LED筒灯的设计与制作

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1、池州学院本科毕业论文（设计）目 录前 言1 LED的应用1.1 LED灯的概述1.2 与传统灯的区别2. LED筒灯（3W）的设计2.1 电路原理图的设计2.2 印刷电路板的制作2.3 仿真测试3. LED筒灯（3W）的实验验证3.1 制作测试平台3.2 实验测试摘 要近年来随着半导体材料生长技术与器件封装工艺的进步，大功率LED器件的发光效率及可靠性得到了很大的提高。LED的应用范围也越来越广，特别是在照明领域(包括室外照明和室内照明)。但是由于LED的外形和发光特性等与传统灯源不同，使得现有的照明系统无法适用于LED。所以如何对LED进行光学系统设计，对发挥功率型LED的潜能，促进整个半导

2、体照明产业的发展具有举足轻重的作用。本文首先介绍了 LED 照明灯具产业的发展现状及意义，阐述了照明理论与灯具设计基础；然后论述了LED 灯具的设计思路，针对 LED 灯具设计，本文采用结合照明设计软件对LED 照明系统进行计算机仿真设计的思路，在照明系统未制造前就分析其光学特性是否符合照明标准，减少了人力和物力的消耗，缩短了设计和制造周期，提高了经济效益。关键字：LED；筒灯；照明；设计；制作AbstractIn recent years with the growth of semiconductor material and device packaging technology pro

3、gress, large power LED device luminous efficiency and reliability are improved greatly. LED is more and more wide range of applications, particularly in the field of lighting (including outdoor lighting and interior lighting ). But due to the LED appearance and luminescent properties and traditional

4、 light source different, making the existing lighting system is not suitable for LED. So how the LED for optical system design, give full play to the power of LEDs potential, promote whole semiconductor lighting industry development has play a decisive role role.This paper first describes the LED li

5、ghting industry development present situation and significance, elaborated the illumination theory and lighting design basis; and then discusses the LED lighting design, according to the LED lighting design, this paper adopts the combination of lighting design software for the LED lighting system by

6、 computer simulation design ideas, in the lighting system is not made before the optical analysis characteristics of compliance with the lighting standard, reduce the consumption of manpower and materials, shorten the design and manufacturing cycle, improving economic benefit.Key words: LED; downlig

7、ht; lighting design; productionLED筒灯的设计与制作前 言日光灯作为一种光亮柔和而有效的光源在全世界广受欢迎，无论是在家居、商店、办公室、学校、超市、医院、剧场，还是在商业冰柜、广告灯箱、地铁、人行隧道、人防工程、夜市灯饰照明等，只要需要照明的地方均可见到日光灯。 传统的荧光日光灯其电源的利用率并不理想：附加镇流器功耗较大，开启时需要辅助高压；日光灯管内置的水银在废弃时无法处理，成为污染环境的公害。日光灯管的荧光粉在充入日光灯管过程中，含有较多量的汞(水银)，因此日光灯管破裂后，跑出来的水银蒸气对人体的危害较大。权威资料显示：汞蒸气达0.04至3毫克时会使人在2

8、至3月内慢性中毒，达1.2至8.5毫克时会诱发急性汞中毒，如若其量达到20毫克，会直接导致动物死亡。 作为第四代新型节能光源，LED光源诞生之时即被用来做各类灯具的发光光源。0.06W的白光LED草帽灯、食人鱼是最早被用在LED日光灯的发光灯条上的。每个LED日光灯管使用数量不等，约280-360颗。现在新一代的LED日光灯发光灯条使用从0.06W到1W、显色为纯白、青白、暖白、冷白的贴片LED平面光源。 节能省电是LED日光灯的最大特点。以T8日光灯为例，标称36W的荧光日光灯(CFL)，其附加镇流器耗电8W，工作时实际耗电44W，照亮流明为420lm，使用寿命3千小时。而同样规格的LED日

9、光灯，工作时实际耗电仅16W，照亮流明为550lm，使用寿命可达3万小时。 1. LED的应用1.1 LED灯的概述LED是发光二极管（light emitting diode）的英文缩写。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，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P区里电子跟空穴复

10、合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。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 。LED 因其颜色不同,而其化学成份不同:如红色 ：铝-铟-镓-磷化物绿色和蓝色: 铟-镓-氮化物白色和其它色都是用RGB三基色按适当的比例混合而成的。LED 的制造过程类似于半导体,但加工的精度不如半导体,目前成本仍然较高.它具有耗电省（电流只有1020mA）；亮度高（发光强度可达上万个mcd）；体积小（直径最小可达1mm）；重量轻（一颗发光管仅重零点几克）；寿命长（10万小时）等优点.1

11、.2 与传统灯的区别目前 ，led灯具与传统光源灯具就性能、评价和设计方面存在着很多不同地方。1、在 LED灯具性能评价方面a） 色空间均匀度评价来评价 LED灯具的存在的不同观察角颜色差异。传统光源单个发光体的特征不同， LED灯具使用的LED灯是多个发光体组成并发光的，LED灯具中的发光体之间存在颜色差异性，需要使用色空间均匀度评价来评价 LED灯具颜色的空间分布情况。b） 用寿命来评价 LED灯具的耐用性。传统光源的寿命性能的测量和评价已经标准化，而且具有互换性，所以传统光源灯具的寿命可以通过替换损坏的光源、以及按 10 年寿命设计的灯的控制装置来满足要求，所以一般不评价传统光源灯具的寿

12、命。LED灯具的寿命与 LED本身寿命、led驱动器以及灯具提供给 LED 的环境等诸多因素有关，而且目前 LED 灯形式较多，除了带标准灯头的 LED 以外，其他 LED灯不具有互换性，这样对不同的 LED灯具，其寿命只有通过相关的寿命评价才能确定。在评价 LED灯具寿命时，不仅要声称光通维持寿命（LX） ，还要声称失效率（FX） 。c） 灯具可以利用的光通量比例的评价参数和传统灯具不同。传统照明灯具用灯具效率来评价，而 LED灯具使用光效评价。d） 不像传统照明光源可单独进行光度测试，光度测量时可以使用相对法，led光源对温度极其敏感，不适宜将 LED 光源从灯具内分离出来单独测量，光度测

13、量时应采用绝对法对灯具整体进行光度测试。2、在 LED灯具设计方面LED 灯具在光学系统设计、电气配件、散热措施以及结构等设计方面与传统光源的具相比有明显出别。a）光学系统灯具中的光学系统是灯具的灵魂， 根据选定光源的特性设计符合具体照明要求的灯具光学系统。通常传统光源灯具的光学系统由光源、灯座、反射器和透光罩组成。由于一些 LED单元具有 2发光的光度特性，灯具的光度系统与传统光源灯有很大区别。具体表现特征如下：（1）LED灯具光学系统一般由led芯片和透镜组成的 LED阵列或 LED模块，阵列有时排列在平整的铝基板上、也可能在突起的或凹下的成型基板上，灯具使用、或不使用透光罩。灯具制造商可

14、根据照明需求，将多个 LED单元或数十个 LED单元组合在基板上，应注意控制组合后 LED单元光色的一致性，考核 LED灯具的色空间均匀度。（2）由于 LED的光电特性对 PN结温度的变化非常敏感；封装树脂在高温和强光照射下会快速劣化；长期的光辐射会使荧光粉的光致转换率逐渐降低，并导致色座标会偏移。LED灯具寿命评价时通常是在限制色偏移的条件下，考核 LED灯具的流明维持率。b） 电气配件LED驱动电源是构成 LED灯具性能优劣的关键要素，也是灯具选择或设计要件之一。LED灯具电气设计应考虑灯具要使用 LED特性和数量、灯具的安装地点，以及灯具在电网中的位置来考虑电气安全、恒流驱动、抗扰度和

15、EMI，选择或设计合适的 LED驱动电源。由于 LED 是 2V3V 的低电压恒流源驱动，所以不象普通的白炽灯泡可以直接连接220V的交流市电，必须要设计电源和控制电路来驱动 LED。此外，led模组的电气连接也是 LED 灯具电气系统的重要组成部分，应充分考虑安全性，应采用标准的连接件、充分绝缘、防触电保护等。c） 散热措施与传统光源灯具一样，LED灯具也是会发热的，LED灯具的热来自 LED光电转换中的损耗以及 LED驱动电源。与传统电光源发光原理（白炽灯的热幅射和荧光灯等的气体放电）不同，LED 的发光是电致发光，由于转换效率的问题，输出的大部分能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转

16、化热能。而热量在 LED 内的传递的方式不是辐射而是传导。所第 4 页 共 8 页以在 LED灯具散热设计中主要目标是有效地将 LED芯片的热有效地传导出去， 并有效地控制 LED灯具内 LED结温。对于 LED 灯具，除了 LED 是发热部件外，LED 灯具中的驱动器也是发热部件，为了保证具有与 LED光源协调的寿命，LED驱动器的热控制也非常重要，如果采用内装的驱动电源，灯具应根据其内环境温度选择标有相应 tc 的驱动器。而驱动器独立安装时，则应根据安装地可能的环境温度选择相应 tc 驱动器。d） 机械部件和结构机械的作用是通过结构设计把灯具的光学系统、 电气系统和热系统的位置和相互关系确

17、定下来，使灯具得以在设定的环境中固定并安全的使用。传统灯具的机械系统由固定光源、反射器、灯的控制装置等部件的结构、软缆或软线的走线结构、密封结构、机械防护结构、灯具固定结构和灯具调节结构等部分构成，具体由灯座或光源连接器、灯座安装支架、软线固定架、接线端子座、外壳、灯罩和灯具安装架等组成。由于 LED 光源的特性，LED 灯有封装、模组、LED 光引擎、整体式 LED 灯、非整体式 LED 灯等几种形式，除了最后两种形式可能具有与传统光源灯具类似内部结构以外，其他 LED灯不带有标准灯头，这种情况下，LED灯具具有如下结构特征：(1)LED灯具中没有灯座，而是用连接件完成 LED灯与灯具的电气

18、连接，并采用其他方式将 LED灯固定到灯具主体上。(2)为了导出 LED芯片产生的热，LED灯具有大量的散热片，灯具的体积和重量比传统光源灯具大得多，灯具的安装结构应作相应考虑，以保证安装的安全性和可靠性。同时散热片应设计成容易清洁或不容易积灰的结构，否则，散热片的效率会很快降低。(3)当 LED灯具使用了电源线，而且电源线是可以拆卸进行维护时，属于非 Z 型连接，与非 Z 型连接的传统光源一样，LED灯具也应使用软线固定架。2. LED筒灯（3W）的设计2.1 电路原理图的设计该方案由全电路由抗浪涌保护、EMC滤波、全桥整流、无源功率因素校正(PFC)、降压稳压器、PWM LED驱动控制器、

19、扩流恒流电路组成。 按此理念，设计成的全电压20W日光灯开关恒流源电原理图如图4所示。从AC 220V看进去，交流市电入口接有1A保险丝FS1和抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC，之后是EMI滤波器，由L1、L2和CX1组成。BD1是整流全桥，内部是4个高压硅二极管。C1、C2、R1、D1D3组成无源功率因数校正电路。PT4107芯片由T1、D4、C4、R2R4组成的电子滤波器降压稳压后供电，这个滤波器输入阻抗很高，输出阻抗很小，整流后近300V直流高压经此三极管降压向PT4107 Vin提供约1820V稳定电压，确保芯片在全电压范围里稳定工作。 这个电路不像先前方案的电阻降压电路那样耗能而发烫。

20、PWM控制芯片U1(PT4107)和功率MOS管Q1、镇流功率电感L3、续流二极管D5组成降压稳压电路，U1采集电流采样电阻R6R9上的峰值电流，由内部逻辑在单周期内控制GATE脚信号的脉冲占空比进行恒流控制。输出恒流与D5、L3的续流电路合并向LED光源恒流供电，改变电阻R6R9的阻值可改变整个电路的输出电流，但D5、L3也要随之改动。R5是芯片振荡电路的一部分，改变它可调节振荡频率。电位器RT在本电路中不是用来调光，而是用来微调恒流源的电流，使电路达到设计功率。由于器件的分散性，批量生产时每一块电源板的输出电流会略有不同，在生产线上可用此电位器来调整每块电源板的输出电流。为保证已调好电源板

21、的稳定性，一定要选用涡轮涡杆微调电位器，并在调好后滴胶固封。 本电路的参数是按每串22个0.06W LED，共15串并联，驱动330个60毫瓦的白光LED负载设计的，每串的电流是17.8毫安，设计输出为36-80V/25OmA。如果改变LED数量，则需修正R6R9的参数。 关键的设计和考虑因素 1抗浪涌的NTC。 抗浪涌的NTC选用300/0.3A热敏电阻，如改变此方案的输出，比如增大电流，则NTC的电流也要选大一些，以免过流自发热。 2EMC滤波 在交流电源输入端，一般需要增加由共轭电感、X电容和Y电容组成的滤波器，以增加整个电路抗EMI的效果，滤除掉传导干扰信号和辐射噪声。本电路采用共轭电

22、感加X电容器的简洁方式，主要还是出于整体成本的考虑，本着够用就好的设计原则。X电容器应标有安全认证标志和耐压AC275V字样，其真正的直流耐压在2,000V以上，外观多为橙色或蓝色。共轭电感是绕在同一个磁芯上的两个电感量相同的电感，主要用来抑制共模干扰，电感量在1030mH范围内选取。为缩小体积和提高滤波效果，优先选用高导磁率微晶材料磁芯制作的产品，电感量应尽量选较大的值。使用二个相同电感替代一个共轭电感也是一个降低成本的方法。 3.全桥整流 全桥整流器BD1主要进行AC/DC变换，因此需要给予1.5系数的安全余量，建议选用600V/1A。 4无源PFC 普通的桥式整流器整流后输出的电流是脉动

23、直流，电流不连续，谐波失真大，功率因数低，因此需要增加低成本的无源功率因数补偿电路，如图6所示。这个电路叫做平衡半桥补偿电路，C1和D1组成半桥的一臂，C2和D2组成半桥的另一臂，D3和R组成充电连接通路，利用填谷原理进行补偿。滤波电容C1和C2串联，电容上的电压最高充到输入电压的一半，一旦线电压降到输入电压的一半以下，二极管D1和D2就会被正向偏置，使C1和C2开始并联放电。这样，正半周输入电流的导通角从原来的75105上升到30150；负半周输入电流的导通角从原来的255285上升到210330(图7)。与D3串联的电阻R有助于平滑输入电流尖峰，还可以通过限制流入电容C1和C2的电流来改善

24、功率因数。采用这个电路后，系统的功率因数从0.6提高到0.89。R有浪涌缓冲和限流功能，因此不宜省略。 5降压稳压电路 给PT4107供电的电路是倍容式纹波滤波器(图8)，具有电容倍增式低通滤波器和串联稳压调整器双重作用。在射极输出器的基极到地接一个电容C4，由于基极电流只有射极电流的1/(1), 相当于在发射极接了一个容值为(1)C4的大电容，这就是电容倍增式滤波器的原理。如果在基极到地之间再连接一个齐纳二极管，就是一个简单的串联稳压器，该电路能有效地消除高频开关纹波。请注意，T1要选择双极型晶体管的Vbceo500V，Ic=100mA。稳压二极管D4要用20V、1/4W任何型号的小功率稳压

25、管。 6镇流功率电感 镇流功率电感L3与Q1 MOS管，以及R6、R7、R8、R9并联的电流采样电阻，是此电路恒流输出的三大关键元件。镇流功率电感L3要求Q值高、饱和电流大、电阻小。标称3.9mH 的电感，在40kHz100kHz频率范围里Q值应大于90。设计时要选用饱和电流是正常工作电流2倍的功率电感。本电路设计输出电流250mA，因此选500mA。选用功率电感的绕线电阻要小于2、居里温度大于400 oC的优质功率电感。一旦电感发生饱和，MOS管、LED光源、PWM控制芯片就会瞬间烧毁。建议使用高导磁率微晶材料的功率电感，它可以确保恒流源长期安全可靠地工作。 L3电感要选用EE13磁芯的磁路

26、闭合电感器，或高度低一点的EPC13磁芯(图9)。现在LED日光灯大多数选用半铝半PV塑料的灯管，以帮助LED光源散热。工字磁芯电感器的磁路是开放的，当使用工字磁芯电感器的电源驱动板进入半铝半PV塑料灯管时，由于金属铝能使其磁路发生变化，往往会使已调试好的电源驱动板输出电流变小。 7续流二极管 续流二极管D5一定要选用快速恢复二极管，它要跟上MOS管的开关周期。如果在此使用1N4007，那么在工作时会烧毁的。此外，续流二极管通过的电流应是LED光源负载电流的1.52倍，本电路要选用1A的快速恢复二极管。 8PT4107开关频率设定 PT4107开关频率的高低决定功率电感L3和输入滤波电容器C1

27、、C2、C3的大小。如果开关频率高，则可选用更小体积的电感器和电容器，但Q1 MOSFET管的开关损耗也将增大，导致效率下降。因此，对AC 220V的电源输入来说，50kHz100kHz是比较适合的。PT4107开关频率设定电阻R5计算公式如下。当F=50kHz时，R5=500K。 9MOSFET管的选择 MOSFET管Q1是本电路输出的关键器件。首先，它的RDS(ON)要小，这样它工作时本身的功耗就小。另外，它的耐压要高，这样在工作中遇到高压浪涌不易被击穿。 在MOSFET的每次开关过程中，采样电阻R6R9上将不可避免的出现电流尖峰。为避免这种情况发生，芯片内部设置了400ns的采样延迟时间

28、。因此，传统的RC滤波器可以被省去。在这段延迟时间内，比较器将失去作用，不能控制GATE引脚的输出。 10电流采样电阻 电阻R6、R7、R8、R9 并联作为采样电阻，这样可以减小电阻精度和温度对输出电流的影响，并且可以方便地改变其中一个或几个电阻的阻值，达到修改电流的目的。建议选用千分之一精度、温度系数为50ppm的SMD(1206) 1/4W电阻。电流采样电阻R6R9的总阻值设定和功率选用，要按整个电路的LED光源负载电流为依据来计算。 R(6-9)=0.275/ILED PR(6-9)=ILED2 x R(6-9) 11.电解电容器 LED光源是一种长寿命光源，理论寿命可达50,000小时

29、，但是，应用电路设计不合理、电路元器件选用不当、LED光源散热不好，都会影响它的使用寿命。特别是在驱动电源电路里，作为AC/DC整流桥的输出滤波器的电解电容器，它的使用寿命在5,000小时以下，这就成了制造长寿命LED灯具技术的拦路虎。本电路设计使用了C1、C2、C4、C5、C7多颗铝电解电容器。铝电解电容器的寿命还与使用环境温度有很大关系，环境温度升高电解质的损耗加快，环境温度每升高6 oC，电解电容器寿命就会减少一半。LED日光灯管内温度因空气不易流动，如电源驱动板设计不合理，管内温度会比较高，电解电容器的寿命因此大打折扣。选用固态电解电容器，也许是延长寿命的好办法之一，但导致成本上升。

30、应用PT4107可以设计以多颗0.06W WLED光源串并联为负载的，电压输入为AC 110V或AC 220V的T10、T8、T5的LED日光灯方案，以及类似应用的吸顶灯、满天星灯、野外照明工作灯、球泡灯等，也可设计以高亮度1W WLED光源串联为负载的LED庭园灯、LED路灯、LED隧道灯。 2009年初日本政府为降低公共照明的碳排放，强制企业执行节能减碳政策，日本办公室节能照明需求逐渐升温，大力推广LED日光灯，促进了中国LED日光灯的生产。因此参照本设计电路优化设计适用AC110V的LED日光灯电路已被广泛用于生产。 2.2 印刷电路板的制作PCB板的排列是做好产品的关键，因此PCB板的

31、走线要按电力电子规范要求来设计。本电路可用于T10、T8日光灯管，因两管空间大小不同，二块PCB板的宽度将不同，需要降低所有零件的高度，以便放入T10、T8灯管。图5是T10恒流源板的实物照片，33个元件安装在235250.8毫米的环氧单面印制板上。 2.3 仿真测试 LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它属于固态光源，其基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用（如图一）。常规的发光二极管芯片的结构如图二所示，主要分为衬底，外延层（图2中的N型氮化镓，铝镓铟磷有源区和P型氮化镓），透明接触层

32、，P型与N型电极、钝化层几部分。 图2、常规InGaN / 蓝宝石LED芯片剖面图发光二极管的核心部分是由p型半导np电场eVpnnphh（a）（b）（c）电子的电势能电子的电势能体和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。跨过此pn结，电子从n型材料扩散到p区，而空穴则从p 型材料扩散到 n 区，如右面的图3（a）所示。作为这一相互扩散的结果，在pn结处形成了一个高度的eV的势垒，阻止电子和空穴的进一步扩散，达到平衡状态（见图3（b）。当外加一足够高的直流电压V，且 p 型材料接正极， n型材料接负极时，电子和空穴将克服在pn结处的势垒，分别流向 p 区

33、和 图3、发光二极管的工作原理 n 区。在pn结处，电子与空穴相遇，复合，电子由高能级跃迁到低能级，电子将多余的能量将以发射光子的形式释放出来，产生电致发光现象。这就是发光二极管的发光原理。选择可以改变半导体的能带 隙，从而就可以发出从紫外到红外不同波长的光线,且发光的强弱与注入电流有关. 2、发光二极管的特点和优点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。主要包括（1）体积小（2）耗电量低（3）使用寿命长（4）高亮度、低热量。（5）环保（6）坚固耐用。3、发光二极管的主要特性（1） 光谱分布、峰值波长和光谱辐射带宽：发光二极管所发之光并非单一波长，其波长具有正

34、态分布的特点，在最大光谱能量(功率)处的波长成为峰值波长。即使有两个LED的峰值波长是一样的，但它们在人眼中引起的色感觉也是可能不同的。光谱辐射带宽是指光谱辐射功率大于等于最大值一半的波长间隔，它表示发光管的光谱纯度。（2） 光通量：LED光源发射的辐射通量中能引起人眼视觉的那部分，称为光通量V（单位是流明（lm），是指LED向整个空间在单位时间内发射的能引起人眼视觉的辐射通量。但要考虑人眼对不同波长的可见光的光灵敏度是不同的，国际照明委员会(CIE)为人眼对不同波长单色光的灵敏度作了总结，在明视觉条件(亮度为3cd/m2以上)下，归结出人眼标准光度观测者光谱光效率函数V ()，它在555nm

35、上有最大值，此时1W辐射通量等于683lm，如图4示，其中V()为暗视觉条件(亮度为0.001cd/m2以下)下的光谱光视效率。图4 明视觉和暗视觉条件下的光谱光效率函数探测器被测LED档屏图5 积分球结构示意图通常，光通量的测量以明视觉条件作为测量条件，在测量时为了得到准确的测量结果，必须把LED发射的光辐射能量收集起来，并用合适的探测器(应具有CIE标准光度观测者光谱光效率函数的光谱响应)将它线性地转换成光电流，再通过定标确定被测量的大小。这里可以用积分球来收集光能量，如图5积分球又叫光度球，是一个球形空腔，由内壁涂有均匀的白色漫反射层(硫酸钡或氧化镁)的球壳组装而成，被测LED置于空腔内

36、。LED器件发射的光辐射经积分球壁的多次反射，使整个球壁上的照度均匀分布，可用一置于球壁上的探测器来测量这个与光通量成比例的光的照度。基于积分球的原理，图5挡屏的设计是为了避免LED光直射到探测器。球和探测器组成的整体要进行校准，同时还要关注探测器与光谱光视效率V()的匹配程度，使之比较符合人眼的观测效果。（3） 发光强度：发光二极管的发光强度取决于pn结中辐射型复合机率与非辐射型复合机率之比，通常是指法线方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为(1/683)W/sr（即一单位立体角度内光通量为1 lm）时，则称其发光强度为1坎德拉(candela)，符号为cd。发光强度的概念要求光源是一个点

37、光源，或者要求光源的尺寸和探测器的面积与离光探测器的距离相比足够小(这种要求被称为远场条件)。但在实际中往往没有达到这样的要求，不能严格测出LED的发光强度。（4） 色温：不同的光源，由于发光物质成份不同，其光谱功率分布有很大差异，一种确定的光谱功率分布显示为一种相应的光色。人们用黑体加热到不同温度所发出的不同光色来表达一个光源的颜色，称作光源的颜色温度，简称色温。用光源最接近黑体轨迹的颜色来确定该光源的色温，这样确定的色温叫做相关色温。（5） 发光效率：光源发出的光通量除以所消耗的功率（单位是lm/w）。它是衡量光源节能的重要指标。发光效率：其中，分别是发光二极管的正向电流和正向电压，V为光

38、通量。（6） 显色性：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性。也就是颜色的逼真程度。国际照明委员会CIE把太阳的显色指数（ra）定为100。mAV可调稳流电压源图6 LED VI特性测试电路图（7） 正向工作电压VF：正向工作电压是在给定的正向电流IF下得到的。一般是在IF =20mA 时测得的.（8） VI 特性：在正向电压小于阈值时，正向电流极小，不发光。当电压超过阈值后，正向电流随电压迅速增加。由VI 曲线可以得出LED的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正常情况下常见的GaN LED反向漏电流在VR = -5V 时，反向漏电流 IR 80汞/紫外不易调光8000-15000高压钠灯8

39、0-130高压启动较高较好26汞/紫外不易调光10000-20000白光LED80-200220极低极好75环保容易调光100000由上表可知，这种LED 新光源与传统光源相比，具有无光污染、无有害气体、寿命长、免维护、环保等诸多性能上的优点。但是，作为照明工程的新光源，LED 与传统的灯具相比，最大的优势还是在于节能、高效、高真实度、环保。使用LED 照明即可以响应国家的节能环保号召，又能降低生产成本，提高生产效率。很明显，只要LED灯具的成本随led技术的不断提高而降低。节能灯及白炽灯必然会被LED灯具所取代。目前国家越来越重视照明节能及环保问题，已经在大力推行使用LED灯具了。特别是政府

40、改造路灯项目首先就是LED路灯，就指明得用LED路灯可见LED灯具替代节能灯、白炽灯的势头。参考文献1.发光二极管，日青木昌治，人民邮电出版社，1981陆大成等2.光源与照明，英卡意莱斯，马斯登，复旦大学出版社，1992.4陈大华等3.半导体发光二极管测试方法，鲍超，国际光电显示文章展示，浙江大学现代光学仪器国家重点实验室4.Commission Internationale de VEclairage, Measurement of LEDs, Publication CIE 127-1999致 谢首先，我要感谢我的老师，在他的悉心指导下，我完成了毕业设计。我还要感谢学校，是学校培养了我。我还要感谢从事调频收音机编写工作的老师，他们编写的书是推动中国科技进步的典范。我有幸参考了他们的书，我在这里向他们表示感谢。最后，作为即将毕业的大学生，我想对母