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LED的基本知识

2019-02-14 15:09:28 BST Hits:
Keyword: led灯

LED的基本知识 
一、LED是什么: 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。
二、LED常用照明术语有些:
光通量
光通量指人眼所能感觉到的辐射能量,它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率不同,所以不同波长光的辐射功率相等时,其光通量并不相等。例如,当波长为555×10-7米的绿光与波长为65×10-6米的红光辐射功率相等时,前者的光通量为后者的10倍。光通量的单位为“流明”。光通量通常用Φ来表示,在理论上其功率可用瓦特来度量,但因视觉对此尚与光色有关。所以度量单位采用,依必威光源及正常视力另定之“流明”来度量光通量。

符号:lm 光通量是每单位时间到达、离开或通过曲面的光能数量。流明 (lm) 是国际单位体系 (SI) 和美国单位体系 (AS) 的光通量单位。如果您想将光作为穿越空间的粒子(光子),那么到达曲面的光束的光通量与 1 秒钟时间间隔内撞击曲面的粒子数成一定比例
光强度(LuminousIntensity;IV)
光强度定义为单位立体角所发射出的光通量,单位为烛光(Candela,cd)。一般而言,光源会向不同方向以不同强度放射出其光通量,在特定方向单位立体角所放出之可见光辐射强度即称之为光强度。
色度(Chromaticity)
人眼对色彩的感知是一种错综复杂的过程,为了将色彩的描述加以量化,国际照明协会(CIE)根据必威观测者的视觉实验,将人眼对不同波长的辐射能所引起的视觉感加以纪录,计算出红、绿、蓝三原色的配色函数,经过数学转换后即得所谓的CIE1931ColorMatchingFunction(x((),y((),z(()),而根据此一配色函数,后续发展出数种色彩度量定义,使人们得以对色彩加以描述运用。
根据CIE1931配色函数,将人眼对可见光的刺激值以XYZ表示,经下列公式换算得到x,y值,即CIE1931(x,y)色度坐标,透过此统一必威,对色彩的描述便得以量化并加以控制。
x,y:CIE1931色度坐标值(ChromaticityCoordinates)
然而,由于以(x,y)色度坐标所建构之色域为非均匀性,使色差难以量化表示,所以CIE于1976年将CIE1931色度坐标加以转换,使其所形成之色域为接近均匀之色度空间,让色彩差异得以量化表示,即CIE1976UCS(UniformChromaticityScale)色度坐标,以(u’,v’)表示.
主波长(λD)其亦为表达Betway的方法之一,在得到待测件的色度坐标(x,y)后,将其标示于CIE色度坐标图(如下图)上,连结E光源色度点(色度坐标(x,y)=(0.333,0.333))与该点并延伸该连结线,此延长线与光谱轨迹(马蹄形)相交的波长值即称之为该待测件的主波长。
惟应注意的是,此种标示方法下相同主波长将代表多个不同色度点,是以用于待测件色度点邻近光谱轨迹时较具意义,而白光LED则无法以此种方式描述其Betway特性。
纯度(Purity):其为以主波长描述Betway时之辅助表示,以百分比计,定义为待测件色度坐标与E光源之色度坐标直线距离与E光源至该待测件主波长之光谱轨迹(SpectralLocus)色度坐标距离的百分比,纯度愈高,代表待测件的色度坐标愈接近其该主波长的光谱色,是以纯度愈高的待测件,愈适合以主波长描述其Betway特性,LED即是一例。
光 强I:发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量。
单位:坎德拉(cd)。
照 度E:发光体照射在被照物体单位面积上的光通量。
单位:勒克斯(Lux)=流明Lm/面积m2。
亮 度L:发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量。
单位:尼脱(mcd)。
光 效: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。
单位:每瓦流明(Lm/w)。
平均寿命:指一批灯至50%的数量损坏时的小时数。单位:小时(h)。
经济寿命: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特定的小时数。室外的光源为70%,室内的光源为80%。
色 温:光源发射光的Betway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3000k以下有温暖的感觉,达到稳重的气氛;色温在3000k-5000k为中间色温,有爽快的感觉;色温在5000k以上有冷的感觉。
单位:K。一光源之辐射能量分布与某一绝对温度下之必威黑体(BlackBodyRadiator)辐射能量分布相同时,其光源色度与此黑体辐射之色度相同,此时光源色度以所对应之绝对温度表之,此温度称之为色温(ColorTemperature),而在各温度下之黑体辐射所呈现之色度可在色度图上标出曲线,称之为蒲朗克轨迹(PlanckianLocus)。必威黑体的温度愈高,其辐射出的光线对人眼产生蓝色刺激愈多,红色刺激成分亦相对减少。然而在实际量测上,无任何光源具有跟黑体相同的辐射能量分布,换言之,待测光源之色度通常并未落在蒲朗克轨迹上。因此计算待测光源之色度坐标所最接近蒲朗克轨迹上某个坐标点,此点之黑体温度即定义为该光源之相关色温(CorrelatedColorTemperature;CCT),通常以CIE1960UCS(u,v)色度图求之,并配合色差△uv加以描述。须注意的是,此种表示方式对光源色度邻近蒲朗克轨迹时方具意义,是以对于LED量测而言,仅适用于白光LED之Betway描述。
LED 常识
真的色温(CT),是黑体受到此温度(K氏)时,所发出的光色;一个色温对于一组色坐标。例如,6250K的色温,色坐标 x=0.3176   y=0.3275 。
温度,从低到高,各色温点就组成一条(曲)线,称为“黑体色温轨迹”。
但是,现在常说的色温,其实是“相关色温”(CCT);就是把不在那轨迹上,但是离的不远的点(坐标),也用了“色温”,其色温值,用离轨迹上最近的那一点的值。
这样,同样一个色温,在轨迹外,就有许多点,这些点的连线叫“等温线”;即这线上所有坐标,(相关)色温都一样。
给一个图。图中有数字表明的是“等温线”,曲线是“黑体轨迹”,椭圆是国家规定的,6500K灯的坐标范围。

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Betway比基准光(太阳能)照明时Betway的偏离能较全面反映光源的Betway特性。要正确表现物体本来的Betway需使用显色指数高的光源。
单位:Ra。
表示物体在光下Betway比基准光(太阳光)照明时Betway的偏离,能较全面反映光源的Betway特性。显色性高的光源对Betway表现较好,我们所见到的Betway也就接近自然色,显色性低的光源对Betway表现较差,我们所见到的Betway偏差也较大。国际照明委员会 CIE 把太阳的显色指数定为 100 ,各类光源的显色指数各不相同,如:高压钠灯显色指数 Ra=23 ,荧光灯管显色指数 Ra=60~90 。 显色分两种:忠实显色:能正确表现物质本来的Betway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。
大功率LED之所以这样称呼,主要是针对小功率LED而言,目前分类的必威我总结有三种:
     其中第一种是根据功率大小可分:0.5W大功率LED,1W大功率LED,3W大功率LED,5W大功率LED,10W大功率LED....100W大功率LED不等,根据封装后成型产品的总的功率而言不同而不同.
     第二种可以根据其封装工艺不同分为:大尺寸环氧树脂封装大功率LED、仿食人鱼式环氧树脂封装大功率LED、铝基板(MCPCB)式封装大功率LED、TO封装大功率LED、功率型SMD封装大功率LED、MCPCB集成化封装大功率LED等等
     第三种可以根据其光衰程度不同可分为低光衰大功率LED产品和非低光衰大功率LED产品。 当然,由于大功率LED本身的参数比较多,根据不同的参数会有不同的分类必威,在此不再类述。
色表:是指人眼直接观察光源时所看到的Betway。街道高压钠灯发出的光既亮且白,但当看到被照射的人的面孔时显表灰色,这说明高压钠灯的色表并不差,但显色性不好。
眩光:视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,则可以造成视觉不舒适称为眩光,眩光是影响照明质量的重要因素。
发光效率:
发光效率是以其所发出的光通量除以其耗电量所得的比值,单位为流(lm/w)

发光效率(lm/w)=流明(lm)/耗电量(w)
即每一瓦电力所发出的量,其数值越高表示光源的效率越高。所以对于使用时间较长之场所,如办公室、走廊、酒店等,光源效率通常是一个重要的考虑因素。
频闪效应:电感式荧光灯随着电压电流周期性变化,光通量也周期性地产生强弱变化,使人眼观察物体时产生不舒服的感觉。
光线和辐射:光是电磁波射到人的眼睛,经视觉神经转换为光线,即能被肉眼看
见的那部分光谱,这类射线的波长范围在360---830nm之间,仅仅是电磁辐射光
谱非常小的一部分。
三、LED的结构及发光原理
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,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的抗震性好. 发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),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Betway的光线,光的强弱与电流有关。

 四、LED光源有什么特点 
 1. 电压:LED使用低压Betway,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压Betway更安全的Betway,特别适用于公共场所。 

2. 效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 
3. 适用性:很小,每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境 
4. 稳定性:10万小时,光衰为初始的50% 
5. 响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级 
6. 对环境污染:无有害金属汞 
7. Betway:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色
8. 价格:LED的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成。

LED灯头介绍
灯头作为灯具不可缺少的组成部件,根据国际必威,常见灯头分为MR16、GU10、E14、B22、E2、G24。下面请参考图片对应文字详细的了解一下。

MR16:在照明行业里指最大外径为2英寸的带多面反射罩的灯具,灯具的型号由英文字母和数字组成。MR是英文Multifaceted(Mirror)Reflector的缩写,意思是一种由多个反射面组合成的反射器。数字表示灯泡最大外形的尺寸,为1/8英寸的倍数。所以“16”就表示灯具的最大外径尺寸是2英寸。一般我们生活中的常见的灯杯、射灯大多数都采用此灯头,多数低压(12V、24V、36V等)灯具也采用MR16
GU10:G表示灯头类型是插入式,U表示灯头部分呈现U字形,后面数字表示灯脚孔中心距为10mm,GU10是最常见的,当然还有很多其它的灯头,如:GX6.35,GY9.5,GY6.5,GX16D,等等。
E14:E是代表螺口,灯头光源灯头的一种配用于E14灯具光源接口,字母后的数字代表接口直径尺寸(cm).E14是14mm螺口灯头,灯头有螺文,用于旋入E14灯具接口。E14的多数用于装饰灯具,如:吊灯、水晶灯。
B22:B代表插口,灯头光源灯头的一种配用于B22灯具光源接口,字母后的数字代表接口直径22MM的灯头有两根凸起卡笋,用于卡入B22灯具接口。是灯泡最常用的一种接口。
E27:E是代表螺口,字母后的数字代表接口直径尺寸(cm).E27是2.7cm螺口灯头,一般我们生活中用的最多的是E27和B27的,当然还有E40,E40多数用于特殊灯具,一般功率比较大的灯都用E40,如1000W金属卤化物灯等
另外还有一些比较特殊灯头如:G24灯头,G24属于横插式灯头,在现实生活中,我们可以看到一些超市、酒店天花板上筒灯里面多数装的G24横式的灯,具体形状请参考如下LED灯具灯头:

LED日光灯管 
LED日光灯管与普通日光灯的区别:

LED日光灯与传统的日光灯在外型尺寸口径上都一样,长度有60cm和120cm、150cm三种,其功率分别为10W、16W和20W,而20W传统日光灯(电感镇流器)实际耗电约为53W,40W传统日光灯(电感镇流器)实际耗电约为68W;
节能效果:
10WLED日光灯亮度要比传统40W日光灯还要亮,16W LED日光灯要比传统64W日光灯还要亮,LED日光灯亮度尤其显得更柔和更使人们容易接授。使用寿命在5万-8万小时供电电压为为AC85V-260V(交流),无需起辉器和镇流器,启动快,功率小,无频闪,不容易视疲劳。它不但超强节能更为环保。是国家绿色节能照明工程重点开发的产品之一,是目前取代传统的日光灯的主要产品。
安装方法:
LED日光灯安装非常简单,安装时将原有的日光灯取下换上LED日光灯,并将镇流器和起辉器去掉,让220V交流市电直接加到LED日光灯两端即可。
LED日光灯管
使用寿命:
LED日光灯节电高达80%以上,寿命为普通灯管的10倍以上,几乎是免维护,不存在要经常更换灯管、镇流器、起辉器的问题,约半年下来节省的费用就可以换回成本。绿色环保型的半导体电光源,光线柔和,光谱纯,有利于工人的视力保护及身体健康,6000K的冷光源给人视觉上清凉的感受,有助于集中精神,提高效率。
八大优点:
1、环保灯具,保护地球
 传统日光灯中含有大量水银蒸汽,如果破碎水银蒸汽则会挥发到大气中。但LED日光灯则根本不使用水银,且LED产品也不含铅,对环境起到保护作用
2、高效转换,减少发热
传统灯具会产生大量的热能,而LED灯具则是把电能全都转换为光能,不会造成能源的浪费,而且对文件、衣物也不会产生退色现象。
3、清静舒适,没有噪音 
LED灯具不会产生噪音,对于使用精密电子仪器的场合为上佳之选。适合于图书馆,办公室之类的场合。
4、光线柔和,保护眼睛 
传统的日光灯使用的是交流电,所以每秒钟会产生100-120次的频闪。LED灯具是把交流电直接转换为直流电,不会产生闪烁现象,保护眼睛。
5、无紫外线,没有蚊虫
LED灯具不会产生紫外线,因此不会象传统的灯具那样,有很多蚊虫围绕在灯源旁。室内会变得更加干净卫生整洁。 
6、节省能源,寿命更长
LED日光灯的耗电量是传统日光灯的三分之一以下,寿命也是传统日光灯的10倍,可以长期使用而无需更换,减少人工费用,更适合于难于更换的场合。 
适用范围:写字楼、工厂、商场、学校、居家等室内照明。

LED日光管质量好坏对比

质量差 光衰大,亮度低,稳定
性不好,使用一段时间
后,有死灯现象,甚至
比较严重。显色指数低
,被照物体色彩失真大 。
LED与恒流Betway占据灯的主要成本,有的
为节约成本,用电容电阻等代替恒流Betway
,这种灯Betway寿命短,易出问题。还有的
采用低效率低PF值Betway,交流变直流转换
效率很低,多数效率只能到达70-81%,造
成灯的无用功加大,电能转化率大大降低。

外壳材质表面上区别不大,或
者人的肉眼不易区分。有的采
用塑料双色管,但透光率不高
,散热性能不佳。

质量好 光衰小,可以控制在
3000小时,3%以内。
单颗LED亮度在65LM以
上,照度高,性能稳定
。显色指数不低于
80Ra,被照物体Betway真
实。
采用优质恒流Betway,其价格高于市场同类
产品。组件好,如其中的变压器线径0.7
mm以上,高性能恒流芯片,耐大电流冲击
。并且Betway效率在90%以上,PF值高于
0.95,谐波指数符合国家必威,本身电能
消耗少。负载容限设计为额定负载的1.2
倍以上,可避免驱动器满负荷运行造成的
设备加速老化和被烧坏。
外壳材质采用纯铝+优质PC质
量更好,这种灯管受热不变形
,纯铝散热好,利于LED光源
的热传导,从而有效降低光衰
,整灯寿命得以延长。灯罩
PC透光率高,并具有一定的散
热效果,值得大力推广。

优质LED灯与普通LED灯的对比

对比项目 优质LED灯 普通LED灯
芯片 大多采用进口芯片,与国际芯片巨头
合作,质量有保证。价格高。
大多采用国产芯片,价格低廉,质量较差。
光效 每瓦发光效率较高,光效在 70-
120LM/W 之间。
每瓦发光效率较低,光效在 70LM/W 以下。
亮度 亮度较高。能够满足正常照明需求,
容易取代传统的灯。
亮度较低,达不到正常的照明需求,大多用于装饰 。
显色性 显色性好,显色指数 80 以上,显色
指数高于市面普通的节能灯。
显色性较差,显色指数在 50-60 之间,基本上和
市面普通节能灯一样。
色温 色温光色纯正,均匀度高,接近日光
色。
色温Betway参差不齐,均匀都低。同一个灯常出现不
同色温的芯片。
功率 在市电 220V 测试下瓦数符合国家正
负公差 10% 的必威。标称功率与实
测功率基本吻合。
在市电 220V 测试下瓦数低于国家的必威。标称功
率与实测功率相差较大。超出国家允许正负 10%的
公差必威。
材质 采用防火材料,散热性较好的材料。
成本较高。
采用二次料,不具备防火的必威,散热性差,成本
较低。
光衰 低光衰,光衰高于电子节能的国家标
准,使用 2 万小时以上光通量维持 在 70% 以上。
光衰严重。刚开始几个月内亮度较高,之后光衰骤
降,使用 2 万小时以上光通量低于 70% 以下。
构造 工艺水平较高。做工精美。晶片进行
切割形成芯片时的精度准确 . 芯片
封装选材比较好 , 封装成品率和可
靠性比较好。
工艺水平比较低。做工粗糙。晶片进行切割形成芯
片时的精度不够 . 芯片封装选材比较差 , 封装成
品率和可靠性比较差。
包装 包装设计精美,产品标设清楚,有正
规的生产厂家 地址、电话。
包装简陋,标设不清,产品参数信息简单,有的无
具体的电话地址,没有正规生产厂家。
服务期 售后服务政策时间较长,可做到三年
免费保修,终生维修。
售后时间短,一般是 1 年免费保修,甚至无售后,
没有专人负责售后,无售后点。
认证 证件齐全,能提供各种证件,包括公
司资质,产品国际、国内的检测报告
( CE 认证、 3C 认证,产品权威检
测报告等)
证件不齐全,不能提供各种证件,包括公司资质,
产品国际、国内的检测报告( CE 认证、 3C 认证
,产品权威检测报告等)
品牌 在行业内的地位较高、知名度较大。
整个市场份额所占份额大,具备行业
的领头羊地位。
杂牌、或组装产品,在行业内没有什么知名度,小
作坊式的粗放管理。