LED的发展方向未来5年的方向培训资料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LED的发展方向未来5年的方向-一、什么是LED的发展方向？我们所说LED的发展方向有两层含义：一是它的应用领域；二是它本身如何发展。LED是发光二极管的简称.它是一种半导体器件，我们仅讨论白光LED。白光LED的应用范围越来越宽,但是它的最大和最终的应用是在家庭照明方面。白光LED具有诸多的优点，非常适合做照明光源。但是它要在家用照明上得到大量的应用，还必须在价格、发光效率、可靠性等方面有更多的突破，这三者缺一不可。而且需要LED生产厂家和灯具厂家的共同努力。明确了LED的应用领域，就要解决LED本身

2、应该怎么做了。二、家用照明大功率不是LED的发展方向在家用照明方面，大功率LED我们用了很多，也做了很多的产品上市，尽管它的优点有很多，但是它存在的问题却难以克服，最终也就导致我们放弃了使用它。价格太高，无法降下来。尽管和开始的价格比较，现在的大功率LED的价格已经是很温柔了，但是距离人们能够接受的程度仍然相差太远。大功率LED的耗电很大，当然发热就大，必须要解决它的散热问题，这就使灯具的成本大幅上升，使它销售起来就更加困难。大功率LED的体积很小，我们称之为点光源。但这恰好就成了它的不足。作为一个发光体，人们都很自然的要用眼睛去看它一下，这时它可能要伤害到你的眼睛。这就让所有的人都讨厌它。它

3、的驱动电流大，而工作电压很低，对驱动电源的要求非常苛刻，必须要使用专用电路，就使成本又大幅上升。它的色温太高，光线显得阴冷令人不舒服。虽然有暖白色的品种可供选择，但是光效又下降太多。所以我们的结论是：大功率LED在家用照明方面没有用武之地。三、哪种LED才值得发展？目前LED发光效率最高的就是5小功率LED，它的发光效率轻易的就能达到100LM/W，而且正在快速提高，已经超过了150LM/W。国内小功率LED的发光效率也在不断提高,而白炽灯的发光效率不到20LM/W，小功率LED的发光效率已经明显比白炽灯高出很多了，而且性能稳定，其发光效率还可大幅度的提高。多个小功率LED聚集到一起，完全能够

4、实现照明功能。例如我公司最新的LED发光效率为100LM/W的照明效果演示装置，就是用300多个0.06瓦的小功率LED制作的。目前我们制作照明用的小型LED照明灯或者LED楼道灯等产品，都是用几十个小功率LED制作的。小功率LED就基本克服了上述大功率LED的不足：不考虑散热问题就可使用现有的灯具；可不用专用的驱动电路；光珠间的串联并联可灵活应用；为了改善色温可在中间夹杂其它色彩的光珠；为了保护光珠提高整灯的可靠性我们就有可能在每个串联支路都加上保护器件；其光线是散开的对人眼没有伤害等等。现在我们制作出来的照明灯其价格已经在人们的可接受范围内，并越来越受到大众的青睐。随着技术的必然发展，它的

5、各种性能会更加提高，成本也会降低。四、小功率LED还有哪些工作要做？想方设法的降低成本。目前白光LED的成本约4毛，有希望降低50%或更多。A采用大规模流水生产线，把生产效率提高再提高。B降低材料损耗。比如减小发光面的高度;采用长短两种规格的引脚等。我们在实际的使用中就感到，引脚太长完全是浪费，我们还没有发现需要长引脚的场合。C在不降低质量的情况下选用便宜的替代材料。投入资金和人力在发光效率上尽快的取得突破，太阳能电池就是很好的借鉴。目前LED仅有百分之十几的发光效率实在是太低了，大有潜力可挖。同时发光效率的提高就意味着热量的减少。LED在理论上其寿命是相当长的，但实际使用中却不是这么回事。它

6、的损坏机理还有待进一步研究，使其寿命至少达到或接近理论值。现在白光LED的制作方式是兰光加荧光粉，必须寻找新的制作方法，才有可能大幅提高LED的发光效率，降低它的生产成本。目前LED的额定工作电流是20mA，使它的工作电流再尽量降低其意义太重大了。很多技术文章探讨的方向是怎样来提高LED的工作电流，我认为是不恰当的。工作电流大了，热量也就大了，散热措施也要加强。五、LED灯的供电LED灯的供电目前多数是用220V市电直接用阻容降压来获得。这种方式的好处是线路简单，成本低。但它的坏处是很多人所不了解的。首先是不安全。220V稍不注意可是要收人命的。照明器具是和人类接触较多的电器，尤其是小孩和老人

7、最不安全。其次是大量使用电容直接串接在供电线路中，很可能造成市电供电线路的自激震荡而形成事故，是电力供电局最忌讳并反对的。再次是电容的使用特点，它的耗电和负载无关，在自动开关时看见灯不亮了，但实际上整个灯还在用电。还有就是用220V供电对元器件和光珠的性能要求就要高得多，它们就容易被损坏。国家规定安全电压是36V，我们建议就用36V的低压直流来作为照明的供电电压，其好处是：1、安全，在万一有漏电的情况下也不会造成人身伤亡事故。2、效率最高，在用自动开关的情况下，灯灭就肯定不耗电了。3、这个电压是最适宜LED光珠的使用，光珠不会被损坏，整灯中所用元器件最少当然成本就最低。我们采用这种方式搞了好几

8、个楼盘，效果真的是很好。现在我们正在起草有关的标准，希望国家建设部能出台新的住宅标准，规定24V或36V就是照明电压。一旦确定，全国人民就都能受益了，就真正实现了资源的最佳配置。六、LED灯的控制实现LED的自动控制现在一般是采用声光控制开关或人体感应开关。按照国家“消防法”的规定：开关底盒内不得敷设零线，在住宅建筑的开关预留孔内就只有一根火线了。而现在市场上销售的声光控或人体感应开关，都无法实现对节能灯和LED的控制，或必须要有零线才能工作，这就和现有的国家标准是冲突的。我们开发成功的自动开关包含了这两种类型，其静态工作电流（通电状态不需要点亮灯时整灯的耗电），经过权威检测机构的严格测试，证

9、明其耗电电流不超过20微安（4.4W），可以使用3W40W的节能灯或2.5W20W的LED灯。这样就可以在走廊、过道、阳台、仓库、车库、地下室或其它场合安装这种自动开关，实现对灯的自动控制了。而在市场上流行的自动开关经我们检测在灯不亮的情况下它本身的耗电都在14mA以上。有对比数据可以证明：使用新型的自动开关配5W的节能灯就比使用25W白炽灯配现在市面流行的自动开关一年节省的电费就是31元。据保守估计，成都市现在正在使用的这类灯不会少于250万盏，若全部改用节能灯配新型自动开关仅电费就可节省7550万元以上，全国就可节省几十亿元，更不要说是用LED灯了。节能灯由于存在环境污染等诸多的不足肯定会

10、很快的被淘汰，所以LED灯的发展前景是非常的美好一、节能灯是白炽灯的进步众所周知,白炽灯是爱迪生的重要发明,这个重要的发明使人类从此告别了黑暗,迎来了光明.但是白炽灯太耗电了,它大概只有不到十分之一的能量才变成了光能,其它都是热能白白的被浪费掉了.所以人们都在想办法要用新的光源来替代白炽灯.节能灯就应运而生了.由于它相比而言便宜又好制作,所以就得到了大量的应用,有逐步取代白炽灯的趋势.二、节能灯的发光原理节能灯的两极是普通的钨丝.钨丝通电发热后,就能发射出电子.在灯管两侧加上比较高的电压,形成电场,这些电子就会在灯管里被加速,形成有一定速度和能量的电子流.灯管是被抽成真空的，里面充有汞，就是我

11、们称为的水银。在灯管通电发热的情况下,这些水银从液态蒸发就变成了气态.形成游离状态的汞原子。电子流中的电子以一定速度打在汞原子上,使汞原子受到激发,变成激发状态的电离子.称为发生了阶跃，激发状态的汞过了很短的时间就自发地回落到原来的状态,同时释放出紫外线光，紫外线光不能用来照明.于是我们在灯管的内壁涂了一些荧光物质,在紫外线光的轰击下,荧光物质受到激发以后,就能发出比较自然的光线,可用于我们照明。市面上较常见的节能灯管有一般的普通灯管及渐为主流的三基色灯管，和白炽灯泡相比都有省电的优点。所不同的是普通灯管的显色性偏低，而三基色的灯管则呈现出自然的阳光色，并且在显色性及光效率上都更胜过一般的普通

12、灯管。从上面我们就可以知道，汞在节能灯管中是起中介作用的，没有汞节能灯就不会发光。每支灯管里的汞是很少的，笔者的工厂就是生产节能灯管的专业厂。据查：一支管径为36毫米的粗管径荧光灯含汞量在2545毫克，一支管径为26毫米的细管径荧光灯含汞量为20毫克，一支管径为10毫米的紧凑型荧光灯含汞量为10毫克。汞在常温下呈液态，是一种易流动的银白色液态金属。汞在荧光灯管里作为气体放电介质而存在，不但提高了灯的光效，而且丰富了光源的种类。所以目前的节能灯光源都含有汞。由于汞的沸点很低，在常温下即可蒸发，废弃的荧光灯管破碎后，立即向周围散发汞蒸气，瞬时可使周围空气中的汞浓度达到每立方米1020毫克，国家规定

13、的汞在空气中的最高允许浓度为每立方米0.01毫克。它还可以随着空气而流动.一旦进入人体的汞超过某一阈值，就会破坏人的中枢神经系统，造成对身体的极大危害。汞进入人体后很难被排除。笔者工厂的工人有十多年没有接触汞了,但现在检查身体汞的含量仍然很高，而且随时都还在打排汞针。所以笔者对节能灯有种本能的恐惧。其实含汞照明灯在使用过程中一般没有什么污染，污染主要是报废后电光源被随意丢弃，破裂造成汞扩散到空气中，危害人体健康，污染环境。由于回收困难和回收价值太低，加之它还有许多的其它弊病，所以唯一的办法就是淘汰它。三、节能灯有些什么缺点1、生产过程中和使用废弃后有汞污染,目前西方国家对汞污染是相当的重视.国

14、人也越来越认识到了汞污染的危害性.2、由于是玻璃制品,易破碎,不好运输,不好安装.3、其耗电量还是嫌大了些.4、容易损坏,寿命短,节能不省钱这句话就是它的最好写照.四、LED灯有什么优点1，节能.白光LED的能耗仅为白炽灯的1/8，节能灯的1/2.2，长寿.寿命可达10万小时以上,对普通家庭照明可谓一劳永逸.3，可以工作在高速状态.节能灯如果频繁的启动或关断灯丝就会发黑很快的坏掉.4，固态封装，属于冷光源类型。所以它很方便运输和安装，可以被装置在任何微型和封闭的设备中，不怕振动，基本上用不着考虑散热。5，LED技术正日新月异的在进步，它的发光效率正在取得惊人的突破，价格也在不断的降低。一个白光

15、LED进入家庭的时代正在迅速到来。五、为什么首选楼道灯来应用LED1，目前比较而言，LED的售价还较高，楼道灯是共用设施，大家就能承担。2，楼道灯现在普遍是使用白炽灯，若换用LED灯，节电的效果就特别明显。3，楼道灯在白天是熄灭的。晚上就频繁的启动或关断。不要说是节能灯，就是白炽灯都会很快的玩完。但是LED灯却是不怕，因为它的发光机理与白炽灯和节能灯都不同，就恰恰非常的适应在高速的开关工作状态，绝对不会因为是这个原因而损坏。4，LED灯的寿命很长，就免除了楼道灯经常需要维修的尴尬状况。六、LED灯能直接替换现在的楼道灯吗？不能。由于现在大家使用的楼道灯是白炽灯，根本就无法用LED灯或节能灯去替

16、换，所以如果要换用LED灯就必须也要换用声光控开关。现我公司有专用的一体化的LED声光控楼道灯，直接就使用220V的市电，非常方便使用。目前我公司正受有关单位的委托，起草LED楼道灯的技术标准。技术标准一旦被国家建设部选中，就会成为楼房建设的基本标准来执行。在这个标准中，我们将强烈建议楼道灯的使用电压用直流的24V，其好处和原因我们会另文介绍。随着技术的发展，成本的降低，LED灯取代节能灯也就自然的成为必然的了。记者：最近一段时间各照明媒体对LED照明技术、产品的报道很多，有人甚至说“高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后，最伟大的发明之一。”作为照明领域知名专家，您认为LED是未来最理想

17、的照明光源吗？对其未来的发展有什么看法？陈教授：LED进入照明领域这是科技进步和人类的福音，它是有诸多优势，潜力很大，还有待研究、发展和提高。现大家给予关注、勉励和充分的财力、精力投入是十分必要的，有得于LED的进步，但过于拔高或者轻易地冠以“最”字级评级，我们这个年龄段的中国人是较难接受的，我认为多做少讲更务实和有效。记者：目前，LED产品主要是用于汽车照明和室外照明方面，而没有室内照明。您有什么看法在这方面？陈教授：LED在装饰、景观、讯号、红绿交通灯、庭院灯、汽车部份灯以及某些特殊用途照明已被人们广泛接受，但它的散热，光学设计、单频功率和输出光通量以及性价比还差强人意，当然其光效也有待进

18、一步提高。目前，商业用白光LED的光效还在50-60lm/W，而1W的白光LED价位约要人民币30元左右，这些都需要改进和提高才能应用于室内照明。记者：节约能源除了使用低能耗的产品外，使用可再生能源也是有效的手段，最近一段时间夏普等公司相继推出太阳能LED照明产品，这可以看作是LED发展的一个方向吧？陈教授：LED和太阳能、风能结合使用中，由于LED的低压驱动特性，它更是有应用优势，而且人类现有传统能源如：石油、煤、天燃气、核能等都在200年左右时间以内要枯竭，因此推广太阳能和风能等可再生能源是行之有效的，LED照明向这方面发展是必然的趋势，而且也具备相当的优势。记者：中国南方沿海城市天气阴晴

19、不定，梅雨季节时阳光不充足，而风力也不大，这些因素是否会影响到太阳能、风能的推广使用？陈教授：这些问题，从技术上是可以解决太阳日照不足，风能有限等问题，甚至可以采取普通供电和再生能源互补的策略。现在问题还是太阳能和风能的利用效率不高及成本昂贵的实际问题，这方面问题还有待于再生能源的科技人员作出更大努力。记者：您不仅从事光电源方面的研究，也是博士生的导师，在电光源人才培养方面请谈谈您个人的一些想法。关键特性1.可靠性与使用寿命LED的预期使用寿命为5万个小时，而卤钨灯为2万个小时，钨白炽灯为3千个小时。相对于白炽灯，LED的结构坚固，不容易受振动影响，使用过程中光输出亮度也不会明显下降。基于多个

20、LED的照明方案还具备“冗余度”好处，即使一个LED出现故障，仍可以继续使用照明装置。正确使用LED(特别是正确控制LED的温度)，可有效延长LED的预期寿命。相反，如果温度过高，LED很容易损坏。LED应用在汽车照明上还牵涉许多法律定义问题。大多数国家对刹车灯或头灯故障灯亮或熄灭有明确定义。但对采用多个LED的灯，很难准确定义照明灯是否已经损坏。制造商与立法机构正在定义LED的使用方法。2.效率/每瓦流明与标准的白炽灯相比，LED消耗每单位电能可以产生更多的光输出。但与卤素灯相比时，LED的实际光输出的优势并不明显。最新的LED具备出色的流明每瓦数值，但某些数值是在优化条件下取得的，而通常不

21、是在最高输出条件下获得的。一般而言，当LED的电流增加时，光输出量并未呈线性增加。因此，即使LED在0.5A电流下输出x流明，它在1.0A电流下也不会输出2x流明。3.响应速度以刹车灯和方向指示灯管为例，假设车辆时速为125公里/小时，即35米/秒时，白炽灯的热启动时间约为250毫秒，而反应迅速的LED可提早约8米距离发出刹车警告，从而有效避免汽车相撞。指示灯也是如此。4.方向性另一个关键特性是LED的发光方式。与白炽灯不同，LED只透过一个表面发光，这对头灯与航图灯应用有好处，但可能不适合车厢照明灯其它照明应用。控制LED的方法1.电流控制LED的一个基本问题是，LED是由电流控制的器件，其

22、电压降相对较低。最简单的方法是使用电阻限制LED的电流，但该方法并不适合采用额定电压为12V或24V电池的系统，因为电池的实际电压是从6V至18V或12V至36V。因此，如果需要保持亮度，就必须进行恒流控制。2.电流的线性控制线性控制指通过线性调节器保持通过LED的电流为常数。线性控制在某些情况下效率很低，例如，正向电压为3.5V的单1A(3W)LED，需要调节器在保持1A电流的同时将的额定12V电源降至8.5V，这样使用3WLED将浪费8.5W的功率。线性电流控制是产生噪声最少的技术，而且从EMC角度看，线性电流控制最安全。3.开关式调节器电感式开关恒流技术虽然产生的电子噪声较多，但它的效率

23、更高。根据LED的使用数量，可以采用降压或降/升压调节器。4.EMC问题必须尽量减少辐射与传导噪声，将噪声控制在容许极限内。虽然PWM方法的频率固定，且相对较容易进行滤波，但由于LED负载较为稳定，如果采取适当措施，磁滞控制器及PFM是合适的选择。开关式调节器的发展趋势是频率将更高，以减少电感/电容的体积。这对汽车应用而言，这总是最佳的解决方案。将频率保持在较低的水平有助于避免干扰问题。基频的“抖动”或“扩展”技术确实有助于符合类似峰值EMC测试要求，但最佳的方法是不产生任何辐射，而任何开关式调节器均难以实现这点。辐射热、传导热与热管理使用高亮度LED的用户(特别是汽车制造业)要面临的关键问题

24、与最大挑战之一，是LED的自热问题。LED的每瓦流明已取得了很大改进，但事实上LED的多数电能均转化成传导热。LED能产生的适合车厢照明的辐射热较少，但在寒冷气候中，头灯的辐射热却能有效地融化透镜上的雪。因此，热管理是可靠控制LED的关键。热管理主要指温度增加时减少电流。使用高亮度LED的优点是电流变化较大时，眼睛无法察觉到亮度变化。一般而言，电流下降25%，单个LED的亮度变化并不明显但是，LED会随温度与电流的变化而改变颜色，这点是否会影响汽车照明应用仍有待探讨。LED的频谱是否适用于照明，在一般夜视效果下是否会影响驾驶者的距离感，这些问题可能更加重要采用PWM方法来减低亮度比，而非直流电

25、控制，可得到更大的光暗比例，且色温不会发生变化，因此用PWM方法减低亮度是较好的方法。但是，频率的选择也很重要。一般认为频率为200Hz比较好，因为人眼不会感觉200Hz光的闪烁，此外较低的频率可确保处于低于开关式调节器的转换频率。但是，必须预见到头灯存在频闪效应的潜在问题。一种较为合适的方法是使用更高频率来调节LED的亮度，从而避免“偏摆”效应。此外，必须谨慎选择电感器，避免汽车内产生可听到的噪声。LED的温度传感也是需要解决的问题。热敏电阻器是广泛使用的方法，但使用热敏电阻器必须十分小心，温度控制响应应设定为LED需要减少的电流所对应的温度上限。当环境温度降低时，简单的温度控制可导致LED

26、的电流增加。图2给出了LED对环境温度的典型响应要求。LED的应用范围在汽车应用中，LED主要被用来外部与内部照明。外部照明设备涉及热极限与EMC问题，同时还有卸载负载测试的许多复杂标准，例如，电压是40V、60V、80V，还是100VLED的驱动电路必须符合汽车EMC规格的严格要求。对于通过高效、电感开关式调节器驱动的LED，符合上述要求有一定难度，所有预防措施将增加总体方案的成本。在外部照明应用领域，头灯、雾灯及指示灯是目标应用。由于LED所具备的优点，可广泛使用LED来营造车内舒适环境，比如仪表类照明灯、踏板照明灯、航图灯、后雾灯、汽车后刹车与指示灯，而用于显示汽车“娱乐信息”的平板显示

27、屏的混色背光照明及气氛照明将进一步增加LED的应用。Zetex的LED产品用于简单开关LED负载的BSP75器件，是具备ESD保护、过热、负载骤降、过电流与过电压保护的可靠的FET，适用于对电流高至1.2A的LED进行开关。如果需要同时监控电流(如显示刹车LED灯簇的故障)，Zetex的电流监测器ZXCT1081能适应60V电压瞬变和125工作温度。针对汽车LED控制，Zetex提供一系列开关式调节器，驱动电流可达1A。ZXLD1350、ZXLD1360与ZXLD1362是磁滞降压型转换器，可以驱动1WLED串和3WLED串。这些器件可确保用很少的元器件可靠地控制LED，并可以通过单一引脚，实

28、现关闭、软启动或PWM调光及温度控制等功能。什么是流明？发布日期：2005-9-18流明是光学亮度的科学术语，是指一个物体的视觉亮度。在外行人的术语中，它通常指的是亮度。流明是国际光流量单位。所谓的流明简单来说，就是指蜡烛一烛光在一公尺以外的所显现出的亮度。流明(Lumens)是氙气灯主要的技术指标，通常是以光通量来表示。光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力，单位是流明，也叫明亮度。坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。1.烛光、国际烛光、坎德拉（candela）的定义在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约2042K获1769）时，沿垂直方向的发光强度为1坎德拉。并且，烛光、国际烛光、坎德拉三个概念是有区别的，不宜等同。从数量上看，60坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。2.发光强度与光亮度发光强度简称光强