LED照明技术节能解读.ppt

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1、LEDLED目录目录LEDLED介绍介绍发展历程发展历程LEDLED节能灯分类节能灯分类组成部分组成部分特性特性规格规格LEDLED发光原理发光原理杂质半导体杂质半导体PNPN结的形成结的形成击穿性击穿性单向导电性单向导电性总结总结LEDLED介绍介绍LEDLED说白了就是发光二极管，就是将电转化成可见光的固态的半导体器说白了就是发光二极管，就是将电转化成可见光的固态的半导体器件。件。主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。LEDLED节能灯是继紧凑型荧光灯节能灯是继紧凑型荧光灯(即普通节能灯即普通节能灯)后的新一代照明光源。

2、相后的新一代照明光源。相比普通节能灯，比普通节能灯，LEDLED节能灯环保不含汞，可回收再利用，功率小，高光节能灯环保不含汞，可回收再利用，功率小，高光效，长寿命，即开即亮，耐频繁开关，光衰小，色彩丰富，可调光，变效，长寿命，即开即亮，耐频繁开关，光衰小，色彩丰富，可调光，变幻丰富。大量使用普通节能灯，会造成汞污染，污染土壤水源，从而间幻丰富。大量使用普通节能灯，会造成汞污染，污染土壤水源，从而间接的污染食品，环境危害不可小觑。接的污染食品，环境危害不可小觑。能源问题已经成为能源问题已经成为2121世纪亟需解决的迫切问题，世界经济的高世纪亟需解决的迫切问题，世界经济的高速发展消耗了大量的自然可

3、再生资源，资源的短缺极大地限制速发展消耗了大量的自然可再生资源，资源的短缺极大地限制了当前社会的发展和稳定。在照明领域，了当前社会的发展和稳定。在照明领域，LEDLED节能灯的出现，节能灯的出现，极大地改变了人们的生活，其高节能的优点越来越受到社会和极大地改变了人们的生活，其高节能的优点越来越受到社会和人们的认可。人们的认可。l LED LED的耗电量仅为传统灯泡的的耗电量仅为传统灯泡的1/101/10，使用寿命却是传统灯，使用寿命却是传统灯泡的泡的100100倍。与广泛应用于道路、车站、广场等公共场所照明倍。与广泛应用于道路、车站、广场等公共场所照明的高压钠灯相比，的高压钠灯相比，LEDLE

4、D路灯的功耗只是高压钠灯的路灯的功耗只是高压钠灯的40%50%40%50%。LEDLED路灯路灯100100瓦相当于高压钠灯瓦相当于高压钠灯250250瓦亮度。瓦亮度。l 250 250瓦高压钠灯每瓦高压钠灯每3 3小时用小时用1 1度电，而度电，而100100瓦瓦LEDLED路灯每路灯每1010小小时耗时耗1 1度电。按城区公共照明路灯度电。按城区公共照明路灯10001000盏，每盏每天点亮盏，每盏每天点亮1010小小时，电价时，电价1 1元计算：元计算：250250瓦高压钠灯每天电费达瓦高压钠灯每天电费达35003500元，每年电元，每年电费多达费多达127127万余元。万余元。10010

5、0瓦瓦LEDLED路灯每天节能路灯每天节能24002400度，一年可节度，一年可节省电费省电费8787万余元，节能效率达万余元，节能效率达68.5%68.5%。LEDLED灯的卓越优点灯的卓越优点-高节高节能能3l LED LED只向半空间发出光线，这意味着不加任何形式的反射器，只向半空间发出光线，这意味着不加任何形式的反射器，光源发出的光线也能全部射向受照面方向，这一特点决定了光源发出的光线也能全部射向受照面方向，这一特点决定了LEDLED照照明节能灯有望实现明节能灯有望实现9090以上的灯具效率，同时通过合理的光学设计以上的灯具效率，同时通过合理的光学设计能达到很高的光通利用率。能达到很高

6、的光通利用率。l 高压钠灯使用寿命为高压钠灯使用寿命为40004000小时左右，平均每年每盏路灯的维护小时左右，平均每年每盏路灯的维护费用为费用为120120元左右，按元左右，按10001000盏路灯计算，每年的维护费用为盏路灯计算，每年的维护费用为1212万多元。万多元。而而LEDLED路灯使用寿命为路灯使用寿命为5 5万小时以上，正常使用可达八年以上，损坏万小时以上，正常使用可达八年以上，损坏率极低。率极低。l LED LED是第三代半导体材料制作的光源和显示器件，具有耗电量是第三代半导体材料制作的光源和显示器件，具有耗电量少、寿命长、无污染、色彩丰富、可控性强等特点，是照明光源及少、寿命

7、长、无污染、色彩丰富、可控性强等特点，是照明光源及光产业的一次革命。光产业的一次革命。LEDLED的出现，不仅使百年传统照明工业迎来了的出现，不仅使百年传统照明工业迎来了电子化大规模的数字技术时代，而且应用涉及信息、交通、医疗、电子化大规模的数字技术时代，而且应用涉及信息、交通、医疗、农业等领域，其数字化的特性是即将到来的物联网时代的技术支撑农业等领域，其数字化的特性是即将到来的物联网时代的技术支撑之一，将引发人类生产、生活方式的巨大变化。之一，将引发人类生产、生活方式的巨大变化。LedLed灯灯 白炽灯白炽灯 普通节能灯普通节能灯白炽灯将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。

8、白炽灯将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。自自18791879年，美国的年，美国的T.A.T.A.爱迪生制成了碳化纤维（即碳丝）白炽灯以来，爱迪生制成了碳化纤维（即碳丝）白炽灯以来，经人们对灯丝材料、灯丝结构、充填气体的不断改进，白炽灯的发光效经人们对灯丝材料、灯丝结构、充填气体的不断改进，白炽灯的发光效率也相应提高。白炽灯的光效虽低，但光色和集光性能好，是产量最大，率也相应提高。白炽灯的光效虽低，但光色和集光性能好，是产量最大，应用最广泛的电光源。应用最广泛的电光源。节能灯，又称为省电灯泡、电子灯泡、紧凑型荧光灯及一体式荧光灯，节能灯，又称为省电灯泡、电子灯泡、紧凑型荧光

9、灯及一体式荧光灯，是指将荧光灯与镇流器（安定器）组合成一个整体的照明设备。是指将荧光灯与镇流器（安定器）组合成一个整体的照明设备。白炽灯是靠钨丝发热原理工作的，就是常见的圆头灯泡白炽灯是靠钨丝发热原理工作的，就是常见的圆头灯泡。节能灯是日光灯的一种，靠荧光粉发光，价格比白炽灯贵，同瓦数时比节能灯是日光灯的一种，靠荧光粉发光，价格比白炽灯贵，同瓦数时比白炽灯亮白炽灯亮60%60%左右。左右。LEDLED灯利用二极管发光原理，节能效果比节能灯好，同瓦数时比节能灯灯利用二极管发光原理，节能效果比节能灯好，同瓦数时比节能灯亮亮40%40%左右。左右。LEDLED节能灯分类节能灯分类LEDLED节能灯品

10、种丰富，市面上基本有三类：节能灯品种丰富，市面上基本有三类：一类：由草帽型小功率一类：由草帽型小功率LEDLED制成的制成的LEDLED节能灯，电源采用阻容降压电路（利用节能灯，电源采用阻容降压电路（利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流）。草帽型电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流）。草帽型LEDLED延用指示灯延用指示灯LEDLED的封装形式，环氧树脂封装，使得的封装形式，环氧树脂封装，使得LEDLED芯片无法将热量散出，芯片无法将热量散出，光衰光衰严重，很多白光严重，很多白光LEDLED，在使用一段时间后，色温变高，渐渐成偏蓝色，变，在使用一段时间后

11、，色温变高，渐渐成偏蓝色，变得昏暗。也有厂家致力于开发低光衰的草帽型得昏暗。也有厂家致力于开发低光衰的草帽型LEDLED，但是由于没有改变封装形，但是由于没有改变封装形式，光衰依然没有大的改观。这类式，光衰依然没有大的改观。这类LEDLED节能灯产品，为过渡性产品，价格低，节能灯产品，为过渡性产品，价格低，质量较差。质量较差。二类：由二类：由35283528或或50505050贴片中小功率贴片中小功率LEDLED制成的制成的LEDLED节能灯，电源也普遍采用阻节能灯，电源也普遍采用阻容降压电路，也有部分厂家采用恒流电路，相比草帽型容降压电路，也有部分厂家采用恒流电路，相比草帽型LEDLED，贴

12、片，贴片LEDLED散热稍散热稍好，有导热基板，在配合铝基板，能将一部分热量导出。但是由于还是忽视的好，有导热基板，在配合铝基板，能将一部分热量导出。但是由于还是忽视的LEDLED的热量，很多中功率贴片的热量，很多中功率贴片LEDLED节能灯，没有散热器，依旧使用塑料外壳，节能灯，没有散热器，依旧使用塑料外壳，光衰依然严重。采用阻容降压低端电源，因电网电压不稳，电流有波动，亮度光衰依然严重。采用阻容降压低端电源，因电网电压不稳，电流有波动，亮度也有波动，价格适中，质量稍好。也有波动，价格适中，质量稍好。三类：由大功率贴片三类：由大功率贴片LEDLED制成的制成的LEDLED节能灯，电源普遍采用

13、恒流隔离电路，即节能灯，电源普遍采用恒流隔离电路，即有一个恒定的电流，如有一个恒定的电流，如5W5W的的LEDLED，通常采用，通常采用5 5片片1 1瓦的瓦的LEDLED芯片，串联，采用芯片，串联，采用恒流恒流300mA300mA的电流源供电，宽电压电源，使电网波动时，电流没有改变，光通的电流源供电，宽电压电源，使电网波动时，电流没有改变，光通量即亮度维持恒定，量即亮度维持恒定，5 5片贴片片贴片LEDLED焊接在铝基板之上，铝基板再结合于散热器焊接在铝基板之上，铝基板再结合于散热器上，使用热量能够及时快速的散去，保证上，使用热量能够及时快速的散去，保证LEDLED芯片温度低于芯片温度低于L

14、EDLED允许结温（处允许结温（处于电子设备中实际半导体芯片的最高温度），从而保证于电子设备中实际半导体芯片的最高温度），从而保证LEDLED节能灯的真实有效节能灯的真实有效寿命。这类寿命。这类LEDLED灯价格高，质量好，也是灯价格高，质量好，也是LEDLED节能灯的发展方向。节能灯的发展方向。LEDLED芯片很重要：好的芯片很重要：好的LEDLED芯片，光效高，温升低，显色指数高，结芯片，光效高，温升低，显色指数高，结温高，抗静电。温高，抗静电。散热很重要：如果一味强调散热很重要：如果一味强调LEDLED是冷光源，不需要散热，那是完全错是冷光源，不需要散热，那是完全错误的，在还没有开发出真

15、正低发热的误的，在还没有开发出真正低发热的LEDLED芯片之前，芯片之前，LEDLED不加优质散不加优质散热器，那么它的寿命可能还远不及现行的普通节能灯！因为光衰到初热器，那么它的寿命可能还远不及现行的普通节能灯！因为光衰到初始光通量始光通量70%70%时，就已经标识着时，就已经标识着LEDLED节能灯寿命终了。节能灯寿命终了。电源很重要：是否经得了高温高湿，是否过得了高压安规（电源很重要：是否经得了高温高湿，是否过得了高压安规（ULUL），是），是否过得了电磁兼容否过得了电磁兼容(EMC/EMI)(EMC/EMI)，也都是些硬性指标，也决定了，也都是些硬性指标，也决定了LEDLED节节能灯的

16、真实寿命，木桶效应中，电源可能就是能灯的真实寿命，木桶效应中，电源可能就是LEDLED节能灯的短板。节能灯的短板。关键：灯罩是关键：灯罩是LEDLED节能灯的二次配光，灯罩很优质的节能灯的二次配光，灯罩很优质的LEDLED节能灯，普节能灯，普遍采用光扩散材料，在遍采用光扩散材料，在LEDLED光线到达灯罩时，将光线扩散开去，点亮光线到达灯罩时，将光线扩散开去，点亮后看不见后看不见LEDLED光源，光源，LEDLED节能灯成为一个大的光源，照射物体不发虚，节能灯成为一个大的光源，照射物体不发虚，且光扩散型灯罩普遍透光率在且光扩散型灯罩普遍透光率在80%80%以上，效果好。以上，效果好。组成部分：

17、一个好的LED节能灯，应该由四部分组成：优质的LED芯片，恒流隔离电源，相对灯具功率合适的散热器，光扩散效果柔和不见点光源的灯罩。特性特性1 1、高效节能：以相同亮度比较，、高效节能：以相同亮度比较，3W3W的的LEDLED节能灯节能灯333333小时耗小时耗1 1度电，而度电，而普通普通60W60W白炽灯白炽灯1717小时耗小时耗1 1度电，普通度电，普通5W5W节能灯节能灯200200小时耗小时耗1 1度电。度电。2 2、超长寿命：半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易、超长寿命：半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时（普通白炽灯使用寿命仅有一

18、千小时，普破碎，使用寿命可达五万小时（普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时）。通节能灯使用寿命也只有八千小时）。3 3、健康健康：光线中含紫外线和红外线少，产生辐射少（普通灯光线中含：光线中含紫外线和红外线少，产生辐射少（普通灯光线中含有紫外线和红外线）。有紫外线和红外线）。4 4、绿色环保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，普通灯管中含有汞、绿色环保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，普通灯管中含有汞和铅等元素。和铅等元素。5 5、保护视力：直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生、保护视力：直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪）。频闪）。6

19、6、光效率高：、光效率高：CREECREE公司实验室最高光效已达公司实验室最高光效已达260lm/W260lm/W，而市面上的单，而市面上的单颗大功率颗大功率LEDLED也已经突破也已经突破100lm/W100lm/W，制成的，制成的LEDLED节能灯，由于电源效率节能灯，由于电源效率损耗，灯罩的光通损耗，实际光效在损耗，灯罩的光通损耗，实际光效在60lm/W60lm/W，而白炽灯仅为，而白炽灯仅为15lm/W15lm/W左左右，质量好的节能灯在右，质量好的节能灯在60lm/W60lm/W左右，所以总体来说，左右，所以总体来说，LEDLED节能灯光效节能灯光效与节能灯持平或略优。与节能灯持平或

20、略优。(2011(2011年年5 5月数据月数据)7 7、安全系数高：所需电压、电流较小，安全隐患小，于矿场等危险场、安全系数高：所需电压、电流较小，安全隐患小，于矿场等危险场所。所。8 8、市场潜力大：低压、直流供电，电池、太阳能供电，于边远山区及、市场潜力大：低压、直流供电，电池、太阳能供电，于边远山区及野外照明等缺电、少电场所。野外照明等缺电、少电场所。规格规格LEDLED尺寸大小：尺寸大小：06030603、08050805、12101210、50505050是指是指LEDLED灯带上使用的发光元件灯带上使用的发光元件-LED-LED的尺寸大小（英制的尺寸大小（英制/公制）。公制）。L

21、EDLED灯数：灯数：1515灯、灯、3030灯、灯、6060灯是指灯是指LEDLED灯带每米长度上焊接了多少颗灯带每米长度上焊接了多少颗LEDLED元件，元件，一般来说一般来说12101210规格灯带是每米规格灯带是每米6060颗颗LEDLED，50505050规格灯带是每米规格灯带是每米3030颗颗LEDLED，特殊的，特殊的有每米有每米6060颗颗LEDLED。不同。不同LEDLED数量的数量的LEDLED灯带价格是不同的，这也是区分灯带价格是不同的，这也是区分LEDLED灯灯带价格的一个重要因素。带价格的一个重要因素。色温：是指将一标准黑体加热，温度升高到一定程度时颜色开始由深红色温：

22、是指将一标准黑体加热，温度升高到一定程度时颜色开始由深红-浅红浅红-橙黄橙黄-白白-蓝，逐渐改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对蓝，逐渐改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。光源色温不同，光色也不同：色温在温度称为该光源之色温。光源色温不同，光色也不同：色温在 3300K 3300K 以下，光以下，光色偏红给以温暖的感觉；有稳重的气氛，温暖的感觉色偏红给以温暖的感觉；有稳重的气氛，温暖的感觉.，通称暖色温。，通称暖色温。LED LED色温色温对比色温在对比色温在 3000-6000K 3000-6000K 为中间，人在此色调下无特别明显的视觉

23、心理效果，有为中间，人在此色调下无特别明显的视觉心理效果，有爽快的感觉；故称为爽快的感觉；故称为 中性中性 色温色温超过色温色温超过 6000K 6000K，光色偏蓝，给人以清冷的，光色偏蓝，给人以清冷的感觉，通称冷色温。感觉，通称冷色温。亮度：亮度：cdcd（坎德拉）发光强度的基本单位，坎德拉是国际单位制的基本单位之（坎德拉）发光强度的基本单位，坎德拉是国际单位制的基本单位之一。一般一。一般LEDLED灯带不同的颜色会有不同的发光强度，常用单位是灯带不同的颜色会有不同的发光强度，常用单位是mcdmcd，即毫坎德，即毫坎德拉。数值越高，说明发光强度越大，也就是越亮。这是评定拉。数值越高，说明发

24、光强度越大，也就是越亮。这是评定LEDLED灯带亮度的重灯带亮度的重要指标，亮度要求越高的灯带价格越贵。这是因为高亮度的要指标，亮度要求越高的灯带价格越贵。这是因为高亮度的LEDLED芯片价格偏贵，芯片价格偏贵，并且亮度越高，封装难度越大。并且亮度越高，封装难度越大。发光角度：这是指发光角度：这是指LEDLED灯带上灯带上LEDLED元件的发光角度，一般通用的贴片元件的发光角度，一般通用的贴片LEDLED，即，即SMDSMD元件的发光角度都是元件的发光角度都是120120度。发光角度越大，起散光效果越好，但相对的，度。发光角度越大，起散光效果越好，但相对的，其发光的亮度也就相应减小了。发光角度

25、小，光的强度是上去了，但照射的范其发光的亮度也就相应减小了。发光角度小，光的强度是上去了，但照射的范围又会缩小。因此，评定围又会缩小。因此，评定LEDLED灯带的另一个重要指标就是发光角度。灯带的另一个重要指标就是发光角度。电压：这是指电压：这是指LEDLED灯带的输入电压，一般常用的规格是直流灯带的输入电压，一般常用的规格是直流12V12V，也有的是，也有的是24V24V。LED发光原理发光原理LEDLED（Light Emitting DiodeLight Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，），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。它

26、可以直接把电转化为光。LEDLED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一的心脏是一个半导体的晶片，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 P型半导体，型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是在它里面空穴占主导地位，另一端是N N型半导体，在这边主要是电子。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但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-NP-N结。当电流

27、通结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P P区，在区，在P P区里电子跟空区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LEDLED发光的原理。发光的原理。杂质半导体杂质半导体N N型半导体（型半导体（N N为为NegativeNegative的字头，由于电子带负电而得此名）：掺入少量的字头，由于电子带负电而得此名）：掺入少量杂质磷元素（或锑元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如杂质磷元素（或锑元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，磷原子

28、外层的五个外层电子的其中四个与周围硅原子）被杂质原子取代，磷原子外层的五个外层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键，多出的一个电子几乎不受束缚，较为容易地成的半导体原子形成共价键，多出的一个电子几乎不受束缚，较为容易地成为自由电子。于是，为自由电子。于是，N N型半导体就成为了含电子浓度较高的半导体，其导型半导体就成为了含电子浓度较高的半导体，其导电性主要是因为自由电子导电。电性主要是因为自由电子导电。P P型半导体（型半导体（P P为为PositivePositive的字头，由于空穴带正电而得此名）：掺入少量杂的字头，由于空穴带正电而得此名）：掺入少量杂质硼元素（或铟元素）的硅晶体（或

29、锗晶体）中，由于半导体原子（如硅质硼元素（或铟元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子原子）被杂质原子取代，硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候，会产生一个形成共价键的时候，会产生一个“空穴空穴”，这个空穴可能吸引束缚电子来，这个空穴可能吸引束缚电子来“填充填充”，使得硼原子成为带负电的离子。这样，这类半导体由于含有较，使得硼原子成为带负电的离子。这样，这类半导体由于含有较高浓度的高浓度的“空穴空穴”（“相当于相当于”正电荷），成为能够导电的物质。正电荷），成为能够导电的物质。PNPN结的形成结的形

30、成LEDLED的核心部分是由的核心部分是由P P型半导体和型半导体和N N型半导体组成的芯片。在型半导体组成的芯片。在P P型半导体型半导体和和N N型半导体之间的过渡层，便是我们常说的型半导体之间的过渡层，便是我们常说的P-NP-N结。结。当当P P型半导体和型半导体和N N型半导体结合时，由于交界面处存在的载流子浓度差，型半导体结合时，由于交界面处存在的载流子浓度差，于是电子和空穴都会从高浓度区域向低浓度区域扩散。我们知道，电于是电子和空穴都会从高浓度区域向低浓度区域扩散。我们知道，电子与空穴都是带电的，其扩散的结果就导致了子与空穴都是带电的，其扩散的结果就导致了P P区和区和N N区原来

31、的电中性区原来的电中性被破坏。这样，被破坏。这样，P P区一侧失去空穴剩下不能移动的负离子（半导体中的区一侧失去空穴剩下不能移动的负离子（半导体中的离子不能任意移动，因此不参与导电），离子不能任意移动，因此不参与导电），N N区一侧失去电子而留下不能区一侧失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子就是空间电荷。在空间电荷移动的正离子。这些不能移动的带电粒子就是空间电荷。在空间电荷集中在集中在P P区和区和N N区交界面附近，形成了一很薄的空间电荷区，就是区交界面附近，形成了一很薄的空间电荷区，就是P-NP-N结。结。在出现了空间电荷区以后，由于正负电荷之间的相互作用，在空间电在出现

32、了空间电荷区以后，由于正负电荷之间的相互作用，在空间电荷区就形成了一个内电场，其方向是从带正电的荷区就形成了一个内电场，其方向是从带正电的N N区指向带负电的区指向带负电的P P区。区。这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，这便是内这个电场是载流子扩散运动形成的，而不是外加电压形成的，这便是内电场。由于内电场的存在，使得电场。由于内电场的存在，使得P-NP-N结处于动态平衡状态。当我们给结处于动态平衡状态。当我们给P-P-N N结一个正向电压，便改变了结一个正向电压，便改变了P-NP-N结的动态平衡。注入的少数载流子结的动态平衡。注入的少数载流子（少子）与多数载流子（多子）复合

33、时，便将多余的能量以光的形式释（少子）与多数载流子（多子）复合时，便将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。如果给放出来，从而把电能直接转换为光能。如果给PNPN结加反向电压，少数结加反向电压，少数载流子（少子）难以注入，故不发光。载流子（少子）难以注入，故不发光。利用注入式电发光原理制作的二极管就是我们常说得发光二极管，即利用注入式电发光原理制作的二极管就是我们常说得发光二极管，即LEDLED在在LEDLED得两端加上正向电压，电流从得两端加上正向电压，电流从LEDLED阳极流向阴极时，半导体阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线。调节电流，便可以调节光

34、的晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线。调节电流，便可以调节光的强度。可以通过改变电流可以变色，这样可以通过调整材料的能带结构强度。可以通过改变电流可以变色，这样可以通过调整材料的能带结构和带隙，便可以多色发光。和带隙，便可以多色发光。击穿性击穿性PNPN结加反向电压时，空间电荷区变宽，区中电场增强。反向电压增大结加反向电压时，空间电荷区变宽，区中电场增强。反向电压增大到一定程度时，反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流，则电到一定程度时，反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流，则电流会大到将流会大到将PNPN结烧毁。反向电流突然增大时的电压称击穿电压。基本结烧毁。反向电流突然增大时的

35、电压称击穿电压。基本的击穿机构有两种，即隧道击穿（也叫齐纳击穿）和雪崩击穿，前者击的击穿机构有两种，即隧道击穿（也叫齐纳击穿）和雪崩击穿，前者击穿电压小于穿电压小于6V6V，有负的温度系数，后者击穿电压大于，有负的温度系数，后者击穿电压大于6V6V，有正的温度，有正的温度系数。系数。雪崩击穿：阻挡层中的载流子漂移速度随内部电场的增强而相应加快到雪崩击穿：阻挡层中的载流子漂移速度随内部电场的增强而相应加快到一定程度时，其动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自一定程度时，其动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电子由电子空穴对，新产生的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性空

36、穴对，新产生的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产生新的自由电子原子，又产生新的自由电子空穴对，如此连锁反应，使阻挡层中的载空穴对，如此连锁反应，使阻挡层中的载流子数量急剧增加，象雪崩一样。雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的流子数量急剧增加，象雪崩一样。雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的PNPN结中，阻挡层宽，碰撞电离的机会较多，雪崩击穿的击穿电压高。结中，阻挡层宽，碰撞电离的机会较多，雪崩击穿的击穿电压高。齐纳击穿：齐纳击穿通常发生在掺杂浓度很高的齐纳击穿：齐纳击穿通常发生在掺杂浓度很高的PNPN结内。由于掺杂浓结内。由于掺杂浓度很高，度很高，PNPN结很窄，这样即使施加较小的反向电压（结很

37、窄，这样即使施加较小的反向电压（5V5V以下），结层以下），结层中的电场却很强（可达中的电场却很强（可达2.52.5105V/m105V/m左右）。在强电场作用下，会强行左右）。在强电场作用下，会强行促使促使PNPN结内原子的价电子从共价键中拉出来，形成结内原子的价电子从共价键中拉出来，形成“电子一空穴对电子一空穴对”，从而产生大量的载流子。它们在反向电压的作用下，形成很大的反向，从而产生大量的载流子。它们在反向电压的作用下，形成很大的反向电流，出现了击穿。显然，齐纳击穿的物理本质是场致电离。电流，出现了击穿。显然，齐纳击穿的物理本质是场致电离。单向导电性单向导电性PNPN结加正向电压时导通结

38、加正向电压时导通 ：如果电源的：如果电源的正极接正极接P P区，负极接区，负极接N N区，外加的正向区，外加的正向电压有一部分降落在电压有一部分降落在PNPN结区，结区，PNPN结处结处于正向偏置。电流便从于正向偏置。电流便从P P型一边流向型一边流向N N型一边，空穴和电子都向界面运动，使型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，电流可以顺利通过，空间电荷区变窄，电流可以顺利通过，方向与方向与PNPN结内电场方向相反，削弱了结内电场方向相反，削弱了内电场。于是，内电场对多子扩散运动内电场。于是，内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远

39、大于远大于漂移电流漂移电流，可忽略漂移电流的影，可忽略漂移电流的影响，响，PNPN结呈现低阻性。结呈现低阻性。PNPN结加反向电压时截止：如果电源结加反向电压时截止：如果电源的正极接的正极接N N区，负极接区，负极接P P区，外加的区，外加的反向电压有一部分降落在反向电压有一部分降落在PNPN结区，结区，PNPN结处于反向偏置。则空穴和电子结处于反向偏置。则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过，方向电荷区变宽，电流不能流过，方向与与PNPN结内电场方向相同，加强了内结内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻电场。内电场对多

40、子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时碍增强，扩散电流大大减小。此时PNPN结区的少子在内电场作用下形成结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，扩散电流，PNPN结呈现高阻性。结呈现高阻性。光通量（光通量（luminous fluxluminous flux）指人眼所能感觉到的辐射功率，它等于单位时）指人眼所能感觉到的辐射功率，它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。由于人眼对不间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光同波长光

41、的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。通量并不相等。LEDLED灯的灯的光衰光衰有几种，使用时间长后散热效果下降，二是荧光粉老化，有几种，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三是二极管本身转换效率降低，四是其他材料老化从而使LEDLED灯发光亮灯发光亮度降低。度降低。LEDLED养鸡灯养鸡灯是依照禽类视觉和处理光信息的特殊性，根据不同波长光源是依照禽类视觉和处理光信息的特殊性，根据不同波长光源对肉鸡和蛋鸡生理机能的影响对肉鸡和蛋鸡生理机能的影响,使用人造光色信息来提高禽类生长发育、使用人造光色信息来提高禽类生

42、长发育、生产性能的一种生产性能的一种LEDLED灯具。灯具。光扩散粉光扩散粉LD-015,LD-015,与与PC/PS/PMMA/PVC/PETPC/PS/PMMA/PVC/PET等材质相容性好、折射性等材质相容性好、折射性优，光扩散性好优，光扩散性好,大大降低生产成本大大降低生产成本,圆形粒径容易分散，能承受高剪切圆形粒径容易分散，能承受高剪切力和高压力力和高压力,挤出应用于挤出应用于LEDLED光扩散灯罩、雾面磨砂灯罩、光扩散雾面光扩散灯罩、雾面磨砂灯罩、光扩散雾面磨砂型材或光扩散雾面磨砂板材，赋予灯罩良好的光扩散磨砂雾面或光磨砂型材或光扩散雾面磨砂板材，赋予灯罩良好的光扩散磨砂雾面或光扩

43、散雾面磨砂效果、使扩散雾面磨砂效果、使LEDLED强光不刺眼，而光通量强光不刺眼，而光通量lm/wlm/w却保持在却保持在88-88-92%92%左右左右.保证了足够流明。保证了足够流明。少子会在电场力的作用下少子会在电场力的作用下,形成与扩散电流反向的电流形成与扩散电流反向的电流,即漂移电流即漂移电流应用一：显示屏应用一：显示屏 商业照明商业照明 家居照家居照明明 亮化照明亮化照明 是是LEDLED主要应用市场。主要应用市场。应用二：小尺寸背光源市场放缓，应用二：小尺寸背光源市场放缓，中大尺寸将成为新关注点。中大尺寸将成为新关注点。应用三：汽车车灯市场潜力大，但应用三：汽车车灯市场潜力大，但

44、短期内市场很难启动。短期内市场很难启动。应用四：室内装饰灯市场逐步启动，应用四：室内装饰灯市场逐步启动，交通灯市场进入平稳增长期。交通灯市场进入平稳增长期。应用五：景观照明应用五：景观照明 市场快速发展，市场快速发展，20072007年市场增速达到高峰。年市场增速达到高峰。应用六：通用照明市场路漫漫，任应用六：通用照明市场路漫漫，任重而道远。重而道远。06030603：换算为公制是：换算为公制是10051005，即表示，即表示LEDLED元件的长度是元件的长度是1.0mm1.0mm，宽度是，宽度是0.5mm0.5mm。行业简称。行业简称10051005，英制叫法是，英制叫法是0603.0603

45、.08050805：换算为公制是：换算为公制是21252125，即表示，即表示LEDLED元件的长度是元件的长度是2.0mm2.0mm，宽度是，宽度是1.25mm.1.25mm.行业简称行业简称21252125，英制叫法是，英制叫法是0805.0805.12101210：换算为公制是：换算为公制是35283528，即表示，即表示LEDLED元件的长度是元件的长度是3.5mm3.5mm，宽度是，宽度是2.8mm2.8mm。行业简称。行业简称35283528，英制叫法是，英制叫法是1210.1210.50505050：这是公制叫法，即表示：这是公制叫法，即表示LEDLED元件的长度是元件的长度是5

46、.0mm5.0mm，宽度是，宽度是5.0mm5.0mm。行业简称行业简称5050.5050.大功率LED散热封装现状目前制作的大功率白光LED的芯片尺寸大多在1mm1 mm以上，单个器件的耗散功率在1W以上，这样需要的散热密度大于1W/mm2，如果简单地把封装尺寸也按比例放大，芯片的热量不能散出去，会加速芯片和荧光粉的老化，还可能导致到装焊的焊锡融化，使芯片失效。一般使用的一般使用的LEDLED路灯散热技术，多为导热板方式路灯散热技术，多为导热板方式。优化散热(1)倒装芯片结构 LED芯片通过凸点倒装连接到硅基上。这样热量不必经由芯片的蓝宝石衬底，而是直接传到热导率更高的硅或陶瓷衬底，再传到金

47、属底座，由于其有源发热区更接近散热体，可降低内部热沉热阻。(2)微喷射流冷却结构散热器 在封闭系统中，水在微泵的作用下进人LED的底板小槽吸热，然后又回到小的水容器中，通过风扇散热。(3)微通道散热器 当冷却液体（水）从通道一端流向另一端时，两端得热量可以及时地散发出去，而中心位置的芯片受其他芯片产生的热场影响较大，不利于散热。热管的应用热管是20世纪60年代发展起来的具有特别高的导热性能的相变传热元件。它可将大量的热量通过其很小截面积传输而无需外加动力。热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的传热性能、良好的等温性、冷热两侧的传热面积

48、可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。热管技术应用领域特别广泛。今年来，热管在个人电脑上的应用十分普遍。主要用来对电脑CPU的散热。热虹吸管散热器冷却LED热虹吸热管也即我们平时所说的重力式热管。这种热管有自身的缺陷，它只能竖直放置，一旦热管斜置或发生弯曲，热管的散热效率会大为降低。回路热管的应用它利用蒸发器内的毛细芯产生的毛细力驱动进行回路运行，利用工质的蒸发和冷凝来传递热量，因此能够在小温差、长距离的情况下传递大量的热量，是一种高效的两相传热装置。其基本的工作原理是：毛细结构本身可以将液态往上吸，使得毛细结构充满工质液体，而当蒸发器被加热时，毛细结构也被加热，毛细结构中的液体便

49、会蒸发成气体，并通过蒸汽槽道沿着蒸汽段到冷凝段，同时带走了热量；而在冷凝段中，气体被冷凝成了液体，释放出潜热；而毛细结构的毛细力再使液体沿着回流段回流到补偿室，并到达毛细结构。平板式蒸发器回路热管蒸汽管道将蒸汽槽道和冷凝器入口连接，回液管道将液体引管和冷凝器出口连接。回路热管运行时，液体工质在蒸发器内吸收热量而蒸发，产生的蒸汽从蒸汽槽道流出进入蒸汽管道，蒸汽进入冷凝器后放出热量冷凝成液体，而毛细结构的毛细力再使液体沿着回流段回流到储液器，并到达毛细结构，如此形成了一个工质的流动循环和热量传递过程。新型结构回路热管大功率LED与该热管的蒸发器壁面直接焊接；在蒸发器内部和储液器内部都平铺有丝网毛细

50、结构，相对于沟槽吸液芯、丝束吸液芯及烧结吸液芯，具有结构简单、加工方便、成本低等特点；冷凝器设计为光管式冷凝器，结构简单，可配合灯具造型，角度任意布置，降低了加工成本以及可以随着LED发热功率的改变而改变冷凝器长度，从而改变散热负荷；本试验用热管为铜-水热管，即热管的材料为铜，从经济的角度出发，按照相容性原则，选择二次蒸馏水作为工质。大功率LED的热场的有限元分析散热问题影响到LED的光输出特性和器件的寿命，是大功率LED封装中的关键问题。本文从解决大功率LED封装材料材质和材料的热导率匹配的角度出发，用ANSYS软件对LED进行了热场的有限元模拟以评估其散热性能。分析结论（1）在输入功率相同