led基础知识dy

1、1Led 基础知识2一、 LED简介二、 LED发展趋势三、 LED的光学部分四、LED光源的与传统光源效率对比五、应用3 1、LED的定义的定义 2、发光原理、发光原理 3、LED的特点的特点一、一、 LED简介简介41、LED的定义 LED 是取自是取自 Light Emitting Diode 三个字的三个字的 缩写，中缩写，中文译为文译为“发光二极管发光二极管”，顾名思义发光二极管是一种，顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为可以将电能转化为 光能的电子器件具有二极管的特性。光能的电子器件具有二极管的特性。LED是一种体积非常微小的发光体，将二极管中原本是一种体积非常微小的发光体，将

2、二极管中原本分离的正极与负极，利用导电的方式加以结合，把电分离的正极与负极，利用导电的方式加以结合，把电以光的形式释放出来。以光的形式释放出来。 是一种固态的半导体元件，是以化学元素表中的三五是一种固态的半导体元件，是以化学元素表中的三五族（族（III-V）做为材料。）做为材料。52、LED发光原理 1， 在在III-V族半导体材料（族半导体材料（GaP、,GaN,GaAs等材料系）上施加电等材料系）上施加电流，利用二极管内电子与空穴互相结合而产生光，流，利用二极管内电子与空穴互相结合而产生光， 当能量转换为光的形式释出时便可发光，当能量转换为光的形式释出时便可发光， 使用久也不会像白炽灯泡般

3、地发烫。使用久也不会像白炽灯泡般地发烫。 (不会发烫是指在低工作电流下动作不会发烫是指在低工作电流下动作)6LED是利用半导体中电子与空穴结合时，过剩的是利用半导体中电子与空穴结合时，过剩的能量会以光的形式释放，而不同的材料会发出不能量会以光的形式释放，而不同的材料会发出不同的波长，也就会看到不同颜色的光。同的波长，也就会看到不同颜色的光。我们可以藉由混晶比例来调整要发出的波长，但我们可以藉由混晶比例来调整要发出的波长，但不同材料会受本身禁制带宽度的限制，所以能控不同材料会受本身禁制带宽度的限制，所以能控制的光波长也有一定的限度。制的光波长也有一定的限度。72，3种封装形式8910高功率封装方

4、式114，白光LED的实现方法配色，白平衡配色，白平衡 白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度为线中绿色的亮度为69%，红色的亮度为，红色的亮度为21，蓝，蓝色的亮度为色的亮度为10时，混色后人眼感觉到的是纯白时，混色后人眼感觉到的是纯白色。但色。但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的偏差的原色的 亮度得到白色光，称为配色。亮度得到白色光，称为配色。 12LED采用荧光粉实现白光主要有三种方法，但采用荧光粉实现

5、白光主要有三种方法，但它们并没有完全成熟，由此严重地影响白光它们并没有完全成熟，由此严重地影响白光LED在照明领域的应用。在照明领域的应用。一种方法是：在蓝色一种方法是：在蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光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。该技术被日本术被日本Nichia公司垄断，而且这种方案的一个原理性的缺点公司垄断，而且这种方案的一个原理性的缺点就是该荧光体中就是该荧光体中Ce3离子的发射光谱不具连续光谱特性，显离子的发射光谱不具连续光谱特性，显色性较差，色性较差， 难以满足低色温

6、照明的要求。同时发光效率还不够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。高，需要通过开发新型的高效荧光粉来改善。第二种方法是：在蓝色第二种方法是：在蓝色LED芯片上涂敷绿色和红色荧光粉，通芯片上涂敷绿色和红色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光。过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光。该类产品虽显色性较好，但所用荧光粉的转换效率较低，尤其该类产品虽显色性较好，但所用荧光粉的转换效率较低，尤其是红色荧光粉的效率需要较大幅度的提高，因此推广也较慢是红色荧光粉的效率需要较大幅度的提高，因此推广也较慢。 13第三种方法：

7、在紫光或紫外光第三种方法：在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多种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（颜色的荧光粉，利用该芯片发射的长波紫外光（370nm380nm）或紫光（）或紫光（380nm410nm）来激发荧光粉，从而）来激发荧光粉，从而实现白光发射。该种实现白光发射。该种LED的显色性更好，但存在与第二种的显色性更好，但存在与第二种方法类似的问题，且目前转换效率较高的红色和绿色荧光方法类似的问题，且目前转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物体系。这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大，粉多为硫化物体系。这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大，故还没批量使用。故还没批

8、量使用。其他方法：其他方法： 在特殊的场合，白光在特殊的场合，白光LED还有其他几种封装方法。这里简还有其他几种封装方法。这里简单的介绍一下：单的介绍一下：第一种：将红、蓝、绿三芯片封装在一起，按照一定的比例对第一种：将红、蓝、绿三芯片封装在一起，按照一定的比例对其光色进行控制，混出白光。其光色进行控制，混出白光。第二种：实现方法是用红、蓝、绿、黄四芯片混出白光第二种：实现方法是用红、蓝、绿、黄四芯片混出白光143、LED特性(1)极限参数的意义极限参数的意义允许功耗允许功耗Pm:允许加于允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最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，

9、大值。超过此值，LED发热、损坏。发热、损坏。最大正向直流电流最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。坏二极管。最大反向电压最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。可能被击穿损坏。 工作环境工作环境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。温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。15(2) LED光源的特点光源的

10、特点 节能节能 环保，环保，LED在生产过程中不要添加在生产过程中不要添加“汞汞”，也不需要充气，不需要玻璃外壳，抗冲击性也不需要充气，不需要玻璃外壳，抗冲击性好，抗震性好，不易破碎，便于运输好，抗震性好，不易破碎，便于运输,非常非常环保环保,被称为被称为“绿色能源绿色能源”。 寿命非常长，普遍在寿命非常长，普遍在5万万-10万小时之间，因万小时之间，因为为LED是半导体器件是半导体器件,即使是频繁的开关，即使是频繁的开关，也不会影响到使用寿命也不会影响到使用寿命 16LED元件的体积非常小：更加便于各种设备的布置和设计，元件的体积非常小：更加便于各种设备的布置和设计，而且能够更好地实现夜景照

11、明中而且能够更好地实现夜景照明中“只见灯光不见光源只见灯光不见光源”的的效果效果 。LED响应时间非常快：在微秒级别响应时间非常快：在微秒级别,只要开关一开只要开关一开,马上就马上就会亮会亮,不会出现不会出现 延迟的和闪烁的现象延迟的和闪烁的现象 。电电 压：压：LED使用低压电源，比使用电源更为安全使用低压电源，比使用电源更为安全。可以通过控制半导体发光层半导体材料的禁止带幅的大小：可以通过控制半导体发光层半导体材料的禁止带幅的大小：从而发出各种颜色的光线，且彩度更高从而发出各种颜色的光线，且彩度更高LED的发出的光线能量集中度很高：集中在较小的波长窗的发出的光线能量集中度很高：集中在较小的

12、波长窗口内，纯度高。口内，纯度高。可以通过控制半导体发光层半导体材料的禁止带幅的大小：可以通过控制半导体发光层半导体材料的禁止带幅的大小：从而发出各种颜色的光线，且彩度更高，从而发出各种颜色的光线，且彩度更高， 17(3)、LED应用优缺点优点优点已跨进室内灯光市场已跨进室内灯光市场全彩亮丽室内室外市场扩大全彩亮丽室内室外市场扩大单位白光发光已突破单位白光发光已突破200 lm/w发光密度继续提高中发光密度继续提高中省电省电有效投光率高有效投光率高降价空间大降价空间大低电压启动低电压启动温度安定性温度安定性发光强度控制容易发光强度控制容易商品设计自由度高商品设计自由度高调光容易调光容易缺点缺点

13、 成品价格高成品价格高 散热问题散热问题 产品标准化问题产品标准化问题 测试标准化问题测试标准化问题18二，LED发展趋势1. LED光源的发展趋势2. LED产业政策和机遇3. LED产业链191， LED光源的发展趋势LED光源技术市场前景：光源技术市场前景： LED理论上每瓦的发光效率高达理论上每瓦的发光效率高达370 LM/W,在目前芯在目前芯片结构不做任何改变的情况下良好的工艺让片结构不做任何改变的情况下良好的工艺让LED每瓦每瓦到达到达150LM没有任何问题，当达到这种亮度的时候，没有任何问题，当达到这种亮度的时候，所有的照明领域基本上都可以替代了。预计在未来所有的照明领域基本上都

14、可以替代了。预计在未来13年内年内LED光源将达到每瓦光源将达到每瓦300流明的光效率。流明的光效率。2012年年2月月4日日CREE实验室公布的数据显示实验室公布的数据显示LED已达到了每瓦已达到了每瓦254流明的光效率。流明的光效率。202、 LED产业政策刺激刺激LED产业发展国家政策产业发展国家政策 中国白炽灯淘汰路线图发布中国白炽灯淘汰路线图发布,中国逐步淘汰白炽灯路线图分为五个阶段：中国逐步淘汰白炽灯路线图分为五个阶段：2011年年11月月1日至日至2012年年9月月30日为过渡期，日为过渡期，2012年年10月月1日起禁止进口和销日起禁止进口和销售售100瓦及以上普通照明白炽灯，

15、瓦及以上普通照明白炽灯，2014年年10月月1日起禁止进口和销售日起禁止进口和销售60瓦及以瓦及以上普通照明白炽灯，上普通照明白炽灯，2015年年10月月1日至日至2016年年9月月30日为中期评估期，日为中期评估期，2016年年10月月1日起禁止进口和销售日起禁止进口和销售15瓦及以上普通照明白炽灯，或视中期评估结果进瓦及以上普通照明白炽灯，或视中期评估结果进行调整。行调整。 LED产业发展产业发展“十二五十二五”规划规划, 从国家发改委公布的半导体照明节能产从国家发改委公布的半导体照明节能产业发展意见来看，我国半导体照明产业今后的发展目标是业发展意见来看，我国半导体照明产业今后的发展目标是

16、:到到2015年，产值年，产值年均增长率在年均增长率在30%左右产品市场占有率逐年提高，功能性照明达到左右产品市场占有率逐年提高，功能性照明达到20%左右，左右，液晶背光源达到液晶背光源达到50%以上，景观装饰等产品市场占有率达到以上，景观装饰等产品市场占有率达到70%以上以上;企业自企业自主创新能力明显增强，大型主创新能力明显增强，大型MOCVD装备、关键原材料以及装备、关键原材料以及70%以上的芯片实以上的芯片实现国产化，上游芯片规模化生产企业现国产化，上游芯片规模化生产企业3 5家家;产业集中度显著提高，拥有自主产业集中度显著提高，拥有自主品牌、较大市场影响力的骨干龙头企业品牌、较大市场

17、影响力的骨干龙头企业10家左右家左右 ；初步建立半导体照明标准；初步建立半导体照明标准体系，实现年节电体系，实现年节电400亿亿kWh 213,LED产业链22三，三，LED的光学部分的光学部分231，光的定义 在科学上的定义，光有时候是指所有的电磁波谱。在科学上的定义，光有时候是指所有的电磁波谱。光是由一种称为光子的基本粒子组成。具有粒子光是由一种称为光子的基本粒子组成。具有粒子性与波动性，或称为波粒二象性。光可以在真空、性与波动性，或称为波粒二象性。光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。空气、水等透明的物质中传播。 光的速度：光在真空中的速度为每秒光的速度：光在真空中的速度为每秒30万

18、千米万千米（精确点就是（精确点就是c=299792458m/s），光从太阳到），光从太阳到地球只需八分钟。地球只需八分钟。 2425 1,光学术语与单位光学术语与单位光通量：点光源或非点光源在单位时间内所发光通量：点光源或非点光源在单位时间内所发出的能量出的能量,其中可产生视觉者其中可产生视觉者(人能感觉出来的辐射人能感觉出来的辐射通量通量)即称为光通量。光通量的单位为流明即称为光通量。光通量的单位为流明(简写简写lm),1流明流明(lumen或或lm)定义为一国际标准烛光的定义为一国际标准烛光的光源在单位立体弧角内所通过的光通量。这个量光源在单位立体弧角内所通过的光通量。这个量是对光源而言，

19、是描述光源发光总量的大小的，是对光源而言，是描述光源发光总量的大小的，与光功率等价。光源的光通量越大，则发出的光与光功率等价。光源的光通量越大，则发出的光线越多线越多26（2）发光强度：）发光强度： 简称光强，国际单位是简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写（坎德拉）简写cd。Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时，则光强为的光通量。光源辐射是均匀时，则光强为I=F/，为立体角，单位为球面度（为立体角，单位为球面度（sr）,F为光通量，单位为光通量，单位是流明，对于点光源由是流明，对于点光源由I=F/4 左右。左右。

20、这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。可这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。可以说，发光强度就是描述了光源到底有多以说，发光强度就是描述了光源到底有多“亮亮”，因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。发因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。发光强度越大，光源看起来就越亮，同时在相同条件光强度越大，光源看起来就越亮，同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮下被该光源照射后的物体也就越亮27光强分布光强分布28（3）光照度：）光照度： 光照度的单位是勒克斯，是英文光照度的单位是勒克斯，是英文lux的音译，的音译，也可写为也可写为lx。被光均匀照射的物体，在。被光均匀照射的物体，

21、在1平方平方米面积上得到的光通量是米面积上得到的光通量是1流明时，它的照流明时，它的照度是度是1勒克斯。勒克斯。 可用照度计直接测量可用照度计直接测量照度照度流明流明面积面积( m2 )29（4）LED发光角度发光角度通常称角度，指于垂直光束中心线之一平面上，发光通常称角度，指于垂直光束中心线之一平面上，发光强度等于强度等于50%最大发光强度的二个方向之间的夹角最大发光强度的二个方向之间的夹角 。30（5）光）光 效：光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量效：光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源节能的重要指标。单位：每瓦流明（光源节能的重要指标。单位：每瓦流明（Lm/w）。）。（6）

22、灯具效率（也叫光输出系数）是衡量灯具利用能量效）灯具效率（也叫光输出系数）是衡量灯具利用能量效率的重要标准，它是灯具输出的光通量与灯具内光源输率的重要标准，它是灯具输出的光通量与灯具内光源输出的光通量之间的比值。出的光通量之间的比值。31（6）显色性：）显色性： 光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度；光源的显色性是由显色指数来表明，它表示逼真的程度；光源的显色性是由显色指数来表明，它表示物体在光下颜色比基准光（太阳光）照明时颜色的偏离，物体在光下颜色比基准光（太阳光）照明时颜色的偏离，能较全面反映光源的颜色特性。显色性高

23、的光源对颜色表能较全面反映光源的颜色特性。显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色表现较差，我们所见到的颜色偏差也较大。国光源对颜色表现较差，我们所见到的颜色偏差也较大。国际照明委员会际照明委员会 CIE 把太阳的显色指数定为把太阳的显色指数定为 100 ，各类光源，各类光源的显色指数各不相同，如：高压钠灯显色指数的显色指数各不相同，如：高压钠灯显色指数 Ra=23 ，荧，荧光灯管显色指数光灯管显色指数 Ra=6090 32 （7）以绝对温度）以绝对温度 K 来表示，即将一标准黑体加热，来表示，即将一标

24、准黑体加热，温度升高到一定程度时颜色开始由深红温度升高到一定程度时颜色开始由深红 - 浅红浅红 - 橙橙黄黄 - 白白 - 蓝，逐渐改变，某光源与黑体的颜色相同蓝，逐渐改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。 光源色温不同，光色也不同，色温在光源色温不同，光色也不同，色温在3000k以下有以下有温暖的感觉，达到稳重的气氛；色温在温暖的感觉，达到稳重的气氛；色温在3000k-5000k为中间色温，有爽快的感觉；色温在为中间色温，有爽快的感觉；色温在5000k以以上有冷的感觉。上有冷的感觉。 3334四，LED的与传统

25、效率对比 灯具总效率对照：灯具总效率对照：(光源发展的历史：白炽灯直管型荧光灯高效电子节能灯LED灯)90%使用光源LED荧光灯荧光灯普通灯泡普通灯泡高压钠灯高压钠灯光源光效90流明/瓦80流明/瓦20流明/瓦100流明/瓦电源效率90%85%100%有效光照效率90%60%60%60%灯具(取光)效率90%60%60%60%寿 命50000小时2000小时2000小时10000小时35各种光源灯具的实际效率各种光源灯具的实际效率：各种光源灯具的实际效率：LEDLED计算：计算：9090* *0.900.90* *0.900.90* *0.9=65.60.9=65.6流明流明/ /瓦瓦 荧光灯

26、计算：荧光灯计算：8080* *0.850.85* *0.60.6* *0.6=24.50.6=24.5流明流明/ /瓦瓦普通灯泡计算：普通灯泡计算：2020* *1 1* *0.60.6* *0.6=7.20.6=7.2流明流明/ /瓦瓦高压钠灯计算：高压钠灯计算：100100* *0.90.9* *0.600.60* *0.60=32.40.60=32.4流明流明/ /瓦瓦 可见，可见，LEDLED灯具实际效率是一般荧光灯的灯具实际效率是一般荧光灯的2.62.6倍，是普通白倍，是普通白炽灯泡的炽灯泡的9 9倍，是高压钠灯的倍，是高压钠灯的2.022.02倍。倍。即：即：LEDLED灯钠灯之

27、间功率可换算为：灯钠灯之间功率可换算为： 75W LED 75W LED灯灯=150W=150W钠灯；钠灯； 125W LED 125W LED灯灯=250W=250W钠灯；钠灯； 225W LED 225W LED灯灯=400W=400W钠灯钠灯36节省预算节省预算节省预算：按照一个灯泡来计算节省资金节省预算：按照一个灯泡来计算节省资金1 1、寿命计算、寿命计算 节能灯的寿命一般在节能灯的寿命一般在18001800小时，按照每天小时，按照每天6 6小时照明计算为小时照明计算为300300天。如果按照天。如果按照一个节能灯平均一个节能灯平均1515元来计算，元来计算，1010年内要换至少年内要换至少1010次灯泡，一万个节能灯泡在次灯泡，一万个节能灯泡在1010年年内要更换内要更换1010万个节能灯泡。总花费（