《LED基础知识》课件.pptx

LED基础知识 制作人：制作者ppt时间：2024年X月目录第第1 1章章 简介简介第第2 2章章 LED LED芯片及其组成芯片及其组成第第3 3章章 LED LED驱动电路设计驱动电路设计第第4 4章章 LED LED灯具设计与制造灯具设计与制造第第5 5章章 LED LED产业现状和发展趋势产业现状和发展趋势 0101第1章 简介 课程概述让学生了解LED的基础知识目的对于电子、电气、光学等专业的学生以及对LED有兴趣的人士对象LED的定义、优势、结构、基本工作原理、种类和应用领域等内容理论课和实践操作相结合学习方式LEDLED的定义和优的定义和优势势LEDLED是发出可见光的半导体器件，能够将电能转化为光能。是发出可见光的半导体器件，能够将电能转化为光能。与传统光源相比，与传统光源相比，LEDLED具有高效节能、长寿命、环保、安具有高效节能、长寿命、环保、安全等优势。全等优势。什么是LED？LED的优势LED能将大部分电能转化为光能，比传统光源节能85%以上高效节能LED寿命可达数万小时，比传统光源长很多倍长寿命LED不含汞等有害物质，不会对环境造成污染环保LED发热量小、电压低，不易燃烧和爆炸，更安全可靠安全LEDLED结构和基本结构和基本工作原理工作原理LEDLED由由n n型半导体、型半导体、p p型半导体和型半导体和p-np-n结构组成。在外加电结构组成。在外加电压作用下，电子和空穴在压作用下，电子和空穴在p-np-n结区域复合并发出光子，从结区域复合并发出光子，从而实现发光。而实现发光。LED的种类红色LED、黄色LED、绿色LED、蓝色LED等按颜色分类SMD LED、COB LED、高功率LED等按尺寸分类均匀发光LED、点阵LED、数字管LED等按发光模式分类贴片式LED、插脚式LED、柔性LED等按包装方式分类LED灯具、夜间广告牌、舞台灯光等照明0103LED车灯、LED仪表盘、LED广告牌等汽车02LED数字管、LED大屏幕、LED电视等显示 0202第2章 LED芯片及其组成 LED芯片的构成和特点LED芯片是由n型和p型半导体材料构成的，通过外加电源使其形成正负偏压，激发能带中的电子跃迁，发出光子，实现发光效果。与传统光源相比，LED芯片具有节能、环保、寿命长等优势。同时，LED芯片还可以制作成各种形状和尺寸，具有很强的可塑性。LED芯片与其他半导体器件的不同之处LED芯片通过电子跃迁发光，而其他半导体器件主要通过电流作用发热发光原理LED芯片的功耗远低于其他半导体器件，使用寿命也更长功耗LED芯片无汞无铅，对环境无污染，符合环保要求环保性LED芯片可以制作成各种形状和尺寸，具有很强的可塑性可塑性LED芯片的封装方式及其对LED性能的影响尺寸小，适合大规模生产，但散热性能较差SMD封装散热性能较好，但尺寸较大，不适合大规模生产COB封装价格便宜，但散热性能差，适合低端应用场景塑封封装 在n型晶片上叠加p型外延片，形成pn结构外延片生长0103通过化学腐蚀形成LED芯片的形状和尺寸化学腐蚀02在外延片上氧化一层金属，制作成正负两个电极制作电极p p型半导体材料型半导体材料主要成分是氮化镓、氮化铝等主要成分是氮化镓、氮化铝等空穴浓度高，导电性能好空穴浓度高，导电性能好pnpn结结由由n n型和型和p p型半导体材料构成，型半导体材料构成，是是LEDLED芯片发光的关键芯片发光的关键金属电极金属电极由金属材料制成，用于引出由金属材料制成，用于引出LEDLED芯片的正负极芯片的正负极LED芯片的结构和组成n n型半导体材料型半导体材料主要成分是砷化氮、磷化氮等主要成分是砷化氮、磷化氮等电子浓度高，导电性能好电子浓度高，导电性能好总结LED芯片作为新型照明光源，具有明显的优势，如高效、节能、环保和寿命长等。但同时也存在一些缺点，如价格高、散热性能差等。因此，在应用过程中需要根据实际需求综合考虑各种因素，选择合适的LED芯片。0303第3章 LED驱动电路设计 LED驱动电路的基本分类简单易用，但效率低，不适用于大功率应用线性驱动电路高效稳定，适用于大功率应用，但设计难度大开关电源驱动电路能够保持LED稳定工作，但需要更高的电压和成本恒流源驱动电路 LED驱动电路的设计原则减小驱动电路功耗，提高LED使用寿命节能保证LED亮度和颜色的稳定性稳定保障使用者的安全性安全确保LED驱动电路的长期稳定可靠工作可靠开关电源驱动电路开关电源驱动电路高效稳定，适用于大功率应用高效稳定，适用于大功率应用需求高精度的元器件需求高精度的元器件电路复杂，设计难度大电路复杂，设计难度大恒流源驱动电路恒流源驱动电路保持保持LEDLED稳定工作，能够提高稳定工作，能够提高LEDLED使用寿命使用寿命需要更高的电压和成本需要更高的电压和成本在大功率应用中效果更佳在大功率应用中效果更佳其他驱动电路其他驱动电路如如PWMPWM调制电路、电流控制型调制电路、电流控制型电路等电路等在特殊应用场合中效果优秀在特殊应用场合中效果优秀LED驱动电路的设计分析线性驱动电路线性驱动电路电路简单，容易实现电路简单，容易实现电流稳定电流稳定在小功率应用中效果较好在小功率应用中效果较好LEDLED驱动电路的驱动电路的实际应用案例实际应用案例LEDLED驱动电路在不同领域有着广泛的应用，如驱动电路在不同领域有着广泛的应用，如LEDLED照明、照明、显示屏、汽车照明等。其中，显示屏、汽车照明等。其中，LEDLED照明是目前应用最为广照明是目前应用最为广泛的领域之一，泛的领域之一，LEDLED驱动电路的设计与实施对于驱动电路的设计与实施对于LEDLED灯的灯的亮度、寿命、成本等方面有着重要的影响。亮度、寿命、成本等方面有着重要的影响。LED驱动电路的实际应用案例采用了恒流源LED驱动电路，保持LED稳定工作，实现了高亮度和低功耗LED车灯采用了开关电源驱动电路，能够保证LED亮度和颜色的稳定性，适用于大面积场景灯光照明商业照明采用了PWM调制电路，能够实现高刷新频率和高亮度，适用于大尺寸屏幕显示户外屏幕采用了线性驱动电路，简单易用，成本低廉，适用于小尺寸照明场合灯带总结LED驱动电路设计是实现LED灯光应用的核心技术之一，掌握好LED驱动电路设计与实现方法对于提高LED的亮度、稳定性、寿命等方面有着重要的作用。0404第4章 LED灯具设计与制造 LEDLED灯具的基本灯具的基本组成组成LEDLED灯具的基本组成包括灯具的基本组成包括LEDLED光源、散热器、驱动电路、光源、散热器、驱动电路、灯罩等部分。灯罩等部分。LEDLED光源是光源是LEDLED灯具的核心，其作用是将电灯具的核心，其作用是将电能转化为光能。散热器用于散发能转化为光能。散热器用于散发LEDLED灯具产生的热量。驱灯具产生的热量。驱动电路则主要负责将输入的交流电转换为直流电，在恒流动电路则主要负责将输入的交流电转换为直流电，在恒流恒压的情况下为恒压的情况下为LEDLED光源供电。灯罩则是用于保护光源供电。灯罩则是用于保护LEDLED灯灯具的部分，同时也起到了散光、聚光的作用。具的部分，同时也起到了散光、聚光的作用。LED灯具的基本组成光源的种类、亮度、发光角度等参数的选择LED光源散热器的材料、形状、尺寸等对灯具的影响散热器恒流驱动的原理、恒流电源的设计和选择驱动电路灯罩的材料、形状、颜色等对灯具的影响灯罩LEDLED灯具的设计灯具的设计原则和途径原则和途径LEDLED灯具的设计原则包括节能、环保、寿命长、光效高、灯具的设计原则包括节能、环保、寿命长、光效高、可靠性高等几个方面。在设计过程中，需要根据可靠性高等几个方面。在设计过程中，需要根据LEDLED灯具灯具的实际需求和性能指标进行选择和设计。可以从灯具的外的实际需求和性能指标进行选择和设计。可以从灯具的外观、光效、性能、功耗、散热等方面进行设计，以满足不观、光效、性能、功耗、散热等方面进行设计，以满足不同客户的需求。同客户的需求。光效设计光效设计光通量的设计光通量的设计光学效率的设计光学效率的设计性能设计性能设计光颜色、显色性的设计光颜色、显色性的设计防水、防尘、防腐等特殊性能防水、防尘、防腐等特殊性能的设计的设计功耗设计功耗设计功耗限制的设计功耗限制的设计节能措施的设计节能措施的设计LED灯具的设计途径外观设计外观设计外形尺寸的设计外形尺寸的设计颜色配色方案的设计颜色配色方案的设计LEDLED灯具的制造灯具的制造过程和方法过程和方法LEDLED灯具的制造过程包括灯具的制造过程包括PCBPCB板的制作、芯片贴合、焊接、板的制作、芯片贴合、焊接、散热器加工、灯罩注塑等多个环节。其中，芯片的贴合和散热器加工、灯罩注塑等多个环节。其中，芯片的贴合和焊接是关键的一环，需要保证贴合的位置准确、焊接的质焊接是关键的一环，需要保证贴合的位置准确、焊接的质量稳定，从而保证灯具的光效和寿命。同时，在制造过程量稳定，从而保证灯具的光效和寿命。同时，在制造过程中也可能会遇到一些问题，如散热不良、颜色不均等，需中也可能会遇到一些问题，如散热不良、颜色不均等，需要采取相应的解决方法。要采取相应的解决方法。LED灯具制造中可能遇到的问题散热器设计不合理、散热面积不足等散热不良LED光源的选择、灯罩的设计等颜色不均PCB板材料、电子元器件的质量等寿命短光学设计、光源的选用等光效低高亮度、低功耗、寿命长，可大大节省路灯维护和能源成本路灯0103可调光、可调色温，满足不同场景的需要家居照明02高光效、色彩还原性好，可营造更好的购物环境商业照明LED灯具的优缺点和不足LED灯具具有节能、环保、寿命长、光效高、可靠性高等优点，成为照明行业的主流趋势。但是，LED灯具的制造过程中存在成本较高、颜色不均、光效不稳定等问题。同时，其成本也较高，还存在一定的技术难度和市场风险。0505第5章 LED产业现状和发展趋势 全球LED产业现状LED产业是当前全球范围内的重要产业之一，经过几十年的发展，已经进入了成熟期。全球范围内的LED产业分布不均，部分地区的产业优势突出，例如亚洲地区和欧洲地区的产业发展较为成熟。全球LED产业的特点优势：规模大、发展迅速；劣势：产品同质化严重亚洲地区的LED产业优势：技术创新、品质高；劣势：规模相对较小欧洲地区的LED产业优势：创新能力强；劣势：市场份额相对较小美洲地区的LED产业 中国LED产业现状与发展自20世纪80年代中国LED产业开端以来，经过近40年的发展，中国LED产业已经成为全球最具竞争力的产业之一。目前，中国的LED产业正处于快速发展的阶段，具有以下特点：中国LED产业的特点中国LED产业在全球LED市场中的份额占比已经超过50%规模大、市场份额高中国的LED产品技术创新能力不断提升技术创新能力较强中国LED产业中同质化现象仍然十分严重产品同质化现象较为突出 LEDLED产业的未来产业的未来发展方向发展方向未来，未来，LEDLED产业的发展方向将涵盖多个方面，例如：产业的发展方向将涵盖多个方面，例如：1.1.发展新型器件和新型材料发展新型器件和新型材料2.2.提升产品品质和节能性能提升产品品质和节能性能3.3.拓展应用市场，开发新的应用领域拓展应用市场，开发新的应用领域4.4.向智能化和集成化方向发展向智能化和集成化方向发展 LED产业的应用前景LED照明在取代传统照明逐渐成为趋势照明领域LED在电子显示领域中得到广泛应用电子显示领域LED在汽车领域的应用前景十分广阔汽车领域 再会！