LED照明基础知识培训教材

1、，LED照明的基础知识和应用，IDV国际电工，目录，1。发光二极管的基本知识，2。热学基础知识，3。光学基础知识。LED驱动、LED灯、照明、二极管的基本知识：(半导体)发光二极管是一种半导体器件，当一定的正向电流通过它时，它能发出一定波长的光，也就是说，它能把电能转换成光能。1.发光二极管的基本知识，1。发光二极管的定义，环氧树脂管体的阳极引脚，芯片反射杯的阴极引脚，电极引线的金线塑料外壳，带塑料透镜的硅胶封装芯片散热器，大功率发光二极管，普通直入式发光二极管封装，2。led的基本结构led的基本结构由芯片、金线、管体、透镜、散热器和电极引线组成。金线，1。直插式发光二极管灯(食人鱼发光二极

2、管)，贴片型，2。低功率发光二极管：额定工作电流If，100毫安(单芯片)，高功率发光二极管：额定工作电流If，100毫安(单芯片)，印刷电路板发光二极管，俯视发光二极管，侧视发光二极管，3。按发光颜色分类，单色发光二极管，暖白光：Tc3000K冷白光：3700KTc4300K白光：Tc5700K，R，G，W B，C，M，芯片集成COB模块，4。按芯片组合编号分类，单核发光二极管多核发光二极管，例如P型载流子(空穴)，n型载流子(电子)价带，3。发光二极管照明原理1。发光二极管的核心是芯片，芯片决定了发光二极管的基本光电特性。2.发光二极管芯片由三个基本功能区组成：P型半导体，大部分载流子是空

3、穴；n型半导体，大多数载流子是电子；p型区域和n型区域之间的PN结通常形成具有1至5个周期的量子阱。当电流通过电极作用在芯片上时，N型区的电子和P型区的空穴被推向PN结，电子与多量子阱中的空穴复合，复合产生的能量以光(有效复合)和热(无效复合)的形式释放，这是发光二极管发光的基本原理。电气模型，如果，(电子)，v，(光子)，VF，300，400，500，600，700，800，(nm)，紫外发光二极管发出的光的颜色由其中的化学物质决定，即光谱或颜色，因此是用于制造发光二极管的材料和电流决定发出的光波。4.半导体材料的特性决定了发光二极管的光电参数：(3)蓝色芯片的黄色荧光粉(YAG/TAG/硅

4、酸盐)白光，(1)三基色芯片的混色白光，或BY双芯片的补色混色白光，(2)紫外芯片的三基色荧光粉白光，5。白光发光二极管的产生原理，6。发光二极管的节能、环保、寿命长、响应快、安全灵活等优点，是继煤油灯、白炽灯和砷化镓放电灯之后的第四代革命性照明光源，7 5。发光二极管应用，1。常规系列，2。感应系列，1。1962年，通用电气，MON 2。1968年，利用氮掺杂技术，砷化镓器件的效率达到1毫米/瓦，可以发出红光、橙光和黄光。3.1971年，同样效率的GaP绿色发光二极管出现了。4.20世纪80年代初，铝镓砷发光二极管；被开发出来。5.1990年，惠普开发出了AlInGaP发光二极管；6.199

5、4年，日本科学家中村修二发明了氮化镓蓝色发光二极管；7.20世纪90年代末，由蓝光激发产生白光的钇铝石榴石荧光粉发光二极管研制成功。8。发光二极管的发展历史、流明/瓦、发光效率(，)、未过滤白炽灯加黄色过滤白炽灯加红色过滤白炽灯，发光二极管发光效率提高10倍/10年进步，2。热学基础知识，1。为什么热设计，由于整个发光二极管产业链的各种技术约束，目前，只有约20%的电能在使用大功率发光二极管是以发光的形式表达，而其余80%的电能转化为热能，这将对发光二极管造成致命的损害。因此，如何及时有效地传导发光二极管在照明过程中产生的热量，使发光二极管长时间持续可靠地工作，也是目前发光二极管灯具应该采用的

6、关键技术。2.结温对发光二极管的影响；1)发光强度降低。随着结温的增加，芯片的发光效率也会降低。结温越高，发光强度下降越快。2)光发射的主波长移动。当发光二极管的温度升高时，发光二极管的波长大约变化10度，波长红移1纳米。主波长的变化会引起混色效应的变化，并使黄色荧光粉的激发峰发生偏移，导致转换效率降低。3)严重降低发光二极管的寿命，加速发光二极管的光衰减。发光二极管相对光输出随结温变化的曲线为(CREE公司生产的XLamps系列，(b)LUMILEDS公司生产的LUXEON K2系列，LUMILEDS公司生产的LUXEON K2系列结温与寿命的关系，发光二极管结温与寿命的曲线，3。散热方式，

7、(1)有三种热传导方式：对流、传导和传导。这意味着热能来自气体或液体包围热源，热能通过分子运动传递。根据对流的散热方式，可分为自然对流和强制对流。传导是指分子间动能的交换。较低能量的粒子与较高能量的粒子碰撞以获得能量(通过物理直接接触)。单个散热器无法实现热能的传导。传导是散热器从芯片获取热量的最重要方式。辐射是指热源以电磁形式(通过光子传输)的热能的直接辐射。辐射可以在真空中进行。辐射的传热效率取决于热源的材料和表面的颜色。根据散热方式，可分为主动散热和被动散热。主动散热是通过风扇等散热设备强行带走散热器散发的热量，具有散热效率高、设备体积小的特点。被动散热是指通过散热器将热量自然散发到空气

8、中。因为它是自然散热，效果不是很好，而且它的散热效果与散热器的大小成正比。它最大的优点是不需要额外的功耗，也不需要担心风扇故障的风险。这种散热方法最常用于发光二极管灯。4。散热器、各种金属材料和普通合金等普通材料的导热系数：银： 429瓦/mk铜：401瓦/mk金： 317瓦/mk铝：237瓦/mk、1070铝合金：226瓦/mk 1050铝合金：209瓦/mk 6061铝合金：155瓦/mk 6063然而，黄金和银太太贵，所以目前的散热器主要由铝和铜制成。其中，由于铜的密度高，工艺复杂，价格高，风扇通常由较轻的铝制成。5.其他常见的散热技术，如带散热器的热管、带均热板的半导体制冷风扇的水冷、

9、散热器与铝基板之间的传热主要是通过传导实现的，主要是通过散热器与铝基板之间的直接接触实现的。导热硅脂的重要性在于填充它们之间的间隙，使接触更加完全，以确保导热性。然而，硅油对温度的敏感性低，在低温下不增稠，在高温下不稀释，并且不挥发，因此可以长时间使用。1.导热硅脂(导热、粘接和密封)，其特点和用途：导热性好，提高敏感电路和元件的可靠性，延长使用寿命。耐候性、耐化学腐蚀性和耐热性。户外使用可以避免紫外线、臭氧、湿气和化学物质的不利影响。广泛用于电子电气行业的弹性粘接、导热和密封。导热硅胶片，2。导热硅胶片的特点和用途，良好的导热性和绝缘性。为了解决集成芯片不易散热的主要问题，只需将集成芯片贴在

10、发热芯片上，其效果与金属散热块相同，6。铝基板和散热器之间的连接，3。光学基础知识，(1)光在介质中传播的基本概念是一种能量形式，一种电磁波(与无线电波和视频波相同)，是整个电磁波谱中很小范围内的一部分。当光进入人眼时，它会产生视觉体验，人们会感受到多彩的世界；光的强度是一种感官现象，取决于人眼的敏感度及其自身的特性；电磁辐射光谱，可引起380纳米-780纳米的人类视觉，发光二极管光谱图，各种颜色的光谱分布，七种常见光的颜色和波长对照表，峰值波长：无论发光二极管是由什么材料制成，都有一个相对光强最强的地方(最大光输出)，应该有一个与之对应的波长，称为峰值波长，用p表示，只有单色光有p波长。谱线

11、宽度：在发光二极管谱线峰值的两侧，有两个光强等于峰值(最大光强)一半的点，分别对应p-，P之间的宽度称为谱线宽度，也称为半功率宽度或半高宽度。主波长：一些发光二极管不仅发出单一颜色的光，也就是说，它们不仅有峰值波长；甚至有多个峰，不是单色光。为了描述发光二极管的色度特性，引入了主波长。主波长是由发光二极管发出的主要单色光的波长，人眼可以观察到。单色性越好，p是主要波长。例如，GaP材料可以发射多个峰值波长，但是只有一个主波长，并且它将与发光二极管一起工作很长时间，并且结温将上升并且主波长将偏向长波长。发光波长及其光谱特性，光谱能量分布图，日光光谱能量分布图，三基色荧光灯光谱能量分布图，真彩色荧

12、光灯光谱能量分布图，几种常见光源的光，(2)，常见光学术语1。光通量，光通量：人类视觉系统能感受到的光辐射功率，单位为流明。2.光强，即在给定方向上单位立体角内光源发出的光通量，称为该方向上光源的光强。单位：(坎德拉)cd，3。照度：表面上一点的照度是入射到包含该点的面板上的光通量d除以面板面积dA。照度的公制单位是LX (lm/m2)。4.亮度：给定方向上单位面积的发光强度。亮度的公制单位是cd/m2(也称为Nit)、眼睛、灯、光通量、光强、照度、亮度对象、光通量、光强、照度与亮度之间的关系、眩光、对比眩光、残疾眩光、光源太近、光线太亮、镜面、金属表面、漆面、成像屏幕反射眩光视觉适应后，增加

13、光源或如果对比度太大，光源很近、值。光源效率(lm/w)=流明(lm)和功耗(w)是每瓦特产生的电量。该值越高，光源效率越高。因此，对于照明时间较长的场所，如办公室、走廊、隧道等。光源效率通常是一个重要的考虑因素。综合效率(lm/w)=流明(lm)系统功耗(w)，6。光源效率：光源效率通过将其发射的光的流明除以其功耗7来获得。显色指数光源的显色程度称为显色度，即颜色保真度，显色度高的光源可以更好地再现颜色，我们看到的颜色更接近，显色度低的光源颜色再现性差，我们看到的颜色偏差也大。在光源照射下的颜色再现度的数值表明Ra100被用作参考光，并且数值越低，RA100和参考光之间的差异越大。显色指数分

14、类，8。色温，当一个黑体被加热到一定温度时，它开始发出暗红色的光，当温度再次上升时，光的颜色变成黄白色、白色和蓝白色。当发出某种颜色的光时，我们称物体的温度为颜色的色温。凉爽的空气清新而稳定，中间凉爽而温暖(白色)，5700K 3700- 4300K 3000K，大气效果，光线，颜色，颜色和温度，应用场所的例子，RR RL RD，常用字母，低色温是温暖的，高色温，卧室，客房，酒吧和餐馆是温暖的，有益于眼睛保护，10000 K，早晨阳光(蓝色光)，6000 K 5000 K 2000 K，中午阳光，下午阳光(红色光)，等等、9。国际照明委员会(CIE)的色度图。它表示特定光源的颜色或在给定照明条

15、件下物体表面反射的光的颜色。黑体轨迹线，黑体的色温值分布在CIE中，形成一条曲线，即黑体轨迹线，也称为普朗克轨迹。任何具有光谱能量分布的黑体光源都会在普朗克轨迹上找到相应的色温。照明光源、照明对象、人眼、电源灯控制器、吸收、反射和透射光泽度、生理效应视觉功能、脑心理效应、平滑度、能量管理、光谱特性、生物效应、照明的三大要素、1。光分布曲线的定义，也称为光强分布曲线，在三维空间中用矢量表示，连接矢量的端点，形成一个封闭的光强体。当光强体穿过Z轴平面时，在该平面上得到一条闭合的交线。这条交线以极坐标的形式画在平面上，这是灯具的配光曲线。10。灯具配光曲线，发光二极管照明，四种基本配光方法，2。配光

16、曲线的表达配光形式一般用极坐标和直角坐标、极坐标和直角坐标来表示。配光类型，一般包括兰伯特型、准直型、蝙蝠翼型等。还有轴对称、对称、不对称等等。配光平面和三维形态、配光曲线和光斑对应图、4。发光二极管驱动的基本知识，(1)驱动电源的概念，1。什么是发光二极管驱动，发光二极管驱动电源是一个电压转换器，将电源转换成特定的电压电流，驱动发光二极管发光。2.为什么led需要驱动电源？由于led灯珠的额定电压和电流都是低压DC(1.8-4V，20mA-700mA)，除了一些特定的灯，我们都是直接用交流市电输入到照明灯，所以我们必须有一个驱动器将高压交流输入电流转换成适合LED的低压DC电流。即使12V或24V电池直接输入DC，电池仍然存在满电状态下电