LED光源知识简介.ppt

1、南京汉德森科技股份有限公司 营销中心 徐海明 2010.09.02,发光二极管（LED）知识简介,LED光源知识简介,目 录 一、LED的工作原理及结构 二、LED的特点 三、LED的发展历程、应用领域及发展趋势 四、LED照明产品成本构成,LED光源知识简介,一、LED的工作原理 1. LED, 即 Light Emitting Diode 的简称，其本质上是一个半导体器件，核心是PN结，具有PN结的一般特性，即正向导通、反向截止、击穿特性。,LED光源知识简介,h /= Em En , 其中，h为普朗克常量，m、n为量子数，是电子发生跃 迁的能带，Em、En为对应的能量，为波长。电子跃迁时

2、，不同能带对应 不同的波长，表现为不同的发光颜色。 其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输 。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 ，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，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。,LED光源知识简介,2.大功率LED封装流程： 扩晶 点银胶 固晶 焊线 前测（电性） 点莹光粉 测

3、试（色温） - 烘烤（荧光粉烘干）- 套透镜 注胶 烘烤（烤胶）- 分BIN 包装 入库,LED光源知识简介,3.LED光源内部简易结构,LED光源知识简介,二、LED光源的特点 1.节能、环保 不仅体现在其高效的能源利用率上，更体现在它的原材料和工艺上，不像荧光灯等其 他光源含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。 2.安全、高效 低压驱动，保证安全可靠 3.使用寿命长 理论寿命长达100,000h，目前已经达到50,000h 4.亮度高、发热量低 LED比HID或白炽灯更少的热辐射 5.体积小、坚固耐用 LED是发光晶片被完全封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固、 不易损坏，

4、符合工程应用和移动应用对产品稳固性的高性能要求 6.瞬间启动、响应速度快 白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级,三、LED的发展历程、应用领域及发展趋势 1.1962年，香槟大学城有位赫赫有名的发明家NickHolonyak，发明第一粒红光二极体（LED），这是继爱迪生发明电灯之后，最重要的灯光科技大跃。 2.1993年，供职日本日亚化学近20年被誉为蓝光之父的中村修二开发了蓝色发光二极管，1999年离开日亚化学，前往美国加利福尼亚大学任教授，并以每周一天的频率指导CREE。,LED光源知识简介,9,3. 白光LED的获得 (1). InGaN蓝光芯片+ YAG:Ce萤光粉 在

5、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，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。,LED光源知识简介,(2). InGaN(AlGaN) 紫外光芯片+RGB萤光粉 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)来激发荧光粉而实现白光发射，该方法显色性好但是荧光粉有效转换效率较低，目前很少采用。 (3).

6、AlGaInP红光芯片+InGaN蓝光芯片+InGaN绿光芯片 RGB三种颜色的LED按顺序摆放在一起，根据光的三基色原理，叠加 成白光 将RGB三种晶片封装在一只LED中，根据光的三基色原理，也可以叠 加形成白光。这种方法被很多封装企业采用，用于制作全彩的RGB LED。,LED光源知识简介,11,4. LED的分类 (1). 按照其尺寸大小可分为： SMD: 主要为3528 5050 类的产品 一般用于手机、笔记本、液晶电视等消费类电子产品的背光、日光灯类部分照明产品的应用以及广告牌的背光、灯条灯带的制作等 Lamp: 主要为3mm, 5mm, 8mm 等的产品 主要用于指示灯、信号灯、小

7、功率景观灯及部分照明产品等 .Hipower LED: 主要用于照明、亮化，大尺寸背光等应用,LED光源知识简介,12,LED光源知识简介,(2).按照功率大小划分： . 小功率LED：一般为0.06W的 Lamp、3528 SMD，0.2W的5050 SMD . 大功率LED：一般指单颗1W、3W及5W、10W以上的和集成光源产品 (3).按照应用领域划分： 主要分为室内照明、道路照明、景观照明、背光源、汽车照明、显示、 交通信号、指示、特种照明等,LED光源知识简介,LED 市场,照明,景观亮化,移动设备,显示,汽车,交通信号,LED光源知识简介,5.LED的产业链特点 (1).LED按照

8、其产业链位置可分为上游的外延片、晶片制作，中游的晶片封装及下游的产品应用等三个领域，分别具有以下特点： .上游外延片、晶片制作：属于资金、技术密集型，投入大、风险高、专利保护多，主要被日、美、欧等国所掌控，国内企业很难有所突破,LED光源知识简介,.中游晶片封装：主要集中在日、美、欧、中国台湾、中国、韩国等地，需要一定的技术研发能力及资金实力，门槛相对较低 LED颗粒是由LED芯片封装, 加入一次光学, 电路和散热设计以后的能用于实际应用的产品. 按照功率主要可以分为草帽型(5mm), 食人鱼(Superflux), 大功率三种类型,Generation of LED,LED光源知识简介,.下

9、游应用产品: 通过二次光学, 散热, 电路, 驱动和控制等设计, 将LED颗粒做成可以投向市场的产品。这类企业不需要很高的技术水平、投入少、门槛低，很容易被模仿，国内70%以上的LED企业从事此领域。 一个可靠的LED应用产品必须具备: 优秀的光学设计, 能够充分利用LED点光源和方向性的优势, 回避LED眩光的劣势 良好的散热设计, 能够将LED结温控制在可承受范围之内 可靠的驱动电路, 保障LED颗粒在超长寿命期内的使用,LED光源知识简介,(3).主要厂家的技术优势 .CREE: 建于1987年，位于美国加利福尼亚洲。研制开发并生产基于碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、硅（Si）和相关

10、化合物的材料与设备。公司的产品包括绿光、蓝光和紫外光LEDs，近紫外激光、射频和微波半导体设备，电源转换设备和半导体集成芯片. .OSRAM: OSRAM商标早在1906年注册,总部位于德国,研发和制造基地在马来西亚，西门子的全资子公司，是世界第二大光电半导体制造商，产品有照明、传感器和影像处理器。从一个传统的灯泡厂商发展成为一个照明领域的高科技公司,服务于140多个国家的个人客户和19个国家的50多家厂商，2009财年的销售额达60多亿欧元，其中LED业务占据近50%。,LED光源知识简介,. NICHIA：日本日亚化学，成立于1956年，在LED蓝光芯片及白光LED专利技术方面处于霸主地位

11、，是GaN系的开拓者，在LED和激光领域居世界首位，开发出世界第一颗蓝色LED(1993年) , 世界第一颗纯绿LED(1995年), 又是以荧光粉为主要产品的规模最大的精细化工厂商，它的荧光粉在日本国内市场占据70的比例，在全球则占据40的市场份额。 . Philips Lumileds: 流明, 前身是40年前惠普公司的光电子事业部, 1999年惠普公司一分为二, 光电子事业部被安捷伦技术公司和飞利浦合资收购, 总部在美国，工厂位于荷兰、日本、马来西亚，2005年飞利浦完全收购了该公司。 . SSC: 首尔半导体, 生产包括采用交流电驱动的半导体光源产品如：Acriche、侧光LED、顶光

12、LED、插件LED及食人鱼LED等, 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、家居用品等范畴之中。,LED光源知识简介,6.几种典型的LED光源比较 (1).CREE 冷白： 5000-8000K Q3:93.9lm Q4:100lm Q5:107lm R2:114lm 中性白：3700-5000K P4:80.6lm Q2:87.4lm Q3:93.9lm Q4:100lm 暖白： 2600-3700K P2:67.2lm P3:73.9lm P4:80.6lm Q2:87.4lm Xlamp XP-E LED 在极小焊盘尺寸下实现了与XLamp XR-E

13、同样出色的照明级光效以 及光源可靠性，其焊盘尺寸只相当于XLamp XR-E LED的20。XLamp XP-E LED 延 续了Cree 在LED 照明应用领域的创新历史，产品具有对称性封装、视角宽、车间 寿命不受限制以及散热部分不带电（热电分离）的特点。,LED光源知识简介,(2).NICHIA 产品应用领域：,LED光源知识简介,(3).OSRAM Golden DRAGON CCT Ra Flux 350 mA 3000K 65 85 5700K 90 100 6500K 90 120,LED光源知识简介,(4).Philips lumilums LUXEON Rebel ES CCT

14、 P/N Ra Min Flux Typical Flux 2700K LXML-PW81 85 65 73 3000K LXML-PW71 90 66 75 3500K LXML-PW61 85 67 80 4000K LXML-PW51 85 75 85 5000K LXML-PW31 70 105 125 5700K LXML-PW21 70 105 125 6500K LXML-PW11 70 115 130,LED光源知识简介,(5). Seoul Semiconductor 特性：Acriche是不用其他装置直接用交流驱动 驱动电压 : 100V,110V,220V,230V 寿命

15、：35,000h 能量变换损失 Zero! Operating frequency freqHz : 50/60 AC100/110/120V 3.3W 215-240lm 6300K Ra:65 AC220/230V 3.3W 145-160lm 3000K Ra:80,LED光源知识简介,(6).Handson 型号：HDS-GYF-RL0201W-9/10 光通量：90-100lm 100-110lm 光效：80-100lm/W 色温：3000K200K，5500500K 显色指数：白色70-80 暖白50-60 光衰：3000h,3% ; 10,000h,8%-10%,LED的两大发展

16、方向,LED的发展方向,功率、体积越来越小,功率越来越大,用于显示和背光源,用于照明,LED的两大发展方向,在解决好散热、配光及光效的基础上，将向集成光源及模块化方向发展 10W集成光源 30W集成光源 60W集成光源 优势：.集成封装，安装简易、.成本相对较低 目前瓶颈： .光效低、.热量集中，难以高功率发展、.需要开发专用透镜,中国半导体照明技术路线图回顾,LED光源知识简介,四、LED灯具的设计思路,LED光源知识简介,LED灯具的价格构成,30,LED光源知识简介,7.照明常用术语： (1)、显色指数（Ra） 衡量光源显现被照物体真实颜色能力的参数.显示指数越高(0-100)的光源对颜

17、色的再现越接近自然原色. (2)、光效() 光源将电能转化为可见光的效率,即光源消耗每一瓦电能所发出的光,数值越高表示光源效率越高.从经济方面考虑,光效是一个重要的参数.单位:流明（瓦/Lm/W).即光效=光通量(Lm)/耗电量(W)。 (3)、光通量() 光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和.光通量单位:流明(Lm)。 (4)、照度（E） 单位被照面接受到的光通量。如果1平方米被照面接受到的光通量为1流明（Lm），则该被照面上的照度为1勒克司（Lx）。照度E=被照面的光通量（Lm）/被照面面积()。,LED光源知识简介,(5)、光强 (I) 光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量称为光

18、源在该方向的发光强度， 简称光强，单位：坎德拉（cd） (6)、亮度 (L) 光源在某一方向的亮度是光源在同一方向的强度与发光面在该方向上投影表面积之 比，单位：坎德拉/米(cd/)。 (7)、色温 光源所发出的光的颜色与“黑体”在某一温度下辐射的颜色相同时，“黑体”的温 度就称为该光源的色温。“黑体”的温度越高，光谱中蓝色的成分越多，而红色的 成分越少。单位：开尔文（K）。 例如：白炽灯的色温是2700K左右，称为暖色，用RD表示。日光色荧光灯的色温是 6400K左右，称为冷色，用RR表示。,LED光源知识简介,不同光源环境的相关色温度 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 光源色温不同，光色也不同。 色温在3300K以下有稳重的气氛，温暖的感觉；色温在3000-5000K为中间色温，有爽快的