LED基础知识

第1页 共8 页 白光LED基础知识

1.LED发光原理

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

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c)内部结构说明

以下为philips lumileds公司Rebel型大功率LED结构图

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lm，光通量通常用Φ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。

第3页 共8 页 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。

一、LED原理、原材料组成及生产工艺

1，LED原理。LED是Light Emitting Diode即发光二极管的缩写，最早于1962年由GE（General Electric Company）研究人员Nick Holonyak Jr.发明。其I-V特性与普通二极管比较类似，所不同的是其内部PN结具有发光特性。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，即PN结。当PN结导通时，两种不同的载流子：空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向PN结。当空穴和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的方式释放出能量，即辐射发光。任何二极管都会有此发光的特性（通常非可见光且发光效率非常低），不同的是发光二极管通过使用特殊的材料、特殊的工艺，使得PN结发光的效率提高，发光的频率一致，从而得到可使用的特定频率的光。通常所说的LED是指能发出可见光的发光二极管。

2，LED组成结构及原材料。以普通直插式LED为例（如仪表上所用的LED指示灯），通常LED由以下几部分组成：支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂外壳等。其中支架主要起导电和支撑LED的作用，不同的LED使用的支架种类也不一样；银胶的作用主要是固定晶片以及导电，晶片是由能发光的半导体材料组成，是LED最核心的部分，晶片基本上决定了整颗LED的特性；金线的作用是连接晶片PAD（焊垫）与支架，并使其能够导通。环氧树脂的作用：保护LED的内部结构，可稍微改变LED的发光颜色、亮度及角度。如下图：

LED晶片又被称为Ⅲ-Ⅴ族晶片，主要是因为其成份是化学元素周期表上的Ⅲ族Ⅴ族的元素。Ⅲ族元素为P型材料，Ⅴ族元素为N型材料，芯片的材料主要是Ⅲ族，Ⅴ族元素的化合物，如磷化镓（GaP）、砷化镓（GaAs）、磷砷化镓（GaAsP）、砷铝化镓（GaAlAs）氮化镓（GaN）。

另外，对于大功率LED（如LED路灯、LED背光模组等），其内部要复杂一些，因为大的驱动电流必然会产生高的结温，故需要有相应的散热措施来保证LED的正常工作；而且大功率LED所用到的材料及内部结构也与普通LED有相当的差异。

1 灯具光学基础知识及LED基本理论

培训教材

目录

一、照明相关的光学基本概念。

1、光与电磁波---------------------------------------- （1）

2、光线的基本性质及几何光学的基本定理---------------- （3）

3、照明相关的光学单位及术语-------------------------- （4）

4、照明质量------------------------------------------ （19）

5、灯光照明设计-------------------------------------- （22）

6、灯光的表现方式------------------------------------ （23）

7、国内建筑照明标准值参考GB 50034-2004--------------- （26）

二、LED基础知识。

1、LED发光原理--------------------------------------- (34)

2、LED的特性----------------------------------------- (35)

3、LED的优点与缺点----------------------------------- (39)

4、LED的结构及分类------------------------------------(40)

5、LED的应用----------------------------------------- (43)

6、发光二极管的检测----------------------------------- (48)

编 制：

审 核：

（★内部资料，不可外传）

本培训资料如有同标准不符之处，一切以标准为准。

LED基础知识

1、LED光源的工作电压一般在在_______V之间。

A、2.0-2.4 B、2.4-3.0 C、3.0-3.6 D、2.0-3.6

2、LED的工作电流会随着供应电压的变化及环境温度的变化而产生较大的波动，所以LED一般工作在_______驱动状态。

A、恒定直流 B、恒定交流 C、可变直流 D、可变交流

3、LED具有_______的特性。

A、单向（正向）导通 B、反向导通

C、双向导通 D、不导通

4、下列哪项不属于LED光源的特点________。

A、寿命长 B、光效高 C、功耗低 D、功耗高

5、户外LED灯具产品的防护等级至少要求________。

A、IP42 B、IP54 C、IP65 D、IP67

6、符号TC表示什么_________。

A、发光强度 B、光通量 C、反向电流 D、色温

7、光通量的单位是__________。

A、V B、mcd C、lm D、K

8、光效的定义__________。

A、发光体单位时间（1s）内所发出的光量之总和。

B、发光体在指定方向的单位立体角内发出的光通量

C、发光体照射在被照物体单位面积上的光通量。

D、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。

9、发光体照射在被照物体单位面积上的光通量称为________。

A、光强 B、光通量 C、照度 D、亮度

10、某一光源的显色性表示物体在该光源照射下与________照射时颜色的偏离程度。

A、烛光 B、月光 C、太阳光 D、白炽灯光

11、下面光束角中，属于窄光束的是_________。

A、30° B、15° 45° D、60°

12、光束角指垂直于光束中心的平面上，光强度等于______最大光强度两个方向的夹角。 A、10% B、20% C、50% D、70%