LED灯具基础知识解析

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1、LED灯具基础知识 制作 技术研发中心 光是什么 光源分哪几种 光是一种能量的形态 它可以从一个物体传播到另一个物体 其中无需任何物质作媒介 通常将这种能量的传递方式谓之辐射 其含义是能量从能源出发沿直线 在同一介质内 向四面八方传播 按照光源的相对光谱功率分布不同 光源的光谱类型可分为连续光谱 线状光谱和混合光谱三种 连续光谱指的是在整个可见光波长范围内发出包含各种色光在内的连续光谱 线状光谱指的是光源只在某几个波长处发出狭窄的 不连续的光谱线 混合光谱指的是光源的发射光既有连续光谱 又夹杂着线状光谱 常用照明电光源可分为哪几种 1 固体发光光源主要包括热辐射光源和电致发光光源两类 热辐射光

2、源是以热辐射作为光辐射的电光源电致发光光源是直接把电能转换成光能的电光源 2 气体放电光源是利用电流通过气体 或蒸气 而发光的光源 它们主要以原子辐射形式产生光辐射 按放电形式的不同 气体放电光源灯分为辉光放电灯和弧光放电灯 弧光放电灯按管内气体 或蒸气 压力的不同 又可分为低气压弧光放电灯和高气压弧光放电灯 简称HID灯 半导体照明 发光二极管 light emittingdiode英文简称LED 是一种新型的固态光源 已经在特殊照明领域显现出节能效果 发光二极管 LED LED灯工作原理 LED LightEmittingDiode 发光二极管 它是一种固态的半导体器件 可以直接把电转化为

3、光 LED的心脏是一个半导体的晶片 LED特性 1 节能 被誉为 绿色照明 其发光效率达到40 是白炽灯的8倍 钨丝灯的2 5倍 荧光灯的2倍 2 光照效率高 光的方向性强 光的利用率高 专业的光学设计 光效可达95 以上 3 使用寿命长 LED灯泡的寿命理论上可达10万个小时 4 环保 LED光的方向性强 利用率高 减少了光的漫射 也就减少了光的污染 LED光源为半导体材料 不含任何有害物质 因此安全 环保 5 色彩丰富 LED光源的颜色几乎可以覆盖整个光谱 6 可控性 这是有区别于其它光源的显著特性 利用控制系统进行各种控制 7 反应速度快 这也是控制系统得以实现的关键 LED的特性 常用

4、光源光衰曲线 鉴于半导体照明产业令人鼓舞的发展前景 近年日本 21世纪光计划 美国 下一代照明计划 欧盟 彩虹计划 韩国 GaN半导体发光计划 等政府计划纷纷启动 面对半导体照明市场的巨大诱惑 世界三大传统照明工业巨头飞利浦 通用电气 欧司朗也与半导体公司合作 成立半导体照明企业 一场抢占半导体照明新兴产业制高点的争夺战 已经在全球打响 LED在各个领域的应用 1 散热体 一代二代 常见LED灯具结构组成 2 铝基板 3 LED灯泡 4 托架 发光板 遮光罩 5 光学透镜 6 前 后端盖 7 面盖 一 二代路灯 椭圆形太阳能路灯 光通量 Luminousflux 在单位时间内 光源向周围空间辐

5、射的能使人眼产生光感的能量单位为 流明 lumen lm 发光强度 luminousintensity 光源在某一特定方向上单位立体角内辐射的光通量 简称光强 符号I 单位为坎德拉 cd 照度 Illuminance 被照物体单位面积上接受的光通量 符号为E 单位为lx 照度可表示为 E A 发光效率 Luminousefficacy 单位 流明每瓦 lm W 代表光源将所消耗的电能转换成光的效率 发光效率 lm W 所产生之光通量 lm 消耗电功率 W 显色指数Ra将日光和接近日光的人工标准光源的一般显色指数定为100 对同一物体 在被测光源照射下显现的颜色与标准光源的光照射下显现的颜色的一

6、致程度越高 Ra越大 显色性能越好 反之 显色性越差 色温 ColorTemperature 单位 绝对温标 Kelvin K 人们由黑体加热到不同温度时所发射的不同颜色表达一个光源的光色 叫做光源的色温 色温以绝对温标K为单位表示 相关色温即该光色度与某一温度下完全辐射体 黑体 的色度最接近或差距最小时的辐射温度 任何物体都具有不断辐射 吸收 发射电磁波的本领 辐射出去的电磁波在各个波段是不同的 也就是具有一定的谱分布 这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关 因而被称之为热辐射 高亮度LED销售状况 1 普通照明应用市场首先 我国对LED白光照明有非常大的潜在市场需求 中国是仅次于美国的第二

7、发电大国 美国现在每年照明用电6000亿度 约占用电总量的20 我国虽然人口是美国的5倍 但每年照明用电只有2000亿度 仅为美国的1 3 占全国用电总量的12 受能源紧张和环保要求的影响 中国照明必顺走节电道路 具有巨大的LED市场应用空间 其次 中国是世界上第一大照明电器生产国和第二大照明电器出口国 电光源工业在今后一段时间将保持持续 稳健 高速增长趋势 若LED技术与成本能满足照明要求 则在照明市场LED将成为主要产品 市场空间巨大 据统计 中国照明产品出口到世界150多个国家和地区 出口额占全行业销售额的40 2005年达到70 80亿美元 LED在各领域使用概况 2 背光源应用市场我

8、国已成为世界重要的手机生产基地 2004年我国手机产量占世界产量的35 2004年全球手机实际产量为6 65亿部 产量达到2 33亿部 据世界第一位 至少需要9亿颗SMDLED 以手机为例 一部手机约需1颗LED来电指示灯 2 4颗的屏幕背光源及6 8颗的按键背光源需求 有照相功能的手机需要3 4颗白光LED用于闪光灯 可见 一部彩屏手机约需要10 12颗LED 3 景观装饰照明应用市场据保守统计 国内景观照明市场规模约在200亿元以上 已经有很多示范工程 例如 北京广外大街3公里长的道路两侧使用了300 400万只LED作为景观灯饰 上海东方明珠塔采用LED作为景观灯饰 为了配合 科技奥运

9、绿色奥运 人文奥运 北京已开始用LED作为照明光源来美化首都夜景 LED在各领域使用概况 4 交通信号应用市场在中国 高亮度LED城市交通信号灯也已广泛应用 上海市已明确规定 新上交通信号灯一律采用LED作为光源 一般城市的市区每个十字路口要有12个红 黄 蓝绿信号灯 四套 加上人行横道警示灯24个 8套 共36个 其中12个是蓝绿信号灯 第个路口需要2400颗高亮蓝绿LED 2000年全国有663个城市 其中特大城市37个 大城市51个 中等城市216个 小城市359个 以平均每个城市500个路口计 则全国就需要8亿颗高亮蓝绿LED 5 大屏幕显示应用市场目前 国内LED显示屏市场的国产率接

10、近100 国内京九铁路 北京西客站 首都机场 浦东机场等重大工程用显示屏 均由国内企业中标 同时 我国LED显示屏海外销售也相当可观 占总销售额的20 左右 并显示出较强的竞争力 6 汽车应用市场业内人士普遍认为 3 5年内汽车用LED将成为LED的主要市场 如果LED能成为汽车的主要照明灯具 按目前LED的技术水平 预计一辆汽车需要300多颗LED 其需求量将非常巨大 可以认为 未来几年我国LED车灯将有大规模的发展 会形成10亿元左右的年产值 LED在各领域使用概况 全球LED市场增长趋势 1 LED灯泡采用了目前最好的CREE芯片 单灯光通量值平均在90lm以上 2 光学处理采用了清华大

11、学的专利技术 设计了专门的LED路灯透镜 提高光的有效利用率 减少光污染 提高光照均匀度 在路上实测均匀度超过0 45 3 电能效率目前我们采用的开关电源效率 93 驱动电路采用开关式恒流驱动 效率 96 总电能效率达到88 4 电路上有完善的保护设计 保证LED路灯在因某些非正常的情况下 如灯体被杂物覆盖影响散热等 而损坏LED 影响寿命 灯体设有80 的温控开关 电路设计有过温自动降低功率限制温升 等 5 可实现不同时段按要求设定不同亮度 这样可实现在满足不同时段照度要求基础上 尽可能节电 以上控制可采用内控和外控 整体路灯集中由一只专门控制器来控制 LED 发光二极管 电流驱动型号半导体

12、器件LED灯具 具有能耗低 亮度高 寿命长等特点LED驱动电路 无论在任何情况下 例如输入电压 温度或正向电压有任何变动 都要输出恒定而平均的电流 无论在任何情况下 纹波电流都可控制在可接受的范围内 勤上光电的大功率LED采用恒压 恒流方法作为驱动 前者为高效防水灌封电源后者为开关型专用LED恒流驱动IC 而直接AC DC恒流输出的驱动会是LED行业的趋向 控制亮度的方法有两种 我们可以改变LED的电流直接控制亮度 也可不断快速开启及关闭LED 令人类眼睛产生光线减弱的错觉 这是间接控制亮度的方法 模拟方式的亮度控制 电流交替开关 不主张采用这个方法 因为色调会改变 数字方式的亮度控制 PWM开 关 建议采用这个方法 PWM 脉冲宽度调制 采用高速开关手段改变占空比 从而改变亮度 谢谢大家