LED半导体照明的发展与应用文档格式.doc

1、2001685寿命（khr）20100110光通量（lm/lamp）1,0001,5001,2003,400输入功率 （W/lamp）2.76.77.540每千流明成本 （$/klm）520.41.5单灯成本 （$/lamp）430.5显色指数 （CRI）8095可渗透的照明市场低光通量要求领域市场所有照明领域4 各国政府的高度重视，相继推出半导体照明计划，已形成世界性的半导体照明技术合围突破的态势。 美国：“下一代照明计划”,时间是从2000年-2010年,投资5亿美元； 日本：“21世纪的照明计划”，将耗费60亿日元推行半导体照明,目标是在2006年用白光LED替代50%的传统照明； 欧盟

2、：“彩虹计划”, 已在2000年7月启动,通过欧共体的资助,推广应用白光LED照明。 中国：2003年6月17日，由科技部牵头成立了跨部门、跨地区、跨行业的“国家半导体照明工程协调领导小组”。从协调领导小组成立起，到2005年年底之前的这段时间将是半导体照明工程项目的紧急启动期。从2006年的“十一五”开始，国家将把半导体照明工程作为一个重大工程进行推动。5 我国的半导体LED产业链经过多年的发展已相对完善，具备了一定的发展基础。同时，我国又是照明灯具产业的大国。只要政府和业界适当协调整合好，发展半导体LED照明产业是大有可为的。6 半导体照明市场潜力巨大，前景看好。三、 正确认识LED1 什

3、么是LED？LEDLight Emitting Diode，半导体发光二极管。LED的发光机理图1：能级跃迁复合模型N型载流子（电子）P型载流子（空穴）禁带，Eg能量导带 价带l 半导体晶体的原子排列决定禁带，确定发光特性：=hc/Eg；l 杂质掺入形成p型区和n型区；l 在正向偏压下，注入电子与空穴复合；l 复合能量以光（有效复合）或热（无效复合）的形式释放；l 整个过程基本上是无害的。图2：电学模型V（光子）If（电子）VfLED的制造过程LED外延生长封装晶片制造圆片制造衬底晶体生长机械切削LED的封装流程（以白光LED为例）荧光粉涂布焊线固晶烘烤固晶半切胶体烘烤灌胶成型荧光粉烘烤检验包

4、装测试分档二切初测金线焊接环氧树脂透镜正极负极反射杯晶片固晶电极引线塑料框架热沉LED晶片硅胶灌封塑料透镜图3：普通5mm LED封装 图4： POWER LED封装2 表征LED的特点的主要技术指标电学指标正向工作电流IF（mA）l 额定工作电流IF（mA）：LED在理想的线性工作区域，在此电流下可安全地维持正常的工作状态；l 最小工作电流IFL（mA）：LED在小于此电流工作时，由于超出理想的线性工作区域，将无法保证LED的正常工作状态（尤其是在一致性方面）；l 最大容许正向电流IFH（mA）：LED最大可承受的正向图5：LED IV特性曲线工作电流，在此电流下，LED仍可正常工作，但发热

5、量剧增，LED的使用寿命将大大缩短；l 最大容许正向脉冲电流IFP（mA）：LED最大可承受的一定占空比的正向脉冲电流的高度。正向压降VF（V）由LED本身固有的IV特性曲线决定，在IF条件下所对应的VF数值。l 二元、三元、四元晶片的LED的VF：1.72.5 Vl GaN类晶片的LED的VF：2.74.0 V耗散功率PD（W）：PD=IFVF最大容许耗散功率PDH=IFHVFH反向电流IR（A）：LED在一定的反向偏压（通常取VR=5V）下的反向漏电流。l 二元、三元、四元晶片的LED：IR10Al GaN类晶片的LED：IR50A反向电压VR（V）：LED在指定反向电流下所对应的反向电压

6、。最大容许反向电压Vz（V）：LED所能承受的最大反向电压，超出此电压使用，将导致LED反向击穿。光学指标光通量V（lm）：光源在单位时间内发出的光量。780380V=dQV /dt=Km （）V（）d发光强度IV（cd）：光源在单位立体角上的光通量。IV=dV /d光照度EV（lux）：光源照射在光接收面上一点处的面元上的光通量dV与该面元面积dS的比值。EV=dV /dS发光效率V（lm/W）：LED发射的光通量与输入功率的比值。V=V /PD=V / IF发光强度空间分布图图6：三维空间分布 图7：二维分布半强度角1/2：在发光强度分布图形中，发光强度大于最大强度一半之处所构成的角度。峰

7、值波长P（nm）：光谱辐射功率最大点所对应的波长。主波长d（nm）：以规定白光通常为等能白E（x=0.3333,y=0.3333）为参照点，某点颜色的色调与波长为d的纯光谱相同，则d称为该点颜色的主波长。这是一个人眼对该点颜色感觉的心理学物理参数。平均波长（nm）：某一准单色光源光谱辐射分布图中的“重心”所对应的波长。图8：（x，y）与d 关系图 图9：LED发光谱线图（a）光谱分布带宽（nm）：=2-1（b）.色座标（x，y）：表征LED（尤其是白光）的色度。（c）.色纯Pc：样品颜色接近主波长光谱色的程度,Pc=a/b。（d）.相关色温TC（K）：光源的光辐射所呈现的颜色与在某一温度下黑体

8、辐射的颜色相同时，称黑体的温度（TC）为光源的色温度。为了求得光源的色温，需要先求得它的色度坐标，然后在色度图上由CIE1960UCS推导的ISO色温线求取色温。对于相对光谱功率分布偏离黑体相对光谱功率分布较远的光源，用色图10：相关色温线图度坐标与其最靠近的黑体温度来表示该 光源的相关色温，在色温线上求取相关色温。 表2： 不同光源环境的相关色温光源北方晴空阴天夏日正午阳光金属卤化物灯下午日光冷色荧光灯高压汞灯暖色荧光灯卤素灯钨丝灯钠灯蜡烛光色温 K8000-85006500-750055004000-4600-50003450-37502500-3000300027001950-22502

9、000表3： 不同光源的不同光色组成最佳环境色温光色气氛效果5,000K清凉 （偏蓝的白色） 冷的气氛3,300-5,000K中间 （白色） 爽快的气氛3,300K温暖 （偏红的白色）稳重的气氛 （e）.显色指数Ra：用某一白光光源照明CIE某标准色板（a=1-14）,再用与该白光光源色温相同的黑体或日光照明该色板,色板所呈现的颜色的差异（Ei）表征该白光光源的显色性,并用显色性指数Ra表示, Ri=100-4.6*Ei。8i=1Ra= Ri表4：考核光源显色性的14个标准试验色号 数近似孟塞尔标号在昼光下的色貌R17.5R6/4带浅灰的红色R25Y6/4带暗灰的黄色R35GY6/8深黄绿色R

10、42.5G6/6适中黄的绿色R510BG6/4带浅兰的绿色R65PB6/8浅兰色R72.5P6/8浅紫罗兰色R810P6/8带浅红的紫色R94.5R4/13深红色R105Y8/10深黄色R114.5G5/8深绿色R123PB3/11深兰色R135YR8/4带浅黄的粹色（白人的肤色）R145GY4/4适中的青果绿色（树叶绿）表5： 以下是常用灯种的显色指数灯的种类演色性Ra显色性Ra金卤灯65-93卤坞灯51-95高压纳灯42-52高压汞灯25-60节能灯低压钠灯表6： 不同显色指数的显色性及其应用场合指数（Ra）等级显色性一般应用90-1001A优良需要色彩精确对比的场所80-891B需要色彩正确判断的场所60-79普通需要中等显色性的场所40-59对显色性的要求较低，色差较小的场所20-39较差对显色性无具体要求的