LED光源.docx
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LED光源
LED光源
近30年来，LED发光二极管的技术已经经历了飞速发展的过程。
LED以其固有的高效率、长寿命、低损耗、耐振动、响应速度快等优点得到了广泛的应用，比如指示灯、显示屏、交通信号灯等，目前正在探索把它应用于照明领域。
由于我国还未建立LED光度标准，严重地影响了LED产品质量的提高和量值的统一，影响着国际贸易和国际间LED技术方面的交流和推广，因此，虽然近几年来我国的LED产品质量和品种有所提高，但与国外先进国家相比差距较明显。
而现代照明作为国际照明业巨头，早50年代便开始了LED光源产品的研究开发，在20世纪60年代中期现代照明开始生产商用LED光源产品，目前其LED光源技术已经被世界各大照明生产商应用。
目前全球LED高档产品中有近一半生产于现代照明。
现代照明将LED最新技术带入中国，无疑将会成为中国的LED技术的标准，并为LED产品在中国的普及应用带来飞速发展。
LED的光学参数中重要的几个方面就是：
光通量、发光效率、发光强度、光强分布、波长。
LED发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱，由于LED在不同的空间角度光强相差很多，随之而来我们研究了LED的光强分布特性。
这个参数实际意义很大，直接影响到LED显示装置的最小观察角度。
比如体育场馆的LED大型彩色显示屏，如果选用的LED单管分布范围很窄，那么面对显示屏处于较大角度的观众将看到失真的图像。
而且交通标志灯也要求较大范围的人能识别。
对于LED的光谱特性我们主要看它的单色性是否优良，而且要注意到红、黄、蓝、绿、白色LED等主要的颜色是否纯正。
因为在许多场合下，比如交通信号灯对颜色就要求比较严格，不过据观察现在我国的一些LED信号灯中绿色发蓝，红色的为深红，从这个现象来看我们对LED的光谱特性进行专门研究是非常必要而且很有意义的。
LED灯的优势
国外早在多年以前LED就以级低的功耗、超常的使用寿命被广泛应用到信号指示、数码显示等弱电领域。
如今超高亮LED的研制成功，才使它越来越多的用在彩灯装饰、甚至照明领域。
又以便于协调控制，颜色纯正，光效率高，发热量低，等优势逐渐有部分取代传统照明光源的趋势，得到业内人士的普遍关注。
现在一提到发光变化人们首先想到的就是它。
相比较传统照明光源节能灯，金属卤素灯，钨丝灯，镁氖灯，日光灯，霓虹灯，冷阴极，它到底有哪些优势呢？
下面就是LED和通常情况下常见光源的性能比较，当然这里所说的只是一些参考数据。
名称
耗电量（W）
工作电压（v）
协调控制
发热量
可靠性
使用寿命（h）
金属卤素灯
100
220
不易
极高
低
3000
霓虹灯
500
较高
高
高
宜室内
3000
镁氖灯
16W/m
220
较好
较高
较好
6000
日光灯
4-100
220
不易
较高
低
5000-8000
冷阴极
15W/m
需逆变
较好
较低
较好
10000
钨丝灯
15-200
220
不宜
高
低
3000
节能灯
3-150
220
不宜调光
低
低
5000
LED灯
极低
直流12-36V（可用220V）
多种形式
极低
极高
10万
针对上表进行分析，不难看出LED光源的优势。
LED光源的特点
1.电压：
LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。
2.效能：
消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。
3.适用性：
很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。
4.稳定性：
10万小时，光衰为初始的50%。
5.响应时间：
其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。
6.对环境污染：
无有害金属汞。
7.颜色：
改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。
如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色。
8.价格：
LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。
LED的结构及发光原理
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。
LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）的缩写，它的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，所以LED的抗震性能好。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和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。
在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。
PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。
这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。
当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），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光源产品概述
ＬＥＤ（Llighting Emitting Diode）即发光二极管，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。
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。
近年来，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。
ＬＥＤ光源优点：
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份，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、篮三基色原理，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。
ＬＥＤ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780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）
显色性：
光源对物体呈现的程度，也就是颜色的逼真程度。
通常叫做“显示指数“单位：
RA
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。
防止外物侵入的等级（0-6级），第二个数字代表灯具防湿气、防水侵入的密封程度（分0-8级），数字越大表示其防护等级越高。
ＬＥＤ光源与传统光源的比较：
早在以前ＬＥＤ就以极低的功耗、超常的使用寿命被广泛应用到信号指示，数码显示等弱电领域。
如今超高亮ＬＥＤ的研制成功，才能使它越来越多的用在彩灯装饰、甚至照明领域。
又以便于协调控制，颜色纯正，光效率高，发热量低等优势逐渐取代传统照明光源的趋势，得到业内人士的普遍关注，现在一提到发光变化人们首先想到的就是它，所以业内人士普遍认为，如同半导体晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统灯也是大势所趋。
在爱迪生1879年发明碳丝白炽灯之后，人类开始告别利用火光照明的历史，照明技术便进入一个崭新的时代，然而白炽灯从它向世的那天起，就带有先天性缺陷：
钨丝加热耗电大，灯泡易碎能耗大，而且易触电。
回顾20世纪的照明史，荧光灯、汞灯、金属卤化物灯等新光源层出不穷，荧光灯虽说比白炽灯节电节能，但对人的视力不利，灯管内的汞也对人体和环境有害，荧光灯解决不了频闪问题，半导体灯却不存在，是真正意义上的“绿色照明”。
省钱 运行成本低是ＬＥＤ灯具有最重要的特性，运行成本决定于功耗和维护费用，同样光效的ＬＥＤ比传统光源节能80％以上，一座2000米桥梁的ＬＥＤ护栏灯点亮1小时只用10度电左右，一年的电费比传统光源灯节省几万甚到几十万元，比传统光源低20－50倍，ＬＥＤ灯具有平均寿命8万小时以上，按每天工作10小时，也可以工作22年以上，大降低维护费用。
省力 城市亮化照明灯具通常安装在高楼、桥梁、地（水）下、公共场所，日常维护、光源更换都比较困难，耗时耗力，特别是装饰灯具由于受恶劣气候环境影响而无法及时维护，直接影响照明效果，以前机场导航灯更换的时候，跑道要关闭，飞机要停飞，现在导航灯选用ＬＥＤ光源后，将极小机会出现以上情况。
因此，选用寿命长，性能稳定，工作环境要求不高的ＬＥＤ灯具既省电又可避免频繁换灯之苦。
省心 ＬＥＤ光源是采用直流驱动的超低功耗器件，抗震、耐冲击、无热辐射、安全、稳定、可靠，无需考虑散热，灯体灵巧，安装简便：
款式新潮，工艺精良，产品系列化。
广泛应用于彩灯装饰、甚至照明等领域。
本公司对产品实行100％质量，保证及售后服务承诺，让客户用得放心，用得满意。
相关光源与ＬＥＤ光源特性的对照表：
名 称耗电量（w）工作电压（v）协调控制发热量可靠性光效平均寿命（h）
金属卤化物灯
霓红灯50015000较好较高低低3000
镁氖灯16w/m220好较高较好低6000
日光灯4－100220不宜调光高好较好8000
冷阴灯15w/m需逆变较好较低较好较好10000
白炽灯5－100220好较高低低1000
节能灯3－150220不宜调光低低较好5000
ＬＥＤ灯极低5v-220v多种调光极低极高极高80000
针对以上表进行分析，不难看出ＬＥＤ光源的优势
LED电子显示屏
一 产品简介
产品分装：
1 按位置分：
可分为室内屏、室外屏、半室外屏。
2 按颜色分：
单色 （不可显示图像）
双色（以红绿为基色显示出来的颜色为红黄绿）
全彩（以红绿蓝为基本色显示出来的颜色为红橙黄绿蓝靛紫）
3 灰 度：
是指某一程颜色不同波长段的颜色，反映出来，显示屏图像有层次感。
4 控制方式：
同步屏；又分为图文屏和视频屏。
是指电脑与显示屏一一对应的。
控制电
脑与图文屏同步显示，能够显示图形、文字、图像，内存很大。
但没有动感和层次感。
视频屏基本和图文屏相似，但有动感和层次感。
异步屏；走马灯屏，显文字、图文、图像、但储存量有限。
可以脱机运行。
走马灯；室内屏单色1000个汉字，彩色500个汉字。
室外屏单色2000个汉字，彩色1000个汉字。
5控制卡：
图文屏；电脑内有专用显卡和发送卡，显示屏内有接收卡都叫图文控制卡。
视频屏；电脑内有专用显卡和发送卡，显示屏内有接收卡和转换卡。
走马灯屏：
同图文屏。
以上控制卡是ＬＥＤ显示屏专用卡，客户电脑内的原显卡必须拔掉，再插上ｌＥＤ专用卡。
6通信距离：
指控制电脑和大屏之间的信号线的长度。
１）图文视频的通信距离在100米以内。
２）走马灯的通信距离在1000米以内。
３）图文、视频，一台电脑最多控制2块大屏，并联显示内容相同（不能串联，如果串联第二块大屏信号衰减，显示屏效果不好）也可以无限远。
４）走马灯控制，一台电脑，最多控制256块大屏，联系方式是串联每块大屏之间距离小于1000米，走马灯控制大屏可以无限远（采用电话网和专用调制解调器）内容可以相同也可以不同，可以用手提电脑。
7 环境亮度：
室内：
１）普通室内 10－100ＬＵＸ（看书需开日光灯）
２）高度室内 100－200ＬＵＸ（打开灯或不开灯效果都一样）
３）半室外环境200－400ＬＵＸ（看书刺眼，需拉窗帘）
室外：
１）朝北 400－2000ＬＵＸ 一红两绿（发光点）
２）朝南 西 东 2000ＬＵＸ以上，一红四绿（发光点）单色要两红管
二 工程配套
1 安装方式：
挂式、镶嵌式、座装式、支撑式。
2墙体要求：
室内屏，牢固、防潮（渗水、漏水）。
3通电设施：
１）电压 220伏或380伏（当显示屏的功率小于5kw用220伏即可，大于5kw用380伏）。
２）电线 符合规格标准，能够水载，显示屏正常工作所需的电流。
３）信号线 用超五类双绞线，假如有多根线时，长度一致、型号一致。
若不一样长，则信号传递有时间差，显示屏效果不好。
４）布线 电源线、信号线分别串管（电源线有磁场）
串线管 串线截面积不超过串线管的1/3.
５）开关 必须是空气开关（防止产生火花、防止冲击电流产生损坏大屏）
６）地线 防止漏电
1 地线干净（电压为0 小于12Ｖ）直接用。
2 地线不干净（电压大于12Ｖ）不用客户地线，单独给大屏做一个地线
3 地线不干净，另外做不方便，采用悬浮法，客户地线切断，直接在电脑与大屏之间
拉一根地线。
4 软件
电脑 系统软件windows95 98……（先装）
应用软件 word wps led（后装）
5 操作员 必须达到初级计算机水平
6 规格的选择
视距 亮度 注：
室内屏通常选Ø5，Ø3价格高，室外屏通常正12（朝北一
红两绿、朝南一红四绿。
）
7 控制方式选择
１）控制距离 100米以内图文视频，100米以外走马灯。
２）显示方式 （视频与非视频）
３）显示内容 文字、图形、图像。
8 三相五线 是指三根火线，一根零线，一根地线（380伏），火线与火线之间的电压是
380伏，火线与零线之间的电压是220伏，火线与地线之间也是220伏。
什么是LED及LED光源特点
LED（LightingEmittingDiode）即发光二极管，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。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和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。
在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。
PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。
目前发光半导体材料主要由III-V族元素组成，例如磷化镓（GaP）、砷化镓（GaAs），氮化镓等等。
就整个全球产业界而言，基于MOCVD外延生长的技术路线是发展GaN基光电子材料与器件的主要技术潮流。
GaN基材料的外延生长是发展GaN基高亮度LED和全固态半导体白光照明光源的核心技术，是所有关键难题中的重中之重。
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。
近年来，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。
LED光源优点：
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、篮三基色原理，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。
LED灯-二十一世纪照明市场新希望
在地球资源日渐衰竭的今日，环保、节能是当今各产业发展的重心，尤其是需要消耗大量电力的照明产业，在灯种的研发上，更是趋向环保、节能的特性上著眼。
近年来发光二极体（LED）的出现，为人类的照明世界带来新革命、新科技，且对人类生活将会有重大影响与改变。
现今照明技术前提在於考虑环境保护需求，LED的运用是二十一世纪照明市场的新希望。
此种灯的诸多优点未来将有可能取代传统的照明设备，尤其是白光LED更被灯饰界寄以厚望，是照明产品的新兴光源，有「绿色照明」光源之称，未来将光芒耀眼，发展潜力无限。
白光LED具有体积小、发热量低、寿命长、耗电量小、反应速度快等优点，却无白炽钨丝灯泡高耗电、易碎及萤光灯废弃物含汞污染等缺点，因此十分被灯饰业者看好。
照明专家评估LED灯将在五年内，成为替代传统照明设备的一大潜力商品。
白光LED灯可应用的层面非常广，包括通讯、资讯、消费性电子、汽车、号志、照明等产品皆己使用，如目前当红的LED手电筒、手机与PDA背光板、交通号志与指示板及室内照明等，而未来照明最大市场仍以室内照明为主。
目前白光LED灯室内照明因生产成本过高，在全球市场上仍无法全面商品化，仅在欧洲市场上有售价高达新台币七千至九千元的LED阅读灯，由於价格过高，因此仍无法普及。
去年底台湾的宏杰科技公司研发出低成本高照度的光学技术，可为室内照明的LED灯开出另一契机。
宏杰科技所开发出之新技术荣获全国第一届LED照明应用创意设计大赛「最佳创意表现奖」，此技术可大大降低LED阅读灯的成本，且无传统台灯炫光、闪烁及电磁波等问题。
宏杰科技总经理陈一义表示，高亮度白光LED应用市场规模预测在2005年约一千亿台币，而2006年则增至约一千三百亿台币，未来五年阅读灯、橱窗灯、户外灯、投光灯等传统灯具将逐渐为LED灯所取代。
目前LED灯已成为主要的辅助光源，今后随著LED发光特性及生产制造技术之演进，发光效率不断提升，价格不断下降，使得LED应用层面更广，更受使用者喜爱。
未来白光LED的市场规模与应用将无限宽广，并将进入一般家庭，取代各种传统的室内照明。
灯饰市场分析家认为，从2005至2013年，许多传统灯如商店的橱窗灯、户外灯、投光灯及阅读灯等，皆将被LED灯所取代。
再加上2005年欧盟将对进口商品增收污染处理费，2006年七月以后若有可替代物品，则含有毒物质之电器及照明产品将全部禁止进入欧洲，这将会加速LED产业未来之发展。
虽然目前白光LED仍未达到照明要求之技术水准，且成本仍过高，但在白光LED具省电优势和全球能源危机影响下，采白光LED将为必然趋势，并预期今年此种灯将会出现较具规模的市场。
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