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        大功率LED光源灯具问答10例(一)

        作者:浩旺特照明有限公司来源:浩旺特公司 浏览次数: 日期:2013-9-9

        一、LED是什么?    

        答:LED是英文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、白色等可见光。第一个商用二极管产生于1960年,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。

         

        二、LED为什么是第四代光源(绿色照明)?

        答:按电光源的发光机理分类。

        第一代光源:电阻发光如白炽灯。

        第二代光源:电弧和气体发光如钠灯。

        第三代光源:荧光粉发光如荧光灯。

        第四代光源:固态芯片发光如LED。

         

        三、LED的发光机理和工作原理有哪些?

        答:发光二极管是由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。

         

        四、LED有哪些光学特性?

        答:

        1.LED发出的光既不是单色光,也不是宽带光,而介于二者之间。

        2.LED光源似点光源又非点光源。

        3.LED发出光的颜色随空间方向不同而不同。

        4.恒流操作下的LED的结温强烈影响着正向电压VF。

         

        五、LED有哪几种构成方式?

        答:LED 因其颜色不同,而其化学成份不同

        如红色 :铝-铟-镓-磷化物

        绿色和蓝色: 铟-镓-氮化物

        白色和其它色都是用RGB三基色按适当的比例混合而成的。

        LED 的制造过程类似于半导体,但加工的精度不如半导体,目前成本仍然较高。

         

        六、各种颜色的发光波长是多少?

        答:目前国内常用几种颜色的超高亮LED的光谱波长分布为460-636nm,波长由短到长依次呈现为蓝色、绿色、黄绿色、黄色、黄橙色、红色。常见几种颜色LED的典型峰值波长是:

        蓝色—470nm;蓝绿色—505nm;绿色—525nm;黄色—590nm;橙色—615nm;红色—625nm;

         

         

         

        七、LED有哪几种封装方式?

         

        答:封装方式:

        1、引脚式(Lamp)LED封装。

        2、表面组装(贴片)式(SMT-LED)封装。

        3、板上芯片直装式(COB)LED封装。

        4、系统封装式(SiP)LED封装。

        5、晶片键合和芯片键合。

         

        八、LED有哪几种分类方法?

        答:

        1.按发光管发光颜色分:

        可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。

        根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管用于做指示灯。

         

        2.按发光管出光面特征分:

        按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1;把φ5mm的记作T-1(3/4);把φ4.4mm的记作T-1(1/4)。

        由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类:

        (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。半值角为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,其半值角为20°-45°。

        (3)散射型:这是视角较大的指示灯,半值角为45°-90°或更大,散射剂的量较大。

         

        3.按发光二极管的结构分:

        按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。

         

        4.按发光强度和工作电流分:

        按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度<10mcd);超高亮度的LED(发光强度>100mcd);把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA,而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。

         

        除上述分类方法外,还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。

         

        九、LED的基本照明术语有哪些?

        答:常用照明术语光通量:符号:Φ,单位:流明Lm,说明:发光体每秒种所发出的光量之总和,即光通量。

        光强:符号:I,单位:坎德拉cd,说明:发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量。

        照度:符号:E,单位:勒克斯Lm/m2,说明:发光体照射在被照物体单位面积上的光通量。

        亮度:符号:L,单位:尼脱cd/m2,说明:发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量。

        光效:单位:每瓦流明Lm/w,说明:电光源将电能转化为光的能力,以发出的光通量除以耗电量来表示。

        平均寿命:单位:小时,说明:指一批灯泡至百分之五十的数量损坏时的小时数。

        经济寿命:单位:小时,说明:在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下,其综合光束输出减至一特定的小时数。此比例用于室外的光源为百分之七十,用于室内的光源如日光灯则为百分之八十。

        色温:光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时,黑体的温度称为该光源的色温。

        光源色温不同,光色也不同,色温在3300K以下有稳重的气氛,温暖的感觉;色温在3000--5000K为中间色温,有爽快的感觉;色温在5000K以上有冷的感觉。不同光源的不同光色组成最佳环境,如表:

        色温>5000k: 光色为清凉型(带蓝的白色),冷的气氛效果;

        色温在3300-5000K:光色为中间(白) ,爽快的气氛效果;

        色温<3300K:光色为温暖(带红的白色) ,稳重的气氛效果;

            a. 色温与亮度:高色温光源照射下,如亮度不高则给人们有一种阴气的气氛;低色温光源照射下,亮度过高会给人们有一种闷热感觉。

            b. 光色的对比:在同一空间使用两种光色差很大的光源,其对比将会出现层次效果,光色对比大时,在获得亮度层次的同时,又可获得光色的层次。

        显色性:光源的显色性是由显色指数来表明,它表示物体在光下颜色比基准光(太阳光)照明时颜色的偏离能较全面反映光源的颜色特性。

         

        显色分两种:

        忠实显色:能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源,其数值接近100,显色性最好。

        效果显色:要鲜明地强调特定色彩,表现美的生活可以利用加色法来加强显色效果。

        由于光线中光谱的组成有差别,因此即使光色相同,灯的显色性也可能不同。

        灯具效率(也叫光输出系数)是衡量灯具利用能量效率的重要标准,它是灯具输出的光能量与灯具内光源输出的光能量之间的比例。

         

         

         

         

         

         

         

         

        十、 什么是大功率LED?

         

        答:大功率LED广义上说就是单颗LED光源功率大于0.35W(含0.35W)的

             我国虽有多家企业开发生产LED城市照明路灯,但很多是用小功率LED阵列作发光体,散热问题解决了,所用LED数量要很多,小功率LED光衰强,安装成本高;城市照明LED路灯采用大功率LED是发展的趋势,少数用大功率LED作发光体的路灯产品由于没有很好地解决功率达到一定量时,LED的散热问题、LED的散光和聚光控制问题、路灯在路面照射面的照度范围、型态和照度的均衡问题、光电转换效率太低,每瓦只有几个流明等问题。因此产品性能还不尽如人意;高性能的产品价位又居高不下,难以推广普及。散热和可靠性是影响LED应用主要因素。  

             LED光源有两种做法:一种是使用传统小功率LED作组合,一般多达上百颗甚至数百颗,电源设计复杂。另一种是使用大功率管作光源,价格比较贵。两种方法都不可避免地要将散热设计和工作可靠性作为主要设计考虑因素,国内多应用于政府示范性工程,真正市场化运作的工程很少,国外这方面的应用实例较多,但其最大的缺点依然是可靠性、出光流明数和价格,很多工程由于LED品质低劣,没有很好地表现出寿命长的优点。还有,从成本、市场的角度考虑,LED作为照明光源,其是否与太阳能结合使用,在设计上需要走不同的路线,并不是单独作为一种光源来开发就能完成的。

          LED器件产品应用到路灯上,技术上的特殊要求主要是要结合LED光强和发光角度来设计,另外由于多颗LED组合,出光设计方面要兼顾照射面域,灯具方面需要重点考虑散热的有效性。

          LED路灯与普通路灯的对比优势:节能、环保,易于和低压适配,也可和太阳能系统直接配套,无需额外的逆变、转换过程,能达到最大的能源利用率。

          不足:照明角度偏小、不均匀,颜色显色指数偏低,光学、散热设计复杂。

          技术上的不足:当前技术下的光通量还不够,光效太低,品质难以保证。

          解决措施:LED产品应用于路灯需要专门的设计,也需要专门的标准(用传统光源的测试数据来评价LED光源往往并不客观)。

         

        LED应用于路灯有先天的优势也有劣势。优势在于:

         

        第一,LED作为点光源,如果设计合理,很大程度上可以直接解决传统球状光源必须依靠光发射来解决的二次取光及光损耗问题;

        第二,对光照射面的均匀度可控,理论上可以做到在目标区域内完全均匀,这也能避免传统光源“灯下亮”现象中的光浪费;

        第三,色温可选,这样在不同场合的应用中,也是提高效率、降低成本的一个重要途径;

        第四,技术进步空间依然很大。

        所属类别: 照明常识

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