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1、第一篇 电子新技术&新产品,LED, 石墨烯,开关电源,第一章 LED,概念,LED（Lighy Emitting Diode），又称发光二极管，它们利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。,照明发展历程,1802年:英国科学家就揭示了白炽现象 ; 1879年:托马斯. 爱迪生发明世界上第一只实用型白炽灯泡 ; 1931年:成功研制高压汞灯； 1936年:荧光灯问世，引入了荧光灯； 1949年:白炽灯采用了柔白涂层技术； 1958年:引入了卤钨灯； 1962年:发明了高压钠灯； 1974年:引入了节能型荧光灯； 19
2、75年:引入了冷光杯，之后引入了小功率金卤灯； 1987年:引入了40W节能灯，之后引入高效节能灯； 1994年:发明了无极荧光灯； 目前:发光二极管（LED）,第一章 LED,发展史简介,1965年，全球第一款商用化LED诞生（发光材料GaAsP），最初只能发出红光；1968年，因为半导体工艺进步，发光效率提高，而且出现了橙光、黄光的LED；1971年，绿光LED出现；到1994年蓝光LED出现（GaN材料） ；其中，LED的发光效率一直在提高 。,第一章 LED,发展史简介,60年代-90年代中期，由于能发出有色光的特点，LED都被用作信号指示用，而没有用于照明领域；90年代后期，日本研制
3、出通过蓝光激发YAG荧光粉产生白光的LED，这具有划时代的意义，从此LED就可用来当作光源使用，即用来作照明， LED照明也称为半导体照明。直到如今，特别是近2，3年，白光LED发展十分迅速，普及可量产的白光LED，其发光效率早就超过传统的白炽灯，目前部分厂商已经可以量产光效超过节能灯、荧光灯的LED产品 。,直插式,LED灯（LED Lamp） 食人鱼LEd（Piranha LED）,贴片式,小功率LED：额定工作电流If,100mA（单芯片）,大功率LED：大功率LED：额定工作电流If100mA（单芯片),PCB LED,Top View LED,SideView,LED,1按安装方式分
4、,LED的基本类型,2按功率大小分,3、按发光颜色分,单色光LED,暖白光：Tc3500K正白光：3500KTc5700K冷白光：Tc5700K,R,G,WB,C,M,双色LED：任意两种单色光的组合全彩LED：红绿蓝（RGB）三原色的组合白光LED,芯片集成COB模组,4、按芯片组合数量分,单芯LED多芯LED,第一章 LED,LED发光的原理,发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光体晶片的面积为10-12mil（1mil=0.0254平方毫米）。,其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。,原理：微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过
5、该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。,第一章 LED,LED发光的原理,LED是包含一个PN结组成的电子元件。核心部件就是包含这个PN结的芯片（chip）。芯片决定了这个LED的光电性能。当有足够的电压加到PN结两端时（P型材料接正极，N型材料接负极），P型半导体材料中的“空穴”和N型半导体材料中的电子就复合，复合以后就释
6、放能量，以光和热两种形式发出 。,第一章 LED,LED发光的原理,LED的PN结发光示意图,第一章 LED,LED性能特性,以下是目前，LED与现在商用普及的白炽灯、节能灯等光源性能在一些常用参数上的比较，评价一个光源的好坏，主要就是采用下列参数进行,第一章 LED,LED发展空间,通过与传统常用光源比较，不难看出LED所具有的优势。在一定程度上，LED已经可以替代普通照明用的白炽灯，毕竟发光效率和寿命都大大超过后者；但严格地说，LED发展到今天，还没能完全取代传统的光源比如白炽灯、荧光灯而广泛使用，有几个原因：,光源、灯具制造标准没有统一,一次性投资太大,测试、评价手段没有统一,散热和光学
7、结构还未完全成熟,第一章 LED,LED发展空间,由于是新兴起来发展不久的光源，必然伴随许多新技术和材料；而且产量没有扩大。这样一来，LED的成本就比较高。当技术有突破，产量明显提升的时候，LED光源的成本必然下降 。,同样地，新兴的产品还没有与之配套完备的制造、检测、评价标准，这也是囿于LED发展阶段的瓶颈，目前国内外都在积极编制标准，许多草案已经出台，未来几年内LED的相关标准就将完备。,第一章 LED,LED发展空间,根据美国半导体照明LED发展蓝图（OIDA 2002）（光电发展委员会）,2012年，LED光效达到150lm/w ；,2020年，LED光效达到200lm/w ；,日本“
8、21世纪照明”发展计划中,2010年LED光效达到120lm/w,国内，2010年100lm/w，2020年200lm/w,第一章 LED,LED光源的基本特性,（1）发光效率高,白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦，荧光灯5070流明/瓦，钠灯90140流明/瓦，大部分的耗电变成热量损耗。 LED光效达到达50200流明/瓦，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。,（2）耗电量少,LED单管功率0.030.06瓦，采用直流驱动，单管驱动电压1.53.5伏，电流1520毫安，反应速度快，可在高频操作。同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的八分之一，荧光灯管的二分之一、就
9、桥梁护栏灯例，同样效果的一支日光灯40多瓦，而采用LED每支的功率只有8瓦，而且可以七彩变化。,第一章 LED,（3）使用寿命长,采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达510年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。,（4）安全可靠性强,发热量低，无热辐射，冷光源，可以安全抵摸：能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。,第一章 LED,（5）利于环保,LED为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收，没有污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。,（6）可控制性高,内置微处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，呈现出绚丽多彩的七色光彩，实现光与艺术结合。,第一章 LED,LED灯具组成,
