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1、学习单元三 LED技术及应用第一章 LED基础一，LED简介LED1（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片， 二，结构以及发光原理晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电子流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是
2、LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 三， LED的发展概况最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。 对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1
3、998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（p=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术
4、成熟度高，因此运用最多。四LED照明技术分类1，白色的LED灯具用于书写和办公照明2，采色的LED灯用于景观和装怖照明3，用混彩LED灯加单片机控制方法可为不同场提供各种需求的灯光效果4 几款LED灯的介绍 50 年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识 发光二极管的构造图，第一个商用二极管产生于 1960 年。 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，称为 p-n 结。在某些半导体材料的 PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。 PN 结加反向电压
5、，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称 LED 。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从 LED 阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。高光效、低光衰大功率LED，已广泛应用于路灯、工矿灯、隧道灯、射灯、日光灯等诸多照明领域，深受业界一致好评。 1. 采用固态半导体器件晶片自主封装发光效率高，1W的亮度可达到普通日光灯3W的效果，节约60%的电量，具有良好的光衰表现，耐高温pc塑料材料精制。 2. 较低的vf值（3.1v-3.5v），可降低耗散功率减少发热量，延长LED的工作时间。 3.
6、采用独创的环氧树脂封装工艺以电子的形式发出能量,正白和暧白的流明值可做到差不多.产品无光斑色圈、显色高，一致性好。 4. 透镜经过特殊方法处理保证不会掉落。 5.用途 LED路灯,LED射光.LED灯饰, led射灯灯 大功率60W 80W 120W 160W 180W LED装饰灯LED照明灯 LED路灯 LED工矿灯LED照明LED舞台灯。 6，LED 光源的特点A新型绿色环保光源：LED运用冷光源，眩光小，无辐射，使用中不产生有害物质。LED的工作电压低，采用直流驱动方式，超低功耗（单管0.030.06W），电光功率转换接近100%，在相同照明效果下比传统光源节能80%以上。LED的环保
7、效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，而且废弃物可回收，没有污染，不含汞元素，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。 B 寿命长：LED为固体冷光源，环氧树脂封装，抗震动，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万10万小时，是传统光源使用寿命的10倍以上。LED性能稳定，可在-30+50oC环境下正常工作。 。C, 多变换：LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机控制系统控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256X256X256（即16777216）种颜色，形成不同光色的组合。LED组合的光色变化多端，可实现丰富多彩的动态变化效果及各
8、种图像D , 高新技术：与传统光源的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功地融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术和嵌入式控制技术等。传统LED灯中使用的芯片尺寸为0.25mmX0.25nm，而照明用LED的尺寸一般都要在1.0mmX1.0mm以上。LED裸片成型的工作台式结构、倒金字塔结构和倒装芯片设计能够改善其发光效率，从而发出更多的光。LED封装设计方面的革新包括高传导率金属块基底、倒装芯片设计和裸盘浇铸式引线框等，采用这些方法都能设计出高功率、低热阻的器件，而且这些器件的照度比传统LED产品的照度更大。 目前一个典型的高光通量LED器件能够产生几流明到数十流明的光通量，更
9、新的设计可以在一个器件中集成更多的LED，或者在单个组装件中安装多个器件，从而使输出的流明数相当于小型白炽灯。例如，一个高功率的12芯片单色LED器件能够输出200lm的光能量，所消耗的功率在1015W之间。 LED光源的应用非常灵活，可以做成点、线、面各种形式的轻薄短小产品；LED的控制极为方便，只要调整电流，就可以随意调光；不同光色的组合变化多端，利用时序控制电路，更能达到丰富多彩的动态变化效果。LED已经被广泛应用于各种照明设备中，如电池供电的闪光灯、微型声控灯、安全照明灯、室外道路和室内楼梯照明灯以及建筑物与标记连续照明灯。 白光LED的出现，是LED从标识功能向照明功能跨出的实质性一
10、步。白光LED最接近日光，更能较好地反映照射物体的真实颜色，所以从技术角度看，白光LED无疑是LED最尖端的技术。7, 缺点；A, 价格高目前，白光LED已开始进入一些应用领域，应急灯、手电筒、闪光灯等产品相继问世，但是由于价格十分昂贵，故而难以普及。白光LED普及的前提是价格下降，而价格下降必须在白色LED形成一定市场规模后才有可能，两者的融合最终有赖于技术进步。B, 工艺复杂安装LED电路比白炽灯工艺上复杂一些，辅助耗材多一些, 对LED的发展有一定的局限，可喜的是，新技术新材料新工艺的不断的运用，使得LED安装会越来越方便。如LED显示屏的在工艺大量使用连接插件的使用，使安装像拼接积木一
11、样简单有趣。第二章 LED灯种类及安装一， LED电路分类 1, 闪光字 主要用于广告招牌 器材有黑色铝塑板，二极管，控制电源，电阻及匡架等组成。 2，发光字 由字模，反光模，白色二极爱，控制电源，热熔胶，边框等组成。发光字的出现其优势己将霓红灯基本赶出了市场 3, 高光灯箱广告 由反光模，透光薄模，上下两排高亮度白色二极管， 印制塑料透光画或广告，电源，边框等组成。其高亮度，低成本，寿命长，视觉美观等优点受到航空港，地电车站商场的热烈欢迎。 4，LED显示屏 LED显示屏的出现，基本上成了商家，厂家门前的招牌。A 广告类 由印制二极管，电源，排线，电源控制， 和铝合金框等组成 B 视频类 除
12、上述器材外，还需计等机和专用软件 支持，如只播放广告词，只需输入应用 程序 5，景观及装怖类A， LED灯带灯丝B， LED发光贴C， 单个LED灯串联布局6，LED照明灯具 目前，市场上的LED灯种类，型号多。特别日光灯及装饰用灯选用时尽可能了解其功能及光照效果，其舒实牲尤为重要。 7，LED功能灯 由于有些特殊场所的照明和视觉需要，有些厂家 开发了许多功能LED发光灯，如警示灯，小棵粒 投光灯等。二， LED电源控制种类：目前LED的电源大多为DC12伏1.原边反馈电源。该技术用于小功率LED灯具驱动，用原边反馈充电器开关电源移植而来。这部分AC驱动没有因LED应用而改变规格，有着诸多的型
13、号供选择。除体积受限外，设计上与开关电源没有本质区别，使用到LED也算合理。2.大功率隔离照明电源。该技术中，LED驱动全部是采用开关电源而设计，任何公司到目前为止都没有推出针对LED专用AC驱动器件，隔离电源就是开关电源。基本可以断言开关电源就是LED-AC驱动，也是主要的应用方式之一；3.非隔离LED驱动电源。非隔离LED驱动推出较多针对性电源技术，是值得肯定的，是LED电源一个方向。隔离安全主要取决于与外壳爬电间隙设计，并没有规定LED电源一定要隔离设计，也没有限制输出电压值。关键是采用哪种隔离更安全。非隔离有驱动效率高等优点，结合结构也能设计出优质、安全、高效的LED产品。4.可控硅调
14、光兼容性电源。该技术应用特殊，数量受限，属于过渡性技术。5，在目前主流AC电源市场中，重点是前三项。其中非隔离技术发展较快。而前两项隔离LED驱动设计，均是移植开关电源芯片，本质上没有脱离开关电源原有模式。虽然各公司的诸位专家学者都在致力于LED照明电源研究，但目前技术依然停留在开关电源阶段。为此LED照明电源主要研究的重点应该放在次级DC部分，将恒压开关电源与分布式恒流技术结合。三，LED照明工程的应用LED，在照明工程中有哪些应用方向?目前LED在照明工程中主要应用于7个方向。1建筑物外观照明。2景观照明。3 标识与指示性照明。4室内空间展示照明。5娱乐场所及舞台照明。6视频屏幕。7与工业
15、设计相结合。四，LED如何分类？LED通常有4种分类方法。一是按发光管发光颜色分。一般可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿色、标准绿色和纯绿色）和蓝色等。二是按发光管出光面特征分。可分为圆形灯、方灯、矩形灯、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。三是按发光二极管的结构分。可分为全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。四是按发光强度和工作电流分。可分为普通亮度的LED（发光强度10mcd），高亮度的LED（发光强度10100mcd）。除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。什么是白光LED？白光LED是LED家族中最后一个问世的，它的诞生是LED生产中一个重
16、要的突破，它将成为新的照明光源。白光是复合光，可以用红、绿、蓝（R、G、B）三基色LED混合成白光。LED的封装方式有哪些？COB、SMD、食人鱼、大功率、引脚式、平面发光器件的封装LED芯片通过哪些形式分类？(1)功率大小(2)波长(3)颜色(4)材料*制作白光LED的三种方法(1)、在蓝光芯片上涂覆YAG荧光粉(2)、RGB三基色混合(3)、在紫光芯片上涂覆RGB荧光粉*显色指数是什么？光源对物体的显色能力称为显色性；当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的色差(color shift)。色差程度愈大，光源对该色的显色性愈差。演色指数系数(Kaufman)仍
17、为目前定义光源显色性评价的普遍方法。显色分两种：忠实显色能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源，其数值接近100，显色性最好。效果显色要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色效果。采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中等色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。物体的显色值（显示指数）取平均偏差值Ra20-100，以100为最高，平均色差越大，Ra值越低。低于20的光源通常不适于一般用途。指数（Ra） 等级 显色性 一般应用90-100 1A 优良 需要色彩精确对比的场所80-89 1B 需要色彩正确判断的场所60-79
18、2 普通 需要中等显色性的场所40-59 3 对显色性的要求较低，色差较小的场所20-39 4 较差 对显色性无具体要求的场所*LED灯与传统灯相比有哪些优势？至少答6个节能、环保、寿命长、光线集中度高、显色指数高、响应速度快、低压直流（安全）、可调色*LED灯珠的封装方式？COB（芯片直接固定在铝基板上）、SMD（贴片）、大功率、引脚式（Lamp）、食人鱼；*什么是LED的光衰？LED灯的光衰有几种，一是使用时间长后散热效果下降，二是荧光粉老化，三是二极管本身转换效率降低，四是其他材料老化从而使LED灯发光亮度降低。*LED的灯头类型（球泡和灯杯）？LED球泡灯头类型有: E14、E27、E
19、12、E26等E开头通常为：螺口灯座LED灯杯的灯头类型有：MR16、GU10等；LED PAR灯的灯头类型有：PAR20、PAR30、PAR28等；*为什么LED符合绿色照明？（LED的优点）LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。LED的优点：高节能：具有电压低、电流小、亮度高的特性。一个1012瓦的LED光源发出的光能与一个35150瓦的白炽灯发出的光能相当。同样照明效果LED比传统光源节能80%90%。寿命长：LED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命
20、可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。结构牢固：LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。环保：光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。高光效：LED光效达50200流明/瓦，光谱窄，单色性好，几乎所有发出的光都可利用，且无需过滤直接发出色光。体积小：LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它体积非常的小。快速响应：LED发光管响应时间很短。采用专用电源给LED光源供电时，达到最大照度的
21、时间小于10ms。多变幻：LED光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生25625625616777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。高新尖：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等所以亦是数字信息化产品是半导体光电器件“高新尖”技术具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点；耗电量低：LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说：它消耗的电不超过0.1W。 运
22、行成本低：其他光源不仅耗电是LED光源的210倍，而且几乎每月都要更换，在器件更换和人工方面的花费很大。因此选用使用寿命长的LED光源从长远看非常经济。*LED光源的结构？灯头、灯罩、散热器、铝基板、电源；*COB与SMD相比，有哪些优点？1、眩光小；2、体积小；3、芯片充分散热，寿命长；4、触光面一次性好，无光斑；5、模组化，方便用户直接安装； 五，LED的主要配置1, A ，3528/0.08W/棵 贴片0.5WB， 5050/0.24W/棵 贴片0.5W2, LED灯串联个数A， 白色串联个数不要超过70个B， 红色串联个数不要超过100个C， 黄色串联个数不要超过100个D， 其他颜色
23、串联时以电流小于20ma为好3, LED电路组成； 由控制器，驱动器，电源，控制卡，电阻器及LED灯组成。 4， 控制器的使用A， 进线； 控制器上的GND为正极，MODE为负极B， 出线；BGR，共四个孔 为正极 BGR为负极 一般设置的有四种控制；a以0.5秒的速度依次点亮， b一起点亮，c循环流水，d闪光发亮。接线时按需 联接，按接线图联接。LED灯5mA开始亮，12mA以后亮度不变化，25mA会烧坏，建议电流不超过20mA为好。2.3V开始使红黄LED发光，蓝色LED3V开始发光建议电压不要超过三VC, LED灯带丝带灯带一般十米为一个连接单元留有接接线, D， 排线及排线卡 根据LED点数应用，使用排压线钳操E, 电阻测试仪 自动测出电路中应当串入的电阻的大小