一、LED燈具的特性:?
LED燈珠是屬于發(fā)光二極管的一種,能夠將電能轉化為光能的半導體,它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節能燈三基色粉發(fā)光的原理,而采用電場(chǎng)發(fā)光。LED燈具可采用直流DC220V電壓,不需要啟輝器和鎮流器。啟動(dòng)時(shí)間短,無(wú)閃頻。?LED燈具的主要特點(diǎn)為:
①新型綠色環(huán)保光源:LED運用冷光源,眩光小,無(wú)輻射,使用中不產(chǎn)生有害物質(zhì)。LED的工作電壓低,采用直流驅動(dòng)方式,超低功耗(單管0.03~0.06W),電光功率轉換接近100%,在相同照明效果下比傳統光源節能80%以上。LED的環(huán)保效益更佳,光譜中沒(méi)有紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn),而且廢棄物可回收,沒(méi)有污染,不含汞元素,可以安全觸摸,屬于典型的綠色照明光源。
②壽命長(cháng):LED為固體冷光源,環(huán)氧樹(shù)脂封裝,抗震動(dòng),燈體內也沒(méi)有松動(dòng)的部分,不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn),使用壽命可達6萬(wàn)~10萬(wàn)小時(shí),是傳統光源使用壽命的10倍以上。LED性能穩定,可在-30~+50oC環(huán)境下正常工作。
③多變換:LED光源可利用紅、綠、藍三基色原理,在計算機技術(shù)控制下使三種顏色具有256級灰度并任意混合,即可產(chǎn)生256X256X256(即16777216)種顏色,形成不同光色的組合。LED組合的光色變化多端,可實(shí)現豐富多彩的動(dòng)態(tài)變化效果及各種圖像。
④高新技術(shù):與傳統光源的發(fā)光效果相比,LED光源是低壓微電子產(chǎn)品,成功地融合了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)和嵌入式控制技術(shù)等。傳統LED燈中使用的芯片尺寸為0.25mmX0.25nm,而照明用LED的尺寸一般都要在1.0mmX1.0mm以上。LED裸片成型的工作臺式結構、倒金字塔結構和倒裝芯片設計能夠改善其發(fā)光效率,從而發(fā)出更多的光。LED封裝設計方面的革新包括高傳導率金屬塊基底、倒裝芯片設計和裸盤(pán)澆鑄式引線(xiàn)框等,采用這些方法都能設計出高功率、低熱阻的器件,而且這些器件的照度比傳統LED產(chǎn)品的照度更大。
二、LED燈具產(chǎn)品主要參數:? ????
光通量(單位:LM)、顯色指數(單位:Ra)?、色溫(單位: K)、功率因素(單位:PF)、散熱能力?
①光通量:主要指產(chǎn)品的亮度,燈具通過(guò)消耗電能而發(fā)出光能,光通量越大、發(fā)出的光能越多。因此它是表征光源發(fā)光能力的指標,當兩盞燈功耗相同時(shí),光通量越大,燈具越好。一般的LED燈具及時(shí)能達到90-110LM/W?好的燈具甚至能達到120-150LM/W。(傳統白熾燈?10-15LM/W??節能燈30-65LM/W)?
②顯色指數:顯色指數指對一個(gè)顏色的再現能力。顯色指數越高,顏色越正。通過(guò)與同色溫的參考或基準光源(白熾燈或畫(huà)光)下物體外觀(guān)顏色的比較。還原物體本真色彩的百分比,能正確表現物質(zhì)本來(lái)的顏色需使用顯色指數高的光源,其數值接近100,顯色性最好。白熾燈97-100??LED燈85-12
③色溫:指光發(fā)出的顏色,色溫越高發(fā)的光偏藍,色溫越低。發(fā)的光偏紅。是以太陽(yáng)光為參照標準。常規的色溫有3種。?暖光(黃光)2700-3500K??代表符號:RN。中性白?4300-5000K?代表符合:RZ?白光(冷白)5800-6500K?代表符號:RR。??
具體色溫圖表如下:
④功率因素:及電源轉換光源的功率補償。功率因素的大小取決于驅動(dòng)電源的功率因素。功率因素越大,轉換效率越好? ?
⑤散熱能力:?LED產(chǎn)品的散熱能力直接影響到產(chǎn)品的使用壽命,光衰率等。功率越高的產(chǎn)品和點(diǎn)亮時(shí)間越長(cháng)的產(chǎn)品對散熱的要求越高。常規的LED產(chǎn)品會(huì )使用金屬外殼加內置或外置散熱片為燈具散熱。
三、LED產(chǎn)品與傳統白熾燈、節能燈省電節能對比? ???
假設一場(chǎng)所或一家庭滿(mǎn)足其照明需要的總亮度要求是: 900-1200LM*10
一, LED的結構及發(fā)光原理 50年前人們已經(jīng)了解半導體材料可產(chǎn)生光線(xiàn)的基本知識,第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年.LED是英文light emitting diode(發(fā)光二極管)的縮寫(xiě),它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料,置于一個(gè)有引線(xiàn)的架子上,然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封,起到保護內部芯線(xiàn)的作用,所以L(fǎng)ED的抗震性能好. LED結構圖如下圖所示 發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片,在p型半導體和n型半導體之間有一個(gè)過(guò)渡層,稱(chēng)為p-n結.在某些半導體材料的PN結中,注入的少數載流子與多數載流子復合時(shí)會(huì )把多余的能量以光的形式釋放出來(lái),從而把電能直接轉換為光能.PN結加反向電壓,少數載流子難以注入,故不發(fā)光.這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管,通稱(chēng)LED. 當它處于正向工作狀態(tài)時(shí)(即兩端加上正向電壓),電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí),半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線(xiàn),光的強弱與電流有關(guān). 二,LED光源的特點(diǎn) 1. 電壓:LED使用低壓電源,供電電壓在6-24V之間,根據產(chǎn)品不同而異,所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源,特別適用于公共場(chǎng)所. 2. 效能:消耗能量較同光效的白熾燈減少80% 3. 適用性:很小,每個(gè)單元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制備成各種形狀的器件,并且適合于易變的環(huán)境 4. 穩定性:10萬(wàn)小時(shí),光衰為初始的50% 5. 響應時(shí)間:其白熾燈的響應時(shí)間為毫秒級,LED燈的響應時(shí)間為納秒級 6. 對環(huán)境污染:無(wú)有害金屬汞 7. 顏色:改變電流可以變色,發(fā)光二極管方便地通過(guò)化學(xué)修飾方法,調整材料的能帶結構和帶隙,實(shí)現紅黃綠蘭橙多色發(fā)光.如小電流時(shí)為紅色的LED,隨著(zhù)電流的增加,可以依次變?yōu)槌壬S色,最后為綠色 8. 價(jià)格:LED的價(jià)格比較昂貴,較之于白熾燈,幾只LED的價(jià)格就可以與一只白熾燈的價(jià)格相當,而通常每組信號燈需由上300~500只二極管構成. 三,單色光LED的種類(lèi)及其發(fā)展歷史 最早應用半導體P-N結發(fā)光原理制成的LED光源問(wèn)世于20世紀60年代初.當時(shí)所用的材料是GaAsP,發(fā)紅光(λp=650nm),在驅動(dòng)電流為20毫安時(shí),光通量只有千分之幾個(gè)流明,相應的發(fā)光效率約0.1流明/瓦. 70年代中期,引入元素In和N,使LED產(chǎn)生綠光(λp=555nm),黃光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光效也提高到1流明/瓦. 到了80年代初,出現了GaAlAs的LED光源,使得紅色LED的光效達到10流明/瓦. 90年代初,發(fā)紅光,黃光的GaAlInP和發(fā)綠,藍光的GaInN兩種新材料的開(kāi)發(fā)成功,使LED的光效得到大幅度的提高.在2000年,前者做成的LED在紅,橙區(λp=615nm)的光效達到100流明/瓦,而后者制成的LED在綠色區域(λp=530nm)的光效可以達到50流明/瓦. 四,單色光LED的應用 最初LED用作儀器儀表的指示光源,后來(lái)各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用,產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益.以12英寸的紅色交通信號燈為例,在美國本來(lái)是采用長(cháng)壽命,低光效的140瓦白熾燈作為光源,它產(chǎn)生2000流明的白光.經(jīng)紅色濾光片后,光損失90%,只剩下200流明的紅光.而在新設計的燈中,Lumileds公司采用了18個(gè)紅色LED光源,包括電路損失在內,共耗電14瓦,即可產(chǎn)生同樣的光效. 汽車(chē)信號燈也是LED光源應用的重要領(lǐng)域.1987年,我國開(kāi)始在汽車(chē)上安裝高位剎車(chē)燈,由于LED響應速度快(納秒級),可以及早讓尾隨車(chē)輛的司機知道行駛狀況,減少汽車(chē)追尾事故的發(fā)生. 另外,LED燈在室外紅,綠,藍全彩顯示屏,匙扣式微型電筒等領(lǐng)域都得到了應用. 五,白光LED的開(kāi)發(fā) :對于一般照明而言,人們更需要白色的光源.1998年發(fā)白光的LED開(kāi)發(fā)成功.這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝在一起做成.GaN芯片發(fā)藍光(λp=465nm,Wd=30nm),高溫燒結制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射,峰值550nm.藍光LED基片安裝在碗形反射腔中,覆蓋以混有YAG的樹(shù)脂薄層,約200-500nm. LED基片發(fā)出的藍光部分被熒光粉吸收,另一部分藍光與熒光粉發(fā)出的黃光混合,可以得到得白光.現在,對于InGaN/YAG白色LED,通過(guò)改變YAG熒光粉的化學(xué)組成和調節熒光粉層的厚度,可以獲得色溫3500-10000K的各色白光. 在LED業(yè)者中,日亞化學(xué)是最早運用上述技術(shù)工藝研發(fā)出不同波長(cháng)的高亮度LED,以及藍紫光半導體激光(Laser Diode;LD),是業(yè)界握有藍光LED專(zhuān)利權的重量級業(yè)者.在日亞化學(xué)取得蘭色LED生產(chǎn)及電極構造等眾多基本專(zhuān)利后,堅持不對外提供授權,僅采自行生產(chǎn)策略,意圖獨占市場(chǎng),使得藍光LED價(jià)格高昂.但其他已具備生產(chǎn)能力的業(yè)者相當不以為然,部分日系LED業(yè)者認為,日亞化工的策略,將使日本在藍光及白光LED競爭中,逐步被歐美及其他國家的LED業(yè)者搶得先機,屆時(shí)將對整體日本LED產(chǎn)業(yè)造成嚴重傷害.因此許多業(yè)者便千方百計進(jìn)行藍光LED的研發(fā)生產(chǎn).目前除日亞化學(xué)和住友電工外,還有豐田合成,羅沐,東芝和夏普,美商Cree,全球3大照明廠(chǎng)奇異,飛利浦,歐司朗以及HP,Siemens, Research,EMCORE等都投入了該產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn),對促進(jìn)白光LED產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)。
LED模組就是把LED(發(fā)光二極管)按一定規則排列在一起再封裝起來(lái),加上一些防水處理組成的產(chǎn)品。
LED模組是LED產(chǎn)品中應用比較廣的產(chǎn)品,在結構方面和電子方面也存在很大的差異.簡(jiǎn)單的就是用一個(gè)裝有LED的線(xiàn)路板和外殼就成了一個(gè)LED模組,復雜的就加上一些控制,恒流源和相關(guān)的散熱處理使LED壽命和發(fā)光強度更好。 主要用于展示廣告字體(壓克力、吸塑)和標識的夜間效果,它以文字或標識為媒介,安裝在樓宇頂部或墻面,既能表現標識白天效果,又能利用LED作為發(fā)光光源,在夜間表現出另外一種效果,再配以L(fǎng)ED照明應用控制系統,對文字或標識進(jìn)行動(dòng)態(tài)視頻控制,在一些娛樂(lè )氣氛較濃的場(chǎng)所,LED光源模組已經(jīng)成了企業(yè)展示自我形象的最重要的選擇之一 現在我們主要對LED模組的參數進(jìn)行一個(gè)詳細的說(shuō)明:
(1)顏色:
這是一基本的參數,不同顏色應用在不同的場(chǎng)合。按顏色種類(lèi)可以分為單色、七 彩、全彩單點(diǎn)控制三種。單色就是單種顏色, 不能改變。接上電源就可以工作了。七彩就是整個(gè) 一串模組只能同一種色,不能實(shí)現單個(gè)模組不同的色,簡(jiǎn)單的來(lái)講就是只 能所有的模組在同一時(shí)候只能實(shí)現同一顏色,不同的時(shí)間可以七種顏色之間變化。全彩單點(diǎn)就是可以控制到每一個(gè)模組的顏色, 在模組的數量達到一 定程度的時(shí)候可以實(shí)現顯示圖片和視頻的效果。七彩和全彩單點(diǎn)要加上控制系統才能實(shí)現效果,我們在 控制系統章節中詳細介紹控制系統 選擇和應用。
(2)電壓:
這是一個(gè)很重要的參數,目前12V的低壓模組是比較普遍的。在連接電源和控制系統的時(shí)候一定要檢查電壓值的正確性,才能通 電,否則就會(huì )損壞LED模組。
(3)工作溫度:
就是說(shuō)LED正常工作的溫度。通常情況在-20℃~+60℃之間,如果要求范圍比較高的場(chǎng)合就要進(jìn)行特殊的處理。
(4)發(fā)光角度:
沒(méi)有帶透鏡的LED模組發(fā)光角度主要由LED來(lái)決定,LED的不同發(fā)光角度也不同,一般以廠(chǎng)家提供的LED的發(fā)光角度為L(cháng)ED模組的角度。
(5)亮度:
這個(gè)參數是人們比較關(guān)注的一個(gè)參數,亮度在LED里面是比較復雜的問(wèn)題,我們通常在LED模組中所說(shuō)的亮度通常是發(fā)光強度和 流明度,在小功率中通常說(shuō)發(fā)光強度(MCD),在大功率中通常說(shuō)流明度(LM).,我們所說(shuō)LED說(shuō)的模組的流明度就是把每個(gè)LED的流明度相加就行啊,雖然說(shuō)不是很精確,但這樣子也基本能合要求了,哈哈,個(gè)人的意見(jiàn)!
(6)防水等級:
如果要戶(hù)外用LED模組的話(huà)這個(gè)參數就很重要了,這個(gè)保證LED模組能不能在戶(hù)外長(cháng)期工作的重要指標。通常情況在全露天的情 況最好防水等級要達到IP65
(7)尺寸:
這個(gè)比較簡(jiǎn)單,就是通常所說(shuō)的長(cháng) 寬 高等尺寸。
(8)單條連接的最大長(cháng)度:
這個(gè)參數我們在做大型工程的時(shí)候用得比較多,它的意思就是在一條串聯(lián)LED模組中,所連接的LED模組的個(gè)數。這個(gè)與LED模組的連接線(xiàn)的大小有關(guān)系。也要根據實(shí)際情況來(lái)定做。
(9)功率:
關(guān)于LED模組的功率一個(gè)經(jīng)驗公式: LED模級的功率=單個(gè)LED的功率 ⅹ LED的個(gè)數 ⅹ 1.1。
可以閱讀《電工基礎》《電子技術(shù)基礎》《LED結構原理與應用技術(shù)》這些書(shū)。
電工基礎:電路基本概念和基本定律、電路基本分析方法、線(xiàn)性電路暫態(tài)分析、正弦交流電路穩態(tài)分析、諧振電路、三相電路、非正弦周期電流電路、互感電路與空心變壓器、磁路與鐵心線(xiàn)圈電路、二端口網(wǎng)絡(luò )和電工基礎實(shí)驗。
電子技術(shù)基礎全面、系統地介紹了電子技術(shù)的基礎知識和基本技術(shù),將基礎理論與應用緊密結合,注重體現知識的實(shí)用性和前沿性。全書(shū)共分11章,前6章為模擬電路部分,后5章為數字電路部分,編者將兩部分內容有機地融為一體。主要內容包括半導體器件、放大電路、集成運算放大器、直流穩壓電源、邏輯代數、邏輯門(mén)電路、組合邏輯電路、集成觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路以及模/數與數/模轉換等。
《LED結構原理與應用技術(shù)》一書(shū)結合國內外LED技術(shù)的發(fā)展和應用情況,以L(fǎng)ED的封裝技術(shù)和驅動(dòng)技術(shù)為核心,全面系統地闡述了LED的最新應用技術(shù)。
Light Emitting Diode,即發(fā)光二極管,是一種半導體固體發(fā)光器件,它是利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料,當兩端加上正向電壓,半導體中的載流子發(fā)生復合引起光子發(fā)射而產(chǎn)生光。LED可以直接發(fā)出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光。
LED的發(fā)光顏色和發(fā)光效率與制作LED的材料和工藝有關(guān),目前廣泛使用的有紅、綠、藍三種。由于
LED工作電壓低(僅1.5-3V),能主動(dòng)發(fā)光且有一定亮度,亮度又能用電壓(或電流)調節,本身又耐
沖擊、抗振動(dòng)、壽命長(cháng)(10萬(wàn)小時(shí)),所以在大型的顯示設備中,目前尚無(wú)其他的顯示方式與LED顯示
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