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    什么是LED燈?

    燈具燈飾網 2010/4/18 12:59:11  
    【燈具燈飾網2010年4月18日疑問解答中心】        LED 是英文 light emitTIng diode (發光二極管)的縮寫,它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料芯片,用銀膠或白膠固化到支架上,然后用銀線或金線連接芯片和電路板,然后四周用環氧樹脂密封,起到保護內部芯線的作用,最后安裝外殼,所以 LED 燈的抗震性能好。
    LED(Light Emitting Diode),發光二極管,是一種能夠將電能轉化為可見光的固態的半導體器件,它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片,晶片的一端附在一個支架上,一端是負極,另一端連接電源的正極,使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成,一部分是P型半導體,在它里面空穴占主導地位,另一端是N型半導體,在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候,它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用于這個晶片的時候,電子就會被推向P區,在P區里電子跟空穴復合,然后就會以光子的形式發出能量,這就是LED燈發光的原理。而光的波長也就是光的顏色,是由形成P-N結的材料決定的。 
    最初LED用作儀器儀表的指示光源,后來各種光色的LED在交通號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用,產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例,在美國本來是采用長壽命,低光視效能的140瓦白熾燈作為光源,它產生2000流明的白光。經紅色濾光片后,光損失90%,只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中,Lumileds公司采用了18個紅色LED光源,包括電路損失在內,共耗電14瓦,即可產生同樣的光效。汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域。
    對于一般照明而言,人們更需要白色的光源。1998年發白光的LED開發成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝在一起做成。GaN芯片發藍光(λp=465nm,Wd=30nm),高溫燒結制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發后發出黃色光射,峰值550nLED燈m。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中,覆蓋以混有YAG的樹脂薄層,約200-500nm。 LED基片發出的藍光部分被熒光粉吸收,另一部分藍光與熒光粉發出的黃光混合,可以得到得白光。對于InGaN/YAG白色LED,通過改變YAG熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度,可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過藍光LED得到白光的方法,構造簡單、成本低廉、技術成熟度高,因此運用最多。
    歷史
    上個世紀60年代,科技工作者利用半導體PN結發光的原理,研制成了led發光二極管。當時研制的LED,所用的材料是GaASP,其發光顏色為紅色。經過近30年的發展,大家十分熟悉的LED,已能發出紅、橙、黃、綠、藍等多種色光。然而照明需用的白色光LED僅在2000年以后才發展起來,這里向讀者介紹有關照明用白光led。
    最早應用半導體P-N結發光原理制成的LED光源問世于20世紀60年代初。當時所用的材料是GaAsP,發紅光(λp=650nm),在驅動電流為20毫安時,光通量只有千分之幾個流明,相應的光視效能約0.1流明/瓦。
    70年代中期,引入元素In和N,使LED產生綠光(λp=555nm),黃光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光視效能也提高到1流明/瓦。
    到了80年代初,出現了GaAlAs的LED光源,使得紅色LED的光視效能達到10流明/瓦。
    90年代初,發紅光、黃光的GaAlInP和發綠、藍光的GaInN兩種新材料的開發成功,使LED的光視效能得到大幅度的提高。在2000年,前者做成的LED在紅、橙區(λp=615nm)的光效達到100流明/瓦,而后者制成的LED在綠色區域(λp=530nm)的光視效能可以達到50流明/瓦。
    特點 
    1、節能. 白光LED的能耗僅為白熾燈的1/10,節能燈的1/4.
    2、長壽. 壽命可達10萬小時以上,對普通家庭照明可謂"一勞永逸".
    3、可以工作在高速狀態.節能燈如果頻繁的啟動或關斷燈絲就會發黑很快的壞掉,所以更加安全。
    4、固態封裝,屬于冷光源類型。所以它很方便運輸和安裝,可以被裝置在任何微型和封閉的設備中,不怕振動,基本上用不著考慮散熱。
    5、led技術正日新月異的在進步,它的發光效率正在取得驚人的突破,價格也在不斷的降低。一個白光LED進入家庭的時代正在迅速到來。
    6、環保,沒有汞的有害物質。LED燈泡的組裝部件可以非常容易的拆裝,不用廠家回收都可以通過其它人回收。
    7、配光技術使LED點光源擴展為面光源,增大發光面,消除眩光,升華視覺效果,消除視覺疲勞;
    8、透鏡與燈罩一體化設計。透鏡同時具備聚光與防護作用,避免了光的重復浪費,讓產品更加簡潔美觀;
    9、大功率LED平面集群封裝,及散熱器與燈座一體化設計。充分保障了led散熱要求及使用壽命,從根本上滿足了LED燈具結構及造型的任意設計,極具LED燈具的鮮明特色。
    10、節能顯著。采用超高亮大功率led光源,配合高效率電源,比傳統白熾燈節電80%以上,相同功率下亮度是白熾燈的10倍;
    11、超長壽命50,000小時以上,是傳統鎢絲燈的50倍以上。LED采用高可靠的先進封裝工藝—共晶焊,充分保障LED的超長壽命;
    12、無頻閃。純直流工作,消除了傳統光源頻閃引起的視覺疲勞
    13、綠色環保。不含鉛、汞等污染元素,對環境沒有任何污染;
    14、耐沖擊,抗雷力強,無紫外線(UV)和紅外線(IR)輻射。無燈絲及玻璃外殼,沒有傳統燈管碎裂問題,對人體無傷害、無輻射。
    15、低熱電壓下工作,安全可靠。表面溫度≤60℃(環境溫度Ta=25℃時);
    16、寬電壓范圍,全球通用LED燈。85V~ 264VAC全電壓范圍恒流,保證壽命及亮度不受電壓波動影響;
    17、采用PWM恒流技術,效率高,熱量低,恒流精度高;
    18、降低線路損耗,對電網無污染。功率因數≥0.9,諧波失真≤20%,EMI符合全球指標,降低了供電線路的電能損耗和避免了對電網的高頻干擾污染;
    19、通用標準燈頭,可直接替換現有鹵素燈、白熾燈、熒光燈;
    20、發光視效能率可高達80lm/w,多種LED燈色溫可選,顯色指數高,顯色性好;
    很明顯,只要LED燈的成本隨led技術的不斷提高而降低。節能燈及白熾燈必然會被LED燈具所取代。
    國家越來越重視照明節能及環保問題,已經在大力推行使用LED燈具了。
    優缺點
      * 散熱問題,如果散熱不佳會大幅縮短壽命。
    * 低端LED燈的省電性還是低于節能燈冷陰極管,CCFL)。
    * 初期購買成本較高。
    * 因LED光源方向性很強,燈具設計需要考慮LED特殊光學特性。
    以下針對霓虹燈LED燈相關比較,加入最新的LED技術進去比較,不是之前大家在網絡中見到的那份資料。
    1. LED光源有100000小時壽命嗎?
    按光衰7%,實際只有約50000小時。按光衰3%,實際運用可以達到80000小時。
    2. LED不會發熱嗎?
    會,需散熱。
    3. LED可取代白熾燈嗎?
    光通量,光效和顯色性可以,但太貴且近幾年不會有所下降。但可以通過提高產品的光通量從而降低替換白熾燈的成本。
    4. LED可作普通光源簡單地使用嗎?
    不行,要驅動電源,光學LED燈和熱傳導配合。
    5. 二種光源性能和優點比較
    霓虹燈的優勢已被LED覆蓋,但LED燈價太高。
    6. 二種光源的電源比較
    LED低壓好,但載電流過大。大顆粒1瓦的LED單燈輸入電流在350mA。
    7. 二種光源的控制技術比較
    LED易實現,但霓虹燈成熟。
    8. 二種光源的穩定性比較
    LED不一致性大,霓虹燈相當穩定。少數產家可以做到相對穩定,比如用CREE 跟AOD芯片相結合,取各自芯片的優點。
    9. 二種光源的價格比較
    LED較貴,但黃色和紅色已相當,主要貴的是LED白光。
    10. 二種光源戶外使用比較
    LED燈已經能做到完全防水、防塵。
    11. 二種光源市場的比較
    全球照明產品年產值420億美元(中國150億美元)LED光源現比例小于1%。
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