MR11以MR开头的是直插式局部照明的小射灯常用这种灯座 通常小射灯有两个插针安装方便 MR16 GU10是大家的灯座不同 PAR30 38是直径不同 都是世界通一的标准和叫法 都是灯杯 射灯的叫法 各适合不同的天花灯的灯座 MR16在照明行业里指最大外径为2英寸的带多面反射罩的灯具 MP11就是比MR16小一点的灯具 MRMR MultifaceReflect 多面反射 灯杯 后面数字表示灯杯口径 单位是1 8英寸 MR16的口径 16 1 8 2英寸 50mmPAR灯一般有PAR30PAR36PAR46PAR56 体积有长有短 也叫筒灯 照射光束 用来照明舞台 动感换色等 是舞台上常见的灯具 因为耗电比较大 而且有烤的感觉 现在逐渐被LEDPAR灯取代AR111 AR70是铝质冷反光卤素射灯E27 E14是指的普通螺口灯头的灯头大小 E27就是我们平时用的白炽灯的灯头 E14就是比它小一号的 比E27大的还有E40 G12是一种单端的管形金属卤化物灯泡 109 6 室内灯产品的相关名词1 PAR38 paraboloidaluminiumreflector PAR是表示抛物面反射形 38表示最大外径尺寸 即 1 8 38 25 4 120 0mmPAR echoshapeofparaboloid 38 maxouterdiameter 1 8 38 25 4 120 0mm2 MR16 Multifaceted Mirror Reflector MR是表示由多个反射面组合成的反射器 16表示最大外径尺寸 即 1 8 16 25 4 50 0mm MR maxouterdiameter3 T8 T10 日光灯 T Tube 8表示外径尺寸outerdiameter 即 1 8 8 25 4 25 0mm10表示外径尺寸outerdiameter 即 1 8 10 25 4 30 0mm4 GU10灯头 G表示灯头类型是插入式 U表示灯头部分呈现U字形 后面数字表示灯脚孔中心距10mm 一 PAR灯的分类PAR灯系列 PAR22 PAR30 PAR38 PAR64等二 PAR灯透镜的规格 外型及尺寸 1 PAR灯系列中透镜使用数量有区别 如PAR22采用3个透镜 PAR30或PAR38采用5个或7个透镜 无论是PAR30 PAR38等 其使用的LED透镜的外型规格都是相同的 最大直径一般为19 8mm左右 卡口 台阶 直径为17 8mm左右 2 PAR灯透镜的高度一般有两种 与灯杯的内部结构有联系 10 5mm或12mm 3 PAR灯透镜的安装方式除了利用灯杯前部面板卡口固定外 透镜的小内口与LED的接触的方式也有两种 3 1 透镜顶住LED 此种透镜小内口直径一般为6 0mm至7 0mm 透镜高度为10 5mm 3 2 透镜套住LED 此种秀镜小内口直径一般为8 0 配流明或仿流明规格 也有小内口直径为6 8mm CREE专用透镜 4 PAR透镜可选用平型面或凹型面 可选用镜面 磨砂面 矩阵面等 三 PAR灯透镜的角度及光斑要求 1 PAR灯透镜角度角度范围比较宽 可选用15 25 38 45 60度等规格 2 PAR灯透镜以38度为最多选用 3 PAR灯透镜给合使用时 要求中心区光斑均匀 多个透镜的聚光光斑能较好的重叠 光形圆正 亮度显著提高 4 因为不同场情需要可选用不同表面处理工艺的如镜面磨砂面或矩阵面等而获得不同光斑效果如 圆形光斑 漫射光斑等 110 7 LED灯具1 MR16 光源 LED 电压 12VAC DC 功率 3W 色温 3800K 6000K光衰 1000H 5 适用范围 本产品替代性很强 适用范围广 适用于大型商场 办公室 阅览室 展览厅 广场 厂房车间 会所 客厅 特别适用于珠宝 金饰和时装等室内照明 2 GU10 光源 LED 输入电压 AC110 240V功率 3W 色温 3800 6000K适用范围 办公室 阅览室 展览厅 水景 特别适用于珠宝 金饰和时装等室内照明 主要由 铝挤外壳 驱动器 LED 透镜 陶瓷灯头组成 3 E27LED射灯 光源 LED 输入电压 AC110 240V功率 3W 色温 3800 6000K适用范围 办公室 阅览室 展览厅 特别适用于珠宝 金饰和时装等室内局部照明 主要由 铝挤外壳 驱动器 LED 透镜 金属螺丝口组成 4 PAR30 38 光源 LED 输入电压 AC110V 240V功率 7W 色温 3800 6000K适用范围 水池灯 投射灯 展厅 外墙灯及装饰可配套传统灯具取代传统的Par灯光源3 地埋灯 光源 LED MR16 输入电压 AC110V 240V功率 3 18W 防护等级 IP67色温 6000K适用范围 公园 广场 人行道 商场 私人别墅 花园 草地 娱乐场所地板等灯光装饰 主要由 灯体为压铸铝或不锈钢等材料 塑胶预埋件9W驱动器 LED 透镜 硅胶及钢化玻璃等组成 4 户外壁灯及洗墙灯 光源 LED 输入电压 AC110V 240V功率 3 18W 防护等级 IP44色温 3800 6000K适用范围 公园 广场 建筑照明 花园别墅主要由 铝车件和压铸插地件 9W驱动器 LED 透镜 硅胶及玻璃等组成 2 天花板吸顶灯 光源 LED和T9 输入电压 AC110V 240V功率 9W 18W 色温 3800K 6000K适用范围 适用于大型商场 办公室 阅览室 展览厅 会所 客厅等 主要由 铝车件 驱动器 LED 透镜 散热片等组成 111 LED球泡是替代传统白炽灯泡的新型节能灯具 传统白炽灯 钨丝灯 耗能高 寿命短 在全球资源紧张的大环境下下 已渐渐被各国政府禁止生产 随之替代产品是电子节能灯 电子节能灯虽然提高了节能效果 但由于使用了诸多污染环境的重金属元素 又有悖于环境保护的大趋势 随着LED技术的高速发展LED照明逐渐成为新型绿色照明的不二之选 LED在发光原理 节能 环保的层面上都远远优于传统照明产品 诞生背景由于白炽灯及电子节能灯在人们的日常使用中仍占据着非常高的比例 为了减少浪费 LED照明制造厂商必须开发符合现有接口和人们使用习惯的LED照明产品 是的人们在不需要更换原传统灯具基座和线路的情况下就可使用新一代的LED照明产品 于是LED球泡就应运而生 技术特征LED球泡采用了现有的接口方式 即螺口 插口方式 E26 E27 E14 B22等 甚至为了符合人们的使用习惯模仿了白炽灯泡的外形 基于LED单向性的发光原理 设计人员在灯具结构上做了更改使得LED球泡的配光曲线基本与白炽灯的点光源性趋同 基于LED的发光特性 LED球泡的结构要相对白炽灯复杂 基本分为光源 驱动电路 散热装置 这些部分的共同配合才能造就低能耗 长寿命 高光效和环保的LED球泡产品 所以说LED照明产品在目前来讲 仍然是技术含量较高的高科技照明产品 112 LED射灯是指发出的光线是方向性的 directional 的LED灯泡 主要类型有MR16 GU10 PARseries LED球泡灯是指发出的光线为发散性的LED灯泡 主要类型为E27base 按照功率来分 LED灯泡可分为 小功率 主要为5mmLED生产的 和大功率 主要为1W 3W 甚至5WLED生产的 同时 市场上 也存在超大功率 比如 50W的LED射灯 但是这种未经过市场检验 也未见得有很大市场 113 LED灯具使用材料 1 LED驱动电源介绍2 铝基板介绍3 灯罩介绍4 包装材料 1