LED基本知识解析.doc

LED基本知识一，LED材料的早期应用1907年发现半导体材料通电发光现象19世纪60年代发现红光LED但是当时效率低19世纪90年代，白光高亮度发展期LED不依赖灯丝发光发热，能量转化效率非常高，是白炽灯耗能的十分之一，普通荧光灯的二分之一，在高速刹车的应用中，反应速度比白炽灯快，为后车司机多提供0.3秒反应时间。LED为什么是第四代光源？按电光源的发光机理分类:第一代光源:电阻发光如白炽灯.第二代光源:电弧和气体发光如钠灯.第三代光源:荧光粉发光如荧光灯.第四代光源:固态芯片发光如LED.二， 什么是LEDLED又称发光二极管，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，而引起的光子反射产生可见光。三， LED发光原理LED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，光能传输。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，带负电的电子移到带正电的空穴区域与之复合，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。四， LED光源特点1,应用：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，大部分的耗电会变成热量的损耗，LED光效达到50-200流明/瓦，而且单色性好，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，可在高频情况下操作。同样照明效果情况下，耗电量是白炽灯泡的八分之一，荧光灯管的二分之一。3，使用寿命长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10万小时。LED灯具使用寿命5-10年，可以大大降低维修费用。4，安全可靠性强：热量低，无热辐射，属于冷光源，可以触摸5，有利于环保：废弃物可回收，没有污染，属于清洁能源。6，可控制性高：内置微处理系统，可以控制发光强度，发光方式等。半导体光源大致可以分为三种：单颗0.05W-0.5W，单颗1-5W，集成封装三种五， 色温1，定义：以绝对温度K来表示，即把标准黑体加热，温度升高到一定程度时该黑体的颜色开始由深红-浅红-橙黄-白-蓝逐渐改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们把黑体当时的绝对温度称为该光源的色温。也可以简单的说成加热后黑体与某光源对比后的绝对温度。2，色温的表现：不同颜色的灯，色温不同，低色温给人以柔和的感觉，一般是暖色，中色温一般是正白，高色温一般是冷白或蓝光。（1） 低色温：3300K以下，光色偏红，给人以温暖的感觉，有稳重气氛，当采用低色温照明时，能使红色更加鲜艳。（2） 中色温：3000-6000K，人在此色调下无特别明显的视觉心理效果，会有爽快的感觉，当采用中色温照明时，使蓝色有清凉感。（3） 高色温：6000K以上，光色偏蓝，给人以清冷的感觉。下面列举一些常见的基本色温：清晨的色温大约在 4400 K.高山上色温大约在 6000 K.不同光源环境的相关色温度光源色温北方晴空 8000-8500k阴天 6500-7500k夏日正午阳光 5500k金属卤化物灯 4000-4600k下午日光 4000k冷色营光灯 4000-5000k高压汞灯 3450-3750k暖色营光灯 2500-3000k卤素灯 3000k钨丝灯 2700k高压钠灯 1950-2250k蜡烛光 2000k六：LED产品好坏的决定因素：1， 电路，电源2， 所用材料3， 散热技能4， 光源的筛选灯具的发光角度一般由封装决定，LED最大的问题就是散热问题，解决好散热是产品质量的一个根本。芯片在封装时的操作也会影响寿命。七：人眼可见光范围及波长对应的颜色：紫外线380-780红外线常见光波长范围代表波长备注红780-630700橙630-600620黄600-570580黄光分：浅黄，深黄绿570-500550青500-470500蓝470-420470紫420-380420一般情况下：红光波长范围r=630-650nm 黄光波长范围r=585-593nm 绿光波长范围r=525-528nm 蓝光波长范围r=467-473nm八，专业名词：1，流明：标定光源的发光能力，指的是光功率，符号Lm2，光通量：主要指整灯的光通量，LED所有光源发出的能量之和。3，光强：发光体在特定方向单位立体角度内所发射的光通量，符号I，单位坎德拉cd4，照度：发光体照射在被照物体上单位面积的上光通量，符号E，单位勒克斯，Lm/m5，亮度：发光体在特定方向单位立体角度单位面积内的光通量，符号L，单位尼脱，cd/ m6，光效：电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示。Lm/ w7，电源效率：LED功率与电源输入总功率之比九，实际使用中什么情况下可认为LED发光二极管寿命终止？1， LED发光二极管突然失效，即表现为不亮2， 在较短时间内出现严重光衰解决第一个问题可要求生产厂商提高LED加工工艺水平，增加LED内部压焊点强度。增加导电全线数量，同时要求产品在出厂前进行加电老化，以便将不良产品筛选出来。解决第二个问题，因为温度是影响LED寿命的最关键因素，灯具在设计中必须充分考虑散热问题，选择高质量的LED发光二极管。十，LED产生光衰的原因？ 本身的热阻，散热方式的解决，灯具的散热效果，以及产品的结构等都与其有关。十一，什么是大功率LED?大功率LED广义上说就是单颗LED光源功率大于0.35W(含0.35W)的 我国虽有多家企业开发生产LED城市照明路灯，但很多是用小功率LED阵列作发光体，散热问题解决了，所用LED数量要很多，小功率LED光衰强，安装成本高;城市照明LED路灯采用大功率LED是发展的趋势，少数用大功率LED作发光体的路灯产品由于没有很好地解决功率达到一定量时，LED的散热问题;LED的散光和聚光控制问题;路灯在路面照射面的照度范围、型态和照度的均衡问题;光电转换效率太低，每瓦只有几个流明等问题。因此产品性能还不尽如人意;高性能的产品价位又居高不下，难以推广普及。散热和可靠性是影响LED应用主要因素 LED光源有两种做法，一种是使用传统小功率LED作组合，一般多达上百颗甚至数百颗，电源设计复杂。另一种是使用大功率管作光源，价格比较贵。两种方法都不可避免地要将散热设计和工作可靠性作为主要设计考虑因素，国内多应用于政府示范性工程，真正市场化运作的工程很少，国外这方面的应用实例较多，但其最大的缺点依然是可靠性、出光流明数和价格，很多工程由于LED品质低劣，没有很好地表现出寿命长的优点。还有，从成本、市场的角度考虑，LED作为照明光源，其是否与太阳能结合使用，在设计上需要走不同的路线，并不是单独作为一种光源来开发就能完成的。LED器件产品应用到路灯上，技术上的特殊要求主要是要结合LED光强和发光角度来设计，另外由于多颗LED组合，出光设计方面要兼顾照射面域，灯具方面需要重点考虑散热的有效性。十二，LED路灯与普通路灯比较优势 节能、环保，易于和低压适配，也可和太阳能系统直接配套，无需额外的逆变、转换过程，能达到最大的能源利用率。不足：照明角度偏小、不均匀，颜色显色指数偏低，光学、散热设计复杂。技术上的不足：当前技术下的光通量还不够，光效太低，品质难以保证。解决措施：LED产品应用于路灯需要专门的设计，也需要专门的标准(用传统光源的测试数据来评价LED光源往往并不客观)。LED应用于路灯有先天的优势也有劣势。优势在于：第一，LED作为点光源，如果设计合理，很大程度上可以直接解决传统球状光源必须依靠光发射来解决的二次取光及光损耗问题；第二，对光照射面的均匀度可控，理论上可以做到在目标区域内完全均匀，这也能避免传统光源“灯下亮”现象中的光浪费；第三，色温可选，这样在不同场合的应用中，也是提高效率、降低成本的一个重要途径；第四，技术进步空间依然很大。劣势(影响路灯推广应用的因素)：当前价格还太高，光通量低，当前同等照度设计的LED光源价格大约相当于传统光源的4倍(不过在路灯产品中，光源部分占总成本并不高，所以在工程安装中的成本提高比例也不会太高，应用的空间还是比较大的)，在民用中难以承受。当前设计和制造标准比较混乱，损坏比例高，影响了LED的寿命优势。 十三，现在世界上知名的LED光源品牌有哪些?美国:CREE,LUMILED.日本:CIZITEN,NICHIA.德国:ORSAM等.十四，LED现有哪些知识产权?科锐:大功率蓝光芯片,日亚:白光荧光粉技术.十五，LED灯具与传统灯具相比有何的优势?1.高光效 2.高节能 3.光色多 4.安全性高 5.设计形状的多样性 6.寿命长 7.快速响应 8.灯具结构合理 9.利环保,环保效益更佳10.高新尖. 11.运行成本低 12.色温变化不大,小于100K,色温一致性好13.流明维持率高,光衰慢,使用5000小时左右光衰不超过10%.十六，大功率LED灯具现有哪几种散热方式?1. 热辐射,2.热传导,3.热对流4.自然空冷十七，太阳能电池板有那几种类别?非晶硅,单晶硅,多晶硅,纳米晶材料,高分子材料.十八，在灯具里有那几种常用的蓄电池类型?铅酸电池,锰酸铁锂电池,磷酸铁锂电池,锂电池,镍氢电池,镍镉电池,水银电池,碳锌电池,锂离子电池,碱锰电池,太阳能电池.十九，大功率LED灯具现一般用于哪些领域?1.景观夜景照明,2.普通照明,3.车灯,4.装饰照明,5.特种照明,6.交通照明.二十，为什么说LED是一种冷光源?因LED光源的发出的光里不含红外线和紫外线等,故LED发出的光线不会引起环境温度的升高.二十一，为什么说热管散热技术是最好的呢?热管散热技术最开始用于航天器上的,后逐步应用于民用工业上,热管很好地发挥了热辐射,热传导,热对流,自然空冷四种散热方式的长处.二十二，想要购买一个好的LED灯具应注意什么?1.散热的面积够不够,2.灯具所用的光源是那个品牌的,3.灯具的外壳是否好的金属材料,4.光斑是否均匀无眩光,5.电源的使用寿命有多长,6.产品有无确证证书.7.外观是否精致,做工好.8.表面无刮花等暇疵.二十三，LED灯具有哪几种配光模式?LED灯具有透镜的配光模式,带反光杯的配光模式,带反射器的配光模式,LED光源自有的发光模式.二十四，LED灯具取代传统灯具还要克服哪些技术障碍?1.提高流明数,2.解决散热问题,3.电源更加稳定,4.降低成本价格.二十五，为什么说LED与太阳能相匹配是绝佳的搭配?因LED的电器特性为低直流电流,电压也是低电压跟太阳能电池板的特性相匹配.二十六，LED灯具外壳一般用哪几种材质?车件铝,压铸铝,挤出铝,铁,锌合金,不锈钢.二十七，热管的概念是什么?热管:是一种传热性极好的人工构件，常用的热管由三部分组成：主体为一根封闭的金属管，内部有少量工作介质和毛细结构，管内的空气及其他杂物必须排除在外.二十八，热管的工作原理?热管工作时利用了三种物理学原理：在真空状态下，液体的沸点降低；同种物质的汽化潜热比显热高的多；多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液体流动.二十九，什么是热管散热器?热管散热器:利用热管技术能对许多老式散热器或换热产品和系统作重大的改进而产生出的新产品.三十，开关电源有哪几种分类方式?1按工作原理分:1.AC TO DC.2.AC TO DC ,DC TO DC.3.逆变电源.2按是否隔离:分隔离和非隔离.3 LED电源按驱动方式:恒流式和稳压式.4 LED电源按电路结构:a常规变压器降压.b电子变压器降压.c电容降压.d电阻降压.eRCC降压式开关电源.f。PWM控制式开关电源.三十一，LED灯具的灯光照明分类有哪几种?1.直接照明,2.半直接照明,3.间接照明,4.半间接照明,5.漫射照明.三十二，眩光的概念?眩光,分失能眩光与不舒适眩光.凡是降低人眼视力的眩光称为失能眩光,凡使人产生不快之感的眩光称为不舒适眩光.三十三，LED灯具产生眩光的原因?产生眩光的主要因素为：1、光源的亮度（亮度越高，眩光越显著）；2、光源的位置（越接近视线，眩光越显著）；3、光源的外观大小与数量（表观面积越大，光源数目越多，眩光越显著）；4、周围的环境（环境亮度越暗，眼睛适应亮度越低，眩光也就越显著）.三十四，LED灯具产品研发需解决的问题?1.满足人们对照明的个性化的需求,2.模块化,3.环保与节能,LED的合理利用,4.大功率LED灯具产品的研发.三十五，灯具的防护等级第一位特征数字0无防护1防大于50mm的固体异物2防大于12mm的固体异物3防大于2.5mm的固体异物4防大于1mm的固体异物5防尘6尘密第二位特征数字0无防护1防滴水2向上倾斜15度防滴水3防淋水4防溅水5防喷水6防猛烈海浪7防浸水8防潜水 三十六， 高压钠灯和LED路灯指标对比