LED照明基础知识之光源详解ppt

2024/03/22 | 作者：BOB体育地址

　　透镜 透镜是直接封装（或粘合）在LED芯片支架上，与LED成为一个整体。 LED芯片（chip）理论上发光是360度，但实际上芯片在放置于LED支架 上得以固定及封装，所以芯片最大发光角度是180度（大于180°范围也有 少量余光），另外芯片还会有一些杂散光线，这样通过一次透镜就可以有 效汇聚chip的所有光线°等 不同的出光角度，但是不同的出光角度LED的出光效率有一定的差别（一 般的规律是：角度越大效率越高）。 硅胶耐温高（也可以过回流焊），因此常用来直接封装在LED芯片上。 一次透镜除了硅胶外还有PMMA、PC、光学玻璃等材料 LED的基本结构 LED主要技术参数 主要电参数 正向工作电流IF：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。 正向工作电压VF：正向工作电压是在给定的正向电流下得到的。在 外界温度上升时，VF将下降。 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 管可能被击穿损坏。 反向电流是指给LED加上规定的反向电压时，通过LED的电流，用符号 IR表示。正常的LED，IR值应接近0。 ● ● ● ● LED主要技术参数 大功率I-V特性曲线 LED主要技术参数 LED主要技术参数 主要光参数 光通量（Luminous Flux）：光源在单位时间内发出的光量称为光 源光通量，以?为表示，单位为lm。 光强（Luminous Intensity）：光源在给 定方向的单位立体角中发射的光通量定义 为光源在该方向上的光强度（简称光强）， 以I表示,单位：坎德拉（cd） ● ● ● 光束角在发光强度分布图形中，发光强度 等于最大强度一半构成的角度。也称为半 值角。 LED主要技术参数 主要光参数 亮度（Luminance）：光源在某一方向的光亮 度（简称亮度）是光源在该方向上的单位投 影面在单位立体角中发射的光通量，以L表示。 单位：坎/平方米（cd/m2）直接影响人眼的主 观感觉。照度一定时，物体的反射率越大，亮 度越高。 ● ● 照度（Illuminance):入射于被照物体单位面积上的光通量。以E表示。 （某一表面上单位面积入射光通量。）单位：勒克斯（lux，简写为lx）。 平方反比定理：点光源对物体入射法线上的照度和距离平方成反比。 E=I/r2。（当距离大于光源最大尺寸的五倍时，光源视为点光源，此 定理成立。） LED主要技术参数 主要光参数 光源 光通量（流明lm） 光强（坎德拉cd） 照度（勒克斯lux） 亮度（坎/平方米cd/m2） 眼睛 LED主要技术参数 主要颜色参数 色温（Color Temperature）： 当光源所发出的颜色与“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。“黑体”的温度越高，光谱中蓝色的成份则越多，而红色的成 份则越少。色温是衡量一种光源“有多么热”或者“有多么冷”的 指标，也是表示一种光源“白得程度”、“黄得程度”或者“蓝得 程度”的指标。 暖色3300K；中间色3300至5000K；冷色5000K。 ● CIE XYZ系统，RGB三原色 CIE色度图 LED主要技术参数 光颜色与波长 ● 光的颜色是不是能够看见是由它的波长决定，光的波长是以纳米（nm）为单位。发光二极管发出的光几乎都是一致的也就是说它几乎都是在一个波长，发出非常纯的颜色。可见光的波长范围为380nm～780nm，以下是光的颜色和它的波长： 中红外线nm --不可见光 低红外线nm -几乎不可见光 近红外线nm） ● ● ● LED主要技术参数 光颜色与波长 ● ● ● ● 红色光： 630nm - 620nm - 橙红 橙色光： 605nm - 琥珀色光 绿 色 ： 525nm - 纯绿色 蓝 色： 470nm - 460nm-鲜亮蓝色； 450nm - 纯蓝色 ； UV-A型紫外线nm -几乎是不可见光，受木质玻璃滤光时显现出一个暗深紫色。 ● LED主要技术参数 光颜色与波长 LED主要技术参数 色温 LED主要技术参数 色温 LED主要技术参数 色温 LED主要技术参数 色温 LED主要技术参数 主要颜色参数 显色指数（color rendering index）：光源对物体的显色能力 称为显色性，是通过与同色温的参考或基准光源（白炽灯或画光） 下物体外观颜色的比较。白炽灯的显色指数定义为100，视为理 想的基准光源。 自然性显指。还原物体本色。 效果性显指。增强物体某种颜色或效果 ● LED主要技术参数 显色指数 LED主要技术参数 显色指数 LED主要技术参数 热学参数 结温（Junction Temperature）:LED芯片PN结的温度。 热阻（thermal resistance）：热量在热流路径上遇到 的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，表明了 1W热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。 ● ● 产生LED结温的原因： 1.LED芯片内部结构产生的内电阻相互垒加，构成LED元件 的串联电阻，当电流流过时会产生焦耳热。 2.LED芯片内部PN结的电子与空穴对合并时，一部分产生光， 一部分以发热形式把能源消耗掉，最终都以热的形式反映出来。 3.LED芯片内部PN结产生的光不能全部透射出来，一部分由 于折射和全反射的存在，光转变成热的形式反映出来。 4.LED芯片内部材料的热阻存在，使LED产生的热量不能及时 导出，使结温上升。 ● LED主要技术参数 从图可见Tj升高10度寿命减少近一半 LED主要技术参数 LED主要技术参数 结温的测试方法 LED主要技术参数 结温的测试方法 LED主要技术参数 结温的测试方法 LED主要技术参数 结温的测试方法 LED主要技术参数 结温的测试方法 LED的主要类型 大功率LED LED的主要类型 中功率LED LED的主要类型 小功率LED * * 楚骥科技首席技术官：邹亲胜 LED照明基础知识之LED光源 LED应用时的需要注意的几点 LED概念及特点 一 LED的基本结构 三 LED的主要技术参数 四 LED的主要类型 五 目 录 照明发展史 二 六 LED概念 LED的全称Light Emitting Diode,即发光二极管，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，当两端加 上正向电压，半导体中的 载流子发生复合引起光子 发射而产生光。LED可以直 接发出红、黄、蓝、绿、 青、橙、紫、白色的光。 ● 高光效、高节能（理论光效628LM/W） ● ● ● 光源方向性好 色彩丰富 不含有毒物质，环保 ● ● 寿命长，理想状态能达10万小时 光源响应时间快，运行成本低 LED的优点 LED的优点 LED的优点 照明发展史 照明发展史 ● 到目前为止，量产的大功率LED的发光效率 最高已达186LM/W（科锐XLampXM系列） ● 中功率LED发光效率最高的是首尔半导体 的5630LED，已达180LM/W；9月10日首 尔半导体，正式推出光效达到140lm/W 的Acrich2 LED模组 照明发展史 LED的基本结构 ● 支架 ● ● ● 胶水 芯片 荧光粉 金线 透镜 ● ● LED的基本结构 大功率仿流明支架（2*10） LED7060折湾支架（2*10） 大功率SMD支架（4*8） LED的基本结构-支架 3535、5050、5630支架 3014、2835、5730支架 LED的基本结构-支架 3528单芯支架 3528全彩支架 2427支架 LED的基本结构-支架 LED封装常用的胶水 道康宁 信越有机硅 卡夫特 国硅实业 … LED的基本结构-支架 芯片波长 芯片尺寸（1mil=1/1000inch=0.0254mm） 常用大功率芯片尺寸：35、38、45、50mil 常用中功率芯片尺寸：24*24mil、20*38mil、 24*46mil 常用小功率芯片尺寸：8*10、8*12、8*13、 12*12、10*23、10*24mil LED的基本结构-芯片 芯片材料 发光颜色 使用材料 普通红、绿 磷化镓 （GaP/GaP） 普通红、黄、橙 磷砷镓 (GaAsP/GaP) 高亮红 镓铝砷 （AlGaAs/GaAs、AlGaAs/AlGaAs） 超高亮红、黄、橙 镓铟铝磷 (AlGaInP) 高亮绿 镓铟铝磷 (AlGaInP) 超高亮绿 氮化镓 ( GaN ) 蓝 氮化镓 ( GaN ) 紫 氮化镓 ( GaN ) 白 氮化镓+荧光粉 红外 砷化镓 (GaAlAs、 GaAs) LED的基本结构-芯片 芯片衬底 除了美国CREE、SEMILED（旭明）以外，目前市场上其他公司制造的蓝绿色芯片大多数都是采用蓝宝石衬底（Sapphire，分子式：Al2O3），这类芯片的特点是： 1、背面不导电，P、N两个电极都在正面； 2、金线键合时，必须严控焊点大小，确保不超出电极，否则容易因正负极短路而出现漏电； 3、对静电敏感，生产的全部过程必须切实做好静电保护措施; LED的基本结构-芯片 芯片衬底 CREE是目前全世界唯一一家采用SiC衬作LED芯片的厂家，其最大的特点是具有强的抗静电能力。 缺点是易发生芯片与银浆粘附不牢的现象，一定要采用特殊的银浆和封装材料，才能确定保证产品的可靠性。 LED的基本结构-芯片 Led芯片的结构 LED芯片有两种基本结构，水平结构（Lateral）和垂直结构（Vertical）。横向结构LED芯片的两个电极在LED芯片的同一侧，电流在n-和p-类型限制层中横向流动不等的距离。垂直结构的LED芯片的两个电极分别在LED外延层的两侧，由于图形化电极和全部的p-类型限制层作为第二电极，使得电流几乎全部垂直流过LED外延层，极少横向流动的电流，能改善平面结构的电流分布问题，提高发光效率，也能解决P极的遮光问题，提升LED的发光面积。 制造垂直结构LED芯片技术主要有三种方法： 一、采用碳化硅基板生长GaN薄膜，优点是在相同操作电流条件下， 光衰少、寿命长，不足处是硅基板会吸光。 二、利用芯片黏合及剥离技术制造。优点是光衰少、寿命长，不足 处是须对LED表明上进行处理以提高发光效率。 三、是采用异质基板如硅基板成长氮化镓LED磊晶层，优点是散热 好、易加工。 LED的基本结构-芯片 Led芯片的结构 水平型产品以普瑞芯片为代表，芯片的主要特征是： 光效一般：最高在 100 lm\w左右；电压高：蓝光 在3.4~4V； 热阻高：使用蓝宝石衬底导热性差。芯片本身 的热阻在 4~6 ‘C/W; 亮度一般：由于采用水平结构，电流横向动， 电流密度不均，容易局部烧坏；为弥补这一缺陷， 在芯片的上表面做ITO.ITO将以减少出光为代价。 同一尺寸芯片，发光面窄，亮度低。 光利用率低：65%左右的光从正面发出，35%的光 从侧面发出，靠反射来达到出光，利用率低。 唯一的优点就是：便于集成封装。不过，它 也是缺点，由于没解决好散热，所以集成封装只 有加速它的衰减，不可取。 LED的基本结构-芯片 Led芯片的结构 由于当前芯片主要是垂直型的和水平型的两种。 垂直型产品以CREE芯片为代表特点主要是： 光效高：最高可达 161

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