LED照明基础知识和节能优势.doc

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1、LED基础知识和照明优势什么是LED？Lightemittingdiode(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

2、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

3、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稳定、散热较好，那么这种方法产生的白光比上述产生的

4、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RGW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

5、，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

6、。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LE

7、D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——即从底部到顶部既有畅通的流通空间的建筑物、构建体中，空气靠密度差的作用，沿着通道快速进行扩散或排出的现象，即为烟囱效应。烟囱效应原理就是气压原理的延伸。LED照明优势节能光效高随着白光LED光效