LED专业知识培训手册

长长沙双杰沙双杰电电子科技有限公司子科技有限公司 CHANG SHA SHUANG JIE ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD 1 目目 录录 第一节 第一节 LEDLED 简介简介 第二节 第二节 LEDLED 专业术语名词解释专业术语名词解释 第三节 第三节 LEDLED 芯片厂商资料芯片厂商资料 第四节 第四节 LEDLED 电源电源 第五节 第五节 LEDLED 常用灯头的型号常用灯头的型号 第六节 第六节 LEDLED 灯光检测方法灯光检测方法 第七节 第七节 LEDLED 防护标准防护标准 第八节 第八节 LEDLED 功率因素功率因素 第九节 第九节 LEDLED 灯与无极灯的对比灯与无极灯的对比 第十节 灯光的危害及建议配置第十节 灯光的危害及建议配置 第十一节 第十一节 LEDLED 常见问题之一常见问题之一 第十二节 企业节能减排第十二节 企业节能减排 2 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 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 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黄 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 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 如何评判如何评判 ledled 灯封装的好坏 灯封装的好坏 led 灯的好坏指标 led 灯的好坏的几个指标是 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 3 3 什么是什么是 ledled 灯的封装 灯的封装 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 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 led 灯封装材料 led 的主要封装材料有 芯片 金线 支架 胶水 等 3 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 LED 简介简介 发光二极管是由 族化合物 如 GaAs 砷化镓 GaP 磷化镓 G aAsP 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 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 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 780 nm 红光 半导体材料的 Eg 应在 3 26 1 63eV 之间 比红光波长长的光为红 外光 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 4 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 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 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 6 IFm 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 4 3V 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 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 IR 10 A 以下 三 LED 的分类 1 按发光管发光颜色分 5 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 20m m 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 5 20 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 20 45 3 散射型 这是视角较大的指示灯 半值角为 45 90 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 10 100mcd 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 2m A 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 6 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 VR 0 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 E VF IF 图 b 中的 R 1 4Vi VF IF 图 c 中的 R Vi 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 4 3V 间 应根 据需要进行选择 VF 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 7 LEDLED 灯具照明的优势 灯具常见专业术语灯具照明的优势 灯具常见专业术语 半导体节能照明的优势 半导体节能照明的优势 首先让我们要知道一个基本的概念 LED 又称二极管 是一种能够将电能转化为可见光的 固态的半导体器件 那么 LED 灯具有那么优势呢 主要表现在以下四个方面 一 高效节能 低压驱动 超低功耗 单管 0 05W 发光功率转换接近 98 发上 LED 灯具比传统节能照明 灯具节能 60 80 以上 并且安装灵活方便 耐用可靠 二 绿色环保 光线无紫外线无红外线 无辐射 光照效果柔和 无频闪 可频启 属于真正的绿色环保照明光源 LED 照明不发热 不含汞和氙等有害元素 利于回收和二次利用 三 超长寿命 耐震性能强 防尘性能强 低能耗 所需电压电流小 低热量 发光热量少 不产生安全隐患 安全 系数高 LED 照明属于固体发光源 环氧树脂封装 发光体部分不易松动 不存在灯丝易烧 热沉 积 高光衰等缺点 使用寿命可达 3 万到 5 万小时 是普通灯泡的 30 倍 相当于不间断照明三年 时间 四 应用范围 家居照明 天花筒灯 办公照明 小区照明 商场超市 档口商铺 酒楼酒店 酒吧 咖啡厅 西餐厅 娱 乐场所 家庭小夜灯 节日气氛用灯 太阳能照明应用 城市亮化美化工程等应用广泛 灯具常见的专业术语及单位灯具常见的专业术语及单位 8 参考本图理解各专业术语会更容易 更形象 灯具常见的专业术语及单位灯具常见的专业术语及单位 光通量光通量 单位 流明 lm 光源发射并被人的眼睛接收的能量之总各即为光通量 光强光强 l 单位 坎德拉 cd 一般来讲 光线都是向不同方向发射的 并且强度各异 可见光在某一特 定方向内所发射的强度就叫光强 l 照度照度 E 单位 勒克司 lx 照度 E 是光通量与被照射面积之间的比例系数 1lx 即指 1lm 的光通量平均分布在面积 1lm2 平面上的明亮度 亮度亮度 Brightness 单位坎德拉 平方米 cd m2 unit cd m 亮度 brightness 是表示眼睛从某一方向所看到物体反射光的强度 光效光效 Light effect 单位 流明 lm w unit the lumen lm w 光效是指电能转化成光的效率 9 色温色温 Color temperature 单位 开尔文 k 当光源所发出的颜色与 黑体 在某一温度下辐射的颜色相同时 黑体 的 温度就成为该光源的色温 黑体 的温度越高 光谱中的蓝色成分则越多 而红色的成份则越少 例如 白炽灯的光色是暖白色 其色温表示为 2700K 而日光色荧光灯的色温表示方法则是 6000K 显色性显色性 Color rendering property 原则上 人造光线应与自然光线相同 使人的肉眼能正确辨别事物的颜色 当然 这要根据照明的位置和目的而定 光源对于物体颜色呈现的程度称 为显色性 通常叫做 显色指数 Ra 显色性是指事物的真实颜色 其自身的色泽 与某一标准光源下所显示的 颜色关系 Ra 值的确定 是将 IN9069 标准中定义的 8 种测试颜色在标准 光源的被测试光源下做比较 色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好 Ra 值为 100 的光源表示 事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准下一致 国内外知名国内外知名 LEDLED 芯片厂商列表芯片厂商列表 大家都知道 LED 灯泡 LED 日光灯等 LED 灯具由 LED 发光二极管组成 简称灯珠 那么 LED 灯珠作为 LED 灯具的重要组成部分 也就是 LED 灯珠也 基本可以决定 LED 灯具的品质 如果你对 LED 灯珠有一定了解 你一定知道 LED 灯珠品质由 LED 芯片决定 那么本文总结了国内外知名 LED 芯片厂商 国外 LED 芯片厂商 CREE 惠普 HP 日亚化学 Nichia 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 大陆 LED 芯片厂商 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 10 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 LEDLED 灯灯 电电 源源 LED 电源与传统灯具的电源完全是不一样的 首先 LED 不接直接使用常规的电网电压 为了满足 LED 特殊的电压 电流要求 必须根据 LED 光源的特点设计专门的电压转换设 备 LED 才能正常工作 不同的设计方法 就会才生各种不同性能和转换效率的 LED 电 源 所以只有高效能的电源才能让 LED 光源稳定的发辉其最大的优势 否则就无法凸显 LED 节能的特别 下面让我们详细的了解一下 LED 电源的知识 首先 LED 电源按驱动方式可分为两大类 第一 恒流式驱动电源 1 恒流驱动电路输出的电流是恒定的 而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同 在一定范围内变化 负载阻值小 输出电压就低 负载阻值越大 输出电压也就越高 2 恒流电路不怕负载短路 但严禁负载完全开路 3 恒流驱动电路驱动 LED 是较为理想的 但相对而言价格较高 4 应注意所使用最大承受电流及电压值 它限制了 LED 的使用数量 第二 稳压式 1 当稳压电路中的各项参数确定以后 输出的电压是固定的 而输出的电流却随着负载 的增减而变化 2 稳压电路不怕负载开路 但严禁负载完全短路 3 以稳压驱动电路驱动 LED 每串需要加上合适的电阻方可使每串 LED 显示亮度平 均 4 亮度会受整流而来的电压变化影响 其它按电路的设计结构分为六大类 11 1 电阻 电容降压方式 通过电容降压 在闪动使用时 由于充放电的作用 通过 LED 的瞬间 电流极大 容易损坏芯片 易受电网电压波动的影响 电源效率低 可靠性低 2 电阻降压方式 通过电阻降压 受电网电压变化的干扰较大 不容易做成稳压电源 降压电阻 要消耗很大部分的能量 所以这种供电方式电源效率很低 而且系统的可靠也较低 3 常规变压器降压方式 电源体积小 重量偏重 电源效率也很低 一般只有 45 60 所 以一般很少用 可靠性不高 4 电子变压器降压方式 电源效率较低 电压范围也不宽 一般 180 240V 波纹干扰大 5 RCC 降压方式开关电源 稳压范围比较宽 电源效率比较高 一般可以做到 70 80 应 用也较广 由于这种控制方式的振荡频率是不连续 开关频率不容易控制 负载电压波纹系数 也比较大 异常负载适应性差 6 PWM 控制方式开关电源 主要由四部分组成 输入整流滤波部分 输出整流滤波部分 PWM 稳压控制部分 开关能量转换部分 PWM 开关稳压的基本工作原理就是在输入电压 内部参数及外接负载变化的情况下 控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反 馈 调节主电路开关器件导通的脉冲宽度 使得开关电源的输出电压或电流稳定 即相应稳压 电源或恒流电源 电源效率极高 一般可以做到 80 90 输出电压 电流稳定 一般这种电 路都有完善的保护措施 属高可靠性电源 通过以上介绍 我们了解了 LED 电源的基本知识 在日常生活中 买灯时 灯具老板可能 会问到你需要半驱还是全驱电源 或者是否需要宽电压的 这里简单介绍一下 常半驱就 是 180V 240V 或者 80V 130V 根据实际情况选择你合适的 全驱和宽电压事实上是一 个意思 只是不同的说法罢了 就是指 80V 240V 都可以使用的电源 常见灯具灯头常见灯具灯头 MR16MR16 GU10GU10 E14E14 B22B22 E27E27 G24G24 灯头作为灯具不可缺少的组成部件 根据国际标准 常见灯头分为 MR16 GU10 E14 B22 E27 E40 G24 下面请参考对应文字详细的了解 一下 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 灯具 的型号由英文字母和数字组成 MR 是英文 Multifaceted Mirror Reflector 的缩写 意思是一种由多个反射面组合成的反射器 数字表示灯泡最大外形的 尺寸 为 1 8 英寸的倍数 所以 16 就表示灯具的最大外径尺寸是 2 英寸 一 般我们生活中的常见的灯杯 射灯大多数都采用此灯头 多数低压 12V 24V 36V 等 灯具也采用 MR16 杯口直径一般为 50mm 或者 35mm 12 GU10 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为 10mm GU10 是最常见的 当然还有很多其它的灯头 如 GX6 35 GY9 5 GY6 5 GX16D 等等 E14 E 是代表螺口 灯头光源灯头的一种配用于 E14 灯具光源接口 字 母后的数字代表接口直径尺寸 cm E14 是 14mm 螺口灯头 灯头有螺文 用于旋 入 E14 灯具接口 E14 的多数用于装饰灯具 如 吊灯 水晶灯 B22 B 代表插口 灯头光源灯头的一种配用于 B22 灯具光源接口 字母 后的数字代表接口直径 22MM 的灯头有两根凸起卡笋 用于卡入 B22 灯具接口 是灯泡最常用的一种接口 E27 E 是代表螺口 字母后的数字代表接口直径尺寸 cm E27 是 2 7cm 螺 口灯头 一般我们生活中用的最多的是 E27 和 B27 的 当然还有 E40 E40 多数 用于特殊灯具 一般功率比较大的灯都用 E40 如 1000W 金属卤化物灯等 另外还有一些比较特殊灯头如 G24 灯头 G24 属于横插式灯头 在现实 生活中 我们可以看到一些超市 酒店天花板上筒灯里面多数装的 G24 横式的 灯 LEDLED 光电性能测试方法光电性能测试方法 目前 LED 灯在很多领域都得到了广泛应用 LED 核心的技术也就是 LED 上游厂家的芯片 封装等高端技术 现阶段 LED 厂家如雨后春笋般的发展起来 那么怎么选择优质的 LED 呢 LED 光电测试是检验 LED 光电性能的重要手段 本文合有关 LED 测试方法的最新国家标准 介绍了 LED 光电性能测试的几个 主要方面 第一 电特性测试方法 LED 是一个由半导体无机材料构成的单极性 PN 结二极管 其电压与电流之 间的关系称为伏安特性 LED 电特性参数包括正向电流 正向电压 反向电流 和反向电压 LED 必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作 通过 LED 电 特性的测试可以获得 LED 的最大允许正向电压 正向电流及反向电压 电流 此外也可以测定 LED 的最佳工作电功率 13 LED 电特性的测试一般在相应的恒流恒压源供电下 利用电压电流表进行测 试 第二 光特性测试 类似于其它光源 LED 光特性的测试主要包括光通量 发光效率 辐射通量 辐射效率 光强 光强分布特性和光谱参数等 2 1 光通量和光效 光通量的测试有两种方法 即积分球法和变角光度计法 变角光度计法是测 试光通量最精确的方法 但是由于其耗时较长 所以一般采用积分球法测试光 通量 现有的积分球法测 LED 光通量中有两种测试结构 一种是将被测 LED 放置在球心 另外一种是将其放在球壁 积分球法测 LED 光通量 由于采用积分球法测试光通量时 光源对光的自吸收会对测试结果造成影响 因此 往往需要引入辅助灯法消除自吸收影响 在测得光通量之后 配合电参数测试仪可以测得 LED 的发光效率 而辐射通 量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试 2 2 光强和光强分布特性 光强测试中的问题 点光源光强在空间各方向均匀分布 在不同距离处用不同接收孔径的探测器 接收得到的测试结果不会改变 但是 LED 由于其光强分布不一致 使得测试 结果随测试距离和探测器孔径而变化 因此 CIE 127 提出了两种推荐测试条 件 使得各个 LED 在同一条件下进行光强测试与评价 目前 CIE 127 推荐测 试条件已经被各 LED 制造商和检测机构引用 推荐 LED 光强测试条件 2 3 光谱参数 LED 的光谱特性参数主要包括峰值发射波长 光谱辐射带宽和光谱功率分布 等 单色 LED 的光谱为单一波峰 特性以峰值波长和带宽表示 而白光 LED 的光谱由多种单色光谱合成 所有 LED 的光谱特性都可由光谱功率分布表示 而由 LED 的光谱功率分布还可计算得到色度参数 光谱功率分布的测试需要通过分光进行 将各色光从混合的光中区分出来进 行测定 一般可以采用棱镜和光栅实现分光 白光 LED 光谱功率分布 第三 LED 开关特性测试 LED 开关特性是指 LED 在通电和断电瞬间的光 电 色变化特性 通过 LED 开关特性的测试可以获得 LED 在通断电瞬间的工作状态 物质属性等的 变化规律 由此不仅可了解通断电对 LED 的损耗 也可用以指导 LED 驱动模 块的设计等 第四 颜色特性 LED 的颜色特性主要包括色品坐标 主波长 色纯度 色温及显色性等 LED 的颜色特性对白光 LED 尤为重要 现有的颜色特性测试方法有分光光度法和积分法 分光光度法是通过单色仪分 光测得 LED 光谱功率分布 然后利用色度加权函数积分获得对应色度参数 积 分法是利用特定滤色片配合光电探测器直接测得色度 分光光度法的准确性要 大大高于积分法 颜色特性测试方法 14 第五 热学特性 LED 的热学特性主要指热阻和结温 热阻是指沿热流通道上的温度差与通道 上耗散的功率之比 结温是指 LED 的 PN 结温度 LED 的热阻和结温是影响 LED 光电性能的重要因素 现有的对 LED 结温的测试一般有两种方法 一种是采用红外测温显微镜或微 型热偶测得 LED 芯片表面的温度并视其为 LED 的结温 但是准确度不够 另外 一种是利用确定电流下的正向偏压与结温之间反比变化的关系来判定 LED 的结 温 第六 可靠性 LED 的可靠性包括静电敏感度特性 寿命 环境特性等 静电敏感度特性是 指 LED 能承受的静电放电电压 某些 LED 由于电阻率较高 且正负电极距离 很短 当两端的静电电荷累积到一定值时 这一静电电压会击穿 PN 结 严重 时可将 PN 结击穿导致 LED 失效 因此必须对 LED 的静电敏感度特性进行测 试 获得 LED 的静电放电故障临界电压 目前 一般采用人体模式 机器模式 器件充电模式来模拟现实生活中的静电放电现象 为了观察 LED 长期连续使用时光性能的变化规律 需要对 LED 进行抽样试 验 通过长期观察和统计来获得 LED 的寿命参数 对于 LED 环境特性的试验往往采用模拟 LED 在应用中遇到的各类自然侵袭 的方法 一般有高低温冲击试验 湿度循环试验 潮湿试验 盐雾试验 沙尘 试验 辐照试验 振动和冲击试验 跌落试验 离心加速度试验等 总结以上测试方法 半导体发光二极管测试方法国家标准对 LED 电特性 光 学特性 热学特性 静电特性及寿命测试都作了相应的规定 对于电特性测试 标准分别规定了 LED 正向电压 反向电压 反向电流的测 试框图 对于光通量测试 标准规定采用 2 立体角测试结构 对于光强测试 标 准引用了 CIE 127 的推荐条件 此外 对光谱测试 热学特性测试 静电放电敏 感度测试 寿命测试等都作了明确的规定 照明灯具照明灯具 IPIP 防护等级参考表 标准灯座分类防护等级参考表 标准灯座分类 卡口灯座权威资料 卡口灯座国家标准 IDT IEC 61184 按国际电工委员会 按国际电工委员会 IEC 标准灯座分类 标准灯座分类 从安装方式划分为卡口 螺口 插入式等方式 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 如 在现实生活经常会在超市 酒店等天花板的筒灯里面看到横插式 节能灯 那么这种灯头就是 G24 灯 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 15 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 50mm PAR 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 另外从使用材质可划分为电木 塑料 金属 陶瓷等材料 照明灯具照明灯具 IP 防护等级参考表防护等级参考表 序号防护等级定义详解 防尘等级防尘等级 0 无防护无特殊的防护 1 防止大于 50MM 的 物体侵入 防止人体因不慎碰到灯具内部零件 防止直径大于 50MM 的物体侵入 2 防止大于 12MM 的 物体侵入 防止手指碰到灯具内部零件 3 防止大于 2 5MM 的 物体侵入 防止直径大于 2 5MM 的工具电线或物体侵入 16 4 防止大于 1 0MM 的 物体侵入 防止直径大于 1 0MM 的蚊蝇昆虫或物体侵入 5 防尘无法安全防止灰尘侵入 但侵入灰尘不会影响灯具正 常运作 6 防尘安全防止灰尘侵入 防水等级防水等级 0 无防护无特殊防护 1 防止滴水侵入可防止垂直滴下的水滴 2 倾斜 15 度时仍防止 滴水侵入 当灯具倾斜 15 度时 仍可防止滴水 3 倾斜喷洒的水侵入防止雨水垂直入夹角小于 50 度的方向所喷洒的水 4 倾斜飞溅的水侵入防止各方向飞溅而来的水侵入 5 倾斜喷射的水侵入防止各方向喷嘴喷射的水 6 倾斜大浪的水侵入防止大浪或喷水孔急速喷射的水侵入 7 倾斜浸水的水侵入灯具侵入水中一定的时间或水压的条件下 仍可确保 灯具正常运作 8 倾斜沉水的水侵入灯具无限期的沉入水中在一定的水压的条件下 仍可 确保灯具正常运作 LEDLED 功率因素功率因素 LED LED 灯具新手不得不知的重要概念灯具新手不得不知的重要概念 功率因素 国际简称 PFC 第一 功率因素的概念 功率因子表征着灯具输出有功功率的能力 功率是能量的传输率的度量 在 直流电路中它是电压 V 和电流 A 和乘积 在交流系统里则要复杂些 即有部分 交流电流在负载里循环不传输电能 它称为电抗电流或谐波电流 它使视在功 率 电压 Volt 乘电流 Amps 大于实际功率 视在功率和实际功率的不等引出 了功率因素 功率因素等于实际功率与视在功率的比值 所以交流系统里实际 功率等于视在功率乘以功率因素 即 功率因素 实际功率 视在功率 只有电 加热器和灯泡等线性负载的功率因素为 1 许多设备的实际功率与视在功率的差 17 值很小 可以忽略不计 而像容性设备如灯具的这种差值则很大 很重要 最 近美国 PCMagazine 杂志的一项研究表明灯具的典型功率因素为 0 65 即视在功 率 VA 比实际功率 Watts 大 50 第二 视在功率的概念 视在功率 即交流电压和交流电流的乘积 用公式表示为 S UI 式中 S 是 额定输出功率 单位是 VA 伏安 U 是额定输出电压 单位是 V 如 220V 380V 等 I 是额定输出电流 单位是 A 视在功率包括两部分 有功功率 P 和无功功率 Q 有功功率是指直接做功的部分 比如使灯发亮 使电 机转动 使电子电路工作等 因为这个功率做功后都变成了热量 可以直接被 人们感觉到 所以有些人就产生一个错觉 即把有功功率当成了视在功率 孰 不知有功功率只是视在功率的一部分 用式表示 P Scos UIcos UI F 式中 P 是有功功率 单位是 W 瓦 F cos 被称为功率因子 而 是在非线性负 载时电压电流不同相时的相位差 无功功率是储藏在电路中但不直接做功的那 部分功率 用式表示 Q Ssin UIsin 式中 Q 为无功功率 单位是 var 乏 第三 无功功率的概念 对于灯具和其它一切靠直流电压工作的电子电路 离开无功功率是根本无法 工作的 一般用户都认为灯具之类的设备只需要有功功率 而不需要无功功率 既然无功功率不做功 要它何用 于是他们当然就认为功率因子为 1 的灯具最 好 因为它能给出最大输出功率 然而 实际情况并非如此 假如有一灯具 当交流市电输入后进行整流 就得到脉动直流电压 若不将 脉动电压进行任何加工 就直接提供给灯具 毫无疑问 电路根本无法正常工 作 虽然这时灯具的功率因子接近于 1 可这又有何用呢 为了让灯具电路能正 常工作 必须向其提供平滑了的直流电压 这个 平滑 工作必须由接在灯具整 流器后面的滤波电容器来完成 这个滤波器就像一个水库 电容器里面必须储 存足够数量的电荷 在整流半波之间的空白时 使电路上的工作电压仍不间断 能保持正常电平 换句话说 即使在两个脉动半波之间无输入电能时 Uc 的电 压电平也无显著的变化 这个功能是靠电容器内的储能来实现的 储存在电容 器内的这部分能量就是无功功率 所以说 灯具是靠无功功率的支持 才能保 证电路正确运用有功功率实现正常使用的 因此可以说 灯具不但需要有功功 率 也需要无功功率 两者缺一不可 LEDLED 灯与无极灯的应用与区别灯与无极灯的应用与区别 在漫长的灯具发展历程中 已走过三代 LED 灯具当之愧的成为第四代灯具 与 LED 灯具同一代产物无极灯也是一种新型的灯具 跟 LED 灯具有同样的有寿命长 高效节能 光衰小等优点 那么本文主要针对 LED 灯具与无极灯各方面性能参数作一个详线的对比 LEDLED 灯具与无极灯区别灯具与无极灯区别 首先从技术上来说 无极灯与 led 照明采用的是不同技术 前者属弧光放电 后者为固 体发光 但是两者的产品寿命 节能效果 光衰等方面都相差不远 高频无极灯与 LED 同 为绿色电光源的新秀 从适用类型来看 led 灯与无极灯各有分工 大功率的 led 灯无法与 无极灯相比 高频无极灯主要以工作场所和户外公共照明为主 单体功率大 同样 在小 18 功率的 指示照明 显示屏上 景观装饰 字幕广告等照明 单体功率小 无极灯又不及 led 灯 再从市场表现而言 无极灯根本无法与 led 照明比肩 目前 led 照明已经成为照明行业人 士普遍认同的未来光源发展新方向 各大照明企业投入巨大的人力物力财力进行 led 照明 产品研发 市场上的 led 照明产品也十分丰富 与 led 照明相比较 无极灯认知度和普及率 都比较低 只有少数企业投入精力研发无极灯产品 而且与无极灯光源配套的灯具产品也 十分匮乏 无极灯的缺点 光效有待提高 目前最高光效只有 80 左右 功率上不去 目前市场上做 得最大的功率泡形 185W 环形 210W 再大的目前做不了 人们对无极灯认识不深或存 在偏见 认为无极灯有辐射 价格高 其实辐射 电磁兼容等问题 04 年就已经解决了 至 于价格已经降下来了 无极灯省电耐用 比如 135W 无极灯代替 250W 金卤灯 效果奇好 使用成本也比其它光源便宜多了 无极灯的概念及主要特点无极灯的概念及主要特点 LED 灯在前面的文章我已经介绍很多了 下面主要针对无极灯详细介绍一下 一 高频无极灯简介 高频无极灯英文名称为 Electrodeless Dischargea Lamp 它是基于荧光灯气体放电和高频电 磁感应两个熟知原理相结合的一种新型光源 是 21 世纪绿色环保照明领域的最新应用技术 由于灯泡内没有灯丝或电极 因此不存在限制光源寿命的必然组件 一般寿命可达数万小 时以上 高频等离子无极放电是集电子技术 光电技术 真空技术于一体的新一代高科技 照明光源产品 主要由高频发生器 功率耦合器和玻璃泡壳三部分组成 其发光原理是 在输入一定范围的电源电压后 高频发生器产生 2 65MHZ 高频恒电压送给 功率耦合器 由功率耦合器在玻璃壳内的放电空间内建立静电强磁场 对放电空间内的大 气进行电离 并生产强紫外光 玻璃泡壳内壁的三基色荧光粉受强紫外光激励发光 在电源设计上 由于采用 APFC 电源控制技术和采用 IC 技术 一方面使得电源的功率因子 高达 0 95 以上 另一方面使得高频发生器始终以高频恒电压点灯 所以 输入的电源电压 在一定范围内波动时 其发光亮度均不变 又由于其点灯频率高达 2 65MHZ 长期以来 普通荧光灯的频闪问题被彻底解决 在此灯光下工作和学习 人眼再无疲劳感觉 因此 高频无极放电灯是典型的环保型 健康型 具有良好应用前景的新一代高科技照明 光源产品 二 高频无极灯主要特点 1 灯内无电极 具有超长的寿命 数万小时 寿命 6 万小时 是白炽灯的 50 倍 金卤灯 的 10 倍 同时抗震性特强 2 节能效果好 发光效率 60L w 3 发光效率高 是白炽灯的 6 倍 比白炽灯节能 80 85w 的高频无极灯亮度相当于 500w 白炽灯 比白炽灯节能 80 4 无闪烁 有利于视力健康 5 启动和再启动性能优越 无须预热时间 可瞬间点亮 6 多种光色可选 具有舒适的灯光和美观的外形 7 高显色性 可应用于各类场所 多种色温选择 显色性 80 8 功率因子大于 0 95 9 无极灯寿命数万小时 高效节能 可广泛应用于工厂 机关 学校 场馆 车站 码头 机场 高速公路 隧道 市政道路等照明场所 19 10 绿色环保 本灯不含液态汞剂 水银 不会造成环境污染 同时灯光极其稳定 无闪烁 有利于视力 健康 无极灯与 LED 灯具参数详细对比表 三 高频无极灯与 LED 灯对比 项目名称 高频无极灯LED 灯 光源类别 气体放电 固体发光 光 效 63 76LM W20 35LM W 寿 命 10 万 HR10 20 万 HR 工作频率2 5 3 0MHz 直流 启动特性 立即启动 立即启动 光方向性 不强强 抗震性强很强 安装方位任意方向任意方向 导热处理需要需要 频闪无无 EMC 电磁干扰需重视小或无 光颜色可选可选 光谱宽狭窄 调光可调光可调光 单体功率 10 200W0 05 1W 绿色环保是是 维护免免 安全性安全安全 应用工程照明显示领域 延申应用除显示领域以外的其它照明取代白炽灯荧光灯 综上所述 LED 灯具和无极灯都作为新型的绿色电光源 他都有长寿 节能 环保等传 统灯具所不具备的优点 并且都在各个领域各有千秋 其主要还是在应用范围上重点不同 前景一片光明 我们期待 LED 灯具与无极灯能够快速的造福社会 灯光的危害及建议配置灯光的危害及建议配置 每种事物都有两面性 阳光给我们带来光明 如果长时间的暴露在太阳光 下 会晒得很痛 皮肤会变黑 表面还会坏死 爱迪生发明灯泡的时候 让黑 夜不在黑暗 灯具迅速发展起来 成为人们不可缺少的必备品 据美国心理学 20 家研究发现 灯具不断的向外发射光通量 如果常时间的暴露在灯光下 也是 不利于身体健康 甚至可能影响性格发展 更容易患忧郁症 一美国心理学家以 24 只老鼠分成两组进行对照研究 其中一组全天有 16 小时灯光照射 8 小时是熄灯黑暗 另一组则是 24 小时全天候灯光照射 实 验进行三个礼拜后 研究人员对老鼠进行一连串的测试 检测他们体内的忧郁 程度 结果发现 那些持续暴露在灯光下 无法离开灯光照射的老鼠 出现忧 郁症状的几率较高 而那些可以躲避灯光的老鼠 忧郁症状的情况则较轻微 研究人员认为 这对于那些值夜班 或是晚上看电视过晚的民众是重要的发现 因为夜晚的灯光影响他们身体正常的光线周期 身体无法适应容易产生心理疾 病 那么 我们怎么能防止呢 建议如下几点 一 在灯具的能耗度上进行合理配置 尽可能在保证亮度够用的情况下降低灯 具瓦数 能用 15 瓦的灯就不用 20 瓦的 即节能又环保 二 是对房间的所有光源进行多分支设计 多色设计 例如客厅里一路控制的 一圈射灯可以分成两路单控 单独开启会形成你意想不到的背景效果 三 还可以使用一些高科技辅助配件 如红外感应器面板 这种设备类似走道 里的声控灯 通过红外线在一定有效距离里感应工作 有人在感应区里就亮灯 没有人就自动熄灭 通常可以用在门厅和走道 四 虽然灯光不可能照射得皮肤痛 变黑等 但我们还是尽量少暴露在灯光下 最后建议尽量多使用 LED 灯泡 LED 日光灯等节能环保的照明灯具 色温及颜色的应用 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 21 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 3300K 5300K 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 80 90 家庭 饭馆 高级纺织工艺及相近行业 2 60 80 办公室 学校 室外街道照明 3 40 60 重工业工厂 室外街道照明 4 20 40 室外道路照明及一些要求不高的地方 LedLed 灯具光源寿命问题之一灯具光源寿命问题之一 22 问题一 经常听到商家说他的 LED 灯泡使用寿命可以长达十万小时 有客 户就会问 LED 灯泡真的像商家说的那样 可以用到十万小时都不会坏呢 LED 灯具是否达到这么长的寿命 备注 十万小时 每天按 10 个小时计算 一年 365 天 共计一个 LED 灯泡差不多要用 27 年 答 人们常说的 LED 寿命可以达到小时 这只是水平较高 LED 管芯的理 论数据 是省略了一些边界条件 即理想条件 下的数据 而 LED 在真正使用 时还有很多因素影响其寿命 主要有以下 4 个因素 1 1 LED 在制造过程中 其它杂质离子的污染 晶格缺陷等工艺过程都会影 响 LED 的寿命 所以要采用高品质的 LED 管芯是首要条件 2 2 LED 的后工艺封装是否合理 目前全球几大公司如 cree lumilends 日 亚等较高水平的 LED 封装都有专利保护 这些公司的后工艺封装要求水平都比 较高 LED 的寿命因而就有所保证 目前大多数企业的 LED 后工艺封装仿制 较多 从外形看还可以 但是工艺结构及工艺质量较差 严重影响 LED 的寿命 3 3 灯具设计是否合理 这也是影响 LED 灯具寿命的关键问题 合理的灯 具