LED技术培训课件

LED照明基础2011-10-61LED照明基础内容简介LED的发展史LED的现况LED的特性LED的应用和公司LED产品2011-10-62什么是LEDLED的全称LightEmittingDiode,即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。2011-10-63LED的发展史1907年HenryJosephRound第一次观察到场致发光现象。1936年GeorgeDestiau第一场使用场致发光这个术语。60年代初，试验中，LED需要置放在液化氮中第一个商业LED仅仅只能发出不可见的红外线，但是迅速应用于感光与光电领域。60年代末，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED70年代中，采用双层磷化稼能够发出黄色光。70年代末，LED出现绿色光。90年代中，LED最终出现蓝色光。90年代末白光的LED开发成功目前LED已经可以发出紫外光。除此以外，LED的光通量也在与日俱增，最新的实验室数据是186lm/W2011-10-65LED发展计划2011-10-66LED发展计划美国LED行业的预测2011-10-67LED优点高光效高节能光源方向性好光色多安全性高环保寿命长光源快速响应灯具结构合理运行成本低

2011-10-69LED优点2011-10-610LED同几种光源的比较名称

耗电量（W）工作电压

（v）协调控制

发热量

可靠性

使用寿命

（h）金属卤素灯

100220不易

极高

低

3000霓虹灯

500较高

高

高

宜室内

3000镁氖灯

16W/m220较好

较高

较好

6000日光灯

4-100220不易

较高

低

5000-8000冷阴极

15W/m需逆变

较好

较低

较好

10000钨丝灯

15-200220不宜

高

低

3000节能灯

3-150220不宜调光

低

低

5000LED灯极低

直流12-36V

多种形式

极低

极高

100000LED光源在性能方面远远优于其他光源！！！2011-10-611LED分类LED按照发光颜色分类红光橙光绿光蓝光白光红光橙光绿光蓝光统称为色光，主要应用在指示或装饰方面白光又可细分为暖白中性白冷白。白光是我们照明行业主要用到的光源。2011-10-6132011-10-614白光LED产生----单芯片InGaN(蓝)/YAG荧光粉

这是一种目前较为成熟的产品。这些产品采用芯片倒装结构,提高发光效率和散热效果。荧光粉涂覆工艺的改进,可将色均匀性提高10倍。实验证明,电流和温度的增加使LED光谱有些蓝移和红移,但对荧光光谱影响并不大。寿命实验结果也较好。InGaN(蓝)/红荧光粉+绿荧光粉色温可达到3000K-6000K,Ra达到82-87,。InGaN(紫外)/(红+绿+蓝)荧光粉此类白光LED,其Ra大于等于90,但发光效率还不够理想2011-10-615白光LED产生----单芯片2011-10-617白光LED产生----双芯片双芯片可由蓝LED+黄LED、蓝LED+黄绿LED以及蓝绿LED+黄LED制成,此种器件成本比较便宜,但由于是两种颜色LED形成的白光,显色性较差,只能在显色性要求不高的场合使用。

2011-10-618白光LED产生----多芯片(蓝色+绿色+红色)LED这种通过RGB方法合成白光这种方法主要的问题是绿光的转换效率底，所以总体的效率不高。同时三种颜色的LED的正向电压和光输出不同，两外它们的温度特性和光维持特性也不相同，因而对电路的要求也比较高。2011-10-619LED封装2011-10-621LED封装形式为满足不同产品的需要，LED的封装形式也出现了多样化，下面简单介绍一下：

2011-10-622LED封装形式

2011-10-623LED常用词汇总结7.经济寿命：在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出减至特定的小时数。室外的光源为70%，室内的光源为80%。8.色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。光源色温不同，光色也不同，色温在3000k以下有温暖的感觉，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5000k以上有冷的感觉。单位：K。9.显色性：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（太阳能）照明时颜色的偏离能较全面反映光源的颜色特性。要正确表现物体本来的颜色需使用显色指数高的光源。单位：Ra。10.眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可以造成视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。2011-10-625LED特性LED的电学特性LED的光学特性LED的热特性

2011-10-626LED电特性LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。

2011-10-627LED电特性C-V特性LED的芯片pn结面积大小不一，使其结电容也不一C-V特性呈现二次函数关系是电容与电压的关系最大允许功耗PFm响应时间是LED点亮与熄灭所延迟的时间。响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。LED点亮时间——指接通电源使发光亮度达到正常的10%开始，一直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间。LED熄灭时间——指正常发光减弱至原来的10%所经历的时间。不同材料制得的LED响应时间各不相同2011-10-629LED防静电

LED产品在加工生产的过程中要采取防静电措施，如：工作台要接地，工人要穿防静电服装，带防静电环，以及带防静电手套等，有条件的可以安装防静电离子风机，进入生产车间人员做人体静电综合测试等，同时要保证生产车间的湿度在65%左右，以免空气过于干燥产生静电，尤其是绿色LED容易被静电损坏。另外，不同质量档次的LED抗静电能力也不一样，质量档次高的LED抗静电能力要强一些。据统计，由于操作不当，LED产品有30%被静电损坏。2011-10-630LED光特性发光强度是表征发光器件发光强弱的重要性能。LED大量应用要求是圆柱、圆球封装，由于凸透镜的作用，故都具有很强指向性：位于法向方向光强最大，其与水平面交角为90°。当偏离正法向不同θ角度，光强也随之变化。发光强度随着不同封装形状而强度依赖角方向。发光强度的角分布θ是描述LED发光在空间各个方向上光强分布。它主要取决于封装的工艺，透镜的材料，透镜的曲率，芯片周围的反光杯。2011-10-631LED光特性2011-10-632LED光特性发光峰值波长及其光谱分布如图1蓝光InGaN/GaN发光谱峰λp=460～465nm2绿光GaP:N发光谱峰λp=550nm3红光GaP:Zn-O发光谱峰λp=680～700nm4红外GaAs发光谱峰λp=910nm5Si光敏光电管通常作光电接收用6标准钨丝灯2011-10-633LED光特性光通量是表征LED总光输出的辐射能量，它标志器件的性能优劣。光通量为LED向各个方向发光的能量之和，它与工作电流直接有关。随着电流增加，LED光通量随之增大。可见光LED的光通量单位为流明（lm）。LED向外辐射的功率——光通量与芯片材料、封装工艺水平及外加恒流源大小有关。2011-10-634总光通量的测量——积分球法积分球法使用积分球将使LED总通量的测量更加简单。带有两个入射孔和一个于探测器的出射孔的积分测量可对待测LED的自吸进行修正。2011-10-6352011-10-636LED光特性发光效率LED效率有两种

内部效率：pn结附近由电能转化成光能的效率。内部效率只用来分析和评价芯片优劣的特性

外部效率：辐射到外部的效率。发光效率：辐射出光能量（发光量）与输入电能之比量子效率η=发射的光子数/pn结载流子数流明效率：LED的光通量/外加耗电功率流明效率是评价具有外封装LED特性，LED的流明效率高指在同样外加电流下辐射可见光的能量较大，故也叫可见光发光效率。理论计算中，最大的流明下来率为628lm/W。同此相比，LED未来的发展前景很广阔。2011-10-637LED光特性几种常见色光的效率对比LEDλp材料可见光发光效率（lm/w）外量子效率发光颜色（nm）最高值平均值红光700GaP:Zn-O2.4121~3660GaAlAs0.270.50.3650GaAsP0.380.50.2黄光590GaP:N-N0.450.1

绿光555GaP:N4.20.70.015~0.15蓝光465GaN

10

白光谱带GaN+YAG小芯片1.6

大芯片182011-10-638LED热学特性LED的光学参数与pn结结温有很大的关系。一般工作在小电流IF＜10mA，或者10~20mA长时间连续点亮LED温升不明显。若环境温度较高，LED的主波长或λp就会向长波长漂移，BO也会下降，尤其是点阵、大显示屏的温升对LED的可靠性、稳定性影响应专门设计散射通风装置。LED的主波长随温度关系可表示为λp（T′）=λ0（T0）+△Tg×0.1nm/℃由式可知，每当结温升高10℃，则波长向长波漂移1nm，且发光的均匀性、一致性变差。这对于作为照明用的灯具光源要求小型化、密集排列以提高单位面积上的光强、光亮度的设计尤其应注意用散热好的灯具外壳或专门通用设备、确保LED长期工作。2011-10-639LED热学特性LED测量的环境温度一般为Tamb＝25oC。随着温度的增加，LED波长的中心会发生蓝移或红移随着温度的增加，LED的光强将会减小2011-10-640LED热学特性2011-10-641LED热学特性2011-10-642LED热学特性2011-10-643LED热学特性LED散热结构2011-10-644LED应用照明应用：

2011-10-645LED应用汽车部分：以汽车內装使用包括了仪表板、音箱等指示灯，及汽车外部(第三刹车灯、左右尾灯、方向灯等)，目前欧洲系列车种包括奥迪、宝马、福斯等品牌全系列采用高亮度LED，而车厂中，丰田汽车也率先将仪表板的背光板换成高亮度LED，其他各车厂新车，也在陆续采用。2011-10-646LED应用装饰：可广泛应用在发光立体字；建筑景观外观发光体；高架、高楼、公路、桥梁、地标、标志建筑发光源；广告立体字、标志、标识、指示光源；商业空间、机场、建筑工程、地铁、医院、饭店、白货商场、广场、餐馆、PUB设计灯光；汽车、运输、轮船、宣传指示警示光源；电脑、手机、通信、滑鼠、信号传输应用光源2011-10-647LED应用2011-10-648LED应用2011-10-649LED应用照明由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好，以及热辐射低、体积小、便于携带等特点，可广泛应用于防爆、野外作业、矿山、军事行动等特殊工作场所或恶劣工作环境之中。2011-10-650公司LED产品LED球泡灯LED日光灯2011-10-651公司LED产品LED蜡烛灯LED射灯LEDPA灯2011-10-652公司LED产品LED筒灯LED导轨灯LED天花射灯2011-10-653公司LED产品LED路灯2011-1