LED照明技术Word文档下载推荐.docx

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P型半导体：

掺入少量杂质硼元素（或铟元素）硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，硼原子外层三个外层电子与周围半导体原子形成共价键时候，会产生一个“空穴”，这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”，使得硼原子成为带负电离子。

这样，这类半导体由于含有较高浓度“空穴”（“相当于”正电荷），成为能够导电物质。

漂移运动：

两种半导体在外加电场情况下，会作定向运动。

这种运动成为电子与空穴（统称“载流子”）“漂移运动”，并产生“漂移电流”。

根据静电学，电子将作与外加电场相反方向运动，并产生电流（根据传统定义，电流方向与电子运动方向相反，即和外加电场方向相同）；

而空穴运动方向与外加电场相同，由于其可被看作是“正电荷”，将产生与电场方向相同电流。

两种载流子浓度越大，所产生漂移电流越大。

扩散运动：

由于某些外部条件而使半导体内部载流子存在浓度梯度时候，将产生扩散运动，即载流子由浓度高位置向浓度低位置运动。

2、发光原理制作半导体发光二极管材料是重掺杂，热平衡状态下N区有很多迁移率很高电子，P区有较多迁移率较低空穴。

由于PN结阻挡层限制，在常态下，二者不能发生自然复合。

当在发光二极管PN结上加正向电压时，空间电荷层变窄，载流子扩散运动大于漂移运动，致使P区空穴注入N区，N区电子注入P区。

于是在PN结附近稍偏于P区一边地方，处于高能态电子与空穴相遇复合时会把多余能量释放并以发光形式表现出来，从而把电能直接转化成光能，这种复合所发出光属于自发辐射，如图1所示。

当在发光二极管PN结上加反向电压，少数载流子难以注入，则不发光。

图1LED发光原理与PN结内电子流向二、LED基本结构与常见种类1、LED结构组成一般照明会使用白光，由不同波长光所组成。

但LED只能发出波长相距很少光，故带有颜色。

不同LED，其半导体材料能隙不同，故发出不同颜色光。

要制造白光LED，有两个方法：

将红、绿和蓝三色LED混合，或者用磷来转变光颜色。

第一种方法（RGB-LEDs）用多颗LED，每颗发出不同波长光，LED间波长相距很少，所以形成了一条白光谱。

其优点是每颗LED光度可独立调较，造出不同颜色，但制作成本很高。

第二种方法（萤光粉转换白光发光二极管，phosphorconvertedLEDs,pcLEDs），利用短波长LED（通常是蓝或紫外光），磷会吸收部分蓝光，发出一个阔光谱白光。

这个原理跟萤光灯利用磷发出白光相似。

这个方法成本较低，演色性指数（ColorRenderingIndex,CRI）高，但不能随意改变其发光特性，而且会减低效能。

这种灯具价钱低且表现中等，这种技术今常用于一般照明。

但这种方法会使多余电压转化为热而流失。

将多颗LED串联可以减少电压损失，但一颗LED故障则整串不会发光。

几串LED会并联使用，使其更加可靠。

现实中，三串或以上LED会并联使用。

用于家居和办工场所照明时，一颗灯内会多颗LED，以解决单颗LED光度不足问题。

如果使用颜色混合方法，会造成颜色分布不均。

因为调较出来白光LED颜色平衡并非最佳。

而且，不同种类LED老化速度均会不同，亦会导致不平均颜色输出。

一颗灯泡里通常包括一组LED、驱动电子电路、一块散热片和光学零件（如玻璃）。

2、LED不同封装方式与基本结构A、引脚式封装结构LED引脚式封装采用引线架作为各种封装外型引脚，常见是直径为5mm圆柱型（简称5mm）封装。

图2引脚式封装LEDB、平面式封装结构平面式封装LED器件是由多个LED芯片组合而成结构型器件。

通过LED适当连接（包括串联和并联）和合适光学结构，可构成发光显示器发光段和发光点，然后由这些发光段和发光点组成各种发光显示器，如数码管、“米”字管、矩阵管等。

图3平面式封装LEDC、表贴式封装结构表面贴片LED（SMD）是一种新型表面贴装式半导体发光器件，具有体积小、散射角大、发光均匀性好、可靠性高等优点。

其发光颜色可以是白光在内各种颜色，可以满足表面贴装结构各种电子产品需要，特别是手机、笔记本电脑。

图4表贴式封装LEDD、食人鱼式封装结构因为它形状很像亚马孙河中食人鱼Piranha，所以这种LED称为食人鱼。

食人鱼LED有很多优点，由于食人鱼LED所用支架是铜制，面积较大，因此传热和散热快。

LED点亮后，pn结产生热量很快就可以由支架四个支脚导出到PCB铜带上。

食人鱼LED比3mm、5mm引脚式管子传热快，从而可以延长器件使用寿命。

一般情况下，食人鱼LED热阻会比3mm、5mm管子热阻小一半。

图5食人鱼式封装LED三、LED灯与各种灯具性能比较1、LED与各灯具基本参数比较表1基本参数比较表名称耗电量（W）工作电压（v）协调控制发热量可靠性使用寿命（h）金属卤素灯100220不易极高低3000霓虹灯500较高高高宜室内3000镁氖灯16W/m220较好较高较好6000日光灯4-100220不易较高低5000-8000冷阴极15W/m需逆变较好较低较好10000钨丝灯15-200220不宜高低3000节能灯3-150220不宜调光低低5000LED灯极低直流12-36V多种形式极低极高100000通过表1可知LED灯在各方面优于其它各种灯具。

2、LED灯与各灯具光效比较表2光效比较表灯具种类光效（lm/W）白炽灯8-14卤钨灯15-24高压钠灯85-150水银灯50-55T8灯管（电子镇流器）90-100T5灯管70-104（在功率为约28W情况下）白光LED85-120高功率白光LED100-140（在功率为约1W情况下）通过表2可知，LED能在其它灯具相同照度下更节能。

3、LED灯与普通节能灯比较表3LED灯与普通节能灯对比表普通节能灯LED节能灯以家庭使用10只灯，并以每天使用8小时电费计算：

（对比数据依据：

LED节能5W发光亮度等同于普通节能灯15W发光亮度计算），此数据仅做对比参照之用，各地市场定价不同略有出入。

节能耗电低电费10只15W/只8小时/天365天/年=438000W/小时=438度一年电费=438度1元/度=438元10只x5w/只x8小时/天x365天/年=146000w/小时=146度一年电费=146度1元/度=146元LED灯比普通灯节约292元当使用五年：

438元X5年=2190元当使用五年：

146元X5年=730元1460元灯具成本普通节能灯：

10只10元/只=100元，平均使用寿命2000小时（约1年时间）。

LED节能灯：

10只49元/只=490元，平均使用寿命10000小时（约5年时间）。

10元因为普通节能灯平均寿命只有一年，当使用五年：

10只10元/只x5年=500元因为LED节能灯平均寿命是5年：

当使用五年：

仅需要490元总计使用五年：

普通灯电费与灯具成本总计2190元（电费）+500元（灯具）=2690元使用五年：

LED灯电费与灯具成本总计730元（电费）+490元（灯具）=1220元1470元环保普通节能灯内含有汞元素，灯泡若有损坏将会影响到人们安全LED灯为全固体发光体，耐冲击不易破碎、废弃物可回收、无毒无污染寿命长普通节能灯平均寿命1年LED节能灯平均寿命为5年省更换麻烦每年遇到坏时候还需要重新更换安装一次基本可以保证五年之内不用更换色彩鲜艳丰富普通节能灯发光颜色有白色与暖色LED灯发光颜色丰富多彩，如：

白色、黄色、绿色、蓝色等。

4、实例对比下面2张图是两组现在使用常用灯具与使用LED灯实际对比。

图6卤素灯与LED灯照明对比图7高压钠灯与LED灯照明对比四、应用状况与发展前景1、应用状况LED已应用到便携式照明、建筑照明、道路照明、环境照明、商业照明中。

同时在汽车方面，使用在內装包括了仪表板、音箱等指示灯，及汽车外部（第三刹车灯、左右尾灯、方向灯等），目前欧洲系列车种包括奥迪、宝马、福斯等品牌全系列采用高亮度LED，而车厂中，丰田汽车也率先将仪表板背光板换成高亮度LED，其他各车厂新车，也在陆续采用。

装饰方面，可广泛应用在发光立体字；

建筑景观外观发光体；

高架、高楼、公路、桥梁、地标、标志建筑发光源；

广告立体字、标志、标识、指示光源；

商业空间、机场、建筑工程、地铁、医院、饭店、白货商场、广场、餐馆、PUB设计灯光；

汽车、运输、轮船、宣传指示警示光源；

电脑、手机、通信、滑鼠、信号传输应用光源。

其次，由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好，以及热辐射低、体积小、便于携带等特点，可广泛应用于防爆、野外作业、矿山、军事行动等特殊工作场所或恶劣工作环境之中。

2、发展前景各国政府都制定了各自发展计划，具体见下图8。

图8世界各国政府LED发展计划图8中可以看出我国对LED照明非常重视。

随着行业继续发展，技术飞跃突破，应用大力推广，LED光效也在不断提高，价格不断走低。

新组合式管芯出现，也让单个LED管（模块）功率不断提高。

通过不断努力研发，新型光学设计突破，新灯种开发，产品单一局面也有望在进一步扭转。

控制软件改进，也使得LED照明使用更加便利。

这些逐步改变，都体现出LED发光二极管在照明应用前景广阔。