【編輯本段】1。LED的結構和發光原理
50年前，人們就知道了半導體材料可以發光的基本知識。發光二極管的結構圖，第壹個商用二極管產生於1960年。發光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有壹個過渡層，稱為pn結。在壹些半導體材料的PN結中，註入的少數載流子與多數載流子復合時，多余的能量會以光的形式釋放出來，從而直接將電能轉化為光能。PN結加反向電壓時，少數載流子很難註入，所以不發光。這種利用註入電致發光原理制成的二極管稱為發光二極管，俗稱led。當它工作在正[1]方向時(即兩端加直流電壓)，當電流從LED的陽極流向陰極時，半導體晶體發出從紫外到紅外不同顏色的光，光的強度與電流有關。
[編輯本段]二、LED光源的特點
1.電壓:LED使用低壓電源，電源電壓在6-24V之間，根據產品不同而不同，所以是比使用高壓電源更安全的電源，特別適合公共場所。2.效率:與同等光效的白熾燈相比，能耗降低80%。3.適用性:非常小，每個單元LED管芯為3-5mm見方，因此可以做成各種形狀的器件，適用於多變的環境。4.穩定性:65，438+百萬小時。光衰減是初始值的50%。5.響應時間:白熾燈的響應時間為毫秒，LED燈的響應時間為納秒。6.環境汙染:不含有害金屬汞。7.顏色:可以通過改變電流來改變顏色。該LED通過化學修飾可以很容易地調節材料的能帶結構和帶隙，從而實現紅色和黃色LED燈的多色發射。例如，當電流較低時，紅色的LED會變成橙色、黃色，最後變成綠色。8.價格:LED的價格比較貴。與白熾燈相比，幾個白熾燈的價格可以相當於壹個LED燈的價格，通常每組信號燈需要由300 ~ 500個二極管組成。
【編輯本段】三。單色發光二極管的種類和發展歷史
最早的用半導體pn結發光原理制作的LED光源問世於20世紀60年代初。當時用的材料是GaAsP，發出紅光(λ p =650nm)。當驅動電流為20 mA時，光通量僅為千分之幾流明，對應的發光效率約為0.1流明/瓦。70年代中期，In和n元素的引入導致了綠光(λ p =555nm)、黃光(λ p =590nm)和橙光(λ p =610nm)，光效也提高到了1流明/瓦。80年代初，GaAlAs LED光源出現，使紅色LED的光效達到10流明/瓦。上世紀90年代初，發射紅黃光的GaAlInP和發射綠藍光的GaInN兩種新材料研制成功，大大提高了LED的光效。在2000年，前者制造的LED在紅色和橙色區域(λ p =615nm)的光效率達到100流明/瓦，而後者制造的LED在綠色區域(λ p =530nm)的光效率達到50流明/瓦。
【編輯本段】四。單色LED的應用
起初，LED被用作儀器儀表的指示光源。後來，各種光色的led廣泛應用於交通信號燈和大面積顯示屏，產生了良好的經濟效益和社會效益。以12寸紅色紅綠燈為例。在美國，最初采用140瓦的長壽命低光效白熾燈作為光源，LED線燈產生2000流明的白光。通過紅色濾光片後，損失了90%的光，只剩下200流明的紅光。在新設計的燈中，Lumileds公司采用了18個紅色LED光源，包括電路損耗，* * *消耗14瓦，可以產生同樣的光效。汽車信號燈也是LED光源應用的壹個重要領域。1987年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈。由於LED響應速度快(納秒級)，後車駕駛員可以盡早了解行駛情況，減少追尾事故的發生。此外，LED燈已應用於戶外紅綠藍全彩顯示屏、鑰匙扣微型手電筒等領域。
[編輯本段]五、白光LED的發展
對於壹般照明，人們更需要壹個白色光源。1998白光LED研制成功。這種LED由GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝而成。GaN芯片發出藍光(λ p =465nm，Wd=30nm)，高溫燒結的含Ce3+的YAG熒光粉被這種藍光激發後發出黃光，峰值為550nm。藍色LED基板安裝在碗狀反射腔內，覆蓋壹層薄薄的混有YAG的樹脂，約200-500nm。LED基板發出的壹部分藍光被熒光粉吸收，另壹部分藍光與熒光粉發出的黃光混合得到白光。現在對於InGaN/YAG白光LED，通過改變YAG熒光粉的化學成分，調整熒光粉層的厚度，就可以得到3500-10000 K的各種白光，其實LED燈就是我們通常所說的節能燈。(這是錯誤的，日常生活中使用的節能燈和led的工作原理是完全不同的！但是LED燈叫節能燈是沒有問題的。)不同功率的LED燈價格不同。而且工藝不同，外觀材質不同也會造成價格差異。
【編輯本段】六。新型霓虹燈與LED燈的優劣比較與競爭
下面是霓虹燈和LED燈的對比，加入了最新的LED技術進行對比，不是妳之前在網絡上看到的資料。1.LED光源的壽命是100000小時嗎？按照光衰7%計算，實際時間只有50000小時左右。按照光衰減3%計算，實際應用可達80000小時。2.led不會發熱嗎？是的，它需要散熱。3.LED能代替白熾燈嗎？光通量、光效、顯色性都還可以，只是目前太貴，近幾年不會降低。但是更換白熾燈的成本可以通過提高產品的光通量來降低。4.LED可以簡單的作為普通光源嗎？【2】不是，要驅動電源，光學和熱傳導要配合。5.兩種光源相比霓虹燈的優勢已經被LED掩蓋了，但是目前LED燈的價格太高。6.兩種光源的供電比低電壓的LED要好，但是水電阻差，負載電流太大。大顆粒1瓦LED單燈輸入電流350mA。7.兩種光源的控制技術比LED更容易實現，但霓虹燈已經成熟。8.和LED相比，兩種光源的穩定性不壹致，霓虹燈相當穩定。少數廠商可以做到相對穩定，比如將CREE與AOD芯片結合，取各自芯片之長。9.兩種光源價格都比LED貴，但黃色和紅色相當，主要貴的是LED白光。10.兩種戶外用光源的比較LED防水性差是戶外使用的致命弱點。11.目前市場上兩種光源的比較。全球照明產品年產值420億美元(中國15億美元)，LED光源占比不到1%。
【編輯本段】七。led燈的包裝是怎樣的？
led燈封裝說明:簡單來說，led封裝就是將led封裝材料封裝成led燈的過程；Led燈封裝工藝:壹般led封裝都要經過擴晶、固晶、焊線、灌膠、切腳、分光、分色等工藝。Led燈封裝材料:led的主要封裝材料有:芯片、金絲、支架、膠水等。Led燈封裝設備:擴晶設備、固晶機、焊接機、點膠機、烘烤箱等。，壹般分為自動包裝設備和人工包裝設備兩種。
[編輯本段]八。如何判斷led燈封裝的好壞？
led燈質量的指標:led燈質量的幾個指標有:角度、亮度、顏色(波長)壹致性、抗靜電能力、抗衰減能力等。led燈的封裝材料:led封裝材料是led燈的直接和基本因素。led燈是幾種主要材料的組合，壹個好的led燈壹定是所有封裝材料和生產工藝的組合。Led燈封裝技術:壹般自動化設備封裝優於手工封裝，封裝的技術水平也是led燈封裝的主要因素，同壹材質不同廠家生產的產品差別很大；
[編輯本段] 9。做壹個led顯示屏需要什麽樣的led燈？
led燈外觀:室外led電子屏主要采用直入式橢圓形led燈，室內led電子屏主要采用表貼式led燈。led燈的參數:亮度因使用環境等因素而異。紅光波長為620納米-625納米，綠光波長為520納米-525納米，藍光波長為465納米-470納米。
[編輯本段]十、led-定義
LED(發光二極管)是壹種固態半導體器件，可以直接將電轉化為光。LED的核心是半導體芯片。LED芯片的壹端貼在支架上，壹端為負極，另壹端接電源正極，使整個芯片被環氧樹脂封裝。半導體晶圓由兩部分組成，壹部分是P型半導體，其中空穴占優勢，另壹部分是N型半導體，這裏主要是電子。但是當這兩個半導體連接在壹起時，它們之間就形成了壹個pn結。當電流通過導線作用於芯片時，電子會被推到P區，在那裏與空穴復合，然後以光子的形式放出能量，這就是LED發光的原理。光的波長，也就是光的顏色，是由形成pn結的材料決定的。50年前，人們就知道了半導體材料可以發光的基本知識。第壹個商用二極管產生於1960年。LED是英文發光二極管的縮寫。它的基本結構是壹塊電致發光半導體材料，用引線放在架子上，然後用環氧樹脂密封，保護內部芯線，所以led抗震性能好。發光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有壹個過渡層，稱為pn結。在壹些半導體材料的PN結中，註入的少數載流子與多數載流子復合時，多余的能量會以光的形式釋放出來，從而直接將電能轉化為光能。PN結加反向電壓時，少數載流子很難註入，所以不發光。這種利用註入電致發光原理制成的二極管稱為發光二極管，俗稱led。當處於正向工作狀態時(即兩端加直流電壓)，當電流從LED的陽極流向陰極時，半導體晶體發出從紫外到紅外不同顏色的光，光的強度與電流有關。起初，LED被用作儀器儀表的指示光源。後來，各種光色的led廣泛應用於交通信號燈和大面積顯示屏，產生了良好的經濟效益和社會效益。以12寸紅色紅綠燈為例。在美國，最初采用140瓦的長壽命低光效白熾燈作為光源，產生2000流明的白光。通過紅色濾光片後，損失了90%的光，只剩下200流明的紅光。在新設計的燈具中，Lumileds公司采用了18個紅色LED光源，包括電路損耗，* * *消耗14瓦，可以產生同樣的光效。汽車信號燈也是LED光源應用的壹個重要領域。對於壹般照明，人們更需要壹個白色光源。1998白光LED研制成功。這種LED由GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝而成。GaN芯片發出藍光(λp=465nm，Wd=30nm)，高溫燒結的含Ce3+的YAG熒光粉被這種藍光激發後發出峰值為550nm的黃光。藍色LED基板安裝在碗狀反射腔內，覆蓋壹層薄薄的混有YAG的樹脂，約200-500nm。LED基板發出的壹部分藍光被熒光粉吸收，另壹部分藍光與熒光粉發出的黃光混合得到白光。現在對於InGaN/YAG白光LED，通過改變YAG熒光粉的化學成分，調整熒光粉層的厚度，可以獲得3500-10000K的各種白光。這種通過藍光LED獲得白光的方法由於結構簡單、成本低、技術成熟度高而被廣泛應用。20世紀60年代，科學家和技術人員根據半導體PN結的原理開發了LED。當時開發的LED是GaASP材質，發光顏色是紅色。經過近30年的發展，我們熟悉的LED已經可以發出紅、橙、黃、綠、藍等多種顏色的光。然而，用於照明的白光LED僅在最近幾年才發展起來。這裏向讀者介紹照明用的白色LED。Led-介紹可見光光譜和Led白光之間的關系。眾所周知，可見光光譜的波長範圍是380 nm ~ 760 nm，這是人眼可以感受到的七種顏色的光——紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，但這七種顏色的光都是單色光。例如，LED發出的紅光的峰值波長為565納米。可見光的光譜中沒有白光，因為白光不是單色光，而是由許多單色光組成的合成光，就像太陽光是由七種單色光組成的白光，彩色電視機中的白光也是由紅、綠、藍三原色組成的。因此，為了使LED發出白光，其光譜特性應該包括整個可見光譜範圍。然而，在目前的工藝條件下，不可能制造出具有這種性能的LED。根據人們對可見光的研究，人們能看到的白光至少需要兩種光的混合，即雙波長光(藍光+黃光)或三波長光(藍光+綠光+紅光)。以上兩種模式的白光都需要藍光，所以取藍光就成了制作白光的關鍵技術，也就是各大LED制造公司所追求的“藍光技術”。目前世界上掌握“藍光技術”的廠商屈指可數，所以白光LED的推廣應用，尤其是高亮度白光LED在國內的推廣，還有壹個過程。2.白光LED與白光光源的技術結構。對於壹般照明來說，從工藝結構上來說，白光LED通常由兩種方法形成。第壹種方法是利用“藍光技術”和熒光粉形成白光；二是多種單色光混合方式。這兩種方法已經成功地制造了白光器件。通過第壹種方法產生白光的系統如圖1所示。圖中LED GaM芯片發出藍光(λ p = 465 nm)，封裝有YAG(釔鋁石榴石)熒光粉。當磷光體被藍光激發時，它發出黃光。結果藍光和黃光混合形成白光(LED的結構如圖2所示)。第二種方法是將不同顏色光的芯片封裝在壹起，通過混合光的顏色產生白光。3.白光LED照明新光源的應用前景。為了說明白光LED的特點，我們先來看看照明光源的現狀。白熾燈和鹵鎢燈，其發光效率為12 ~ 24流明/瓦；熒光燈和HID燈的發光效率為50 ~ 120流明/瓦。白光LED:1998年，白光LED光效只有5流明/瓦，1999年，達到15流明/瓦，和普通家用白熾燈差不多。2000年，白光LED的光效達到25流明/瓦，和鹵鎢燈差不多。有公司預測，到2005年，LED的光效將達到50流明/瓦，到2015年，LED的光效有望達到150 ~ 200流明/瓦。屆時白光LED的工作電流可以達到安培級。可見，為寫手開發白光LED照明光源將成為可能的現實。壹般照明用的白熾燈、鹵鎢燈雖然價格便宜，但發光效率低(燈的熱效應白白耗電)，使用壽命短，維護工作量大。但如果采用白光LED作為照明，它們不僅發光效率高，而且使用壽命長(連續工作時間大於10000小時)，幾乎不需要維護。目前，德國海拉公司已經利用白光LED開發出飛機閱讀燈。澳大利亞首都堪培拉的壹條街道已經使用白色LED作為街道照明。中國的城市交通管理燈也在用白色led取代早期的交通秩序指示燈。可以預見，在不久的將來，白光LED必將進入家庭，取代現有的照明。LED光源具有使用低壓電源、能耗低、適用性強、穩定性高、響應時間短、對環境無汙染、多色發光等優點。雖然價格比現有的照明設備貴，但還是考慮到必然會有現有的照明設備。Led-特性Led的特性和優點LED的固有特性決定了它是替代傳統光源最理想的光源，而且用途廣泛。小LED基本上就是壹個用環氧樹脂封裝的小芯片，所以很小很輕。低功耗LED功耗很低，壹般來說，LED的工作電壓為2-3.6V..工作電流0.02-0.03A .也就是說，耗電不超過0.1W。使用壽命長在適當的電流和電壓下，LED的使用壽命可達65，438+100，000小時。高亮度低熱環保LED采用無毒材料制成，不像熒光燈含汞會造成汙染，LED還可以回收利用。耐用的LED完全封裝在環氧樹脂中，比燈泡和熒光燈管更堅固。燈體內沒有松動的部分，使得LED不易損壞。色溫及顏色的應用:(1)光源色溫:人們用壹個完全輻射體的絕對溫度等於或接近光源色溫來描述光源的色表(人眼直接觀察光源時看到的顏色)，也稱為光源色溫。色溫表示為絕對溫度k，不同的色溫會引起不同的情緒反應。我們壹般把光源的色溫分為三類:a .暖色光:暖色光的色溫在3300K K以下，暖色光類似於白熾燈，紅色成分較多，給人溫暖、健康、舒適的感覺。適用於家庭、住宅、宿舍、醫院、賓館等場所，或溫度相對較低的場所。b .暖白光:也叫中間色，它的色溫在3300k-5300k之間，暖色白光加上柔和的光線，使人感到愉快、舒適、寧靜。適用於商店、醫院、辦公室、飯店、餐廳、候車室等場所。c .冷色光:又稱日光色，其色溫在5300K以上，光源接近自然光，有明亮感，使人註意力集中。適用於辦公室、會議室、教室、畫室、設計室、圖書館閱覽室、展覽櫥窗等場所。顯色性:光源呈現物體顏色的程度稱為顯色性，即顏色逼真的程度。顯色性高的光源在色彩上表現更好，我們看到的色彩更接近自然色。顯色性低的光源對色彩的表現更差，我們看到的色差也更大。為什麽顯色會有差異？關鍵在於光的光譜特性。可見光的波長在380mm到780mm的範圍內，也就是我們在光譜中看到的紅、橙、黃、綠、青、藍、紫光的範圍。如果光源發出的光所包含的各種光的比例接近自然光，我們眼睛看到的顏色就更真實。我們通常以顯色指數作為顯色的表示。在標準光源的照射下，標準色的顯色指數設定為100。當顏色標簽被測試光源照射時，顏色的視覺失真程度就是該光源的顯色指數。顯色指數越大，失真越小。反之，失真越大，顯色指數越小。不同的地方對光源的顯色指數有不同的要求。在國際照明協會中，顯色指數壹般分為五類:Ra類，適用範圍，1A >90，美術館，博物館，印刷等行業和場所，2B 80—90—90，家庭，餐飲，高檔紡織品加工及類似行業，2，60—80，辦公室，學校，室外路燈照明，3，40—60，重工業工廠，室外路燈照明，4，20—40，室外道路照明及壹些要求不高的場所。
[編輯本段] XI。LED燈具的安全要求
LED具有節能環保的優勢，其在照明行業的發展已成為主要趨勢。由於LED使用的技術和產品屬性與傳統燈具有很大不同，目前通用的燈具安全標準和規範顯然不適用。為了幫助業界正視這壹問題，本期將介紹LED燈使用的技術、可能的應用範圍以及UL目前使用的安全評估。led燈的技術和特點所謂LED燈，顧名思義，是指采用LED(發光二極管)技術作為主要光源的燈具產品。LED是壹種固體半導體元件，利用電流向前流向半導體p-n結的結，然後從半導體中分離出來的帶負電荷的電子和帶正電荷的空穴載流子相互結合產生光子發射。不同種類的發光二極管可以發出不同波長的光，從紅外光到藍光，從紫光到紫外光。近年來的新發展是在藍色LED上塗熒光粉，將藍色LED轉化為白色LED產品。這種操作壹般需要配合驅動電路(LED驅動器)或電源。驅動電路或電源的主要作用是將交流電壓轉換成DC功率，同時完成與LED壹致的電壓和電流來驅動匹配的元器件。LED燈的燈泡體積小，重量輕，采用環氧樹脂封裝，能承受高強度的機械沖擊和振動，不易破碎，亮度衰減期長，因此使用壽命可長達50000-100000小時，遠遠超過傳統鎢絲燈泡1000小時和熒光燈10000小時。由於LED燈的使用壽命可以達到5 ~10年，不僅可以大大降低燈具的更換成本，而且可以用很小的電流驅動燈光，在同樣的照明效果下，耗電量只有日光燈管的壹半，所以LED還具有省電節能的優點。但是LED的壹些技術還存在不足，所以壹開始使用LED燈的缺點包括光質(顯色性、壹致性、色溫)差，散熱困難，價格高，散熱不當會導致LED燈的亮度和電路元件的使用壽命加速衰減。隨著近十幾年制造技術的飛速發展，上述缺點，包括LED的熱阻逐漸降低，光質的提高也在改善。2008年，LED白光的發光效率已經達到100 Lm/W，2010年，LED暖白光的發光效率有望從目前的70 Lm/W提高到100 Lm/W。與目前其他通用光源相比，LED的發光效率明顯越來越有優勢，鎢絲燈泡約15 Lm/W，熒光熒光燈約45~60 Lm/W，HID燈約120 ~ 150 lm/w:以下是LED與其他常用燈具的照明特性對比:照明方式的特點
白光LED具有熱源少、工作環境廣、小型化、抗振動、光束集中等優點。
日光(日光燈)日光燈省電，但廢料易碎，有汞汙染等問題
白熾燈鎢絲燈泡效率低，耗電高，壽命短，易碎。
產品選擇指南的應用方向是1。建築的外部照明投射建築的某個區域，無非是用壹個控制光束角的圓頭和方頭形狀的投射燈，和投射燈的傳統概念完全壹致。但是由於LED光源的小而薄，線性投射燈的研發無疑成為了LED投射燈的壹大亮點，因為很多建築沒有突出的地方放置傳統的投射燈。其安裝方便，可以水平安裝，也可以垂直安裝，與建築表面結合更好，為照明設計師帶來了新的照明詞匯，拓展了創作空間。也會對現代建築和歷史建築的采光技術產生影響。2、景觀照明LED燈效果圖由於LED不像傳統燈具，光源多為玻璃燈泡，可以很好的與城市街道設施結合。它可用於城市休閑空間的照明，如小路、樓梯、甲板、濱水區和花園。對於花卉或者低矮的灌木，可以使用LED作為照明的光源。LED隱藏式投射燈將會特別受歡迎。固定端可設計為插入式，便於根據植物生長高度進行調節。3.對於需要用標誌和指示照明來限定和引導空間的場所，如道路和人行道的分開顯示、樓梯踏步的局部照明、緊急出口的指示照明等，可采用表面亮度適當的LED自發光埋地燈或嵌在垂直墻壁中的燈，如劇院觀眾廳的地面引導燈或座位側邊的指示燈、購物中心樓層的引導燈等。另外，與霓虹燈相比，LED是低壓的，沒有易碎的玻璃，不會因為生產中的彎曲而增加成本，所以在logo設計上值得推廣。4.室內空間展示照明就照明質量而言，LED光源沒有熱量、紫外線和紅外線輻射，因此不會損壞展品或商品。與傳統光源相比，燈具不需要額外的濾光裝置，照明系統簡單，成本低，易於安裝。其精確的配光可以作為博物館光纖照明的替代品。商業照明大都會采用彩色LED，室內裝飾白色LED結合室內裝修提供輔助照明，LED可用於隱藏光帶，特別有利於低矮空間。5.娛樂場所和舞臺照明由於LED對色彩、亮度和調光的動態和數字控制，活潑飽和的色彩可以創造靜態和動態的燈光效果。從白光到全光譜的任何顏色，LED的使用都為這類空間的照明開辟了新的思路。長壽命高流明的維持值(10000小時後仍維持90%光通量)相比PAR燈和金屬鹵化物燈50 ~ 250小時的使用壽命，降低了維護成本和更換光源的頻率。此外，LED克服了金屬鹵化物燈使用壹段時間後顏色偏移的現象。與PAR燈相比，沒有熱輻射，可以讓空間更加舒適。目前，LED彩色裝飾墻在餐飲建築中的應用已經蔚然成風。6.視頻屏幕全彩LED顯示屏是當今世界上最引人註目的戶外大型顯示設備。它采用先進的數字視頻處理技術，擁有無與倫比的超大面積和超高亮度。根據不同的室內外環境，采用不同規格的發光像素，實現不同的亮度、色彩和分辨率，滿足各種用途。它可以利用多媒體技術動態顯示圖形動畫信息，播放各種多媒體文件。目前世界上最有影響力的LED顯示屏屬於美國曼哈頓時代廣場的紐約證券交易所，共有65，438+08，677，760個LED，面積為65，438+00，736平方英尺。屏幕可分為多個屏幕，同時顯示，向公眾壹目了然地展示華爾街股市的行情。此外，在上海浦東陸家嘴金融中心拔地而起的極光國際總部，擁有長達100m的超大LED屏幕，總面積達3600平米。這是世界上第壹個。7.本發明適用於電動車、摩托車、汽車的各種燈的照明。
【編輯本段】十二。LED燈的電源決定了LED燈的壽命。
恒流源驅動是最好的LED驅動模式。采用恒流源驅動，不需要在輸出電路中串聯限流電阻。流經LED的電流不受外部電源電壓變化、環境溫度和LED參數離散性的影響，可以保持電流恒定，充分發揮LED的各種優良特性。LED恒流電源用於給LED燈供電。由於在電源運行過程中，流經led的電流會被自動檢測和控制，所以不需要擔心通電瞬間流經LED的電流過大，也不需要擔心負載短路，燒壞電源。