LED技术及应用.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流LED技术及应用.精品文档.学习单元三 LED技术及应用第一章 LED基础一，LED简介LED1（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片， 二，结构以及发光原理晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电子流通过导线作用于这个晶片的时候，

2、电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 三， LED的发展概况最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。 汽车

3、信号灯也是LED光源应用的重要领域。 对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（p=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-1

4、0000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。四LED照明技术分类1，白色的LED灯具用于书写和办公照明2，采色的LED灯用于景观和装怖照明3，用混彩LED灯加单片机控制方法可为不同场提供各种需求的灯光效果4 几款LED灯的介绍50 年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识 发光二极管的构造图，第一个商用二极管产生于 1960 年。 发光二极管的核心部分是由p 型半导体和 n 型半导体组成的晶片，在 p 型半导体和 n 型半导体之间有一个过渡层，称为 p-n 结。在某些半导体材料的 PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会

5、把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。 PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称 LED 。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从 LED 阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。高光效、低光衰大功率LED，已广泛应用于路灯、工矿灯、隧道灯、射灯、日光灯等诸多照明领域，深受业界一致好评。 1. 采用固态半导体器件晶片自主封装发光效率高，1W的亮度可达到普通日光灯3W的效果，节约60%的电量，具有良好的光衰表现，耐高温pc塑料材料精制。 2. 较低的vf值（

6、3.1v-3.5v），可降低耗散功率减少发热量，延长LED的工作时间。 3. 采用独创的环氧树脂封装工艺以电子的形式发出能量,正白和暧白的流明值可做到差不多.产品无光斑色圈、显色高，一致性好。 4. 透镜经过特殊方法处理保证不会掉落。 5.用途 LED路灯,LED射光.LED灯饰, led射灯灯 大功率60W 80W 120W 160W 180W LED装饰灯LED照明灯 LED路灯 LED工矿灯LED照明LED舞台灯。 6，LED 光源的特点A新型绿色环保光源：LED运用冷光源，眩光小，无辐射，使用中不产生有害物质。LED的工作电压低，采用直流驱动方式，超低功耗（单管0.030.06W），电

7、光功率转换接近100%，在相同照明效果下比传统光源节能80%以上。LED的环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，而且废弃物可回收，没有污染，不含汞元素，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。 B 寿命长：LED为固体冷光源，环氧树脂封装，抗震动，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万10万小时，是传统光源使用寿命的10倍以上。LED性能稳定，可在-30+50oC环境下正常工作。 。C, 多变换：LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机控制系统控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256X256X256（即16777216）种颜色，

8、形成不同光色的组合。LED组合的光色变化多端，可实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像D , 高新技术：与传统光源的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功地融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术和嵌入式控制技术等。传统LED灯中使用的芯片尺寸为0.25mmX0.25nm，而照明用LED的尺寸一般都要在1.0mmX1.0mm以上。LED裸片成型的工作台式结构、倒金字塔结构和倒装芯片设计能够改善其发光效率，从而发出更多的光。LED封装设计方面的革新包括高传导率金属块基底、倒装芯片设计和裸盘浇铸式引线框等，采用这些方法都能设计出高功率、低热阻的器件，而且这些器件的照度比传统LED产品的照

9、度更大。 目前一个典型的高光通量LED器件能够产生几流明到数十流明的光通量，更新的设计可以在一个器件中集成更多的LED，或者在单个组装件中安装多个器件，从而使输出的流明数相当于小型白炽灯。例如，一个高功率的12芯片单色LED器件能够输出200lm的光能量，所消耗的功率在1015W之间。 LED光源的应用非常灵活，可以做成点、线、面各种形式的轻薄短小产品；LED的控制极为方便，只要调整电流，就可以随意调光；不同光色的组合变化多端，利用时序控制电路，更能达到丰富多彩的动态变化效果。LED已经被广泛应用于各种照明设备中，如电池供电的闪光灯、微型声控灯、安全照明灯、室外道路和室内楼梯照明灯以及建筑物与

10、标记连续照明灯。 白光LED的出现，是LED从标识功能向照明功能跨出的实质性一步。白光LED最接近日光，更能较好地反映照射物体的真实颜色，所以从技术角度看，白光LED无疑是LED最尖端的技术。7, 缺点；A, 价格高目前，白光LED已开始进入一些应用领域，应急灯、手电筒、闪光灯等产品相继问世，但是由于价格十分昂贵，故而难以普及。白光LED普及的前提是价格下降，而价格下降必须在白色LED形成一定市场规模后才有可能，两者的融合最终有赖于技术进步。B, 工艺复杂安装LED电路比白炽灯工艺上复杂一些，辅助耗材多一些, 对LED的发展有一定的局限，可喜的是，新技术新材料新工艺的不断的运用，使得LED安装

11、会越来越方便。如LED显示屏的在工艺大量使用连接插件的使用，使安装像拼接积木一样简单有趣。第二章 LED灯种类及安装一， LED电路分类 1, 闪光字 主要用于广告招牌 器材有黑色铝塑板，二极管，控制电源，电阻及匡架等组成。 2，发光字 由字模，反光模，白色二极爱，控制电源，热熔胶，边框等组成。发光字的出现其优势己将霓红灯基本赶出了市场 3, 高光灯箱广告 由反光模，透光薄模，上下两排高亮度白色二极管， 印制塑料透光画或广告，电源，边框等组成。其高亮度，低成本，寿命长，视觉美观等优点受到航空港，地电车站商场的热烈欢迎。 4，LED显示屏 LED显示屏的出现，基本上成了商家，厂家门前的招牌。A

12、广告类 由印制二极管，电源，排线，电源控制， 和铝合金框等组成 B 视频类 除上述器材外，还需计等机和专用软件 支持，如只播放广告词，只需输入应用 程序 5，景观及装怖类A， LED灯带灯丝B， LED发光贴C， 单个LED灯串联布局6，LED照明灯具 目前，市场上的LED灯种类，型号多。特别日光灯及装饰用灯选用时尽可能了解其功能及光照效果，其舒实牲尤为重要。 7，LED功能灯 由于有些特殊场所的照明和视觉需要，有些厂家 开发了许多功能LED发光灯，如警示灯，小棵粒 投光灯等。二， LED电源控制种类：目前LED的电源大多为DC12伏1.原边反馈电源。该技术用于小功率LED灯具驱动，用原边反馈

13、充电器开关电源移植而来。这部分AC驱动没有因LED应用而改变规格，有着诸多的型号供选择。除体积受限外，设计上与开关电源没有本质区别，使用到LED也算合理。2.大功率隔离照明电源。该技术中，LED驱动全部是采用开关电源而设计，任何公司到目前为止都没有推出针对LED专用AC驱动器件，隔离电源就是开关电源。基本可以断言开关电源就是LED-AC驱动，也是主要的应用方式之一；3.非隔离LED驱动电源。非隔离LED驱动推出较多针对性电源技术，是值得肯定的，是LED电源一个方向。隔离安全主要取决于与外壳爬电间隙设计，并没有规定LED电源一定要隔离设计，也没有限制输出电压值。关键是采用哪种隔离更安全。非隔离有

14、驱动效率高等优点，结合结构也能设计出优质、安全、高效的LED产品。4.可控硅调光兼容性电源。该技术应用特殊，数量受限，属于过渡性技术。5，在目前主流AC电源市场中，重点是前三项。其中非隔离技术发展较快。而前两项隔离LED驱动设计，均是移植开关电源芯片，本质上没有脱离开关电源原有模式。虽然各公司的诸位专家学者都在致力于LED照明电源研究，但目前技术依然停留在开关电源阶段。为此LED照明电源主要研究的重点应该放在次级DC部分，将恒压开关电源与分布式恒流技术结合。三，LED照明工程的应用LED，在照明工程中有哪些应用方向?目前LED在照明工程中主要应用于7个方向。1建筑物外观照明。2景观照明。3 标

15、识与指示性照明。4室内空间展示照明。5娱乐场所及舞台照明。6视频屏幕。7与工业设计相结合。四，LED如何分类？LED通常有4种分类方法。一是按发光管发光颜色分。一般可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿色、标准绿色和纯绿色）和蓝色等。二是按发光管出光面特征分。可分为圆形灯、方灯、矩形灯、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。三是按发光二极管的结构分。可分为全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。四是按发光强度和工作电流分。可分为普通亮度的LED（发光强度10mcd），高亮度的LED（发光强度10100mcd）。除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。什么是白

16、光LED？白光LED是LED家族中最后一个问世的，它的诞生是LED生产中一个重要的突破，它将成为新的照明光源。白光是复合光，可以用红、绿、蓝（R、G、B）三基色LED混合成白光。LED的封装方式有哪些？COB、SMD、食人鱼、大功率、引脚式、平面发光器件的封装LED芯片通过哪些形式分类？(1)功率大小(2)波长(3)颜色(4)材料*制作白光LED的三种方法(1)、在蓝光芯片上涂覆YAG荧光粉(2)、RGB三基色混合(3)、在紫光芯片上涂覆RGB荧光粉*显色指数是什么？光源对物体的显色能力称为显色性；当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的色差(color shi

17、ft)。色差程度愈大，光源对该色的显色性愈差。演色指数系数(Kaufman)仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。显色分两种：忠实显色能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源，其数值接近100，显色性最好。效果显色要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色效果。采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中等色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。物体的显色值（显示指数）取平均偏差值Ra20-100，以100为最高，平均色差越大，Ra值越低。低于20的光源通常不适于一般用途。指数（Ra） 等级 显色性 一般应用90-100 1A 优

18、良 需要色彩精确对比的场所80-89 1B 需要色彩正确判断的场所60-79 2 普通 需要中等显色性的场所40-59 3 对显色性的要求较低，色差较小的场所20-39 4 较差 对显色性无具体要求的场所*LED灯与传统灯相比有哪些优势？至少答6个节能、环保、寿命长、光线集中度高、显色指数高、响应速度快、低压直流（安全）、可调色*LED灯珠的封装方式？COB（芯片直接固定在铝基板上）、SMD（贴片）、大功率、引脚式（Lamp）、食人鱼；*什么是LED的光衰？LED灯的光衰有几种，一是使用时间长后散热效果下降，二是荧光粉老化，三是二极管本身转换效率降低，四是其他材料老化从而使LED灯发光亮度降低

19、。*LED的灯头类型（球泡和灯杯）？LED球泡灯头类型有: E14、E27、E12、E26等E开头通常为：螺口灯座LED灯杯的灯头类型有：MR16、GU10等；LED PAR灯的灯头类型有：PAR20、PAR30、PAR28等；*为什么LED符合绿色照明？（LED的优点）LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。LED的优点：高节能：具有电压低、电流小、亮度高的特性。一个1012瓦的LED光源发出的光能与一个35150瓦的白炽灯发出的光能相当。同样照明效果LED比传统光源节能80%90%。寿命长：LED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂

20、封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。结构牢固：LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。环保：光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。高光效：LED光效达50200流明/瓦，光谱窄，单色性好，几乎所有发出的光都可利用，且无需过滤直接发出色光。体积小：LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它体积非常的小。快速

21、响应：LED发光管响应时间很短。采用专用电源给LED光源供电时，达到最大照度的时间小于10ms。多变幻：LED光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生25625625616777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。高新尖：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等所以亦是数字信息化产品是半导体光电器件“高新尖”技术具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点；耗电量低：LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.

22、6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说：它消耗的电不超过0.1W。 运行成本低：其他光源不仅耗电是LED光源的210倍，而且几乎每月都要更换，在器件更换和人工方面的花费很大。因此选用使用寿命长的LED光源从长远看非常经济。*LED光源的结构？灯头、灯罩、散热器、铝基板、电源；*COB与SMD相比，有哪些优点？1、眩光小；2、体积小；3、芯片充分散热，寿命长；4、触光面一次性好，无光斑；5、模组化，方便用户直接安装；五，LED的主要配置1, A ，3528/0.08W/棵 贴片0.5WB， 5050/0.24W/棵 贴片0.5W2, LED灯串联个数A， 白色串联个数不要超过70个B，

23、红色串联个数不要超过100个C， 黄色串联个数不要超过100个D， 其他颜色串联时以电流小于20ma为好3, LED电路组成； 由控制器，驱动器，电源，控制卡，电阻器及LED灯组成。 4， 控制器的使用A， 进线； 控制器上的GND为正极，MODE为负极B， 出线；BGR，共四个孔 为正极 BGR为负极 一般设置的有四种控制；a以0.5秒的速度依次点亮， b一起点亮，c循环流水，d闪光发亮。接线时按需 联接，按接线图联接。LED灯5mA开始亮，12mA以后亮度不变化，25mA会烧坏，建议电流不超过20mA为好。2.3V开始使红黄LED发光，蓝色LED3V开始发光建议电压不要超过三VC, LED灯带丝带灯带一般十米为一个连接单元留有接接线, D， 排线及排线卡 根据LED点数应用，使用排压线钳操E, 电阻测试仪 自动测出电路中应当串入的电阻的大小