LED的基本结构与功能.pptx

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1、Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 1LED技术概述技术概述Joe Jablonski 2009年年5月月5日日Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 2议议程表程表 它们是如何工作的？它们是如何工作的？LED的基础知识的基础知识 概述和术语 LED与传统光源的比较与传统光源的比较 照明设备的发展照明设备的发展光学系统电力系统热系统 改革与照明设备改革与照明设备 LED的寿命的寿命Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page

2、 3LED的基本结构与功能的基本结构与功能Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 4什么是什么是LED?Cavity Mold发光二级管（LED):是一种通过电流驱动发光的半导体器件Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 5封装的发展封装的发展3.4 x 3.3 x 1.9 mmAdvanced Power TOPLEDTOPLED3.5 x 2.8 x 1.9 mm大功率大功率 TOPLED3.5 x 2.8 x 1.9 mm11.0 x 6.0 x 1.8 mmGolden

3、DRAGON3.0 x 3.0 2.8 mmOSLON大功率大功率LED封装封装 通用照明通用照明Dimensions:length x width x height尺寸：长宽高11.0 x 6.7 x 4.2 mmDiamond DRAGONAdvanced Power TOPLED PlusGolden DRAGONPlus11.0 x 6.0 x 1.8 mm3.4 x 3.2 x 2.27 mmEnergy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 6InGaAlP（磷化铝铟镓）红色，琥珀色，红色，琥珀色，橙色，橙色，黄色黄色InGaN（氮化铟

4、镓）绿色，蓝色，深蓝色绿色，蓝色，深蓝色III-V 芯片材料系统芯片材料系统Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 7黄色黄色橙色橙色红色红色橙色橙色Y=Yellow(InGaAlP)587nmO=Orange(InGaAlP)橙色 605nmA=橙红(InGaAlP)617nmS=超红(InGaAlP)630nmH=超红(GaAlAs)645nm蓝色蓝色绿色绿色B=Blue(InGaN)470nmV=VerdeGreen 505nmT=TrueGreen(InGaN)525nmP=PureGreen(InGaAlP)560nmG=Gr

5、een(InGaAlP)570nmB=Blue(GaN)466nm白色白色W=White(GaN)(x=0.32/y=0.31)W=White(InGaN)(x=0.32/y=0.31)InGaAlP铟镓铝铟镓铝InGaN/GaN氮化氮化铟镓铟镓/氮化氮化镓镓LED芯片发出的光的颜色芯片发出的光的颜色Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 8LED是如何发出白光的？是如何发出白光的？白白=红红+绿绿+蓝蓝三色比色法三色比色法 红/绿/蓝 基本颜色 白 色 3原色混合发射波长400500600700nm蓝色芯蓝色芯片片+1 Phospho

6、r400500600700nm紫色紫色芯片芯片+3 Phosphors400500600700nmRGB-芯片芯片+400500600700nm蓝色芯蓝色芯片片+Yellow Chip白光白光LED配色方法配色方法Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 9(%)相对光谱功率相对光谱功率Wavelength(nm)InGaN LEDYAG 荧光粉波波长长(nm)白光白光LED光谱光谱 荧荧光粉光粉蓝色蓝色InGaN芯片芯片+荧光粉荧光粉=白光白光LED单晶白光 LW W5AM Energy Conference and Exhibitio

7、n|05.05.2009|Page 10相关色温相关色温(CCT)相关色温（CCT）-被用作不同色调的白光量化方法，与Planckian 轨迹相关（或称黑体曲线）Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 11LED与传统光源与传统光源Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 12灯饰的种类灯饰的种类室内室内照明照明民用照明灯具民用照明灯具工商业照明灯具工商业照明灯具医用照明灯具医用照明灯具室外照明室外照明民用照明灯具民用照明灯具工商业照明灯具工商业照明灯具Energy Confere

8、nce and Exhibition|05.05.2009|Page 13灯具系统照明灯+电源供应+灯具LED 系统LED照明系照明系统统集成集成LED+光学器件+电路组装板+散热片+电源供应+e灯具Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 14LED 与其他光源与其他光源白炽灯白炽灯卤素灯卤素灯日光灯日光灯金属卤化灯金属卤化灯白光白光LED出光效率出光效率(Im/W)7-2015-2050-10080-11070-110寿命寿命(hrs)750 2,0002,000 4,0009,000 20,0005,000 20,00050,000

9、+色温色温(K)2,500 3,0002,800 3,1502,700 7,5004,0002,700 10,000显色指数显色指数 9510070-857070-85Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 15LED的性能的性能（取决于色温）（取决于色温）LED 系统效率系统效率-10%-15%-20%75-100 lpw系统效率系统效率:55-60%lm/W 灯具目标效率灯具目标效率35 lm/W光损失热损失驱动损失灯泡 LPWLED LPWEnergy Conference and Exhibition|05.05.2009|Pa

10、ge 16光学，电和热系统光学，电和热系统Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 17LED 系系统统光学解决方案光学解决方案LED元件元件散热解决方案散热解决方案电子解决方案电子解决方案Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 18大功率大功率SMT LED亮度模式亮度模式 及基本集成光学及基本集成光学发光角度发光角度(120 x 80)发光角度发光角度(50%Iv)+/-80.5(170)发光角度发光角度(50%Iv)+/-45(90)发光角度发光角度(50%Iv)+/-60(

11、120)Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 19Secondary 次级次级LED光学光学Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 20驱动驱动器和器和LED镇镇流器流器IC 驱动器驱动ICs 可提供恒流供电并对LED进行电动控制。驱动电路 supplier电动控制装置(ECG)提供即插即用的驱动照明系统Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 21集成集成电电路（路（IC）或）或镇镇流器流器Energy Conferen

12、ce and Exhibition|05.05.2009|Page 22LED 体系体系热处理热处理Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 23热系统构造热系统构造热敏电阻网络热敏电阻网络LED热系统配置热系统配置铝基板焊点电介质焊接区散热器芯片连接线模制原料晶粒安装引线脚T结点T焊点T基板T环境Rth SB Rth BA Rth JS 电子元器件基底技术散热系统Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 24基板基板基板材料热基板材料(e.g.金属芯电路板)提供初级散热使热传递到散

13、热器,连接电路到驱动器和机械装备FR4 电路板挠性电路金属芯电路板Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 25界面材料界面材料散热界面材料散热界面材料(例如：薄膜或散热油脂）加强散热和电路隔离Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 26散热器散热器散热器技术与制造散热片散热到周围环境Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 27为什么为什么LED的散热设计很重要的散热设计很重要?目标目标 1 为确保为确保LED的可靠运行，不

14、会发生灾难性故障的可靠运行，不会发生灾难性故障通过防止LED超出允许的最大结点温度，反复将温度控制在规定的环境温度范围内。目标目标 2 为确保为确保LED寿命避免过早老化寿命避免过早老化为防止 LED 在规定的环境温度范围内被过度驱动.目标目标 3 为优化为优化LED的光学性能的光学性能用可能的最大电流驱动 LED，在规定的环境温度范围内.(最低热降解)。良好的热设计可以最大限度地降低良好的热设计可以最大限度地降低LED结点温度，以实现结点温度，以实现LED“可用可用”光输出的最大化。光输出的最大化。Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Pag

15、e 28LED 寿命寿命Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 29影响可靠性的因素影响可靠性的因素LED可靠性可靠性湿度湿度温度温度化学品化学品电流和电压电流和电压机械力机械力光光Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 30LED 寿命，基于流明保持寿命，基于流明保持L70/B50:寿命(照明灯)-一盏灯的寿命小时数大约为一个同类大型灯组的50%。寿命结束意味着灯将不再发光。当时的光源可能低于初始流明输出的50，取决于光源类型。光通量衰减系数(或 流明维持率)-灯“老化”过程的

16、结果是当它达到额定寿命时，发出流明为初始流明的70或以下。LED寿命正是基于此定义。来源：北美能源集团（网站）Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 31流明维持率流明维持率 LED 模型光输出%Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 32LED 一般照明应用一般照明应用Energy Conference and Exhibition|05.05.2009|Page 33固态照明成为当今解决方案固态照明成为当今解决方案节能技术节能技术 定向光源(最小光损失)高效率，低功率，低电压设计更灵活设计更灵活体积小(灯具设计的灵活性)动态色彩调整快速启动，可调光，无红外线和紫外线辐射 大范围色温和显色指数（CCT&CRI）选择安全可靠安全可靠寿命长，5万小时以上降低寿命周期成本减少维修费用 坚固耐用（温度，震动）利于环保利于环保不含汞（降低处置成本）能减少燃料消耗和降低二氧化碳排放量 感谢您的关注感谢您的关注