白光LED基础知识
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led发白光的原理
LED发白光的原理是基于半导体器件的特性。
LED,即发光
二极管,通过半导体材料中的电子再结合和能级跃迁来产生光。
在普通的单色LED中,使用的是单一的材料,如砷化镓(GaAs)直接发出特定波长的光。
为了实现白光LED,通常采用两种方法来实现颜色的混合。
最常见的方法是采用三个LED芯片,分别为红光、绿光和蓝光。
这三个颜色的LED通过控制电流的强度可以调节光的亮度,通过调节三种颜色的亮度组合而成的光会在人眼中产生白光的感觉。
另一种方法是使用一个蓝色的LED芯片,然后在蓝光照射到
荧光材料上时,荧光材料会发出黄色的光。
蓝光和黄色光的混合会形成白光。
这种方法称为黄色转换LED,也是目前市场
上较为常见的白光LED。
不论是采用三色LED混合发光还是黄色转换LED,都需要精
确地控制不同波长的光的亮度和光谱分布,才能达到理想的白光效果。
因此,LED发白光的原理本质上是通过控制不同的
发光材料和电流来实现的。
白光led参数
摘要:
1.白光LED 的简介
2.白光LED 的参数
3.白光LED 参数的选购标准
4.白光LED 参数的影响因素
5.白光LED 参数的优化方法
正文:
白光LED,即白光发光二极管,是一种能发出白光的半导体器件。
白光LED 的参数包括光通量、色温、显色指数、发光效率等,这些参数影响着白光LED 的性能和应用效果。
光通量是白光LED 的主要参数之一,它是指LED 发出的光的总量,单位为流明(lm)。
光通量越大,LED 的亮度越高。
色温是描述白光LED 光线颜色的参数,单位为开尔文(K)。
色温越高,光线颜色越偏蓝;色温越低,光线颜色越偏红。
显色指数是衡量白光LED 对物体颜色还原能力的参数,越高表示还原能力越强。
发光效率是指白光LED 将电能转化为光能的效率,单位为流明/瓦特(lm/W)。
发光效率越高,LED 的能效比越高。
在选购白光LED 时,应根据实际应用需求选择合适的参数。
例如,用于照明的LED,应选择色温适中、光通量较高、显色指数较高的产品;用于显示的LED,应选择发光效率较高、色彩饱和度较高的产品。
白光LED 参数的影响因素主要包括LED 芯片、封装材料和驱动电路。
优质的LED 芯片和封装材料可以提高白光LED 的参数;合适的驱动电路可以保证白光LED 的稳定工作和长寿命。
为了优化白光LED 参数,可以采用以下方法:选择高品质的LED 芯片和封装材料,提高LED 的制作工艺,设计合理的驱动电路,以及进行严格的品质控制和测试。
白光led参数摘要:一、白光LED 简介1.白光LED 的定义2.白光LED 的发光原理二、白光LED 的主要参数1.光通量2.色温3.显色指数4.寿命5.驱动电压三、白光LED 参数对性能的影响1.光通量与亮度的关系2.色温对观感的影响3.显色指数与色彩还原的关系4.寿命与使用成本5.驱动电压与稳定性的关系四、白光LED 的应用领域1.照明应用2.显示应用3.背光应用4.车灯应用正文:白光LED 是一种能够发射白光的半导体器件,其发光原理是通过蓝光LED 激发荧光粉来产生。
白光LED 具有高效、节能、环保、长寿命等优点,已经广泛应用于各个领域。
在评价白光LED 性能时,通常会关注以下几个主要参数:1.光通量:表示光源在单位时间内发射的光的总能量,单位为流明(lm)。
光通量越高,表示LED 的亮度越大。
2.色温:表示光的颜色,通常用开尔文(K)表示。
色温越低,光的颜色越暖;色温越高,光的颜色越冷。
适当的色温可以提高视觉效果和舒适度。
3.显色指数:表示光源对颜色的还原能力,通常用CRI(Color Rendering Index)表示。
显色指数越高,表示光源对颜色的还原越好。
4.寿命:表示LED 能够正常工作的时间,单位为小时(h)。
寿命越长,表示LED 的使用成本越低。
5.驱动电压:表示LED 正常工作所需的电压。
驱动电压合适,可以保证LED 的稳定性和使用寿命。
白光LED 的参数对性能的影响显著。
例如,光通量与亮度成正比,直接关系到LED 的亮度;色温影响人们对光的舒适度和氛围的感知;显色指数决定LED 在照明、显示等应用中对颜色的还原能力;寿命则关系到LED 的使用成本和环保问题;驱动电压则决定LED 的稳定性和使用寿命。
白光LED 广泛应用于照明、显示、背光、车灯等领域。
在照明领域,白光LED 可用于室内外照明,如家居照明、道路照明、商业照明等;在显示领域,白光LED 可用于显示屏、投影仪等设备;在背光领域,白光LED 可用于电视、手机、平板等设备的背光;在车灯领域,白光LED 可用于车前灯、刹车灯、示宽灯等。
白光LED封装的基础知识白光LED (Light-Emitting Diode) 是一种能够发射出白光的半导体光源。
它是一种高效能、长寿命、无污染、低电压操作和小尺寸的光源,因此在照明、显示、室内和室外装饰等领域得到了广泛应用。
下面是关于白光LED封装的基础知识。
1.白光LED的构成:2.LED芯片:3.封装材料:封装材料是保护LED芯片并对光进行聚焦和散射的重要组成部分。
通常使用的材料有环氧树脂、硅胶、聚合物等,其中环氧树脂是最常见的一种。
封装材料的选择可以影响到LED的耐热性、耐湿性和耐光性等特性。
4.封装类型:常见的白光LED封装类型包括:二氧化硅模制封装(DIP)、瓷制封装、表面贴装(SMT)封装等。
每种封装类型都有不同的优缺点,适用于不同的应用场景。
5.色温和色彩指数:白光LED的发光颜色可以通过不同的荧光或磷光材料来调节,以满足不同的照明需求。
色温是用来描述白光颜色的参数,单位为开尔文(K)。
常见的色温有暖白色(2700-3500K)、自然白色(4000-5000K)、冷白色(5500-6000K)等。
色彩指数(CRI)则用来评估光源显示颜色的准确程度,数值越大代表颜色越自然。
6.光通量和光效:光通量是描述光源总发光量的参数,单位为流明 (lm)。
光效是指光源单位功率所产生的光输出效果,单位为流明/瓦特 (lm/W)。
光通量和光效是评价白光LED性能的重要指标,对于照明应用来说尤为重要。
7.热管理:由于LED的工作过程会产生热量,良好的热管理是确保LED长寿命和稳定性能的关键。
常用的热管理方式包括散热片、散热胶和金属基板等。
8.应用领域:白光LED在照明、显示、室内和室外装饰等领域有广泛应用。
在照明方面,它可以代替传统的白炽灯、荧光灯等光源,用于家庭照明、商业照明、道路照明等;在显示方面,它被广泛应用于电视、显示屏、手机、平板电脑等产品;在室内和室外装饰方面,它被用于灯带、灯泡、车辆装饰等。
白光led参数
摘要:
1.白光LED 的简介
2.白光LED 的参数
2.1 色温
2.2 亮度
2.3 光效
2.4 显色指数
2.5 寿命
正文:
一、白光LED 的简介
白光LED,即白色光发射二极管,是一种能够发射白光的半导体器件。
相较于传统的白炽灯和荧光灯,白光LED 灯具有更高的光效、更低的能耗、更长的寿命以及更小的体积等优点,因此在照明领域得到了广泛的应用。
二、白光LED 的参数
1.色温
色温是描述白光LED 光线颜色的一个重要参数,通常以单位“开尔文(K)”表示。
不同的色温对应着不同的光线颜色,通常分为暖白光、中性白光和冷白光。
暖白光的色温在2700K-3500K 之间,中性白光的色温在4000K-5000K 之间,冷白光的色温在5500K-6500K 之间。
2.亮度
亮度是指白光LED 在一定方向上的发光强度,单位为“勒克斯(lx)”或“烛光(cd)”。
亮度越高,表示白光LED 发出的光线越亮。
3.光效
光效是指白光LED 将电能转化为光能的效率,单位为“流明/瓦特(lm/W)”。
光效越高,表示白光LED 的能耗越低,更加节能环保。
4.显色指数
显色指数是评价白光LED 对物体颜色还原能力的一个参数,通常用“显色指数(Ra)”表示。
显色指数越高,表示白光LED 对物体颜色的还原能力越强,能够更好地呈现物体的真实颜色。
5.寿命
寿命是指白光LED 从开始使用到失去使用价值所需的时间,通常以“小时”为单位。
寿命越长,表示白光LED 的使用寿命越长,更加耐用。
白光LED的种类
1、二基色白光LED
是利用蓝光LED芯片和YAG荧光粉制成的,一般使用的蓝光芯片是INGAN 芯片。
优点是:结构简单,成本较低,制作工艺相对简单,而且YAG荧光粉在荧光灯中应用了许多年,工艺比较成熟。
缺点是:蓝光LED效率不够高,致使白光LED效率较低,荧光粉自身存在能量损耗,荧光粉与封装材料随着时间老化,导致色温漂移和寿命缩短等。
2、三基色荧光粉LED
能在较高发光效率的前提下有效提升LED的显色性,其由紫外光LED激发一组可被紫外辐射有效激发的三基色荧光粉,采用紫外LED+三基色荧光粉的方法更易于获得颜色一致的白光。
优点是:白光LED具有高显色性,光色和色温可调。
缺点是:荧光粉在转换紫外辐射时效率较低,粉体混合较为困难,封装材料在紫外光照射下容易老化,寿命较短。
3、多芯片白光LED
是将红、绿、蓝三色LED芯片封装在一起,将它们发出的光混合在一起,也可以得到白光。
优点是:避免了荧光粉在光转化过程中的能量损耗,可以得到较高的光效,而且可以分开控制不同光色LED的光强,达到全彩变色效果。
缺点是:不同光色LED芯片的半导体材质相差很大,量子效率不同,光色随驱动电流和温度变化不一致,随时间的衰减,速度也不相同。
此外,电路过于复杂,散热也是一个问题。
不同类别白光LED的比较
白光LED的种类和原理。
白色led原理
白色LED原理
白色LED,即白光发光二极管,是一种能够发出白光的半导体器件。
它的原理是通过将蓝光LED和黄色荧光粉结合在一起来实现白光发光。
在白色LED的发展过程中,不断有新的技术被引入,使得白光LED的亮度、效率和颜色纯度得到了不断提高。
白色LED的工作原理可以简单地概括为:当通电时,LED芯片中的半导体材料会发生电子与空穴的复合,释放出能量。
这些能量会激发荧光粉发出黄光,同时LED芯片本身也会发出蓝光。
通过调节荧光粉的配比和LED的结构,可以使得混合后的光呈现出白光。
在白色LED中,蓝光LED起到了关键作用。
蓝光LED的发明是白光LED出现的重要契机,因为蓝光LED可以通过激发黄色荧光粉来产生白光。
而黄色荧光粉的作用是将一部分蓝光转换为黄光,从而达到白光的效果。
这种蓝光激发黄光的方法,使得白光LED的发光效率得到了大幅提高。
除了蓝光LED和黄色荧光粉,有时还会加入绿色荧光粉来调节白光LED的色温。
通过合理的配比,可以使得白光LED发出的光线更加接近自然光,从而满足不同场合的照明需求。
白色LED的应用非常广泛,可以用于室内照明、汽车照明、显示屏、指示灯等领域。
由于白色LED具有高效、长寿命、环保等优点,因
此受到了越来越多人的青睐。
总的来说,白色LED的原理是通过蓝光LED和荧光粉的结合来实现白光发光。
通过不断的技术创新和改进,白色LED的性能不断提升,为人们的生活带来了便利。
随着科技的不断进步,相信白色LED在未来会有更广阔的应用前景。
白光led的发光原理LED是一种半导体器件,它的发光原理是通过电子与空穴复合放出能量,产生光。
白光LED是一种可以发出白光的LED,它的发光原理与普通LED有所不同。
接下来,我们将详细介绍白光LED的发光原理。
首先,白光LED的发光原理是基于三基色混合发光的原理。
通常情况下,白光LED是通过蓝光LED芯片和黄色荧光粉混合发光来实现的。
蓝光LED芯片通过电流激发,产生蓝光,而黄色荧光粉则能够吸收部分蓝光并转化为黄光,最终蓝光和黄光混合形成白光。
其次,白光LED的发光原理还可以通过使用RGB三基色混合发光来实现。
RGB三基色分别是红、绿、蓝,通过控制这三种颜色的亮度和混合比例,可以实现白光的发光效果。
这种方法需要精密的控制电路和芯片,以确保三种颜色的混合比例准确,从而达到白光的发光效果。
另外,白光LED还可以通过使用紫外LED和三原色荧光粉混合发光来实现。
紫外LED芯片通过电流激发产生紫外光,而三原色荧光粉能够吸收紫外光并转化为红、绿、蓝三种颜色的光,最终混合形成白光。
总的来说,白光LED的发光原理是通过控制不同颜色的光源或荧光粉的混合来实现的。
无论是蓝光LED芯片和黄色荧光粉的混合、RGB三基色的混合还是紫外LED和三原色荧光粉的混合,都能够实现白光LED的发光效果。
在实际应用中,白光LED的发光原理使得它具有了更广泛的应用场景。
例如,白光LED可以用于照明、显示屏、汽车灯等领域,其发光原理的多样性也为不同领域的需求提供了更多的选择。
综上所述,白光LED的发光原理是通过控制不同颜色的光源或荧光粉的混合来实现的,包括蓝光LED芯片和黄色荧光粉的混合、RGB三基色的混合以及紫外LED和三原色荧光粉的混合。
这些原理使得白光LED在照明、显示屏、汽车灯等领域具有了更广泛的应用前景。
白光led的发光原理
LED是一种半导体器件,它的发光原理是通过电子的复合来释放能量,从而产生光。
白光LED是指能够发出白光的LED器件,它的发光原理与普通LED器件
有所不同,下面我们来详细了解一下白光LED的发光原理。
首先,白光LED的发光原理主要有两种,一种是通过蓝光LED芯片和黄色荧
光粉的混合发光原理,另一种是通过RGB三基色混合发光原理。
蓝光LED芯片和黄色荧光粉的混合发光原理是指在蓝光LED芯片的基础上加
上一层黄色荧光粉,当蓝光LED芯片发出蓝光时,经过黄色荧光粉的转换,就能
够产生白光。
这种发光原理的优点是可以实现较高的发光效率和较好的色彩还原性能。
而RGB三基色混合发光原理则是通过将红、绿、蓝三种颜色的LED芯片混合
在一起,经过控制不同颜色LED的亮度,就能够产生各种颜色的光线,从而实现
白光的发光效果。
这种发光原理的优点是可以实现较好的色彩调节性能和较广的色彩范围。
无论是哪种发光原理,白光LED的发光效果都是非常理想的。
在实际应用中,白光LED已经成为了照明行业的主流产品,它不仅具有较高的光效和较长的使用
寿命,而且还具有较好的节能性能和环保性能。
总的来说,白光LED的发光原理主要有蓝光LED芯片和黄色荧光粉的混合发
光原理和RGB三基色混合发光原理两种。
这两种发光原理都能够实现较好的发光
效果,使得白光LED在照明行业得到了广泛的应用和推广。
随着科技的不断发展,相信白光LED的发光原理还会有更多的创新和突破,为人们的生活带来更多的便
利和舒适。
LED特性和白光LED的基础知识深圳led面板灯赛德利照明认为很多年来,发光二极管(led)广泛的应用于状态显示与点阵显示板。
现在,不仅可以选择近期刚刚研发出来的蓝光和白光产品(普遍用于便携设备),而且也能在已有的绿光、红光和黄光产品中选择。
例如,白光LED被认为是彩色显示器的理想背光源。
但是,必须注意这些新型LED 产品的固有特性,需要为其设计适当的供电电源。
本文描述了新、旧类型LED的特性,以及对驱动电源的性能要求。
标准红光、绿光和黄光LED使LED 工作的最简单的方式是,用一个电压源通过串接一个电阻与LED 相连。
只要工作电压(VB)保持恒定,LED 就可以发出恒定强度的光(尽管随着环境温度的升高光强会减小)。
通过改变串联电阻的阻值能够将光强调节至所需要的强度。
对于5mm直径的标准LED,图1给出了其正向导通电压(VF)与正向电流(IF)的函数曲线。
[1] 注意LED的正向压降随着正向电流的增大而增加。
假定工作于10mA正向电流的绿光LED应该有5V 的恒定工作电压,那么串接电阻RV 等于(5V -VF,10mA)/10mA = 300 。
如数据表中所给出的典型工作条件下的曲线图(图2)所示,其正向导通电压为2V。
图1. 标准红光、绿光和黄光LED 具有1.4V 至2.6V 的正向导通电压范围。
当正向电流低于10mA时,正向导通电压仅仅改变几百毫伏。
图2. 串联电阻和稳压源提供了简单的LED 驱动方式。
这类商用二极管采用GaAsP (磷砷化镓)制成。
易于控制,并且被绝大多数工程师所熟知,它们具有如下优点:?所产生的色彩(发射波长)在正向电流、工作电压以及环境温度变化时保持相当的稳定性。
标准绿光LED 发射大约565nm 的波长,容差仅有25nm。
由于色彩差异非常小,在同时并联驱动几个这样的LED 时不会出现问题(如图3 所示)。
正向导通电压的正常变化会使光强产生微弱的差异,但这是次要的。
通常可以忽略同一厂商、同一批次的LED 之间的差异。
什么是白光LED白光LED 介绍白光LED 的合成途径大体上有2 条路可以走,第一条是RGB,也就是红光LED+绿光LED+蓝光LED,LED 走RGB 合成白光的这种办法主要的问题是绿光的转换效率底,现在红绿蓝LED 转换效率分别达到30%,10%和25%,白光流明效率可以达到60lm/w。
通过进一步提高蓝绿光LED 的流明效率,则白光流明效率可达到200lm/w。
由于合成白光所要求的色温和显色指数不同,对合成白光的各色LED 流明效率有不同的。
随着白光LED 的深配色、白平衡:深入发展,人们希望用作照明光源的白光LED 的光谱、色品坐标、显色性及相关色温等均能满足国际CIE 和我国的有关标准,否则应认为不合格。
我们对相关色温80004000K 白光LED 的光色特性及其与正向电流的关系进行了总结。
长期以来,低色温(4000K)、高显色性的白光LED按照当前主流方案InGaN 蓝色LED 芯片和ce“激活的稀土石榴石黄色荧光体组合的方案实现难度大,成为人们攻关的难题。
因为黄色荧光体的发射光谱中缺少红成份。
故目前大多数报告限于有关5000K 以上的高色温白光LED 的工作。
尽管白光LED 已有商品,但缺少低色温白光LED。
5000K 以上的高色温商品,显色性差,难以满足市场,目前,由蓝色芯片和荧光体组合的低色温白光LED 的报告极少。
因此,无论从学术上研究,还是应用需要,发展低色温(4000K)高显色性白光LED 具有重要意义。
第二条路是LED+不同色光荧光粉:第一个方法是用紫外或紫光LED+RGB 荧光粉来合成LED,这种工作原理和日光灯是类似的,但是比日光灯的性能要优越,其中紫光LED 的转换系数可达80%,各色荧光粉的量子转换效率可以达到90%,还有一个办法是用蓝光LED+红绿荧光粉,蓝光LED 效率60%,荧光粉效率70%;还有是蓝光LED+黄色荧光粉来构成白光。
两种途径相比较之下,RGB 三色LED 合成白光综合性能好,在。
白光led原理LED(Light Emitting Diode)是一种半导体器件,可以将电能转化为光能。
其中,白光LED是一种能够发出白色光的LED,其原理是通过不同的材料和工艺组合来实现的。
本文将从LED的基本原理、白光LED的结构和发光原理、以及白光LED的应用等方面进行介绍。
首先,我们来了解一下LED的基本原理。
LED是一种二极管,它由P型半导体和N型半导体组成。
当正向电压施加到LED上时,电子从N型半导体区域向P型半导体区域流动,同时空穴从P型半导体区域向N型半导体区域流动。
当电子与空穴相遇时,它们会发生复合,释放出能量,这就是光子的能量。
因此,LED发光的原理就是利用半导体材料的电子与空穴的复合释放光子能量。
接下来,我们将重点介绍白光LED的结构和发光原理。
白光LED的结构与普通LED有所不同,它一般采用蓝光LED芯片和黄色荧光粉的结合来实现白光的发光。
蓝光LED芯片通过激发黄色荧光粉,使其产生黄光,而蓝光和黄光混合后就呈现出白光。
此外,还有一种白光LED采用紫外LED芯片和三基色荧光粉的结合来实现白光的发光,它通过激发红、绿、蓝三基色荧光粉,使其产生白光。
这两种结构的白光LED都能够实现白光的发光效果。
除了上述结构外,还有一种白光LED采用RGB三基色LED芯片的结合来实现白光的发光。
它通过控制红、绿、蓝三基色LED的亮度和混合比例,使其产生白光。
这种结构的白光LED能够实现色温可调的白光发光效果,具有更广泛的应用前景。
最后,我们来谈谈白光LED的应用。
随着LED技术的不断发展,白光LED已经在照明、显示、指示、背光源等领域得到了广泛的应用。
在照明领域,白光LED由于其高效、节能、环保等特点,已经成为了替代传统照明光源的首选产品。
在显示领域,白光LED被广泛应用于手机、平板电脑、电视等产品的背光源,其色彩饱和度高、亮度均匀等特点受到了用户的青睐。
在指示和背光源领域,白光LED也得到了广泛的应用,如汽车灯、信号灯、广告牌等。
白光LED,顾名思义,是一种能发出白色光的发光二极管。
其工作原理主要基于PN结的特性,即当施加正向偏压时,电子从N区域迁移到P区域,空穴则从P区域迁移到N区域,这样就形成了电子与空穴的复合过程,产生光辐射。
然而,实际上真正的白光LED是不存在的。
这是因为LED的特点是只发射一个波长,而白色并不出现在色彩的光谱上。
因此,白光LED是通过利用不同波长的光线合成产生的。
例如,白光LED设计中采用了一个小窍门,使用蓝光LED和黄光荧光粉来合成白光。
此外,白光LED的类型主要可以分为单晶型和多晶型两种。
单晶型是通过使用一个蓝色LED芯片和黄色荧光粉来形成白光。
而多晶型则是使用两个或两个以上的互补的2色LED发光二极管或把3原色LED发光二极管做混合光而形成白光。
衡量白光LED优劣的特性参数包括电流/电压参数(正、反向),这是因为不同的电流直接影响白光LED的发光亮度和PN结的结温。
led白光光谱范围LED(Light Emitting Diode)是一种半导体发光器件,具有高效、节能、长寿命等特点,被广泛应用于照明、显示、通信等领域。
LED灯具的光谱特性对于其照明效果和应用范围起着至关重要的作用。
在LED白光光谱范围的探索中,科学家们不断努力,致力于提供更好的照明体验。
1. LED白光光谱简介LED白光指的是在人眼可见光谱范围内能产生类似于自然光的光线。
传统的白光LED通常是通过混合红、绿、蓝三种基色光线来实现的,利用三原色的混合,使光线呈现出白色。
2. LED白光光谱的色温与色坐标根据色温的不同,LED白光可以被分为冷光、中性光和暖光三种类型。
其中,冷光色温较高(5000K以上),呈现出明亮而寒冷的感觉;中性光色温较中等(3000-5000K),较为自然,适用于大部分应用场景;暖光色温较低(3000K以下),呈现出温馨、柔和的感觉。
3. LED白光光谱的提升与拓展随着技术的不断发展,科学家们试图拓展LED白光光谱范围,以满足更多的照明需求。
一种常见的方法是引入多色光源,例如红、绿、蓝、琥珀等颜色的LED芯片组合使用。
通过混合不同比例的颜色,可以获得更广泛的光谱范围,使LED白光更接近自然光。
4. LED白光光谱的应用LED白光的光谱范围对于不同应用场景具有重要意义。
在室内照明领域,中性光常用于办公室、学校等场所,以提供舒适的照明环境;而冷光则适用于手术室、实验室等需要高亮度、高对比度的场所;暖光则常见于家居照明,用于营造温馨、舒适的氛围。
5. LED白光光谱与人类健康LED白光的光谱范围与人类健康息息相关。
科学研究表明,不同的光谱成分对人的生物钟、睡眠质量等有着不同的影响。
蓝光在夜间会干扰人的睡眠,因此在室内照明中减少蓝光成分对于保护人类健康至关重要。
LED灯具的设计需要注意合理控制蓝光比例,以提供舒适而健康的照明环境。
6. 未来LED白光光谱发展趋势随着科技的不断进步,LED白光光谱的发展也将持续改进。
白光LED发光原理及技术指标白光是一种组合光,白光LED可以分为单芯片、双芯片和三芯片等,以下将按这一分类来介绍,还将介绍照明用白光LED的一些技术指标。
白光LED发光原理单芯片InGaN(蓝)/YAG荧光粉这是一种目前较为成熟的产品,其中 1W的和5W的Lumileds已有批量产品。
这些产品采用芯片倒装结构,提高发光效率和散热效果。
荧光粉涂覆工艺的改进,可将色均匀性提高10倍。
实验证明,电流和温度的增加使LED光谱有些蓝移和红移,但对荧光光谱影响并不大。
寿命实验结果也较好,Φ5的白光LED在工作1.2万小时后,光输出下降80%,而这种功率LED在工作1.2万小时后,仅下降10%,估计工作5万小时后下降30%。
这种称为Luxeon的功率LED最高效率达到44.3lm/w,最高光通量为187lm,产业化产品可达120lm,Ra为75-80。
InGaN(蓝)/红荧光粉+绿荧光粉Lumileds公司采用460nmLED配以SrGa2S4:Eu2+(绿色)和SrS:Eu2+(红色)荧光粉,色温可达到3000K-6000K的较好结果,Ra达到82-87,较前述产品有所提高。
InGaN(紫外)/(红+绿+蓝)荧光粉Cree、日亚、丰田等公司均在大力研制紫外LED。
Cree公司已生产出50mW、385nm—405nm的紫外LED;丰田已生产此类白光LED,其Ra大于等于90,但发光效率还不够理想;日亚于最近制得365nm、1mm2、4.6V、500mA的高功率紫外LED,如制成白色LED,会有较好效果。
ZnSe和OLED白光器件也有进展,但离产业化生产尚远。
双芯片可由蓝 LED+黄LED、蓝LED+黄绿LED以及蓝绿LED+黄LED制成,此种器件成本比较便宜,但由于是两种颜色LED形成的白光,显色性较差,只能在显色性要求不高的场合使用。
三芯片 (蓝色+绿色+红色)LEDPhilips公司用470nm、540nm和610nm的LED芯片制成Ra大于80的器件,色温可达3500K。
白光LED基础知识1.1用蓝色LED激励黄色荧光粉。
即将黄色荧光粉敷涂在蓝色LED表面,蓝色LED本身光通量并不高,但在激励黄色荧光粉后产生的白光光通量是原蓝光光通量的8倍。
这种工艺是目前制造白光LED的主要方法。
1.2将红、绿、蓝三种LED集成在一起,通过调整其发光比例产生白光(即三基色远离),一般比例为红:绿:蓝=3: 6: 1。
这种方式造价高,不适合于商品化发展。
2. LED分类2.1LED按照功率区分,可以分为大功率和小功率。
0.5W以下一般称为小功率,0.5W以上称为大功率。
3. LED内部结构3.1大功率LED除两个电极外,都还自带有专门的散热结构和外部连接,用于提高散热效果。
而小功率LED由于体积及成本原因,几乎都没有专门的散热结构,仅靠两个电极和外部连接,散热能力差。
因此大功率灯具都应选择大功率LED而小功率灯具(如LED灯泡、LED灯管)在对灯具散热进行优化设计后,可以采用小功率LED以下为最普通的一种大功率LED结构图。
a)大功率LED的一种结构b內部结构TVS乏"世二氐irIm ,4. 白光LED 基本技术指标4.1光通量光通量是指单位时间内光源发出的光能总和。
光通量的单位为流明”符号为光通量通常用 ①来表示。
光通量越大,说明光源发出的光越多,按照通俗的理解,可 以认为该光源亮度越高。
光源的光通量可以通过积分球和光度计测量。
塑料透谨 封胶 LE D 芯片 帖绪ESDLED 芯片保护輩賈逾热眾片4.2色温色温是表示光源光色的尺度,单位为K。
当某一光源所发出的光的光谱分布与不反光、不透光完全吸收光的黑体在某一温度时辐射出的光谱分布相同时,我们就把绝对黑体的温度称之为这一光源的色温。
一些常用光源的色温为:钨丝灯为2760-2900K ;荧光灯为 3000K ;中午阳光为5400K ;蓝天为 12000-18000K ;高压钠灯为 2000-2500K。
LED光源可以通过改变荧光粉的配比来控制色温输出,一般范围为2000K-10000K人对不同色温的光源感官反应也不同,一般按色温可将光源分为三种:比如,家庭多使用暖白光,而办公环境多使用正白光或冷白光。
色温可以通过光谱分析仪测量。
4.3 显色指数和显色性光源照射到物体后反应物体本身颜色的能力称为显色性,显色性高低用显色指数来表示。
显色指数的符号为Ra,最大为100 (自然光),显色指数越高,说明光源的显色性越好。
常见光源的显色指数如下:白炽灯97日光色荧光灯 80-94白色荧光灯 75-85暖白色荧光灯 80-90卤钨灯 95-99高压汞灯 22-51高压钠灯 20-30金属卤化物灯60-65LED 灯 65-90显色指数可以通过光谱分析仪测量。
4.4 正向电压LED的本质就是二极管,它的电压即指二极管的管压降,用Vf表示,单位为V。
为了得到更高的光效,在同样光通量(亮度)前提下,LED的电压越低越好。
一般白色、纯绿色、蓝色LED的电压为3V左右,红色、黄色LED的电压为2V左右r //4.5 电流电流指流过LED电流。
但应区分两个概念:LED最大驱动电流和实际驱动电流。
实际应用中,LED的驱动电流绝对不允许超过最大驱动电流,否则可能损坏LED或导致亮度快速衰减。
LED属于电流型器件:电流越大,光通量越高(即亮度越高);电流越小,光通量越低(即亮度越低)。
但提高电流会导致功率上升,发热量增加,光效降低,影响LED的寿命。
4.6 光效光效指在消耗单位功率条件下输出的光通量。
光效可以分为光源光效和整灯光效。
单位都是lm/w (流明每瓦)。
光源光效指单个光源在消耗单位功率条件下输出的光通量。
整灯光效指整个灯具在消耗单位功率条件下输出的光通量。
4.6.1 光源光效光撩光通量』光源光通詈“托谊托姣斗------------- 》--------------------------光潭功率』光溥电压x光渥电洼屮从上式可以看出,只要测试出光源光通量及光源电压和光源电流即可计算出光源光效。
光源光通量可以通过小型积分球测量,光源电压和光源电流可以通过精密电源测量。
注意:光源光效应注明测试电流,在不同测试电流情况下,测得的光效是不同的,因为LED的光通量输出虽然会随着电流的增加而增加,但不是线性增加。
下图为某型号LED驱动电流和光通量输出曲线(纵轴数字为光通量输出的比例)。
4.6.2 整灯光效整灯光效指在将LED装配到灯具内部后,对整个灯具进行的测试。
2.25空 U 逢至光搏光逹兰-痩去擡甘光運呈+ 光搏光通呈人;J具效翠屮整灯光效n/ ------------------=*■'------------------------------ 二--------------------------------* 卷灯功率屛光谏功奉■电诛言純功率* 光漂功宪手电惡效率*从上式可以看出,只要测试出灯具的整灯光通量及整灯功率即可计算出整灯光效。
整灯光通量可以通过大型积分球或分布式光度计测量,整灯功率可以通过综合电量表测量。
对比以上两个公式可以发现,整灯光效要明显小于光源光效。
因为:★LED光源被装配到灯具内部后,会在透镜、面板部分产生透光损失和反射损失,导致最终灯具光通量下降。
光损的多少可以用灯具效率来表示:灯具光通宣“打具殼黑之------------------------------ X100-V灯具同光牌光通養之和4★LED灯具的功率除了光源部分功率之外,驱动电源自身还需要消耗一部分能量。
电源自耗功率的多少可以用电源效率来标识:电源嗽岀功至衣LED光源功蹩疋电諒效率砂,---------------------------- * ------------------------------ X1 DO^i1电您殓人功壓P 口具功更卩4.7 LED 各参数之间的关系4.7.1 色温划分以下为三原色图,中心椭圆区域为白光区,白光区内越接近左下角色温越高,白光区内越接近右上角色温越低。
在白光内,可以划分为多个区域,ABC勺色温相同,都是6500K-8500K; DEF的色温相同,都是 4500K-6500K; GHI的色温相同,都是 2500K-4500K。
三2三原色图#4.7.2色温和显色指数色温和显色指数没有直接关系。
例如,色温分别为2700K和3400K的LED显色指数都可以达到85以上。
4.7.3色温和光通量同型号LED(指芯片和工艺相同),色温降低,光通量也随之降低;色温提高,光通量也随之提高。
因此在早期制造灯具的过程中,由于LED本身的光通量并不高,所以通常选择高色温的LED4.7.4色温混合可以将高色温LED和低色温LED混合使用,这样灯具的色温会表现为中间色温。
例如: 将2700K 的LED和5000K的LED混合使用,灯具的色温应介于 2700K和5000K之间。
4.7.6显色指数混合可以将高显色性LED和低显色性LED混合使用,这样灯具的显色性会在两者之间。
例如: 将Ra=65的LED和Ra=85的LED混合使用,灯具的显色指数应介于 65和85之间。
5. LED使用过程中的注意事项5.1严禁用手或其他物品按压所有LED的透镜表面均严禁用手或其他物品按压,否则会导致LED损坏。
从前面介绍的大功率LED内部结构部分我们了解到,LED芯片和外接电极之间大多采用金线焊接,金线及金线末端的焊接部分仅能承受约 10g力,因此外部很小的压力就会导致金线或金线末端的焊接部分断裂,从而造成LED损坏。
5.2防止化学品沾污所有LED严禁化学品沾污。
灯具生产过程中使用的酒精、助焊剂、各种胶水、抹字水等化学品都具有很强的氧化性,会对 LED内的荧光粉、芯片产生严重腐蚀,导致 LED损坏。
5.3回流焊控制所有LED仅能过1次回流焊,重复焊接会严重损伤 LED因此在对LED进行回流焊操作前必须确认以下内容:5.3.1温度曲线符合LED器件的要求,新的LED器件首次回流焊前必须和LED厂家确认温度曲线。
5.3.2 LED器件符合潮湿敏感度标准要求,达不到标准的应按生产厂家要求进行烘烤后再焊接。
5.3.4 LED进入回流焊设备前应确保进行了必要的检查,以防止LED贴装不良。
6. LED串联及并联分组对比LED灯具的光源部分一般都是由多颗LED组成,这些LED在电气连接上可能是串联,也可能是并联,实际使用中以串联为主。
6.1串联连接由源-|~创创・~I如上图所示,一组LED采用串联方式,由电源提供恒定电流驱动。
串联方式能够保证回路中所有 LED电流一致,但在串联回路中LED数量较多时,需要电源输出较高电压,同时,串联回路存在一只 LED开路导致整个回路失效(整个回路不亮)的风险。
LED 失效会产生两种后果:开路或短路。
开路会造成整个串联回路中所有LED熄灭;而短路则不会影响串联回路中其他LED正常工作。
大量实践证明,LED失效基本上为短路,开路现象极少,因此串联使用是安全的。
6.2并联连接如上图所示,多只LED采用先串联后并联的方式由电源驱动。
在驱动相同数量 LED时,并联方式不需要电源输出很高电压。
例如:某盏灯具总共有60只LED若每只LED的电压为3V,则串联方式电源输出电压至少为 180V;而采用3路并联后,电源输出电压仅需要 60V。
并联方式中,电源输出的电流I恒定,每条并联支路的电流分别为i1、i2、i3,在理想情况下(每条支路上所有LED的电压和相等),i仁i2=i3=1/3I ,也就是说,在并联方式下,电源输出的总电流应根据分支路数的多少成倍增加。
应特别注意:并联方式存在比较明显的隐患,如上图,实际上有一点非常关键,i1、i2、i3并不一等相等。
由于LED的电压存在离散性,我们无法保证每条支路路上LED的总电压一致,但是并联电路的原理决定了每条支路的电压必须一致,这样就导致电压高的支路电流小,电压低的支路电流大。
极限情况下,电压低的支路电流可能超过安全值,造成LED损坏。
若有LED损坏,后果会更加严重,整个灯具可能在短时间内损坏:★某条支路有一只LED开路,该支路的电流会分担到其他支路,造成其他支路超负荷工作;★某条支路有一只LED短路,会造成该支路电压下降、电流急剧增加,而其他支路的电流均减小。
因此,在实际使用中,应尽量避免采用并联驱动方式。