LED照明基础知识和节能优势.doc

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LED照明基础知识和节能优势

LED基础知识和照明优势 什么是LED? Light emitting diode(发光二极管)的缩写,是一块电致发光的半导体材料。其内部结构为一个PN结,具有单向导电性。 LED的结构 LED主要由一下几个部分构成: 芯片(作用:光源发光) 支架:包括衬底及散热基座、引脚等(作用:散热、导电) 金线(作用:导电) 透明树脂(作用:保护晶粒、透光) 大功率集成封装芯片 现有的LED封装技术已从单晶的LED光源发展出多晶封装的产品(其他说法叫集成芯片)。多晶封装的LED光源每块流明输出可达2000Lm。 LED的发光原理 LED主要由带PN结结构的固体半导体(芯片)、电极和光学系统组成。外部电源给P/N 结两端加以正向电压,使电流从P区流入N区,N区不断注入电子,P区则不断注入正电荷,当电子和电荷的能量达到一定值时,P/N结处的电子与电荷便产生跨越,此时,电子与空穴相结合,在结合的过程中产生大量的能量,而这些能量以光的形式释放出来,即为LED发光原理。 LED的光色 LED发出什么颜色的光,取决于芯片PN结使用的材料,不同的材料PN结间的带隙,带隙越大,电子和空穴复合所产生的光子能量就越大。光子的能量与光的颜色是相对的。在可见光的光谱范围内,蓝色光、紫色光的能量最多,橘色光、红色光携带的能量最少。人们通过对PN结不同材料的应用,得到不同光色的LED,下表是不同光色LEd对应使用的材料: 发光颜色使用材料普通红磷化镓(GaP)高亮度红磷砷镓普通绿、黄绿磷化镓高亮绿镓铟铝磷普通黄、橙磷砷镓蓝氮化镓紫氮化镓白氮化镓+荧光粉红外砷化镓 常见的芯片颜色: 常见芯片的颜色有三种,红色、绿色(可细分为黄绿、标准绿和纯绿)、蓝色,成为三基色(RGB).发光二极管中将一种或者几种颜色的芯片封装在一起。 白光LED的形成: 第一种方式 利用RGB三基色混合成白光。这种方式是利用红、绿、蓝三种LED芯片组合,封装在一个二极管中,按照红光、绿光、蓝光分别是21%、69%、10%的比例,混合成人眼看到的纯白色光。只要通过各色芯片的电流???定、散热较好,那么这种方法产生的白光比上述产生的白光稳定且制作简单。但是,由于红、绿、蓝的技术无法达到全色谱的效果,所以一般不采用该方法获得。 第二种方式 利用荧光粉实现白光,此方式有三种实现方法,其中主流的方法是:在LED蓝光芯片上涂覆钇铝石榴石荧光粉(黄色荧光粉)合成白光。目前主要的做法是以460nm波长的InGaN蓝光晶粒涂上一层YAG荧光物质,利用蓝光LED照射此一荧光物质以产生与蓝光互补的555nm波长黄光,再利用透镜原理将互补的黄光、蓝光予以混合,便可得出肉眼所需的白光。这是目前最主流的白光LED应用技术。 LED彩色光的形成: 将R\G\W各单色芯片排列在一起,通过控制各种单色芯片的发光比例,将各种单色光混合在一起,并结合荧光粉合成人们所需要的各种光色。 LED照明的关键指标——结温、光效、色温、寿命 结温 结温是指芯片PN结的平均温度,用Tj表示,即半导体芯片工作时结点区温度。包括芯片本身允许本身允许最大结点工作温度和LED工作时芯片的实际结点工作温度两方面。 LED结温的控制直接影响到LED出光效率、器件寿命、可靠性、发射波长等。是LED器件封装和照明器件应用设计必须着重解决的核心问题。 LED光效 LED的实际光效会随着结点温度的升高而降低。 LED的色温 LED芯片发光的色温会随着结点温度的变化而发生变化。 LED的寿命 LED芯片的实际工作结点温度越高,超出芯片的最大工作结温时,寿命将急速下降。 LED的散热 解决散热问题是LED照明产品设计的核心内容。 关于热阻 热阻是反应导热材料热量传递能力的综合参量。单位:℃/W,即物体物体维持传热功率为1W时,导热路径两端的温差。不通材料,导热能力有所差异,每种材料都有它自身的导热系数,导热系数越高,导热能力就越强。LED的总热阻是芯片内外各层的热阻之和。总热阻除了与各层的导热系数有关外,还取决于各层间结合的紧密程度。如果层与层之间结合得不够紧密的话,热传导就会受阻。 LED的散热 散热面积 热阻同时还与散热面积有关——散热面积越大,散热就越好。 对流换热原理 LED照明产品的散热器件通过合理科学的结构设计,运用对流换热的原理,可加速LED光源的散热。对流换热就是利用“烟囱效应”的热空气对流原理,加速LED光源产品的散热,降低LED光源的工作温度,实践证明,采用该技术的LED光源工作性能更加稳定。 “烟囱效应”:户内空气沿着有垂直坡度的空间上升或下降,造成空气加强对流的现象,成为烟囱效应。烟囱效应的产生,在有共享中庭、竖向通风管道、楼梯间等具有类似烟囱特征——即从

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