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      led

      LED日光燈

      LED(LightingEmittingDiode)照明即是發光二極管照明,是一種半導體固體發光器件。它是利用固體半導體芯片作為發光材料,在半導體中通過載流子發生復合放出過剩的能量而引起光子發射,直接發出紅、黃、藍、綠色的光,在此基礎上,利用三基色原理,添加熒光粉,可以發出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色等任意顏色的光。LED燈具就是利用LED作為光源制造出來的照明器具。

       

      LED日光燈特點


        

      LED光源LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導體制成的,其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-V特性,即正向導通,反向截止、擊穿特性。此外,在一定條件下,它還具有發光特性。在正向電壓下,電子由N區注入P區,空穴由P區注入N區。進入對方區域的少數載流子(少子)一部分與多數載流子(多子)復合而發光。 假設發光是在P區中發生的,那么注入的電子與價帶空穴直接復合而發光,或者先被發光中心捕獲后,再與空穴復合發光。除了這種發光復合外,還有些電子被非發光中心(這個中心介于導帶、介帶中間附近)捕獲,而后再與空穴復合,每次釋放的能量不大,不能形成可見光。發光的復合量相對于非發光復合量的比例越大,光量子效率越高。由于復合是在少子擴散區內發光的,所以光僅在靠近PN結面數μm以內產生。

      理論和實踐證明,光的峰值波長λ與發光區域的半導體材料帶隙Eg有關,即 λ≈1240/Eg(mm)

      式中Eg的單位為電子伏特(eV)。若能產生可見光(波長在380nm紫光~780nm紅光),半導體材料的Eg應在3.26~1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光。已有紅外、紅、黃、綠及藍光發光二極管,但其中藍光二極管成本、價格很高,使用不普遍。

      照明特性

      極限參數

      (1)允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值,LED發熱、損壞。

      (2)最大正向直流電流IFm:允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。

      (3)最大反向電壓VRm:所允許加的最大反向電壓。超過此值,發光二極管可能被擊穿損壞。

      (4)工作環境topm:發光二極管可正常工作的環境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍,發光二極管將不能正常工作,效率大大降低。

      不改變材質的前提下,在LED的極限范圍內,提高亮度的手段就是提高電流,隨著電流升高,LED發熱量會劇增。使用過LED光源便攜投影機的,或微投的朋友,一定都深有體會,LED光源的投影機,非常熱,而且普遍會有明顯的噪音。這些產品,機身小是一方面,關鍵還是其自身發熱量較大所致。

      隨著功率的增加,LED的散熱問題顯得越來越突出,大量實際應用表明,LED不能加大輸入功率的基本原因,是由于LED在工作過程中會放出大量的熱,使管芯結溫迅速上升,熱阻變大。輸入功率越高,發熱效應越大。溫度的升高將導致器件性能變化與衰減,非輻射復合增加,器件的漏電流增加,半導體材料缺陷增長,金屬電極電遷移,封裝用環氧樹脂黃化等等,嚴重影響LED的光電參數。甚至使功率LED失效。因此,對于LED器件,降低熱阻與結溫、對發光二極管的熱特性進行研究顯得日趨重要。

      可靠性

      LED驅動電源壽數偏低的一個重要原因是驅動電源所需的鋁電解電容的壽數缺乏,首要原因是長時間作業時LED燈內部的環境溫度很高,致使鋁電解電容的電解液很快被耗干,壽數大為縮短,通常只能作業5千小時左右。而LED光源的壽數是5萬小時,因而鋁電解電容的作業壽數就成為了LED驅動電源壽數的短肋。
        如今有些供貨商為了處理這個難題,創造了無鋁電解電容的LED驅動電源計劃。但并不是所有的LED驅動電源供貨商都擁護這種做法。陳嶸指出:“當前量產的LED驅動電源中沒有一款是選用了無電解電容的驅動計劃,由于沒有它的話,許多試驗規范通不過,如EMI測驗和無閃爍測驗!
        而選用鋁電解電容的LED驅動電源計劃很簡單通常以上測驗, pcb抄板若是換成薄膜電容和陶瓷電容或鉭電容,情況如何呢?薄膜電容要到達一樣的電容量(通常為100-220uF),體積就會很大,并且本錢也太高,陶瓷電容通常容量太小,如用多個陶瓷電容完成這么大的容量,占板面積和本錢都太大,鉭電容要具有這么大容量,一是太貴,而是耐壓太低達不到需求,因而換成其它任何品種的電容,基本上不是體積太大,就是太貴,如為了這些缺陷換成容量較小的電容,消除紋波的作用就沒有那么好,許多出口產品所需的嚴厲認證測驗目標就無法經過,因而當前高質量的LED驅動電源仍是遍及選用鋁電解電容。
        許多供貨商聲稱的無電解電容LED驅動電源計劃,很可能僅僅去掉了AC輸入端的鋁電解電容,恒流輸出端的鋁電解電容應該是很難去掉或代替的。
        NXP推了一款可TRIAC調光的內嵌了驅動電源的13WLED燈泡,這款根據SSL2102的驅動電源計劃選用了鋁電解電容。當筆者問及該燈泡的作業壽數時,鋁電解電容的作業壽數難題肯定會影響到整個LED燈泡的壽數,但能夠采納一些物理方法來減輕這個難題,如將鋁電解電容在PCB上方位接近燈尾,通常來說,最接近LED光源有些的溫度最高,可到達100-200℃,散熱金屬外殼有些其次,通常為100℃左右,燈尾有些最低,通常為70℃左右,因而只需注重把鋁電解電容的方位接近燈尾,其壽數就不會衰減得太兇猛。咱們的試驗標明,它的壽數還可到達1萬小時左右,相當于10年使用時間,這關于通常家庭用戶來說,十年換一次LED燈泡基本上是能夠承受的。

      綠色環保

      不含汞、鉛等對環境污染很大的重金屬,發光時會產生紫外線,因此LED照明不會象傳統的燈具那樣有很多蚊蟲圍繞在光源旁使環境變得更加干凈衛整潔;金屬殼恒流驅動的創新設計使產品電能轉換成光效率非常高。

      獨特優勢

      (一)節約能源:LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段,其發光效率可達80―90%。筆者還將LED燈與普通白熾燈、螺旋節能燈及T5三基色熒光燈做了一番比較,結果顯示:普通白熾燈的光效為12lm/w,壽命小于2000小時,螺旋節能燈的光效為60lm/w,壽命小于8000小時,T5熒光燈則為96Alm/w,壽命大約為10000小時,而直徑為5毫米的白光LED為20―28lm/w,壽命可大于100000小時。有人還預測,未來的LED壽命上限將無窮大。

      一般人都認為,節能燈可節能4/5是偉大的創舉,但LED比節能燈還要節能1/4,這是固體光源更偉大的改革。除此之外,LED還具有其他優勢,光線質量高,基本上無輻射,屬于典型的綠色照明光源;可靠耐用,維護費用極為低廉等等。正因為LED具有以上其他固體光源還無法匹敵的特點,10年后LED將是照明行業的主流光源。

      (二)安全環保:LED的工作電壓低,多為1.4―3V;普通LED工作電流僅為10mA,超高亮度的也不過1A。LED在生產過程中不要添加“汞”,也不需要充氣,不需要玻璃外殼,抗沖擊性好,抗震性好,不易破碎,便于運輸,非常環保,被稱為”綠色能源”。

      (三)使用壽命長:LED體積小、重量輕,外殼為環氧樹脂封裝,不僅可以保護內部芯片,還具有透光聚光的能力。LED使用壽命普遍在5萬―10萬小時之間,因為LED是半導體器件,即使是頻繁的開關,也不會影響到使用壽命。當今家用照明主要使用的是白熾燈、熒光燈及節能熒光燈。

      (四)響應速度快:LED的響應頻率fτ與注入少數載流子的壽命τmc有關,如GaAs材料制成的LED,其τmc一般在1―10ns 范圍內,則響應頻率約為16―160MHz,這樣高的響應頻率對于顯示6.5MHz的視頻信號來說已經足夠了,這也是實現視頻 LED大屏幕的關鍵因素之一。

      LED響應時間最低的已達1微秒,一般的多為幾個毫秒,約為普通光源響應時間的1/100。因此可用于很多高頻環境,如汽車剎車燈或狀態燈,可以縮短車后車輛的剎車時間,從而提高安全性。

      (五)發光效率高:白熾燈、鹵鎢燈的光效為12-24lm/w(流明/瓦),熒光燈的光效為50―70lm/w,鈉燈的光效為90―140lm/w,大部分的耗電變成熱量損耗。而LED的光效經改善后可達到50―200lm/w,且光的單色性好、光譜窄,無需過濾就可直接發出有色可見光。

      (六)LED元件的體積。焊颖阌诟鞣N設備的布置和設計,而且能夠更好地實現夜景照明中“只見燈光不見光源”的效果。

      (七)LED光線能量集中度高:集中在較小的波長窗口內,純度高。

      (八)LED發光指向性強:亮度衰減比傳統光源低很多。

      (九)LED低壓直流電即可驅動:具有負載小、干擾弱的優點,對使用環境要求較低。

      (十)可較好控制發光光譜組成:從而能夠很好地用于博物館以及展覽館中的局部或重點照明。

      (十一)可控制半導體發光層、半導體材料禁止帶幅的大。簭亩l出各種顏色的光線,且彩度更高。

      (十二)顯色性高:不會對人的眼睛造成傷害。

      SOK標準術語

      波長:光的色彩強弱變化,是可以通過數據來描述,這種數據叫波長。我們能見到的光的波長,范圍在380至780nm之間,單位:納米(nm)。

      亮度:亮度是指物體明暗的程度,定義是單位面積的發光強度,單位:尼特(nit)。

      光強:指光源的明亮程度,也即表示光源在一定方向和范圍內發出的可見光輻射強弱的物理量,單位:燭光(cd)。

      光通量:光源每秒鐘所發出的可見光量之總和,單位:流明(Lm)。

      光效:光源發出的光通量除以光源的功率,它是衡量光源節能的重要指標,單位:每瓦流明(Lm/w)。

      顯色性:光源對物體呈現的程度,也就是顏色的逼真程度,通常叫做"顯色指數",室內顯色性通常表示為Ra,以數值表示,Ra100為日光下的顯色性。

      色溫:光源發射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時,黑體的溫度稱為該光源的色溫,只有白光才有色溫, 單位:開爾文(k)。

      眩光:視野內有亮度極高的物體或強烈的亮度對比,所造成的視覺不舒適稱為眩光,眩光是影響照明質量的重要因素。

      同步性:兩個或兩個以上LED燈在不規定時間內能正常按程序設定的方式運行,一般指內控方式的LED燈,同步性是LED燈實現協調變化的基本要求。

      防護等級IP防護等級是將燈具依其防塵、防濕氣之特性加以分級,由兩個數字所組成,第一個數字代表燈具防塵、防止外物侵入的等級(分0-6級),第二個數字代表燈具防濕氣、防水侵入的密封程度(分0-8級),數字越大表示其防護等級越高。

      光周期:自然界或人造的能夠影響生物有機體的亮暗循環。

      光度測量:根據給定的光效函數,如V(λ)和V’(λ),測量輻射量的方法。

      光強分布:光源或者燈具在空間各個方向的光強分布。

      光強曲線圖(表):光強由極坐標或者圖表給出,表中的數值為光源在每1000流明光通時產生的光強。對于光強非對稱分布的情況,可采用兩個不同平面內的光強分布圖來表示該燈具的光強分布情況。

      LED照明軌道燈

      應用領域

      LED照明燈具里,底燈,吊燈,投射燈等裝飾用,反射用途的LED照明燈具可以完全勝任于任何場合,包括美術館,博物館等對顏色度要求較高的場所。但是對于商場,寫字樓等大規模設施來說,作為大范圍照明的LED燈具雖然已經誕生,但是其指向性(LED芯片發出的光是直線,發散性不好)太高,造成大面積內設計平均的照度很困難。燈管型LED照明燈具排列過密,設計成本過高,失去節能效果。因此,現階段裝飾用途場合,LED照明燈具完全可用,大面積室內照明還不成熟。

      1)信號指示應用:信號照明是LED單色光應用比較廣泛也是比較早的一個領域,約占LED應用市場的4%左右。

      2)顯示應用:指示牌、廣告牌、大屏幕顯示等,LED用于顯示屏幕的應用約占LED應用的20%—25%,顯示屏幕可分為單色和彩色。

      3)照明應用:

      ①便攜燈具:手電筒、頭燈、礦工燈、潛水燈等; 

      ②汽車用燈:高位剎車燈、剎車燈、轉向燈、倒車燈等,大功率的LED已被大量用于汽車照明中。

      ③特殊照明:太陽能庭院燈、太陽能路燈、水底燈等;由于LED尺寸小,便于動態的亮度和顏色控制,因此比較適合用于建筑照明。

      ④背光照明:普通電子設備功能顯示背光源、筆記本電腦背光源、大尺寸超大尺寸LCD顯示器背光源等,LED作為手機顯示的背光源是LED應用最廣泛的領域。

      ⑤投影光源:投影儀用RGB光源。

      ⑥普通照明:各類通用照明燈具、照明光源等分為商業照明和家居照明。

      應用方案

      LED特性
        LED需要一個與白熾燈或鹵素燈完全不同類型的驅動器。白熾燈表現為具備自穩定特性的純電阻負載,LED則需要一個電流源。LED產生的光通量近似正比于流經該器件的電流。LED的正向電壓隨電流增加而增加,但隨溫度的上升而減少。在這方面,LED表現得像二極管。不過,在工作期間LED的正向電壓(VF)是很大的。該電壓與電子轉化為光子時產生的能量(eV)相關,該能量又直接相關于光的顏色。此外,不同生產批次之間的VF值可以相差很大。

       

      串行/并行配置

        在大多數用LED替代現有光源的應用中,需要連接多個LED到驅動器上,因為單一的LED不能產生足夠的光通量。LED可以采用串行或并行連接。
        如果LED采用串行連接,LED鏈上的總電壓等于正向電壓的總和(所有LED上的電流相等)。
        如果LED并行連接,電流將分配到各支路中。不過,由于一個LED的正向電壓會隨著溫度上升而下降,因此這一配置本質上是不穩定的。隨著溫度的升高,越來越多的電流將流到具有更低正向電壓的支路上去,這些支路將變得更亮,而那些具有更高正向電壓的支路將變得更暗。
        不過,采用并聯配置(或串并聯組合)的一個原因是,它允許大量的LED以一個安全的電源電壓結合在一起,而如果要采用串行連接來達到相同的亮度,你可能需要一個高得令人無法接受的電壓。
        在當前太陽能行業激烈競爭的大環境下,光伏組件生產商都在竭力使各自的產品與眾不同,主要的方向是用最低的成本實現最高的組件效率。有眾多的技術概念和市場推廣方案都聲稱已經有成熟的產品,但大部分產品都經不起仔細的研究推敲。有太多的例子證明,在某一方面取得的一些技術優勢并不一定能轉化成組件的最終收益。例如,盡管電池片的成本降低了,但是最終的組件成本并沒有因此降低;再如,電池片的效率也許得到提高了,但最終的組件效率并沒有得到同樣程度的提高。

      需求市場

      一、中高級專賣店、商場等室內商業氣氛照明

      LED光源節能環保、無紫外線,迎合了某些商家展示個性化光環境的心理,成了一些商家針對某些特殊產品展示的偏好光源;它全光譜的色彩范圍很適合烘托專賣店和商場的氣氛,LED光源在局部照明、重點照明和區域照明方面的優勢,能營造出其他傳統照明電光源所無法比擬的高品質光環境,非常適合商業照明網域。這時候,價格成了次要考慮的因素。

      二、娛樂場所、美容院照明

      LED整合的光源具備全特性容易控制,可以創造靜態和動態的照明效果,從白光到全光譜的任意色彩,渲染出一種強烈的娛樂氣氛來,LED的出現給這類空間環境的裝潢設計開啟了新的思路。

      三、酒吧、咖啡廳等休閑場所的氣氛照明

      LED光源體積小,固態發光,給了燈飾制造商無限的發揮空間,可以專業制作各式不同風格的LED燈飾,而LED全光譜的任意色彩和動靜態的照明效果讓它的裝飾性和制造情調的功能在這一類場所表現得淋漓盡致。

      四、博物館、美術陳列館等專業場所的照明

      博物館、美術陳列館等場所屬于對照明環境要求較高的特殊場合,其展示物品的特殊性要求照明光源不含紫外線,沒有熱輻射。LED是冷光源,光線中不含紫外線,完全可以滿足博物館、美術陳列館對照明的特殊要求。

      五、商業性劇場、電視演播廳舞蹈和攝影的舞臺照明

      LED光源在室內照明的應用,給劇場、演播廳的照明環境詮釋了一個新的概念。作為一流的英國電視臺,GMTV將演播室的照明改為變色LED,照明方面的能源利用減少了60%以上,演播室的溫度也降到更為舒適的程度。

      六、旅館、酒店、賓館照明酒店、賓館的照明

      運用LED產品,給顧客帶來一種不一樣的感受,除了節約能源之外,還能盡顯豪華和溫馨,對業主而言,LED營造的個性化的光環境可以充分彰顯企業的實力。

      七、會議室、多功能廳照明

      智能化控制的LED灰階可調,可以依據會議內容的不同調整會議室或多功能廳的照明環境,嚴肅或是活潑可以自由設定,LED智能化照明可以滿足不同會議主題對光環境的需求。

      八、展覽會、時裝表演照明

      展覽會、時裝表演是商家展示其產品和服務的場地。對商家而言,為了更好的吸引顧客,推銷商品并最終達成合作協定,他們需要個性化的光環境來展示其產品和服務,LED在展覽會和時裝表演照明領域大有用武之。

       

      生產廠家:

       

      飛利浦(中國)投資有限公司

      地址:上海市閔行區虹梅路1535號1號樓10

      電話:021-53898000(總部)

            0311-89857506(河北)

      網址:http://www.philips.com.cn/

       

      廣東三雄極光照明股份有限公司

      地址:廣州市番禺區鐘村鎮韋涌工業區   

      TEL: 020-28660333(總部) FAX:020-28660389 P.C:511495 

      電話:0311-89857506(河北)

      網址:http://www.pak.com.cn/

       

       

      佛山電器照明股份有限公司 

      地址:廣東省佛山市汾江北路64號 

      電話:0757-82807006(總部)  

            0311-89857506(河北)

      網址:http://www.chinafsl.com

       

       
       

       
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