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1、LED基础知识,学习目录,第一章、什么叫LED ？ 第二章、LED的优势 第三章、LED主要性能指标 第四章、LED分类 第五章、LED驱动方式 第六章、LED使用注意事项,第一章、什么叫LED ,定义： 所谓LED，就是发光二极管（light emitting diode）,顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件，具有二极管的特性。基本结构为一块电致发光的半导体模块，封装在环氧树脂中，通过针脚作为正负电极并起到支撑作用,LED结构图,1.1、LED 定义及结构图认识,第一章、什么叫LED ,LED发光原理： 发光二极管的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加上
2、正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子与多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能,1.2、LED 原理及原理图认识,第一章、什么叫LED ,电流的流向,电子的流向,发光过程包括三个部分：1、正向偏压下的载流子注入 2、复合辐射 3、光能传输在LED得两端加上正向电压，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。调节电流，便可以调节光的强度。可以通过改变电流可以变色，这样可以通过调整材料的能带结构和带隙，便可以多色发光,第二章、LED的优势,LED优势,节能,环保,可以通过控制半 导体发光层半导 体材料的禁止带 幅的大小,
3、应用范围广,光线能量集 中度很高,寿命非常长,低压直流电可驱动,能够较好地控制 发光光谱组成,LED元件的体 积非常小,显色性高,响应时间非常快,光指向性非常强,节能: LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达。将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及三基色荧光灯做了一番比较，结果显示： 普通白炽灯的光效为121m/w，寿命小于2000小时； 螺旋节能灯的光效为601m/w，寿命小于8000小时； 荧光灯则为961m/w，寿命大约为10000小时； 直径为毫米的白光LED为20-281m/w，寿命可大于100000小时,第二章、LED的优势,环保: LED在生产过程中不要添加“汞”，也不
4、需要充气，不需要玻璃外壳，抗冲击性好，抗震性好，不易破碎，便于运输,非常环保,被称为”绿色能源,第二章、LED的优势,寿命非常长: 普遍在5万-10万小时之间，因为LED是半导体器件,即使是频繁的开关，也不会影响到使用寿命,第二章、LED的优势,LED元件的体积非常小： 更加便于各种设备的布置和设计，而且能够更好地实现夜景照明中“只见灯光不见光源”的效果,第二章、LED的优势,LED的发出的光线能量集中度很高：集中在较小的波长窗口内，纯度高,第二章、LED的优势,LED响应时间非常快：在微秒级别,只要开关一开,马上就会亮,不会出现 延迟的和闪烁的现象,第二章、LED的优势,LED的发光指向性非
5、常强：亮度衰减比传统光源低很多,第二章、LED的优势,LED使用低压直流电即可驱动：具有负载小、干扰弱的优点,对使用环境要求较低,第二章、LED的优势,能够较好地控制发光光谱组成：从而能够很好地用于博物馆以及展览馆中的局部或重点照明,第二章、LED的优势,可以通过控制半导体发光层半导体材料的禁止带幅的大小：从而发出各种颜色的光线，且彩度更高,第二章、LED的优势,显色性高：不会对人的眼睛造成伤害,第二章、LED的优势,第二章、LED的优势,应用范围广：通过对LED的特性测试，可应用传统照明的任何领域,第三章、LED主要性能指标,1)LED的颜色: LED的颜色是一个很重要的一项指标,是每一个L
6、ED相关灯具产品必须标明,目前LED的颜色主要有红色,绿色,蓝色,青色,黄色,白色,暖白,琥珀色等其它的颜色,在我们设计和接单的时候这个参数是千万不能忘记的(尤其是初学者).因为颜色不同,相关的参数也有很大的变化,2)LED的电流(横流驱动): LED的正向极限(IF) 电流多在20mA,而且LED的光衰电流不能大于IF/3,大约15mA和18MA.LED的发光强度仅在一定范围内与IF成正比,当IF20mA时,亮度的增强已经无法用内眼分出来,第三章、LED主要性能指标,3)LED的电压: 通常所说的是LED的正向电压,就是说LED的正极接电源正极,负极接电源负极. 电压与颜色有关系： 红-黄-
7、黄绿的电压范围：1.8-2.4v之间； 白-蓝-翠绿的电压范围：3.0-3.6v之间； 可能同样一批LED的电压会有一些差异在外界温度升高时，VF将下降,第三章、LED主要性能指标,4)LED的反向电压Vim： 所允许加的最大反向电压，超过此值，发光二极管可能被击穿损坏,第三章、LED主要性能指标,5)LED的色温: 以绝对温度 K 来表示，即将一标准黑体加热，温度升高到一定程度时颜色开始由深红 - 浅红 - 橙黄 - 白 - 蓝，逐渐改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温,第三章、LED主要性能指标,6):发光强度（I、Intensity）单位坎德拉，即cd
8、 光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度)， 发光强度是针对点光源而言的，或者发光体的大小与照射距离相比比较小的场合。这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。可以说，发光强度就是描述了光源到底有多“亮”，因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。发光强度越大，光源看起来就越亮，同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮,第三章、LED主要性能指标,7) LED光通量（F，Flux）: 单位流明，即lm。 光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量。 光源的光通量越大，则发出的光线越多 对于各向同性的光（即光源的光线向四面八方以相同的密度发射），则 F
9、 = 4I。也就是说，若光源的I为1cd，则总光通量为4 =12.56 lm。 与力学的单位比较，光通量相当于压力，而发光强度相当于压强。要想被照射点看起来更亮，我们不仅要提高光通量，而且要增大会聚的手段，实际上就是减少面积，这样才能得到更大的强度,第三章、LED主要性能指标,8)LED光照度（E，Illuminance）: 单位勒克斯即lx（以前叫lux）。1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光照度,第三章、LED主要性能指标,9)显色性: 光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度；光源的显色性是由显色指数来表明，它表示物体在光下颜色比基准光（太阳光）照明时颜色
10、的偏离，能较全面反映光源的颜色特性。 显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色表现较差，我们所见到的颜色偏差也较大。国际照明委员会 CIE 把太阳的显色指数定为 100 ，各类光源的显色指数各不相同，如：高压钠灯显色指数 Ra=23 ，荧光灯管显色指数 Ra=6090 。 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法来加强显色效果,第三章、LED主要性能指标,10)眩光： 视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可
11、以造成视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素,第三章、LED主要性能指标,LED的使用寿命： LED在一般说明中，都是可以使用50,000小时以上，还有一些生产商宣称其LED可以运作100,000小时左右。这方面主要的问题是，LED并不是简单的不再运作而已，它的额定使用寿命不能用传统灯具的衡量方法来计算。 实际上，在测试LED使用寿命时，不会有人一直呆在旁边等着它停止运作。不过，还是有其他方法来测算LED的使用寿命,第三章、LED主要性能指标,12)LED发光角度： 二极管发光角度也就是其光线散射角度，主要靠二极管生产时加散射剂来控制，有三大类： （1）高指向性 一般为尖头环氧封装，
12、或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。发光角度520或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。 （2）标准型 通常作指示灯用，其发光角度为2045。 （3）散射型 这是视角较大的指示灯，发光角度为4590或更大，散射剂的量较大,第三章、LED主要性能指标,第四章、LED分类,1、根据发光管发光颜色分类 根据发光管发光颜色的不同，可分成红光、橙光、绿光（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。 另外，有的发光二极管中包含2种或3种颜色的芯片。 根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射
13、四种类型,2、根据发光管出光面特徵分类 根据发光管出光面特徵的不同，可分为圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。 圆形灯按直径分为2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。 国外通常把3mm的发光二极管记作T-1； 把5mm的记作T（3/4）； 把4.4mm的记作T-1（1/4）。 由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。 从发光强度角分布图来分有三类： （1）高指向性: 一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为520或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。 （2）标准型: 通常作指示灯用，
14、其半值角为2045。 （3）散射型: 这是视角较大的指示灯，半值角为4590或更大，散射剂的量较大,第四章、LED分类,3、根据发光二极管的结构分类 根据发光二极管的结构，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,第四章、LED分类,4、根据发光强度和工作电流分类 根据发光强度和工作电流可分为: A、普通亮度LED（发光强度100mcd）。 一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同,第四章、LED分类,5：按功率分: A、有小功率LED(0.04-0.08W), B、中功率LED(0.1-0.5W), C、大功
15、率LED(1-500W),随着技术的不断发展,LED的功率越做越大,第四章、LED分类,6:按封装形式分: A、SMD(贴片) B、DIP(直插)两种,第四章、LED分类,第五章、LED驱动方式,LED的驱动类型,阻限流驱动,恒压驱动,恒流驱动,原理：在LED的回路 中串接电阻,通过调节 电阻的阻值,可以改变 LED的驱动电流,电源电压-LED电压 要设定的LED电流,R,原理：是保持LED的 电流一直不变,让LED 在恒定电流的条件下 工作,注意事项： 要想提高LED的发光的效率和稳 下度,减少LED的光衷度. 恒流驱动是最好的选择,大功率 LED都是采用采用恒流驱动方式,原理：保持LED两
16、端的 电压不变,因为每一种颜 色的LED的电压都不一 样,所以很少用恒压的方 式来驱动LED,第六章、LED使用注意事项,第六章、LED使用注意事项,第六章、LED使用注意事项,课程结束 谢谢收听,谢 谢,21.3.1201:05:5001:0501:0521.3.1221.3.1201:05,01:0501:05:5021.3.1221.3.1201:05:50,2021年3月12日星期五1时5分50秒,9、静夜四无邻，荒居旧业贫。21.3.1221.3.12Friday, March 12, 2021 10、雨中黄叶树，灯下白头人。01:05:5001:05:5001:053/12/2021 1:05:50 AM 11、以我独沈久，愧君相见频。21.3.1201:05:5001:05Mar-2112-Mar-21 12、故人江海别，几度隔山川。01:05:5001:05:5001:05Friday, March 12, 2021 13、乍见翻疑梦，相悲各问年。21.3.1221.3.1201:05:5001:05:50March 12, 2021 14、他乡生白发，旧国见青山。20
