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led
LED相关资料
LED产品和相关小常识
LED(LightEmittingDiode),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,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”。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候,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。
而光的波长决定光的颜色,是由形成P-N结材料决定的。
Led的相关概念:
光通量(F,Flux)
由于人眼对不同波长的电磁波具有不同的灵敏度,我们不能直接用光源的辐射功率或辐射通量来衡量光能量,必须采用以人眼对光的感觉量为基准的单位----光通量来衡量。
光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量.。
光通量用符号Φ表示,单位为流明(lm)。
光通量是说明某一光源向四周空间发射出的总光能量,这个量是对光源而言,是描述光源发光总量的大小的,与光功率等价。
光源的光通量越大,则发出的光线越多。
发光强度(I、Intensity)
不同光源发出的光通量在空间,分布是不同的。
发光强度的单位为坎德拉,符号为cd,它表示光源在某单位球面度立体角(该物体表面对点光源形成的角)内发射出的光通量。
发光强度是针对点光源而言的,或者发光体的大小与照射距离相比比较小的场合。
这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。
可以说,发光强度就是描述了光源到底有多“亮”,因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。
发光强度越大,光源看起来就越亮,同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮。
1cd=1lm/1sr(sr:
立体角的球面度单位)。
即F=4πI。
也就是说,若光源的I为1cd,则总光通量为4π=12.56lm。
亮度(cd/m2)
亮度是表示眼睛从某一方向所看到物体发射光的强度。
单位为坎德拉/平方米[cd/m2],符号为L,表明发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量,它等于1平方米表面上发出1坎德拉的发光强度。
色温(ColorTemperature)
当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时,黑体的温度就称为该光源的色温,用绝对温度K(开尔文,开氏度=摄氏度+273.15)表示。
显色性(Colorrenderingproperty)
原则上,人造光线应与自然光线相同,使人的肉眼能正确辨别事物的颜色,当然,这要根据照明的位置和目的而定。
光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性。
通常叫做"显色指数"(Ra)。
显色性是指事物的真实颜色(其自身的色泽)与某一标准光源下所显示的颜色关系。
Ra值的确定,是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较,色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。
Ra值为100的光源表示,事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致。
光照度(E,Illuminance):
单位勒克斯即lx.被光均匀照射的物体,在1平方米面积上得到的光通里是1流明时,它的光照度是1勒克斯,即1lx=1lm/㎡。
光照度E:
光源照射在光接收面上一点处的面元上的光通量与该面元面积的比值。
若在某一方向上光强为I,则距离r处的光照度为:
E=I/r2
LED的重要参数
1.正向工作电流If:
它是指发光二极体正常发光时的正向电流值。
LED的额定电流各不相同,普通的LED电流一般为20mA,大功率的LED电流一般为40mA或350mA不等。
具体要按各封装厂提供的电流参数值。
一般LED在反向电压:
VR=5V的条件下,反向电流:
IR≤10μA。
2.正向工作电压VF:
不同颜色的LED在额定的正向电流条件下,有着各自不同的正向压降值,红、黄色:
1.8~2.5V之间,绿色和蓝色:
2.7~4.0V之间。
对于同种颜色的LED,其正向压降和光强也不是完全一致的。
如下表:
LED型号:
54HCA发光颜色外观颜色波长λD(nm)正向电压VF亮度Iv(mcd)IF=20mA
Min.Max.
红色水透明645~6601.82.550~300黄绿色水透明570~5751.82.550~300黄色水透明585~5901.82.5500~5000
蓝色水透明455~4752.74.0500~7000绿色水透明515~5352.74.02000~10000蓝绿色水透明490~5152.74.02000~10000
白色水透明-2.74.03000~15000
在同一电路中应该尽量使用在额定电流条件下正向压降值相同、光强范围小的LED。
只有这样才能保证LED的发光效果一致。
其具体的电性参数可依各封装厂每包装提供的产品分光参数标签值
3.V-I特性:
发光二极体的电压与电流的关系,在正向电压正小于某一值(叫阈值)时,电流极小,不发光。
当电压超过某一值后,正向电流随电压迅速增加,发光。
4.发光强度IV:
发光二极体的发光强度通常是指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度。
若在该方向上辐射强度为(1/683)W/sr时,则发光1坎德拉(符号为cd)。
由于一般LED的发光二强度小,所以发光强度常用烛光(坎德拉,mcd)作单位。
5.LED的发光角度:
二极管发光角度也就是其光线散射角度,主要靠二极管生产时加散射剂来控制,有三大类:
(1)高指向性。
一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。
发光角度5°~20°或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或与光检出器联用以组成自动检测系统。
(2)标准型。
通常作指示灯用,其发光角度为20°~45°。
(3)散射型。
这是视角较大的指示灯,发光角度为45°~90°或更大,散射剂
6.光谱半宽度Δλ:
它表示发光管的光谱纯度。
7.半值角θ1/2和视角:
θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向(法向)的夹角。
8.全形:
根据LED发光立体角换算出的角度,也叫平面角。
9.视角:
指LED发光的最大角度,根据视角不同,应用也不同,也叫光强角。
10.半形:
法向0°与最大发光强度值/2之间的夹角。
严格上来说,是最大发光强度值与最大发光强度值/2所对应的夹角。
LED的封装技术导致最大发光角度并不是法向0°的光强值,引入偏差角,指得是最大发光强度对应的角度与法向0°之间的夹角。
11.最大正向直流电流IFm:
允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极体。
12.最大反向电压VRm:
所允许加的最大反向电压。
超过此值,发光二极体可能被击穿损坏。
13.工作环境topm:
发光二极体可正常工作的环境温度范围。
低于或高于此温度范围,发光二极体将不能正常工作,效率大大降低。
14.允许功耗Pm:
允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值,LED发热、损坏。
LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管)是一种能够将电能转化为光能的半导体,它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理,而采用电场发光。
据分析,LED的特点非常明显,寿命长、光效高、无辐射与低功耗。
LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,其发光效率可超过150lm/W(2010年)。
将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯进行对比,结果显示:
普通白炽灯的光效为12lm/W,寿命小于2000小时,螺旋节能灯的光效为60lm/W,寿命小于8000小时,T5荧光灯则为96lm/W,寿命大约为10000小时,而直径为5毫米的白光LED光效理论上可以超过150lm/W,寿命可大于100000小时。
有人还预测,未来的LED寿命上限将无穷大。
然而,LED灯的工作原理使得在大功率LED照明行业里散热问题变得非常突出,许多LED照明方案不够重视散热,或者是技术水平有限,所以目前量产的大功率LED灯普遍存在实际使用寿命远远不如理论值,性价比高于传统灯具的尴尬情况。
为了提高LED灯具的使用寿命,真正做到适合商业化的量产,LED照明行业正在独立或者和专业的导热材料供应商合作加紧研制新型导热材料,比如导热塑料等等。
大功率,一般指大于0.65W,这一点不同公司内部也会有不同的标准,因为目前在大功率LED领域还没有形成大家一致认可的行业标准。
光强与流明比小功率大,但同样散热也很大,现在大功率大多是单颗应用,加上有效散热面积很大的散热片,也出现了集成在一起的LED灯矩阵,但是散热效果不是很好。
小功率一般是0.06W左右的。
现在LED手电一般是用小功率用的,光散不散,取决于LED的发光角度,有大角度小角度之分,小角度不散,大角度才散。
市面上的手电筒一般是用草帽头做的。
效果很好。
现在就担心有些厂家不重质量,拿的次品LED做电筒,用不了多久就有死灯。
LED的亮度是跟LED的发光角度有必然关系的,LED的角度越小它的亮度越高,没有什么超亮不超亮的,那是骗小孩的,如果是质量好的LED不管是哪家LED厂家生产的大家的亮度都差不多的,只是生产工艺不一样,使用寿命略有不同,因为大家用的都是那几家国外的LED芯片.如果是5MM的LED180度角的白光的亮度只有几百MCD,如果是15度角的亮度就要去到一万多两万MCD的亮度了,亮度相差好几十倍了,如果是用于照明用的,在户外最好是用大功率的LED了,亮度就更高了,单个功率有1W,3W,5W,还有的是用多个大功率组合成一个大功率的LED,功率去到几百都有.
色温和亮度没关系,而亮度和流明值有关
LED(LightEmittingDiode),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,晶片的一端附着LED灯株。
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”。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候,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。
而光的波长决定光的颜色,是由形成P-N结材料决定的。
LED应用
鉴于LED的自身优势,目前主要应用于以下几大方面:
(1)显示屏、交通讯号显示光源的应用LED灯具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点,广泛应用于各种室内、户外显示屏,分为全色、双色和单色显示屏,全国共有100多个单位在开发生产。
交通信号灯主要用超高亮度红、绿、黄色LED,因为采用LED信号灯既节能,可靠性又高,所以在全国范围内,交通信号灯正在逐步更新换代,而且推广速度快,市场需求量很大,是个很好的市场机会。
(2)汽车工业上的应用汽车用灯包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯以及头灯等。
汽车用白炽灯不耐震动撞击、易损坏、寿命短,需要经常更换。
1987年,我国开始在汽车上安装高位刹车灯。
由于LED响应速度快,可以及早提醒司机刹车,减少汽车追尾事故,在发达国家,使用LED制造的中央后置高位刹车灯已成为汽车的标准件,美国HP公司在1996年
半导体照明
推出的LED汽车尾灯模组可以随意组合成各种汽车尾灯。
此外,在汽车仪表板及其他各种照明部分的光源,都可用超高亮度发光灯来担当,所以均在逐步采用LED显示。
我国汽车工业正处于大发展时期,是推广超高亮度LED的极好时机。
近几年内会形成年产10亿元的产值,5年内会形成每年30亿元的产值。
(3)LED背光源以高效侧发光的背光源最为引人注目,LED作为LCD背光源应用,具有寿命长、发光效率高、无干扰和性价比高等特点,已广泛应用于电子手表、手机、BP机、电子计算器和刷卡机上,随着便携电子产品日趋小型化,LED背光源更具优势,因此背光源制作技术将向更薄型、低功耗和均匀一致方面发展。
LED是手机关键器件,一部普通手机或小灵通约需使用10只LED器件,而一部彩屏和带有照相功能的手机则需要使用约20只LED器件。
现阶段手机背光源用量非常大,一年要用35亿只LED芯片。
目前我国手机生产量很大,而且大部分LED背光源还是进口的,对于国产LED产品来说,这是个极好的市场机会。
(4)LED照明光源早期的产品发光效率低,光强一般只能达到几个到几十个mcd,适用在室内场合,在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用。
目前直接目标是LED光源替代白炽灯和荧光灯,这种替代趋势已从局部应用领域开始发展。
日本为节约能源,正在计划替代白炽灯的发光二极管项目(称为"照亮日本"),头五年的预算为50亿日元,如果LED替代半数的白炽灯和荧光灯,每年可节约相当于60亿升原油的能源,相当于五个1.35×106kW核电站的发电量,并可减少二氧化碳和其它温室气体的产生,改善人们生活居住的环境。
我国也于2004年投资50亿大力发展节能环保的半导体照明计划。
(5)其它应用例如一种受到儿童欢迎的闪光鞋,走路时内置的LED会闪烁发光,仅温州地区一年要用5亿只发光二极管;利用发光二极管作为电动牙刷的电量指示灯,据国内正在投产的制造商介绍,该公司已有少量保健牙刷上市,预计批量生产时每年需要3亿只发光灯;正在流行的LED圣诞灯,由于造型新颖、色彩丰富、不易碎破以及低压使用的安全性,近期在香港等东南亚地区销势强劲,受到人们普遍的欢迎,正在威胁和替代现有电泡的圣诞市场。
(6)家用室内照明的LED产品越来受人欢迎,LED筒灯,LED天花灯,LED日光灯,LED光纤灯已悄悄地进入家庭!
编辑本段LED照明颜色
LED(LightingEmittingDiode)照明即是发光二极管照明,是一种半导体固体发光器件。
它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。
LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。
照明原理
LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。
此外,在一定条件下,它还具有发光特性。
在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。
其发光过程包括三个部分:
正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。
在LED得两端加上正向电压,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。
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和带隙,便可以多色发光.
LED优点
LED的内在特征决定了它具有很多优点,诸如:
一、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,所以它非常小,非常轻。
二、耗电量低
LED耗电相当低,直流驱动,超低功耗(单管0.03-0.06瓦),电光功率转换接近30%。
一般来说LED的工作电压是2-3.6V,工作电流是0.02-0.03A;这就是说,它消耗的电能不超过0.1W,相同照明效果比传统光源节能近80%。
三、使用寿命长
有人称LED光源为长寿灯。
它为固体冷光源,环氧树脂封装,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,在恰当的电流和电压下,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。
四、高亮度、低热量
LED使用冷发光技术,发热量比普通照明灯具低很多。
五、环保
LED是由无毒的材料作成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用。
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,冷光源,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源
六、坚固耐用
LED被完全封装在环氧树脂里面,比灯泡和荧光灯管都坚固。
灯体内也没有松动的部分,使得LED不易损坏。
七、多变幻
LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理,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256×256×256=16777216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。
八、技术先进
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。
它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。
LED缺点
第一点 LED发光二极管已被全球公认为最高效的人造照明技术。
虽然国内还有不少人在商家误导下认为LED是用来替代LCD液晶的显示技术,但实际上这种高能效照明技术从上世纪六七十年代就已经开始应用,如今从各种指示灯、路灯、节日彩灯再到笔记本、电视背光都在广泛采用LED照明。
由于其高能效,人们普遍认为用LED灯取代传统的灯泡、荧光灯是一种非常环保的做法。
然而,近日由美国加州大学艾尔文分校进行的一项调查却显示,使用LED的环保功效很可能会被其包含的有毒物质所抵消。
在该校社会生态学系和公共健康项目共同进行的这项研究中,他们分析了市场上常见的圣诞树彩灯组中的红色、黄色、绿色和蓝色的LED灯,其中既包括高亮度LED,也包括低亮度产品。
结果显示,这些LED灯中包含有锑、砷、铬、铅以及其他多种金属元素。
其中,部分LED灯的有毒元素含量已经超过了监管部门制定的标准。
比如在低亮度红色LED灯中,研究人员发现其铅含量超标达到8倍,镍含量也超标2.5倍。
实际上在美国加州法律中,绝大多数LED灯都已经被明确定义为有毒垃圾,如果使用普通填埋的办法处理将会污染土壤和地下水。
而如果LED灯破碎,还可能会对直接接触的人体健康造成损害。
但至今,无论各国政府还是民众都对LED灯的环境和健康危险知之甚少。
该报告表示,LED中的砷、铅、镍和铜元素对人体和环境的影响最为严重,未来应当进行更为细致深入的调查,以促进政府对LED产品的安全使用和回收处理制定规范。
简单的说,大家应该清楚,虽然LED的能效非常高,但它绝非完全环保的选择,只是蕴含的潜在危险和其他照明技术不同罢了。
第二点LED需要由于单个发光面比较窄,通常大规模集成在线路板上,形成一个比较大的发光源,由此会造成大量热量积累,有时会击穿电路板。
所以LED灯的散热一定要好。
第三点人眼最不能接受的是蓝光和UV光(即紫外线光),蓝光杀伤人眼活性细胞的能力是绿光的10倍,而UV光杀伤人眼活性细胞的能力又是蓝光的10倍,长期接触大量低波长的蓝光能大量杀伤人眼活性细胞,最终癌化形成斑块。
而LED白光形成主要是靠450-455NM波长蓝光激发荧光粉,其中波长越低击发能力越强,通常LED的波长出厂控制在500NM之内,即450-455NM,或455-460NM,属于伤害最强的区段,如果波长变大,那么激发荧光粉的能力就下降,效率降低。
人们为了追求亮度,通常更会加强LED的蓝光强度,点灯时间越久,荧光粉衰减越快,进而导致人眼接触的蓝光波段的光照越强烈,从而对人眼造成伤害。
所以LED灯具在道路交通的LED导航指示、LED路灯、LED台灯的使用上具有一定的不利因素,容易让人在使用过程中产生头晕眼花、不舒服的感觉,甚至长期使用会变成眼晴伤害,使得患眼病的机率会有所提高。
LED显示技术发展
LED显示屏的发展可分为以下几个阶段:
第一阶段为1990年到1995年,主要是单色和16级双色图文屏。
用于显示文字和简单图片,主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所,作为公共信息显示工具。
第二阶段是1995年到1999年,出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。
视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。
LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。
第三阶段从1999年开始,红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国,同时国内企业进行了深入的研发工作,使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用,大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所,从而将国内的大屏幕带入全彩时代。
随着LED原材料市场的迅猛发展,表面贴装器件从2001年面世,主要用在室内全彩屏,并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性,可随意调整的点间距,被不同价位需求者所接受,在短短两年多时间内,产品销售额已超过3亿元,表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。
为了适应2008年奥运会的“瘦身”计划,利亚德开发了表面贴装双基色显示屏,大量用于训练馆和比赛计时计分系统。
在奥运场馆全彩屏方面,为紧缩投资,全彩屏大部分采用可拆卸方式,奥运期间可作为实况转播工具,赛事结束后可用于租赁,作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具,通过这种方式可尽快收回成本。
就市场而言,中国加入WTO、北京申奥成功等,成为LED显示屏产业发展的新契机。
国内LED显示屏市场保持持续增长,目前在国内市场上,国产LED显示屏的市场占有率近95%。
国际上LED显示屏的市场容量预计以每年30%的速度在增长。
LED显示屏的主要制造厂商集中在日本、北美等地,我国LED制造厂商出口的份额在其中微不足道。
据不完全统计,世界上目前至少有150家厂商生产全彩屏,其中产品齐全,规模较大的公司约有30家左右。
目前,经过中国政府对LED产业化的积极推动,国内LED显示屏的生产技术基本与世界同步,国内知名品牌有:
中景科瑞(china-scenery)、奥力兴(ApexKolor)、远亮国际照明、恒宇光电、大眼界光电(TopVision)、元亨光电(yaham)、山木显示(skymax-display)、丽晶光电(Lightking)、洲明(Unilumin)、锐拓(Retop)、爱立德(aled)、联建光电(liantronics)、长方照明(cfled)、明尔杰(MejLed)、德彩光电(dicolor)、联森(lenson)、良辉光电(lhgd)、通普(TOP)、仕兰、雅其光(Art)、金立翔、艾比森(absen)、艾斯威(aswei)、雷森(ledsun)、利亚德(leyard)、科美芯(SBC)、三思、奥科光电等。
LED设计理念
LED的出现打破了传统光源的设计方法与思路,目前有两种最新的设计理念。
1.情景照明:
是2008年由飞利浦提出的情景照明,以环境的需求来设计灯具。
情景照明以场所为出发点,旨在营造一种漂亮、绚丽的光照环境,去烘托场景效果,使人感觉到有场景氛围。
2.情调照明:
是2009年由凯西欧提出的情调照明,以人的需求来设计灯具。
情调照明是以人情感为出发点,从人的角度去创造一种意境般的光照环境。
情调照明与情景照明有所不同,情调照明是动态的,可以满足人的精神需求的照明方式,使人感到有情调;而情景照明是静态的,它只能强调场景光照的需求,而不能表达人的情绪,从某种意义上说,
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