LED工矿灯具知识培训

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1、 奇辰照明电器有限公司奇辰照明电器有限公司LED(Light Emitting Diode)，又称发光二极管，是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端施加正向电压时，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、远红外光、近红外光。LED的心脏是一个半导体的晶片，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

2、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LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。LED PN结结LED PN结位于 LED 芯片内部LED 结温(Tj)无法直接测量寿命长光效高无辐射低功耗驱动电压低可以调光控制定向发光体积小光通量（lm）由一光源所发射并被人眼感知之所有辐射能量称之为光通量。光通量用符号表示，单位为流明（lm）。一般情况下，同类型的灯的功率越高，光通量也越大。发光强度（cd）光源在某一方向立体角之内光通量大小。单位：坎德拉(candela,cd)一般而言，光源会向不同方向以不同之强度放射出其光通量。在特定方向所放出之可见光辐射强度

3、称为光强度。亮度（cd/m²)亮度（L）是表示眼睛从某一方向所看到物体反射光的强度。单位：坎德拉/平方米cd/m2 色温(Color Temperature)当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K（开尔文，开氏度=摄氏度+273.15）表示。显色性(Color rendering property)原则上，人造光线应与自然光线相同，使人的肉眼能正确辨别事物的颜色，当然，这要根据照明的位置和目的而定。光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性。通常叫做显色指数（Ra）。显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示

4、的颜色关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。Ra值为100的光源表示，事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致照度(Illuminance,E)单位：勒克斯(Lux,lx)照度是光通量与被照面之比值。1 lux之照度为1 lumen之光通量均匀分布在面积为一平方米之区域1勒克斯（lx）相当于被照面上光通量为1流明（1m）时的照度。夏季阳光强烈的中午地面照度约5000 1x，冬天晴天时地面照度约为2000 1x，晴朗的月夜地面照度约0.2 1x。有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，

5、使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一被照面上的照度。例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。什么叫LED光衰 光衰是指LED经过一段时间的点亮后,其光强会比原来的光强要低,而低了的部分就是LED的光衰。一般LED封装厂家做测试是在实验室的条件下(25的常温下),以20MA的直流电连续点亮LED1000小时来对比其点亮前后的光强.行业内部标准为：1000小时光衰为0。3000小时光衰为1%10000小时光衰为3%。5万小时光衰不大于30%就可以。一颗LED灯珠理想寿命的使用环境温度是在30度，此时LED白灯工作时的支架温度不会超过45度。当然，温度越高灯珠的光衰越快。导热硅脂导热硅脂也叫散热膏

6、、导热膏是一种高导热绝缘有机硅材料，几乎永远不固化，可在-50+230的温度下长期保持使用时的脂膏状态。优点：具有优异的电绝缘性，又有优异的导热性(导热系数2.0 W/mK。）缺点：长时间处在高温下易蒸发粉状。导热硅胶导热硅胶导热硅胶是高端的导热化合物，不会导电的特性可以避免诸如电路短路等风险（导热系数）优点：具有高粘结性能和超强的导热效果，绝缘的性能缺点：不适用于聚碳酸酯（PC）和铜材料的应用，阻热系数高。石墨片石墨片散热效率高、占用空间小、重量轻，沿两个方向均匀导热，（导热系数150）优点：优秀的导热系数，比金属的导热还好，热阻低。缺点：需固定、难绝缘、安装复杂第一种：物质本身或当物质与物

7、质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。相对而言，热传导方式局限于固体和液体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热扩散。第二种：对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固体表面将热带走的热传递方式。具体应用到实际来看，热对流又有两种不同的情况，即：自然对流和强制对流。自然对 流指的是流体运动，成因是温度差，温度高的流体密度较低，因此质量轻，相对就会向上运动。强制对流则是流体受外在的强制驱动(如风扇带动的空气流动),驱动力向什么地方，流体就向什么地方运动，因此这种热对流更有效率和可

8、指向性。第三种：热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下，不需要接触，就能够发生热交换的传递方式，也就是说，热辐射其实就是以波的形式达到热交换的目的。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。对于LED来说一般分为两种电源：恒功率和恒流。恒功率：是输出电流和电压的乘积，一般是输出电压恒定，检测负载电流超过额定值是保护。恒流：是输出电压在一定范围，但只要检测到负载，输出电流一直按额定恒流不变，就是输出一直固定电流。一般情况下，电源内损坏最多的元件以二极管、保险管为主。主要是LED光源透镜与LED芯片的视角发生多次折射，以及透镜所使用的材料的散粉含量，

9、等综合因素所产生的。好的LED光圈为均匀的一个圆，差的LED光斑分为黄蓝两色不均匀分布，其原因是：由于白光LED本身制造工艺上的缺陷加上与反射杯或透镜的配合误差，则造成“黄圈”现象。其中大部分造成光圈的原因为反光杯或透镜不匹配。光效单位：流明每瓦lm/W 光效是指电能转换成光能的效率。光效的计算：光效=光通量/功率 例如：100W的路灯，光通量是12000Lm,光效就等于12000/100=120Lm/W。反推知道功率、光效，求光通量：100*120=12000Lm。大功率：1w以上小功率：1w以下仿流明灯珠：仿流明灯珠：模仿美国琉明斯（Philips Lumileds）的一种分装形式的，封装

10、形式上一样，但是品质比原厂要差很远。Copyright 2006,Cree,Inc.在大功率在大功率LEDLED中，散热是个很重要问题。中，散热是个很重要问题。若不采取散热措施，则大功率若不采取散热措施，则大功率LEDLED的芯片温的芯片温度会急速上升，当其结温（度会急速上升，当其结温（TjTj）上升超过最）上升超过最大允许温度时（一般是大允许温度时（一般是150150），大功率），大功率LEDLED会因过热而损坏。因此在大功率会因过热而损坏。因此在大功率LEDLED灯具设灯具设计中，计中，最主要的设计工作之一就是散热设计最主要的设计工作之一就是散热设计。LED芯片的PN结处是LED发光的唯一

11、來源。在通电发光状态下,PN结区域将变得非常热。当LED在长时间处于高温工作状态下,將会影响光输出及使用寿命。对对于于LEDLED的结温能的结温能产产生影生影响响的因的因数数有有：室温下的室温下的LEDLED周周围围的的环环境溫度境溫度 热热系統的系統的结构结构組成及組成及导热导热材料的材料的热热阻阻 通通过过LEDLED的的电电流大小流大小用热阻来衡量LED热量从 PN结通过导热通道将热量导出的能力低热阻=良好散热jspRth j-sp:Rth j-sp:从从PNPN结结(j)(j)到焊点到焊点 (sp)(sp)的热阻的热阻 单位单位:/W/WCopyright 2006,Cree,Inc.

12、一般而言,开启30分钟(1200 sec)后基本达到热平衡必须有一个能较长时间工作的好的热沉01020304050607080901000100200300400500600700800900Time(Sec)Temperature(C)200 mA350 mA450 mA功率功率 P(W)=电压(V)x 电流(A)例:3.3V x 0.35 A=1.155 W已知单颗灯珠电压为，电流为，灯板灯珠排列方式为15串6并，求输出电压、电流和功率。电压为15串*3.2V=48V 电流为6并*0.35=2.1A 功率为串联：串联电路电压越串越大，电流不变。并联：并联电路电流越并越大，电压不变。已知下列图中灯板单颗灯珠为，。求整个灯板是几串几并、电压是多少、电流是多少、多大功率？15串0并、48V、