1原理编辑
LED护眼台灯
LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,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区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED灯发光的原理。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。
最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命,低光视效能的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。
对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成。GaN芯片发蓝光(λp=465nm,Wd=30nm),高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射,峰值550nLED灯m。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有YAG的树脂薄层,约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合,可以得到得白光。对于InGaN/YAG白色LED,通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度,可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法,构造简单、成本低廉、技术成熟度高,因此运用最多。
历史
上个世纪60年代,科技工作者利用半导体PN结发光的原理,研制成了LED发光二极管。当时研制的LED,所用的材料是GaASP,其发光颜色为红色。经过近30年的发展,大家十分熟悉的LED,已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。然而照明需用的白色光LED仅在2000年以后才发展起来,这里向读者介绍有关照明用白光LED。
最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP,发红光(λp=650nm),在驱动电流为20毫安时,光通量只有千分之几个流明,相应的光视效能约0.1流明/瓦。
70年代中期,引入元素In和N,使LED产生绿光(λp=555nm),黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光视效能也提高到1流明/瓦。
到了80年代初,出现了GaAlAs的LED光源,使得红色LED的光视效能达到10流明/瓦。
90年代初,发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功,使LED的光视效能得到大幅度的提高。在2000年,前者做成的LED在红、橙区(λp=615nm)的光效达到100流明/瓦,而后者制成的LED在绿色区域(λp=530nm)的光视效能可以达到50流明/瓦。
2特点编辑
1、节能. 白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10,节能灯的1/4.
2、长寿. 寿命可达10万小时以上,对普通家庭照明可谓"一劳永逸".
3、可以工作在高速状态.节能灯如果频繁的启动或关断灯丝就会发黑很快的坏掉.
4、固态封装,属于冷光源类型。所以它很方便运输和安装,可以被装置在任何微型和封闭的设备中,不怕振动,基本上用不着考虑散热。
5、led技术正日新月异的在进步,它的发光效率正在取得惊人的突破,价格也在不断的降低。一个白光LED进入家庭的时代正在迅速到来。
6、环保,没有汞的有害物质。LED灯泡的组装部件可以非常容易的拆装,不用厂家回收都可以通过其它人回收。
7、配光技术使LED点光源扩展为面光源,增大发光面,消除眩光,升华视觉效果,消除视觉疲劳;
8、透镜与灯罩一体化设计。透镜同时具备聚光与防护作用,避免了光的重复浪费,让产品更加简洁美观;
9、大功率led平面集群封装,及散热器与灯座一体化设计。充分保障了led散热要求及使用寿命,从根本上满足了LED灯具结构及造型的任意设计,极具LED灯具的鲜明特色。
10、节能显著。采用超高亮大功率led光源,配合高效率电源,比传统白炽灯节电80%以上,相同功率下亮度是白炽灯的10倍;
11、超长寿命50,000小时以上,是传统钨丝灯的50倍以上。LED采用高可靠的先进封装工艺—共晶焊,充分保障LED的超长寿命;
12、无频闪。纯直流工作,消除了传统光源频闪引起的视觉疲劳
13、绿色环保。不含铅、汞等污染元素,对环境没有任何污染;
14、耐冲击,抗雷力强,无紫外线(UV)和红外线(IR)辐射。无灯丝及玻璃外壳,没有传统灯管碎裂问题,对人体无伤害、无辐射。
15、低热电压下工作,安全可靠。表面温度≤60℃(环境温度Ta=25℃时);
16、宽电压范围,全球通用LED灯。85V~ 264VAC全电压范围恒流,保证寿命及亮度不受电压波动影响;
17、采用PWM恒流技术,效率高,热量低,恒流精度高;
18、降低线路损耗,对电网无污染。功率因数≥0.9,谐波失真≤20%,EMI符合全球指标,降低了供电线路的电能损耗和避免了对电网的高频干扰污染;
19、通用标准灯头,可直接替换现有卤素灯、白炽灯、荧光灯;
20、发光视效能率可高达801m/w,多种LED灯色温可选,显色指数高,显色性好;
很明显,只要LED灯的成本随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。
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。
优缺点[1]
* 散热问题,如果散热不佳会大幅缩短寿命。
* 低端LED灯的省电性还是低于节能灯(冷阴极管,CCFL)。
* 初期购买成本较高。
* 因LED光源方向性很强,灯具设计需要考虑LED特殊光学特性。
以下针对霓虹灯与LED灯相关比较,加入最新的LED技术进去比较,不是之前大家在网络中见到的那份资料。
1. LED光源有100000小时寿命吗?
按光衰7%,实际只有约50000小时。按光衰3%,实际运用可以达到80000小时。
2. LED不会发热吗?
会,需散热。
3. LED可取代白炽灯吗?
光通量,光效和显色性可以,但太贵且近几年不会有所下降。但可以通过提高产品的光通量从而降低替换白炽灯的成本。
4. LED可作普通光源简单地使用吗?
不行,要驱动电源,光学LED灯和热传导配合。
5. 二种光源性能和优点比较
霓虹灯的优势已被LED覆盖,但LED灯价太高。
6. 二种光源的电源比较
LED低压好,但载电流过大。大颗粒1瓦的LED单灯输入电流在350mA。
7. 二种光源的控制技术比较
LED易实现,但霓虹灯成熟。
8. 二种光源的稳定性比较
LED不一致性大,霓虹灯相当稳定。少数产家可以做到相对稳定,比如用CREE 跟AOD芯片相结合,取各自芯片的优点。
9. 二种光源的价格比较
LED较贵,但黄色和红色已相当,主要贵的是LED白光。
10. 二种光源户外使用比较
LED灯已经能做到完全防水、防尘。
11. 二种光源市场的比较
全球照明产品年产值420亿美元(中国150亿美元)LED光源现比例小于1%。
光源
①新型绿色环保光源:LED运用冷光源,眩光小,无辐射,使用中不产生有害物质。LED的工作电压低,采用直流驱动方式,超低功耗(单管0.03~0.06W),电光功率转换接近100%,在相同照明效果下比传统光源节能80%以上。LED的环保效益更佳,光谱中没有紫外线和红外线,而且废弃物可回收,没有污染,不含汞元素,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源。
②寿命长:LED为固体冷光源,环氧树脂封装,抗震动,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6万~10万小时,是传统光源使用寿命的10倍以上。LED性能稳定,可在-30~+50oC环境下正常工作。
③多变换: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256X256X256(即16777216)种颜色,形成不同光色的组合。LED组合的光色变化多端,可实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。
④高新技术:与传统光源的发光效果相比,LED光源是低压微电子产品,成功地融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术和嵌入式控制技术等。传统LED灯中使用的芯片尺寸为0.25mmX0.25nm,而照明用LED的尺寸一般都要在1.0mmX1.0mm以上。LED裸片成型的工作台式结构、倒金字塔结构和倒装芯片设计能够改善其发光效率,从而发出更多的光。LED封装设计方面的革新包括高传导率金属块基底、倒装芯片设计和裸盘浇铸式引线框等,采用这些方法都能设计出高功率、低热阻的器件,而且这些器件的照度比传统LED产品的照度更大。
一个典型的高光通量LED器件能够产生几流明到数十流明的光通量,更新的设计可以在一个器件中集成更多的LED,或者在单个组装件中安装多个器件,从而使输出的流明数相当于小型白炽灯。例如,一个高功率的12芯片单色LED器件能够输出200lm的光能量,所消耗的功率在10~15W之间。
LED光源的应用非常灵活,可以做成点、线、面各种形式的轻薄短小产品;LED的控制极为方便,只要调整电流,就可以随意调光;不同光色的组合变化多端,利用时序控制电路,更能达到丰富多彩的动态变化效果。LED已经被广泛应用于各种照明设备中,如电池供电的闪光灯、微型声控灯、安全照明灯、室外道路和室内楼梯照明灯以及建筑物与标记连续照明灯。
白光LED的出现,是LED从标识功能向照明功能跨出的实质性一步。白光LED最接近日光,更能较好地反映照射物体的真实颜色,所以从技术角度看,白光LED无疑是LED最尖端的技术。白光LED已开始进入一些应用领域,应急灯、手电筒、闪光灯等产品相继问世,但是由于价格十分昂贵,故而难以普及。白光LED普及的前提是价格下降,而价格下降必须在白色LED形成一定市场规模后才有可能,两者的融合最终有赖于技术进步。
种类