发光二极管灯具,亦称
LED灯具,是指能透光、分配和改变
LED光源光分布的
器具,包括除LED光源外所有用于固定和保护LED光源所需的全部零、
部件,以及与
电源连接所必需的
线路附件。
定义
半导体发光二极管灯具即
LED(Light Emitting Diode)灯具,是一种半导体
固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为
发光材料,在半导体中通过
载流子发生复合放出过剩的能量而引起
光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。
LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。
发光原理
PN结的端电压构成一定
势垒,当加
正向偏置电压时势垒下降,P区和N区的
多数载流子向对方扩散。由于
电子迁移率比
空穴迁移率大得多,所以会出现大量电子向P区扩散,构成对P区少数载流子的注入。这些电子与
价带上的空穴复合,复合时得到的能量以光能的形式释放出去。这就是PN结发光的原理。
前景
当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,节约能源是我们未来面临的重要的问题,在照明领域,LED发光产品的应用正吸引着世人的目光,LED作为一种新型的绿色光源产品,必然是未来发展的趋势,二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。LED被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、
背光源、普通照明和城市夜景等领域。世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。美国从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”,
欧盟也在2000年7月宣布启动类似的“彩虹计划”。我国科技部在“863”计划的支持下,2003年6月份首次提出发展
半导体照明计划。
发展阶段
随着
LED照明灯具的逐步发展,在
亮化工程辅助照明等公共场合,LED照明灯具渐渐替代了一些传统光源产品。2009年,
LED灯具开始在发达国家进入主照明普及。作为LED照明灯具的用途,
LED市场发展分几个阶段。
第一阶段,LED灯具替代接受阶段。这一阶段指的是LED灯具在发展初期,主要体现出其光效高(,寿命长的特点。因为售价高,所以在这一阶段主要为商照市场。客户有一个接受的过程,首先是使用习惯和外观上的过渡与接受。在与传统光源一致的使用情况下,LED灯具体现出的节电,长寿等特点使得市场容易接受它的相对高价。尤其是在商用场合。各厂商拼的是质量价格优势。
第二阶段,LED灯具实用新型阶段。在上一阶段的基础上,市场对LED灯具产品有了一定的认可和接受。LED灯具的环保,体积小,高可靠性等其他特性逐渐凸显出来。由此而开发的一系列完全有别于传统光源应用的产品会大行其道。照明行业会出现更大更广的一个发展空间。光源不再是仅仅起到照明作用,它的多变使得更贴切人们工作生活中的点点滴滴。各厂商拼的是设计应用优势。
第三阶段,LED灯具智能控制阶段。随着物联网等新技术的发展,LED作为半导体产业,也将搭上这趟高速列车,发挥出其高可控性特点。从家庭到办公楼,从道路到隧道,从汽车到步行,从辅助照明到主照明,具备智能控制的
LED照明灯具系统将给人类带来更高等级的服务。
灯具类型
照明术语
波长:光的色彩强弱变化,是可以通过数据来描述,这种数据叫波长。我们能见到的光的波长,范围在380至780nm之间,单位:纳米(nm)。
亮度:亮度是指物体明暗的程度,定义是单位面积的
发光强度,单位:尼特(nit)。
光强:指光源的明亮程度,也即表示光源在一定方向和范围内发出的
可见光辐射强弱的物理量,单位:烛光(cd)。
光通量:光源每秒钟所发出的可见光量之总和,单位:流明(Lm)。
光效:光源发出的光通量除以光源的功率,它是衡量光源节能的重要指标,单位:每瓦流明(Lm/w)。
色温:光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射
光色相同时,黑体的温度称为该光源的色温,单位:
开尔文(k)。
眩光:视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,所造成的视觉不舒适称为眩光,眩光是影响照明质量的重要因素。
同步性:两个或两个以上
LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的方式运行,一般指内控方式的LED灯,同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。防护等级:
IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级,由两个数字所组成,第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵人的等级(分0-6级),第二个数字代表灯具防湿气、防水侵人的密封程度(分0-8级),数字越大表示其防护等级越高。
应用
(1) 显示屏、交通讯号显示光源的应用。LED 灯具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点,广泛应用于各种室内、
户外显示屏,分为全色、双色和
单色显示屏;
交通信号灯主要用超高亮度红、绿、黄色LED,采用LED 信号灯既节能,可靠性又高,故交通信号灯正在逐步更新换代。
(2) 汽车工业上的应用汽车用灯包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯以及头灯等。LED响应速度快, 可以及早提醒司机刹车,减少汽车追尾事故。
(3) LED作为LCD
背光源应用。 寿命长、
发光效率高、无干扰和性价比高等特点, 已广泛应用于
电子手表、手机、BP机、
电子计算器和刷卡机上,随着便携电子产品日趋小型化,
LED背光源更具优势。
(4)LED照明光源替换传统
照明灯具。这种替换趋势已经开始涉及户内外,
商业照明,道路
工业照明等。
(5) 其它应用如电子类产品如手机,数码播放器,电脑,收音机等。例如一种受到儿童欢迎的闪光鞋,走路时内置的LED会闪烁发光。
死灯
死灯原因
LED封装企业和
LED照明灯具生产厂家都会遇到LED死灯现象,作为LED工程师分析及解决这些问题。
LED死灯原因主要有以下两点:
1)LED的漏电流过大造成PN结失效,使LED灯点不亮,这种情况一般不会影响其它的LED灯的工作;
2)LED灯的内部连接引线断开,造成LED无电流通过而产生死灯,这种情况会影响其它的LED灯的正常工作。
预防死灯
静电对LED灯来说是一种危害极大的魔鬼,全世界因为静电损坏的
电子元器件不计其数,造成数千万美元的经济损失。所以防止静电损坏电子元器件,是电子行业一项很重要的工作,LED封装、应用的企业千万不要掉以轻心。任何一个环节出问题,都将造成对LED的损害,使LED性能变坏甚至失效。我们知道人体(
ESD)静电可以达到三千伏左右,足可以将
LED芯片击穿损坏,在
LED封装生产线,各类设备的
接地电阻是否符合要求,这也是很重要的,一般要求接地电阻为4欧姆,有些要求高的场合其接地电阻甚至要达到≤2欧姆。
人体静电对LED的损害也是很大的,工作时应穿
防静电服装,配带
静电环,静电环应接地良好,有一种不须要接地的静电环防静电的效果不好,建议不使用配带该种产品,如果工作人员违反操作规程,则应接受相应的警示教育,同时也起到告示他人的作用。人体带静电的多少,与人穿的不同面料衣服、及各人的体质有关,秋冬季黑夜我们脱衣服就很容易看见衣服之间的放电现象,这种
静电放电的电压就有三千伏。
有些企业采用
手工焊接,使用40瓦普通烙铁,焊接温度无法控制,烙铁温度在300-400℃以上,过高的焊接温度也会造成死灯,LED引线在高温下膨胀系数比在150℃左右的膨胀系数高好几倍,内部的金丝焊点会因为过大的
热胀冷缩将焊接点拉开,造成死灯现象。
针对上述现象,
LED封装厂家和
LED照明灯具应用厂家应制定严格的LED标准使用手册,在生产过程中杜绝上述现象的发生。
选购技巧
首先要知道LED灯具的核心价值是什么,LED灯具主要的优点是省电、寿命长、灯光颜色丰富、时尚。
一、成本。从成本的角度看,LED灯具的价格约为传统灯具的3-10倍不等,如果每天用电时间在6个小时以上,用LED灯具是划算的,预计1年左右时间就能省掉买灯的钱;如果一天用2-3个小时,那电费是省不了多少的。
二、价值。当然人一辈子不是所有的活动只为了钱,追求时尚、接受新鲜事物也是一种生活态度。
三、质量。在确定要购买LED灯具后,你就要看看自己需要什么样质量的LED灯具了。
四、售后服务。在购买前最好向代理商了解一下LED厂家对产品的质保期是多久,有些差的产品只保一年,那跟传统节能灯的寿命差不多了,价格还贵,就不划算了。
五、另外就是产品功能的选择,像
LED天花灯(也叫
LED射灯)和LED格珊灯是聚光的产品,主要是用于突出展示局部的照明,根据光效的要求可以定做5度、15度、30度、60度等不同角度的透镜;
LED筒灯是泛光源的产品,主要以照明为主要功能;
LED灯带主要是辅助光效,相对普通
T5灯管而言,他的优势除了省电还可以用在弧形的场所,如吊顶。
发展
根据市场调查公司的报告,2010年全球LED照明市场超过57亿美元。从2010年到2016年,全球LED照明的市场占有率将由7%增至40%以上,2020年LED照明市场的收入将接近650亿
欧元,占据全球照明市场60%的份额。中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展,中国LED产业已初步形成了包括
LED外延片的生产、
LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。在“国家半导体照明工程”的推动下,形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。
长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。
中国
半导体照明产业发展向好,外延芯片企业的发展尤其迅速、封装企业规模继续保持较快增长、照明应用取得较大进展。2007年中国LED应用产品产值已超过300亿元,2010年全国LED行业产值达1260亿元人民币,已成为
LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品世界最大的生产和出口国,新兴的半导体照明产业正在形成。国内在照明领域已经形成一定特色,其中
户外照明发展最快,已有上百家
LED路灯企业并建设了几十条示范道路,但国内在大尺寸LCD背光和汽车前照灯方面仍显落后。2011年LED普通照明产品的产值将达260亿元人民币。
2008年北京奥运会对LED照明的集中展示让人们对LED有了全新的认识,有力推动了中国
半导体照明产业的发展。当前中国半导体产业产业大而不强,核心竞争力仍有待于进一步提升。对国内企业而言,壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务,提高未来取得大厂专利授权时的要价能力,或逐步通过研发突破核心专利。
优缺点
优点
高节能:节能能源无污染即为环保。直流驱动,超低功耗(单管0.03-0.06瓦)电光功率转换接近100%,相同照明效果比传统光源节能80%以上。
寿命长:
LED光源有人称它为长寿灯,意为永不熄灭的灯。固体冷光源,
环氧树脂封装,灯体内也没有松动的部分,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,使用寿命可达6万到10万小时,比传统光源寿命长10倍以上。
多变幻:LED光源可利用红、绿、蓝
三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具有256级
灰度并任意混合,即可产生256×256×256=16777216种颜色,形成不同
光色的组合变化多端,实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。
利环保:环保效益更佳,光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,眩光小,而且废弃物可回收,没有污染不含
汞元素,
冷光源,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源。
高新尖:与传统光源单调的发光效果相比,
LED光源是低压微电子产品,成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等,所以亦是数字信息化产品,是
半导体光电器件“高新尖”技术,具有在线编程,无限升级,灵活多变的特点。
优劣
LED市场价格厮杀恶性竞争,大批不合格产品的上市已经违背了LED节能、长寿命、环保等真正的价值,如何区分LED灯具的优劣,应从以下几方面着手:
一、看整体“灯具的功率因数”:功率因数低,说明使用的驱动电源、电路设计不好,会大大降低灯具的使用寿命,功率因数低,使用再好灯珠的灯具寿命也不会长。
二、看“灯具散热条件--材料、结构”:LED灯具散热也是非常重要的,同样功率因数的灯具和同品质的灯珠,如果散热条件不好,灯珠在高温下工作,
光衰会很大,灯具寿命会减少。
三、看“灯珠品质”:灯珠品质决定于芯片品质和
封装技术。
四、看灯具使用的驱动电源,电源的使用寿命相对灯具的其他部分来说,寿命要短很多,电源的寿命影响灯具的整体寿命,灯珠的理论寿命在5-10万小时,而电源的寿命在0.2-3万小时,电源的设计与材料选择会决定电源的使用寿命。
五、看光效:同样的灯珠功率,光效越高,亮度越高,同样的照明亮度,耗电越小,越节能。
六、看
电源效率,电源效率越高越好,越高,说明电源本身的功耗越小,输出的功率越大。
七、看是否符合安全标准,我国LED灯具安全标准已经出台,请按国家规定的安全标准选择
LED灯具。
英文词汇
节能灯:energy saving lamp /compact fluorescent lamp (CFL)
电路图:circuit diagram
混合粉:mixed powder
灯头:base / cape
塑件:plastic parts/housing
功率:wattage /power
电压:voltage/operating voltage
光效:luminous effeciency
寿命:life time /everlasting/lifespan
彩盒;giftbox
外包装:outer packing
内包装:inner packing
频率;frequency
闪频:flicker
功率因素:power factor
显色指数:color rendering index
镍:nickel
螺旋:spiral
二极管:diode
电容:electronic capacitor