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LED照明技术ＬＥＤ在北京奥运会上大放异彩

ＬＥＤ在北京奥运会上大放异彩1、光通量：电光源产生发出的光能量，称为光通量，单位为流明(Lm)。2、光效：电光源每w电功率产生发出的光通量称为光效，单位为流明/瓦特(Lm/w)。3、有效瞳孔流明(俗称有效视觉光效)：指的是在电光源产生发出的光通量中，能被人的肉眼视觉感觉到那一部分可见光。照明领域中的有关概念名词

4、色温：指的是电光源产生发出的光的颜色。为直观量化，通常引入K氏温度的概念进行描述。色温分为：低色温、中度色温、高色温。5、显色性能：电光源发出的光，显示物体表面原本颜色的能力。光源显色性能越高，物体表面颜色越真实。为量化描述显色性能，引入显色指数R值的概念。以太阳光R=100值为标准，电光源的R值越接近100，说明电光源的显色性能越好。在工业、商业照明中应选用R值大的光源。

照明领域中的有关概念名词6、光源寿命：指的是电光源从点亮至熄灭的时间为光源的寿命，单位为小时(h)。7、电光源频闪及频闪效应：详见《论电光源频闪效应的危害性及改进技术对策》一文。8、亮度与照度

亮度：指的是人在看光源时，眼睛感觉到的光亮度。光源的光通量多，亮度就高。

照度：指的是光源照射到周围空间或地面上，单位被照射面积上的光通量。光源照射到周围空间和地面上的光通量多，照度就高。照明领域中的有关概念名词

绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材，以及调光控制调和控光器件），改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。绿色光源的技术性能:一是高光效、高亮度、高节能。二是太阳光色、高显色性能三是光通量稳定、不波动、无频闪效应危害。绿色照明

半导体照明新光源的优点：耗电低：仅为白炽灯的1/10寿命长：为白炽灯的100倍无环境污染：无汞色彩更接近自然光半导体照明

1.发光效率高白炽灯、卤钨灯光效为12~24lm/w,荧光灯为50~70lm/w,钠灯为90~140lm/W，大部分的耗电变成热量损耗。美国cree公司2010年1月宣布白光大功率ＬＥＤ光效已实现２０８ｌｍ/Ｗ，这相当于光电转换效率达到了65%,比现在节能灯的光电转换效率要高3倍。2.耗电量少小功率ＬＥＤ单管功率为0.003~0.06Ｗ，采用直流驱动LED的基本特征投入资金50亿日元到2007年30%的白炽灯被置换为半导体照明灯日本21世纪照明计划欧盟的彩虹计划应用半导体照明实现：高效节能不使用有害环境的材料模拟自然光2004年-2008年韩国政府计划投入1亿美元，企业提供30%的配套资金，2008年LED的发光效率达到80lm/W我国有近百名专家（两院院士）联名向国务院呼吁，以三峡工程的5%费用，支持我国的半导体照明产业，用5-10年的时间的努力，1/3照明应用半导体照明，每年可以节约的电量1000亿度，多于一个三峡水电站的发电量（800亿度）国家启动国家半导体照明工程韩国“固态照明计划”

中国专家的呼吁截至到2008年底，国家半导体照明工程取得的重大进展情况如下：

1、探索性、前沿性材料生长和器件研究出现部分原创性技术。

国内已研制出280纳米紫外LED器件，20毫安输出功率达到毫瓦量级；

非极性氮化镓的外延生长，X射线衍射半峰宽由原来的780弧秒下降至559弧秒；

首次实现大面积纳米和薄膜型光子晶格LED，20mA室温连续驱动小芯片输出功率由4.3mW提升至8mW；

全磷光型叠层白光OLED发光效率已达到45流明/瓦;2、产业化关键技术取得较大突破。

国产芯片替代进口比例逐年增长，截至目前已接近50％。

功率型白光LED封装接近国际先进水平，以企业为主体的100流明/瓦LED制造技术进展较快，产业化线上完成的功率型芯片封装后达到75流明/瓦。

具有自主知识产权的功率型硅衬底LED芯片封装后效率接近60流明/瓦。它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。半导体发光二极管ＬＥＤ芯片结构１．双极芯片２．单极芯片LED封装技术ＬＥＤ的封装原料单极芯片双极芯片LED衬底材料的种类1.蓝宝石（Al2O3）2.硅(Si)3.碳化硅(SiC)LED封装技术蓝宝石衬底优点：技术成熟、器件质量好、易于生产。缺点：晶格失配和热应力失配，导热性和导电性差，需要使用导热性差的银胶固定，电极均在上表面造成发光效率减小，一般采用倒装结构。碳化硅衬底优点：导热系数高达490W/mK，比一般蓝宝石衬底25W/mK的导热效果好10~20倍。电流纵向流动，表面只有一个电极，出光面积增大。共晶焊技术能够很好的降低热阻，一般采用正装结构。缺点：成本较高，生产较难。区别碳化硅衬底与蓝宝石衬底最简单的办法就是看芯片上的引线数目，蓝宝石由于倒装有两根，共晶焊只有一根Cree公司产品简介XPE光通量输出业内领先配光曲线对称包在芯片温度小于30度C/85％RH环境下车间寿命无限热电通道隔离

XRE芯片压降3.3~3.5V允许通过最大电流1A允许最大PN结温度150℃XM-L多芯片集成ＬＥＤ在100流明/瓦情况下，最大提供1000流明

低热阻：2.5°C/W

在结温≤30ºC/85％相对湿度下寿命无限

回流焊接-符合JEDECJ-STD-020C标准

电中性的散热路径2.SMD封装：表面贴片式二极管，可满足表面贴装结构的各种电子产品的需要，但功率也不能做得很大。优点：一致性好，适合大规模生产，能够集成多颗芯片得到极大的功率。缺点：热量过于集中散热较难。3.食人鱼封装：有四个引脚，两个为正，两个为负，导热性能比小功率好。食人鱼这个名字是从外国传入的，因为ＬＥＤ的外型类似亚马逊河中的食人鱼。特点：ＬＥＤ支架为铜制，面积大散热快可以长时间使用，常用作汽车刹车灯、转向灯。ＬＥＤ在车灯上应用4.功率型封装：适合大电流LED，最大电流在２０ｍＡ以上，一般单颗功率有１Ｗ、２Ｗ３Ｗ、５Ｗ、１０Ｗ、２０Ｗ。优点：机械强度大可靠性高，有独立光学设计优化光束分布，实现热通道和电通道分离。缺点：散热较大发光二极管核心是PN结。具有一般P-N结的I-V特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。LED原理介绍红色LED中心材料是掺以Zn-O对的GaP。GaP为间接带隙材料，Zn-O对起等电子陷阱的作用，可大大提高发光效率。发光波长为700nm，比GaP禁带对应的发光波长长。小电流密度下可获得高亮度。对于GaAsP来说，通过变化As和P的组成，在一定范围内自由地改变禁带宽度，但晶格常数不易和基板GaAs匹配。对于GaAlAs来说，通过变化Ga和Al的组成，在一定范围内自由地改变禁带宽度，晶格常数不变。可有很高的发光效率。在一定范围内二者都可认为是直接带隙材料。RGB三色LED的获得绿色LED在橙色、黄色LED中，使用的是以N为等电子陷阱的GaAsP。在绿色LED中使用的是间接带材料GaP或掺杂高浓度N的GaP。对于InGaAlP来说，通过改变Ga,Al的组份比，可得到从橙色到绿色发光的LED。最近，在这一波段，巳制成高亮度的LED。RGB三色LED的获得蓝色LED采用禁带宽度大的材料。有SiC,GaN,ZnSe,ZnS等。SiC是容易形成PN结的材料，属于间接跃迁型，靠掺入杂质Al和N能级间的跃迁产生发光。GaN,ZnSe,ZnS为直接跃迁型，可获得高亮度发光。这些材料的研究开发近年来获得重大突破，高亮度蓝色LED迅速推向实用化。RGB三色LED的获得如何实现白光LED半导体发光二极管通过红、绿、蓝三种LED组合成为白光基于蓝光LED，通过荧光粉激发一个黄光，组合成为蓝光基于紫外光LED，通过三基色粉，组合成为白光白光LED的构成方式实现白光LED

基于蓝光LED，通过黄色荧光粉激发出黄光，组合成为白光通过红、绿、蓝三种LED组合成为白光基于紫外光LED，通过三基色粉，组合成为白光大功率ＬＥＤ封装流程：晶片装架封装固晶封装焊线荧光粉涂覆白光封装技术晶片装架器材：固晶机。注意事项：固晶机吸附芯片的吸嘴的内径为芯片大小的３／４，大芯片一般用软吸嘴（如橡胶或胶木等），而小芯片一般用钨钢吸嘴。封装固晶目的：使芯片牢固固定在ＬＥＤ支架上。材料：银胶步骤：将芯片置于热沉上，在芯片周围涂上一层银胶，银胶高度应为芯片高度的1/3~1/4之间。高温烘干使银胶固化。银胶封装焊线金线和铝线都可以作为LED芯片与支架间的连接线。金线电阻率比铝线小，在LED功率比较大或电参数比较高的场合往往使用金线，其他场合使用比较廉价的铝线。金线的直径要根据电流大小的限制决定。金线荧光粉涂覆现在大多数ＬＥＤ厂家获得白光的方法都是蓝色芯片＋ＹＡＧ荧光粉。此项专利被日本的日亚公司所垄断。日亚公司也是世界上第一家研发出GaN蓝光芯片的公司。蓝光芯片选择与荧光粉匹配的蓝光芯片是制作好白光LED的第一步。一般激发荧光粉的蓝光的波长宽度约为2.5mm，这决定了需要精确确定荧光粉激发的最佳波长。方法：荧光粉比较仪，测量不同波长蓝光芯片，比较得出激发光强最强的一组。YAG荧光粉涂覆荧光粉方法：把荧光粉和环氧树脂调配好，各公司的浓度配比属于商业机密。树脂和荧光粉要搅拌均匀，在涂覆过程中荧光粉不能沉淀，浓度要始终保持一致由于ＬＥＤ光会从折射率约为３的芯片发射到折射率为１的大气，如不处理全反射效应严重，出光率大大降低。荧光粉作为中间