LED培训知识文稿

1、Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司讯技光电科技(上海)有限公司仿真 科技 创意 人生Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司光源 自然光 人造光Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司各种人造光源Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海

2、)有限公司人造光源四次革命Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司人造光源发展趋势发光效率(lm/W)越高越好，节省能源显色性高，相对演色性评价系数(Ra,或CRI) 80光色的多样化，自低色温(2800K)至高色温(7500K)点灯有效寿命(小时)越长越好有效寿命期内之光束衰减率低发光稳定性高，低闪烁受电压变动影响轻微Ref. : 蕭弘清博士-能源技術服務業專業人員訓練課程編Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限

3、公司各式灯源比较灯源优点缺点高压放电灯便宜、省电颜色差、启动时间长、寿命短传统灯泡最便宜、颜色好寿命最短、耗能荧光灯管便宜、节能不易点亮、不环保省电灯泡节能颜色质感差、不环保卤素灯颜色好、聚焦强寿命极短、能源转换效率差Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司光束维持率 光束维持率用于表征光输出下降的程度。 在寿命期间内，随着时间的推移，光输出也会下降。 Ref. : 蕭弘清博士-能源技術服務業專業人員訓練課程編T8荧光灯典型的光束维持率Infotek Information Science and Te

4、chnology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司各式光源与LED的比较Ref. : 铼德科技：http:/.tw/p03-20.htmInfotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司 人造光源（LED） Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司纲要 LED 简介 LED 应用 LED 标准 使用LED的优、缺点 LED 市场(产业)分析 LED 专利布局Infotek Information Scienc

5、e and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED 简介会发出不同调光的半导体，构造简单，不同材质、颜色和形状，从1950年代发展迄今，应用日广Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED 是半导体、二极管LED是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样，发光二极管由半导体芯片组成，这些半导体材料会预先透过注入或掺杂等工艺以产生p、n架构。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司

6、LED 工作原理 - 由电产生光与其它二极管一样，发光二极管中电流可以轻易地从p极（阳极）流向n极（阴极），而相反方向则不能。两种不同的载流子：电洞和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当电洞和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的模式释放出能量。Ref.: 发光二极管 - 维基百科，自由的百科全书Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED 属窄频谱、不同调光源阳光为全频谱白光 (white light)LASER为脉冲光 (pulse)，频谱极窄LED频谱宽窄介于阳光

7、与LASER之间光源的同调性与频谱宽窄成反比，所以除了LASER是同调光(coherent)以外，其它都属于非同调光(incoherent)Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED构造芯片 - 发光体阴、阳极导线支架及金线 通导电流透明环氧树脂封装 保护芯片Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED分类颜色(波长) ：形状：材料：GaAs(砷化镓)，AlGaAs(铝砷化镓)，GaAsP(砷化镓磷化物)，

8、AlGaInP(磷化铟镓铝 )，GaP:ZnO(磷化镓：掺杂氧化锌)， GaP:N(磷化镓：掺杂氮) ，InGaN/GaN(铟氮化镓/氮化镓)，AlGaP(铝磷化镓)，ZnSe(硒化锌)，SiC(碳化硅)，C(碳(钻石)，AlN(氮化铝)，AlGaN(铝镓氮化物)，AlGaInN(氮化铝镓铟) 白蓝绿黄绿黄橙琥珀红橙红红外紫760nm610nm紫外760nm590nm610nm570nm590nm500nm570nm450nm500nm380nm450nm380nm子弹型食人鱼食人鱼Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电

9、科技(上海)有限公司白光LED发光机制 理论上，蓝光LED结合原有的红光LED和绿光LED应可产生白光，但现今白光LED很少以此种方式制造。 今日的白光LED大部分是透过在蓝光上覆盖一层淡黄色荧光粉制成的，此材料是透过把掺了铈的钇-铝-镓晶体磨成粉末后，混合在一种稠密的黏合剂中而制成的。?白光LED : 以蓝光激发黄色荧光粉Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED发光

10、场型分类:Narrow Angle、Parabolic、Batwing 、Lambertian 、 Side emittingLED发光场型常用在路灯设计(d)Lambertian(e)Side emitting(a) Narrow Angle(b) Parabolic(c) BatwingInfotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED配光曲线LED之配光曲线也有以这种极坐标形式表现的，如同此图所示。Angle(deg)极坐标型式Infotek Information Science and Techn

11、ology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED半功率角发光强度值为轴向强度值一半的角度称为半功率角。一般Lambertian形式的LED其半功率角半角为60度。50此型式我们称其发光半角为60度Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司2010讯科技科版权所有22输入最大值最小值最小( X , Y ) = ( 0 , 0 )最大( X , Y ) = (100 , 1)点选数值nLambertian 发光场型发光场型Infotek Information Science and Tech

12、nology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司2010讯科技科版权所有23选择图档选择图档Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED优点发光(能量转换)效率高 - 也即较省电。比灯泡高，但与荧光灯相约。反应(开关)时间快 - 可以达到很高的闪烁频率。使用寿命长 - 达35,000 50,000小时，相对荧光灯为10,000 15,000小时，白炽灯为1,000 2,000小时。耐震荡等机械冲击 - 由于是固态组件，相对荧光灯、白炽灯等能承受更大震荡。体积小 - 其本身体积可以造得非常细

13、小(小于2mm)。便于聚焦 - 因发光体积细小，易于而以透镜等方式达致所需集散程度，藉改变其封装外形，方向性从大角度的散射以至集中于细角度都可以达到。多种颜色 - 能在不加滤光器下提供多种不同颜色，而且单色性强。色域丰富 - 白色LED覆盖色域较其它白色光源广。Ref.维基百科Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED缺点散热问题，如果散热不佳会大幅缩短寿命。除非购买高级产品、否则省电性还是低于荧光灯（冷阴极管CCFL），有些LED的省电性也低于省电灯泡。初期成本较高。因光源属于方向性，灯具设计需考

14、虑光学特性。Ref.维基百科Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED 应用分类 视觉应用 指示与标志 (indicators and signs) 照明 (illumination) 建筑照明 景观照明 普及照明 非视觉应用 光通讯 (optical communication) 传感器 (sensor)Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED指示照明 LED 跑马灯 1 LED (广告)灯箱 2 L

15、ED红绿灯 3 小绿人 4 LED逃生灯 .5.4.Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司背光板LCD显示器背光源技术侧光式(Edge lighting)直下式(Bottom lighting)中空式 ? 现今极少使用 侧光式背光模块 Ref.瑞仪光电 直下式背光模块 Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司LED背光板Infotek Information Science and Techno

16、logy Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司利用椭圆反射罩_台湾专利I296243专利架构图?以FRED仿真软件重建专利架构模型Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司自由曲面反射罩Reference: Daniel stern lighting 、autolamps-online台湾专利I281971钻石曲面Infotek Information Scienc

17、e and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司TIR Lensfirst partfirst partsecond part入光面出光面Total Internal Reflection Lens 或称或称 Collimator Lens应用领域：建筑/景观照明、阅读灯(car,bus,aircraft)、广告广告牌等Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司TIR lens 应用高功率白光LED数组，【无TIR Lens之模块】高功率白光LED数组，【含TIR Lens

18、之模块】过度曝光整体均匀度不佳加入加入TIR Lens的优点的优点:均匀度提升。降低眩光 / 曝光现象。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司光学原理Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司自然光源(日光) 日光频谱太阳辐射指太阳从核融合所产生的能量，经由电磁波传递到各地的辐射能。太阳辐射的光学频谱接近5800K的黑体辐射。大约有一半的频谱是电磁波谱中的可见光，而另一半有红外线与紫外线等频谱。测量方面通常用全天

19、日射计（Pyranometer）与银盘日射计（Silver-disk pyrheliometer）等仪器来测量太阳辐射。Ref. /zh-hk/File:Solar_Spectrum.pngInfotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司何谓黑体 黑体指吸收率等于1的物质，也就是可以吸收所有的热辐射的物体。这是一种理想物质，并不真实存在。壁上有一小口的温度均匀之空腔，可当作黑体的近似物，而空腔辐射仅视其温度而定，与壁的物质结构无关。图片来源.维基百科Infotek I

20、nformation Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司黑体辐射黑体辐射:指黑体发出的电磁辐射。黑体不仅仅能全部吸收外来的电磁辐射，且发射电磁辐射的能力比同温度下的任何其它物体强。黑体辐射能量按波长的分布仅与温度有关?维恩位移定律对于黑体的研究，使得自然现象中的量子效应被发现。地球温度的黑体辐射图片来源.维基百科Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司 维恩位移定律（Wiens displacement law）物理学上描述黑体电磁辐射能流密度的

21、峰值波长与自身温度之间反比关系的定律，其数学表示为： 其中 为辐射的峰值波长（单位nm） T为黑体的绝对温度（单位K） b 为比例常数，称为维恩位移常数维恩位移定律maxbT波长与温度成反比图片来源. /zh-tw/File:Bbs.jpgInfotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司色温 色温(color temperture) :个光源所呈现的颜色，和黑体加热到每个温度的颜色相同时，黑体的温度就为此物体的色温。 色温只限定于光源，并不可表示物体的颜色。 单位:色

22、温高低计量单位是以凯式温标，K为单位。 例如:若一个光源所呈现的颜色，和黑体加热到3500K时所呈现的颜色相同，我们称此光源的色温为3500K。图片来源:维基百科、五铃光学Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司相对色温 相对色温(Correlated color temperature):个光源所呈现的颜色，和黑体加热到某个温度的颜色相近时，黑体的温度就为此物体的相对色温。 单位:色温高低计量单位是以凯式温标，K为单位。 例如:若一个光源所呈现的颜色，和黑体加热到6500K时所呈现的颜色相近，我们称此

23、光源的相对色温为6500K。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司光色的应用名称名称说明说明暖色光暖色光的色温在3300K以下，暖色光与白炽灯相近，红光成分较多，能给人温暖、健康、舒适的感受。适用与家庭、住宅、宿舍、宾馆等场所或温度比较低的地方。冷白色光又名中性色，其色温在3300K到5300K之间，中性色由于光线柔和，使人有愉快、舒适安详的感受。适用与商店、医院、办公室、饭店、餐厅、候车室等场所。冷色光又名日光色，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。适用与办公室、会

24、议室、教室、绘图室、设计室、图书馆的阅览室、展览橱窗等场所。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司 标准与规范 照明系统设计CIE标准路灯规范(CNS15233)道路照明工程标准IP防护等级车灯规范Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司CIE国际标准规范CIE:国际照明委员会（International Commission on Illumination，简称 CIE）。此委员会是一个有关光、照明、颜色和色

25、度空间科学领域的国际权威组织，以基础标准和计测手法的开发、建议、标准以及技术报告书之出版等为职责的国际团体。CIE 1931 CIE xyCIE 1960 CIE uvCIE 1976 CIE uvInfotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司CIE 1931CIE 1931 CIE xyCIE 1931： 理想的色彩表现区域 (x , y)代表物体色彩 非均匀色彩空间 任意两点间的距离无法表示色差图片数据来源:CIEInfotek Information Science and Technology Co.

26、, Inc.讯技光电科技(上海)有限公司黑体辐射线黑体辐射线图片数据来源:CIEPlank定律可以计算出对应于某一温度的黑体光谱分布，根据此光谱分布，用色度学公式计算出该温度下黑体发光的三刺激値及色度坐标，于色度图得到一个对应点，其点集合称为黑体轨迹。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司Color ImageCIE坐标Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司Infotek Information Scienc

27、e and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司光通量 光通量:Luminance flux 定义:光通量为光源单位时间内所发出的光之总 能量。单位:流明（lumen）。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司一流明 一流明:一烛光的光源在距光源一尺的地方，一平方尺的球面内，所受到的光通量定义为一流明。或者一烛光的光源在单位立体角内所产生之总光通量定义为一流明。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电

28、科技(上海)有限公司光通量(Flux)的量測_积分球_(lm)Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司发光强度发光强度:Luminance intensity定义:光源明亮的程度，是测量其它光学物理量的基 本国际单位。简写:I。单位:烛光（candela，简写为cd）公式:()()( . )F lumenL nits rInfotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司如何利用量測來建立LED模組 积分球：量測流明值 LE

29、D光強度分佈儀：量測LED之candela plot 利用已量測到的流明及candela plot 來建立LED模組。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司照度照度:illumination定义:物体或被照面上被光源照射所呈现的光亮程度，称为照度。单位:勒克斯(lux)。公式:)()()(2mAlumenFluxEInfotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司照度与距离平方成反比Infotek Information

30、 Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司量测照度1. 照度的量测原理照度是指受照平面上接受光通量的面密度。照度计是用于测量被照面积上光照度的仪器，是光照度测量中最普遍使用的仪器。2. 照度计的结构 照度计由光度头（又称光探头，包括接收器、V()对滤光器、余弦修正器）和读数显示器两部分组成。Ref.机电仪器仪表网、(图片)五铃光学Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司空间照度需求Infotek Information Science and Tech

31、nology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司环境照度测量单位: 勒克斯(Lux)Ref. : Lighting Handbook照明协会编Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司何谓眩光眩光(glare):由辉度较高的光源，灯具或窗户等部位造成，通常以视线为中心线，向上下左右各绘一条30度线，由这些线所围成的锥形体范围内，若有刺眼的光线存在，则会使人眼产生不舒服的感觉或造成人眼对物体的辨识能力下降。前者称为不舒适眩光，后者称为减能眩光。 在实际视觉中，视线并非固定不动的，因此避免眩光的困

32、扰，在视线范围内，应移开高辉度的光源。如：采用有遮光的灯具，提高灯具安装高度，降低灯具与周围环境的辉度比等。Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司眩光分类 眩光可分为直接眩光，反射眩光，对比眩光。 直接眩光是来自光源或窗外的光线。 反射眩光来自工作桌面，显示器，玻璃窗，光滑反射面等的反射光。室内主灯与桌灯明暗比过大时，即会有对比眩光，故不可只开台灯。直接眩光区光光图片：照明的设计与模拟分析作者：国立台湾科技大学电子系/光电所 陈建安、廖显奎教授照明系统改善手法 工研院能资所 照明技术研究室 李丽玲燈具

33、直接眩光燈具直接眩光桌面反光桌面反光螢幕反光螢幕反光Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司眩光眩光的种类直接眩光：眼睛直视光源时感到的刺眼眩光，如直视太阳或夜间对方来车车灯 ，阅读时的直接眩光即看灯管时的刺眼眩光。反射眩光：光源投射对象后反射至眼睛的光线，一般常称为反光， 此种眩光对舒适影响最大。对比眩光：室内主灯与桌灯明暗比过大时，即会有对比眩光，故不可只开台灯。直接眩光反射眩光对比眩光Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科

34、技(上海)有限公司照明设计明视性安全性立体表现舒适度环保照明之目的照明之规范照明设计设计验证Ref. : 萧弘清博士-能源技术服务业专业人员训练课程编Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司照明设计考虑要点n 小型化小型化 小型空间需求 小型化灯具 不影响建筑设计 良好的光线指向性n 经济性经济性 发光效率高 寿命长 低成本 低维护成本n 实用性实用性 容易操作 适当之色温及演色性 可调光 易于更换灯管n 环保考虑环保考虑 能源耗用 资源耗用 废弃物Ref. : Lighting Handbook照明协

35、会编Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司照明发光的三大要件 光源：发光主体 电源控制器：点灯及调光控制 灯具设计：控制反射及折射以提高照明效率Infotek Information Science and Technology Co., Inc.讯技光电科技(上海)有限公司各照明方式方式特征示意图直接照明方式可提高作业面效率之经济性照明方式，是一种有目的的照明。不过相反地，因上方几无光，故天花板面是暗的。半直接照明方式较直接照明更考虑到上部光源，故广为一般所使用。可 让室内全亮，是一种让人空间扩大的感觉。全般扩散照明方式是一种来自光源的均一照明法。采悬吊玻璃泡（glass globe）的方式。不过其吊悬的高度很低，横向的光尤其强，故会产生眩光，有必要注意。半间接照