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LED发光二极管介绍
[2013/2/25 8:51:00]   来源:中国之光网   编辑:zhaomingr   评论0
摘要:led照明最近几年悄然兴起,但是你是否了解led呢,今天就让我们一起学习一下led吧 LED构成 LED(Light Emitting Diode),发光二极管,主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。 LED是一种能够将电能转化......
led照明最近几年悄然兴起,但是你是否了解led呢,今天就让我们一起学习一下led吧

  LED构成

  LED(Light Emitting Diode),发光二极管,主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。

  LED是一种能够将电能转化为光能的半导体,它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理,而采用电场发光。据分析,LED的特点非常明

  LED灯泡以及灯具图片(18张)显,寿命长、光效高、辐射低与功耗低。白光LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,其发光效率可超过150lm/W(2010年)。将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯进行对比,结果显示:普通白炽灯的光效为12lm/W,寿命小于2000小时,螺旋节能灯的光效为60lm/W,寿命小于8000小时,T5荧光灯则为96lm/W,寿命大约为10000小时,而直径为5毫米的白光LED光效理论上可以超过150lm/W,寿命可大于100000小时。有人还预测,未来的LED寿命上限将无穷大。随着LED散热技术的改进,室外照明LED灯、投光灯等大功率LED照明灯具已经实现工业化生产并开始被大量应用。对色温和显色性要求很高的室内照明的舞台灯、影棚灯等也已实现量产并投入应用。适用范围最大、用量也最大的通用照明的T8、T5、T4灯管和代替白炽灯和节能灯的螺口球泡灯已形成系列化,使用寿命已高达5万小时。LED照明已进入高速发展期。

  LED封装形式

  依据异样的运用场合、异样的外形尺度、散热计划和发光作用。LED封装方式多种多样。当前,LED按封装方式分类首要有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED、Flip Chip-LED等

  Lamp-LED(垂直LED)

  Lamp-LED早期呈现的是直插LED,它的封装选用灌封的方式。灌封的进程是先在LED成型模腔内注入液态环氧树脂,然后刺进压焊好的LED支架,放入烘箱中让环氧树脂固化后,将LED从模腔中脱离出即成型。由于制作工艺相对简略、成本低,有着较高的市场占有率。

  SMD-LED(贴片LED)

  贴片LED是贴于线路板外表的,适合SMT加工,可回流焊。很好地处理了亮度、视角、平整度、可靠性、一致性等问题,选用了更轻的PCB板和反射层材料,改善后去掉了直插LED较重的碳钢材料引脚,使显现反射层需求填充的环氧树脂更少,意图是减少尺度,下降分量。这样,贴片LED可轻易地将产物分量减轻一半,最终使运用愈加完满。

  Side-LED(侧发光LED)

  当前,LED封装的另一个要数旁边面发光封装。若是想运用LED当LCD(液晶显现器)的背光光源,那么LED的旁边面发光需与外表发光一样,才能使LCD背光发光均匀。固然运用导线架的描绘,也可以到达旁边面发光的意图,可是散热作用欠好。不过,Lumileds公司创造反射镜的描绘,将外表发光的LED,使用反射镜原理来发成侧光,成功地将高功率LED运用在大尺度LCD背光模组上。

  TOP-LED(顶部发光LED)

  顶部发光LED是比较常见的贴片式发光二极管。首要运用于多功能超薄手机和PDA中的背光和状况指示灯。

  High-Power-LED(高功率LED)

  为了取得高功率、高亮度的LED光源,厂商们在LED芯片及封装描绘方面向大功率方向开展。当前,能接受数W功率的LED封装已呈现。比方Norlux系列大功率LED的封装布局为六角形铝板作底座(使其不导电)的多芯片组合,底座直径31.75mm,发光区坐落其间心部位,直径约(0.375×25.4)mm,可包容40只LED管芯,铝板还作为热沉。这种封装选用惯例管芯高密度组合封装,发光功率高,热阻低,在大电流下有较高的光输出功率,也是一种有开展前景的LED固体光源。

  可见,功率型LED的热特性直接影响到LED的工作温度、发光功率、发光波长、运用寿命等,因而,对功率型LED芯片的封装描绘、制作技能显得愈加重要。

  Flip Chip-LED(覆晶LED)

  LED覆晶封装布局是在PCB基本上制有复数个穿孔,该基板的一侧的每个穿孔处都设有两个异样区域且互为开路的导电原料,而且该导电原料是平铺于基板的外表上,有复数个未经封装的LED芯片放置于具有导电原料的一侧的每个穿孔处,单一LED芯片的正极与负极接点是使用锡球分别与基板外表上的导电材料连接,且于复数个LED芯片面向穿孔的一侧的外表皆点有透明材料的封胶,该封胶是呈一半球体的形状坐落各个穿孔处。归于倒装焊布局发光二极管。

  LED发光原理

  LED可以直接把电能转化为光能。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附着

  LED灯株在一个支架上,是负极,另一端连接电源的正极,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分类

  1、按发光管发光颜色分

  可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。

  根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管适合于做指示灯用。

  2、按发光管出光面特征分

  分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1;把φ5mm的记作T-1(3/4);把φ4.4mm的记作T-1(1/4)。

  由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。

  从发光强度角分布图来分有三类:

  (1)高指向性。一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。半值角为5°~20°或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或与光检出器联用以组成自动检测系统。

  (2)标准型。通常作指示灯用,其半值角为20°~45°。

  (3)散射型。这是视角较大的指示灯,半值角为45°~90°或更大,散射剂的量较大。

  3、按发光二极管的结构分

  有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。

  4、按发光强度和工作电流分

  有普通亮度的LED(发光强度10mcd);把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA,而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。

  除上述分类方法外,还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。

  相关知识

  LED的亮度是跟LED的发光角度有必然关系的,LED的角度越小它的亮度越高,生产工艺不一样,使用寿命略有不同。5MM的LED180度角的白光的发光强度只有几百MCD,15度角的光强在一万多两万MCD,在户外用大功率的LED,亮度就更高了,单个功率有1W、3W、5W,还有的是用多个大功率组合成一个大功率的LED,功率去到几百W都有。

  色温和亮度没关系,而亮度和流明值有关

  来看几个相关概念:

  (1)光通量(lm)

  由于人眼对不同波长的电磁波具有不同的灵敏度,我们不能直接用光源的辐射功率或辐射通量来衡量光能量,必须采用以人眼对光的感觉量为基准的单位----光通量来衡量。光通量用符号Φ表示,单位为流明(lm)。

  (2)发光强度(cd)

  光通量是说明某一光源向四周空间发射出的总光能量。不同光源发出的光通量在空间的分布是不同的。发光强度的单位为坎德拉,符号为cd,它表示光源在某单位球面度立体角(该物体表面对点光源形成的角)内发射出的光通量。1 cd = 1 lm/1 sr (sr:立体角的球面度单位)。

  (3)亮度(cd/m2)

  亮度是表示眼睛从某一方向所看到物体发射光的强度。单位为坎德拉/平方米[cd/m2],符号为L,表明发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量,它等于1平方米表面上发出1坎德拉的发光强度。

  (4)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。
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