蓝光LED光引擎设计思考
蓝光led效率 -回复
蓝光led效率-回复蓝光LED效率是指蓝光LED在能量转换上的利用率和效能。
蓝光LED是一种半导体光源，能够发出高亮度的蓝光。
它具有高效能、长寿命、节能环保等特点，在各种应用中越来越受到青睐。
然而，要实现高效率的光电转换，需要考虑诸多因素，包括材料选择、器件结构、制备工艺等。
首先，蓝光LED效率的关键之一是材料选择。
蓝光LED通常使用氮化镓（GaN）作为发光层的材料。
GaN具有优异的光电性能，能够实现高效的能量转换。
此外，掺杂不同的材料也可以改变发光颜色，实现多彩光源。
例如，通过在GaN中掺杂少量铟（In）和镓（Ga），可以实现绿色和蓝色LED的发光。
其次，器件结构对于蓝光LED的效率也起着重要作用。
常见的蓝光LED 结构包括晶体生长、P型层、发光层和N型层。
其中，晶体生长是制备高质量GaN薄膜的关键步骤。
通过选择适当的生长条件，可以获得低缺陷密度、高结晶质量的材料。
P型层和N型层的设计可以提高电荷注入效率，从而增加发光效果。
此外，还可以采用纳米结构、量子阱等先进结构来增强材料的光电性能。
制备工艺也是蓝光LED效率提升的关键环节。
在LED的制备过程中，常用的工艺包括光刻、沉积、腐蚀等。
光刻技术可以将电路图形转移到光刻胶上，用于制备金属电极和其他导电结构。
沉积技术包括化学气相沉积和物理气相沉积等，用于制备出各个层次的材料。
腐蚀技术用于调节材料的表面特性，提高光折射率和电子注入效率。
制备过程中的优化和控制可以降低杂质含量、提高结晶质量，从而提高蓝光LED的效率。
另外，热管理也是蓝光LED效率提升的重要考虑因素。
由于蓝光LED在工作过程中会产生热量，如果不能及时散热，会导致温度升高，影响器件的发光效果和寿命。
因此，在蓝光LED设计中需要考虑散热结构和散热材料的选择。
例如，可以选择热导率高的材料作为基板，增加散热效果。
同时，还可以设计散热结构，提高热量传导和散热面积，保持器件的工作温度在合理范围。
总结起来，蓝光LED效率的提高需要考虑材料选择、器件结构、制备工艺和热管理等多个方面的因素。
蓝光LED要点
P型掺杂技术
GaN基蓝光LED核心部分为pn结，因此对n型掺杂 和p型掺杂的控制显得尤为重要。而n型掺杂技术比 较简单，主要掺杂剂为Si，由于存在氮空位，使得 n型本底载流子浓度范围较高.
因此GaN基LED质量好坏的关键之一是获得高质量 的p型掺杂
Mg与H原子结合形成 络合物(Mg-H)。【H的 钝化使Mg失去活性】
那么光子晶体是什么样的结构，再从另外一个角度来 说明。光子晶体的特性就是周期构造，也因此会产生多 重反射。图一B表示了光子晶体所构成的波数向量数和 光的频率比例，可以发现频率的曲线不像图一A是那么 单纯，曲线已经会变得非常复杂，这个曲线会随着光的 多方向性，就是异向性而出现变化,而随着它的偏旋光性 ，就可以运用来设计出不同的产品。
发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。
其发光体——晶片的面积为 10.12ml(1mil=0.0254平方毫米)， 目前国际上出现大晶片LED， 晶片面积达40mil。
发光二极管的原理：当PN结正向偏置时，注入的少 数载流子在界面附近与多数载流子复合并放出能量。在普 通的二极管里，能量多以晶格振动（热能）的形式释放， 而在发光二极管中载流子复合放出的能量部分以光子形式 放出——电能转换成了光能。 其发光过程包括三部分： ①载流子激发； ②复合辐射； ③光能传输。
由于缺少蓝色色光，整个LED照明显示产业的瓶颈就 卡在这里。在这段时间里，手机屏幕的背光都是单色 的绿光，点阵显示屏最多红绿两色，有些地方应该还 能见到这些历史的残留。
蓝光二极管的研发
——20世纪不可能完成的任务！？
人们认为现有的晶体材料和工艺都无法产生能量 更高的蓝光。
难点：GaN薄膜的生长、浅能级高浓度p掺杂
1962年
新蓝光led目标80外部量子效率
新蓝光LED目标80％外部量子效率由日本松下电工（Matsushita Electric Works Ltd）与美国加州大学圣塔芭芭拉分校（USCB）共同研究的计划，已开发出具有43.6％外部量子效率的发光二极管（LED）。
外部量子效率是LED亮度的指标，而其数值大约是现有设计的两倍（图1）。
研究结果是在2008年1月于加州圣荷西举行国际光学技术展览研讨会Photonics West 2008中发表。
除了亮度以外，其芯片有特别122˚宽广的光学发射角，使它适合用在照明应用。
研究员相信效率可以更为改善，而根据一位松下电工的来源透露他们的目标是80％，超过现有商业化LED 的1.5倍。
无蓝宝石基板这新LED的结构很明显的与现有普遍的设计不同，研究团队称该结构为「mega-cone」，为一个六方锥的氧化锌（ZnO），大约0.5mm高，镶嵌在GaN半导体放射层的顶端（图2）。
其放射层的后端是连接到SiO2的介电层，铝反射膜及Si芯片通过电极上。
基本上大部分的GaN LED 是平面的组件，以p-与n-型的GaN晶体堆栈在蓝宝石基板上。
根据松下电工先进技术联合实验室LED装置nBT小组发表者Akihiko Murai表示，「这独特结构的采用是以提高其光发射效率，而不是用来改善发射层内的内部量子效率」。
外部量子效率是内部量子效率的产物（在发射层内产生的光）及光从芯片所输出的效率。
研究者藉由增加后者制造更亮的LED。
有两个关键的方法来利用，首先是在发射点使用ZnO，原因是因为它2.1的高折射率。
折射率愈高，光从GaN发射层将整个反射在ZnO界面上就愈不可能。
第二点是将ZnO形成一个六方锥。
当光从芯片输出时，其锥体的形状能有效地扩大发射角。
此种形状使用ZnO晶体的技术，是在2006年由相同的团队所提出，但他们同时也使用了蓝宝石基板，而外部量子效率最大值只达到23.7％，低于预期。
Murai解释说，「我们相信其低的效率是由于蓝宝石基板的热传导系数很低、及其它的因素」。
基于LED的DLP投影显示光学引擎的研究
ｆｕ ｄ ｔ ｎ ｏ ｒｈ ｒ ｘ ｅｉ ｎａ ｓｕ ｙｏ Ｅ ｒｊｃｏ ｓ ｕｌ ｏ ｎ ａｉ ｒｕｔｅ ｐ ｒ ｏｆ ｆ ｅ ｍｅ ｔ ｌｔｄ ｎＬ Ｄ ｐｏｅ ｔ ｒ ｉ ｗａ ｂ ｔ ．
Ｋ ｙ ｒｓ ｐｏｅ ｔ ｎｄｓ ｌ ； Ｅ Ｄ Ｐ Ｔ ｐｉｍａ Ｔ ａ ｅ ｒ ｅ ｗｏｄ ： ｒｊｃｉ ｉｐａ Ｌ Ｄ； Ｌ ； Ｉ ｒ ｏ ｙ Ｒ ｓ ； ｒｃ ｐｏ
有 更 大 的色 域 。本 文 研 究 以 大 功 率 Ｌ Ｄ 为 光 源 的 Ｅ ＤＬ Ｐ投 影 显 示 光 学 引擎 技 术 。
影 响 ， 际 的 能 量 利 用 率 会 有 所 降低 。 光 学 扩 展 实 由
量 的守恒关系可得 ： Ｅ 几 丌 Ｌ ｉ ０ Ｅ ｓｎ Ｄ （ ２）
行 了建模 、 模拟和设计 ， 并测得 系统的照度 图， 计算了系统的光能利用率和观测光的均 匀度 ， 为建立基于
Ｌ Ｄ光源的 ＤＬ Ｅ Ｐ投影显示光学引擎 系统的实验装置奠定了良好的基础。
关键词 ： 影 显示 ；Ｅ ＤＬ ； Ｉ 棱 镜 ； ｒｃｐ ｏ 投 Ｌ Ｄ； Ｐ Ｔ Ｒ Ｔ ａｅ ｒ 中 图分 类 号 ： Ｎ１ １８ Ｔ ４． 文献标 识码 ： Ｂ
１ 光 学 引 擎 的 设 计
光 学 引 擎 采 用 了 单 片 ０７ 英 寸 的 Ｄ ． ＭＤ 芯
其 中 ， 为 Ｌ Ｄ封 装 材 料 的 折 射 率 ：Ｇ ｎ Ｅ Ａ ｏ为
Ｌ Ｄ 的发 光面 积 ；８ Ｅ Ｅ Ｄ为 Ｌ Ｄ 封 装 介 质 中 光 的最 Ｌ Ｅ 大发射 半角。
由式 （ 和 （ 可 推 出 ： １） ２） Ａ日 Ａ Ｌ ＝ ｓｎ ８ Ｄ ｉ ｎ ｓｎ 日Ｌ ｉ Ｅ Ｄ （ ３） 又 由于 Ｄ ＭＤ 的长宽 比 为 ４３， 以 Ｌ Ｄ 的发光 ： 所 Ｅ 面 的长 宽 比也 为 ４３ ：。将 此条件 与 式（ 联 合 起来 可 ３） 得 出与 ＤＭＤ 匹配 的 Ｌ Ｄ 的发 光面 的长 和宽 。 经计 Ｅ
蓝光led的原理
蓝光led的原理
蓝光LED的原理是通过半导体材料的发光现象来实现的。
一般来说，LED是由正负两极构成的二极管。
当施加电压时，二极管中的电子从带负电的一极跃迁到带正电的一极，这种跃迁过程中释放出能量，并以光的形式辐射出来。
蓝光LED的原理基于能带理论。
在LED芯片中，有一个重要
的材料——半导体。
半导体材料的能带结构决定了其导电性和光电性能。
对于蓝光LED来说，主要使用的是镓铝砷（GaN）材料。
蓝光LED的制作过程类似于其他LED。
首先，在具有合适掺
杂的半导体衬底上生长多层半导体薄膜，形成P型和N型半
导体区域。
P型区域富含缺电子（空穴），N型区域富含过剩
电子。
两个区域交界处形成一个P-N结。
当外加正向电压时，电子从N端进入P端，并在P-N结处和空穴复合，释放出能量。
蓝光LED的关键是要制造出蓝光的发射。
其中的难点在于将
电子跃迁到合适的能级上释放蓝光。
通过选择合适的半导体材料和掺杂技术，可以实现电子的跃迁，并产生蓝光。
对于蓝光LED来说，主要的发光机制是通过镓原子与自由电子的复合
产生蓝光。
除了合适的材料和结构，蓝光LED的制作还需要高精度的工
艺控制。
通过精确的掺杂控制和高分辨率的制造技术，可以使
蓝光LED具有高发光效率和稳定性。
蓝光LED的原理基于半导体发光技术的基本原理，通过优化材料和制造工艺，可以实现蓝光的高效发射。
这种原理不仅适用于蓝光LED，也为其他颜色的LED提供了基础。
LED灯具结构及外观设计的思考与探索
当今LED应用产品的热门话题：路灯，受到诸多企业的关注与青睐，国内LED 应用产品厂商几乎超过2000家投入生产。
在行业展览会上，几乎所有路灯产品大体相同，千人一面，毫无特色。
我最近接待一位德国客户，他就直言不讳的说：“我考察你们多家名企的LED路灯产品，不是很满意，安装在德国街道上会影响整体建筑风格环境”。
建议我们结合地域文化开发具有工业化的又有艺术品味的设计产品。
然而我们LED行业内许多企业没有开发照明产品的经验，有的只是简单结构设计，没有照明创意造型设计，市面上单一的“裸体”路灯，存在着诸多的问题：一.其材料表面处理（含电源），难以经受长时间恶劣环境的侵蚀。
所谓的“裸体”路灯一般是散热器直接裸露在外面。
有些厂家认为这样更有利于散热，这样考虑的前提是灯具必须安装在一个比较干净、不受外界恶劣条件影响的环境中。
而实际应用中灯具都是直接安装在户外，可能遭遇酸雨、沙尘暴、暴雪、暴晒等各种恶劣环境。
由于铝合金比重较小，散热性能优越，所以LED路灯的散热器一般都选用铝合金，但铝合金的化学性能非常活跃，极易和酸碱发生反应，暴露在空气中也非常容易氧化，虽然经过阳极氧化处理后其耐腐蚀性能得到大幅提高，但灯具安装时仍不可能保证氧化膜没有受到破坏。
当氧化膜受到破坏后，铝合金活跃的化学性能就能表现出来。
在一些污染比较大的地方容易出现酸雨，酸水会积聚在灯体上某些缝隙和凹槽里，雨过天晴后缝隙或凹槽里的酸水可能是酸先挥发，也可能是水先挥发，如果是酸先挥发则会形成酸气，腐蚀灯体，如果是水先挥发，则酸水的浓度会变浓，也会腐蚀灯体。
受腐蚀的灯体不仅影响美观、散热，更影响机械性能。
另外，“裸体”式的路灯由于散热器本身的结构特性，致使它非常容易积累沙尘和雪。
覆盖在散热器上的灰尘会在使铝合金的散热性能大打折扣，积雪也不好，积雪表面上看起来更利于散热，但实际上在寒冷的天气里灯具的散热是足够的，相反如果大量的积雪反而会对灯杆造成巨大的压力。
LED光引擎
LED模块化-光引擎的发展LED 光引擎(LED light Engine)即包含LED 封装(元件)或LED 阵列(模块)、LED 驱动器、以及其他光度、热学、机械和电气元件的整体组合，该组合通过一个与LED灯具匹配的常规连接器直接连接到分支电路上。
因此LED 光引擎是一个介于LED 灯具和LED 灯之间的器件，与LED 灯的区别是它不含有标准灯头不能与分支电路直接连接，与LED灯具的相同点是可以具有设定的配光及散热功能。
该产品能有效的提高LED室内灯具的稳定性，提高各性能参数(如显色性，系统光效等)，因此是目前各大LED照明厂家的未来研发及推广的重点。
LED光引擎的意义：1、标准化制造，有利于LED灯具的推广；LED室内灯具市场五花八门，各行其道，相互的不可替换性这样给室内LED的推广以及照明设计，后期施工等带来了极大的不便利。
而LED光引擎是一个标准化的产品，LED 灯具厂根据不同应用场合来选择不同的LED光引擎来设计自己的灯具，就犹如球泡灯配合上各种各样的外壳，给光以无穷的可能。
同时光引擎的建立更有利于市场的互通性，避免光源与灯具的捆绑式销售等。
2、降低LED照明灯具厂家研发费用，缩短产品生产周期；LED灯具由于其特殊性，在行业规范尚不统一的阶段，其生产厂家需要除光学和结构以外的专业人士以外，还需配置电子、电气、散热，甚至是自控系统等额外的专业人士，为专业的LED照明厂家形成门槛，不利于整个LED行业的发展。
因为，在传统模式的基础上，将原有的光源厂整合为光引擎厂，由于光引擎已经考虑了电子电气等一系列光源所需问题，因此LED灯具厂就只需要考虑外部结构，二次散热和二次配光问题即可，从而大大减少了LED照明灯具的研发费用，缩短生产周期3、提升LED灯具整体性能。
由于LED光引擎明确规定了不同应用场合的输出流明，显色指数，色温等参数，故对提升LED灯具的应用品质有很大的提高和有效地保障。
由上图可知，Zhaga联盟与未来LED的行业规章及标准是互补的，是相宜得章，其结合将有效的解决LED照明的不可互换性以及“各自为王”的不便利性。
蓝光LED的制备与发光机理研究
蓝光LED的制备与发光机理研究随着现代科技的不断发展，人们对于光源的需求也越来越高，尤其是在家居照明和数字显示设备等领域，要求光源具有高亮度、节能环保等特点。
而蓝光LED的出现，无疑是实现这一目标的重要途径之一。
一、蓝光LED的制备蓝光LED是一种新型的半导体材料，其制备需要经过多个步骤。
首先，选定合适的基板材料，常用的有蓝宝石、氮化铝等。
然后在基板上沉积一层厚度约为几微米的n型半导体材料，如氮化镓。
接着在n型半导体材料上再沉积一层约为0.1微米的多层量子阱结构，时常用的是锗化镓和氮化镓交替沉积。
接下来，再沉积一层p型半导体材料，例如掺杂锗化镓等。
最后，再在p型半导体上加上金属电极，形成正负电极就制成了完成的蓝光LED。
二、蓝光LED的发光机理蓝光LED发光是由电子和空穴在p-n结区域再复合时放出能量而产生。
蓝光LED的发光机理是电子-空穴再复合，也就是当电子和空穴遇到一起时，它们会结合，能量会以光子的形式释放出来。
在普通的二极管中，当电流通过时，电子会流向n型半导体中，空穴会流向p型半导体中。
当电子和空穴达到p-n结区域时，由于它们原本所具有的电能被释放，光就产生了。
不过，蓝光LED与普通LED最大的不同就在于，蓝光LED需要使用含有铬离子的荧光粉来将蓝光转化为白光。
在使用荧光粉时，蓝光LED会发出蓝色的光，然后荧光粉会将其中一部分能量转换为黄色的白光。
三、蓝光LED的应用蓝光LED的高亮度、长寿命、低能耗等特性使其在LED照明、显示器件、激光、通信等领域得到广泛应用。
文献报道，随着最新的LED产品发布，蓝光LED的技术也持续进步。
目前，日光灯已经逐渐被LED灯取代，新能源汽车、航天航空、智能家居等领域的需求也越来越大。
在未来，蓝光LED在产业界和消费者界肯定有着广泛的应用前景。
总之，蓝光LED是当前出现的一种新型半导体材料，其发光原理、制备过程及应用领域等方面日益完善和成熟，对于发展节能环保技术，提高科学技术含量有着不容忽视的重要意义。
蓝光LED光引擎设计思考
进 入ＬＥＤ照 明灯具 的产业 ，为 ｒ 低 ＩＥＤ模组 ，而这些接 口与 引擎内部 益 。 这 是 一个 开 放 的 组 织 ， 会 － 降 叮 风 险和 成本 ，往往 只能 从购买现 成 的 使 用 的Ｉ Ｄ技 术 类 型 无 关 。 Ｅ ＬＥＤ光源 灯板 、Ａ Ｃ／ ＤＣ的恒流驱 动
此 ，ＬＥＤ照 明 灯 具 生 产 厂 家 需 要 聘 请 具 企业 ， 町以 很方便的将 Ｉ 光 引擎 寸 ，以 及ＩＥＤ光 引 擎 的 光学 ， 电 气 ＥＤ ｊ
电子 、光学 、结构 的设计 工程 师 ；而 用于新 型ＬＥＤ照明灯具 的批量生产 ，
热性 能 等 ，进 而 最 终 实 现 ＺＨ ＡＧＡ联
刚 进 入 ＩＥＩ照 明行 业 的 初 始 者 ，都 会 午 动 ，为ＬＥＩ光 引擎 开发标准进 行规 的 建 立 也 会 促 进 ＩＥＤ照 明应 川 领 域 技 ） 亍 ） 感 觉 不 知 所 措 ，从 何 入 手 为 好 ？ 刚 刚 范 。 ＬＥＤ光 引 擎 是 拥 有 规 定 接 口 的 术 的 创 新 ，并 提 升 社 会总 体 经 济 效
有 很 多传 统 照 明 灯具 厂 的 业 主 希 望 东 芝等 在 内 的全 球９ 照明行 业 巨头 家 能 如买灯 泡那样 省 合 作 组 织—— “ ＬＥＤ 光源＋ ／ 恒流 驱动 电源 ” Ａ Ｃ ＤＣ ＺＨＡＧＡ联 盟 ， 目前 参与成 员已有 ２ ５
传 统 的 照 明灯 具 只 不 过 是 一 具 电 器 产 从 而加快 了从新 产 品设计到 量产 的进 盟 内不『 ４制造 商之 间产 品的兼容性 、 品 ，传 统 灯 具 厂 家 主 要 设 计 、生 产 灯 程 ，大大缩短 ｒ 新产品开发周期。 具 的 结 构 造 型 ，发 光 源 — — 灯 泡 是 向 专业厂买来插上就能用的通用件 。 Ｚ ＡＧＡ 盟 Ｈ 联 瓦换 性 。
蓝光发光二极管的设计与制备
蓝光发光二极管的设计与制备近年来，随着半导体材料和制备技术的不断发展，蓝光发光二极管（LED）已经广泛应用于照明、显示、通信等领域。
而其核心技术就是如何设计和制备高效、稳定的蓝光LED。
本文将介绍蓝光LED的设计和制备过程，并着重探讨其中的关键技术。
一、蓝光LED的设计蓝光LED是一种半导体材料器件，其核心是p-n结。
在此基础上，需要设计出合适的材料体系、器件结构和工艺流程，以实现高效、稳定的蓝光LED。
首先，需要选择合适的半导体材料体系。
目前在蓝光LED制备中，主要采用氮化镓材料体系。
由于氮化镓具有宽的带隙和高的电子迁移率，使得其在光电器件中具有优越的性能。
此外，还可以添加杂质使其发出不同颜色的光。
其次，需要设计出合适的器件结构。
通常蓝光LED的结构包括p电极、n电极和激活层。
其中激活层是通过掺杂添加杂质，使得半导体材料在电子和正空穴的复合过程中，放出光子而实现发光的。
最后，需要考虑工艺流程。
在制备过程中，需要采用多种技术，如化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、分子束外延（MBE）等。
此外，还要考虑电极的制备、激活层掺杂等工艺环节。
二、蓝光LED的制备制备高质量的蓝光LED需要多种工艺步骤的完美配合。
其中最主要的步骤包括：1.化学气相沉积法制备n型氮化镓薄膜。
这是制备n型材料的常用方法。
在此过程中，通过在沉积时掺杂二甲基铝、二甲基硅等杂质，来控制材料的导电性和载流子浓度。
2.物理气相沉积法制备p型氮化镓薄膜。
与n型材料不同，p型材料的掺杂无法通过化学气相沉积实现。
因此需要采用物理气相沉积技术。
在此过程中，通过掺杂铝、铱等元素来控制材料的导电性和载流子浓度。
3.光刻技术制作阴阳极。
通过制作光刻模板，然后在氮化镓上打上荧光素的图案。
然后进行光刻，并用荧光素进行刻蚀。
4.离子注入法控制材料浓度。
通过离子注入使其浓度发生改变。
通过以上工艺步骤的组合使用，就可以制备出高质量的蓝光LED。
三、蓝光LED的应用前景目前，LED已经成为化危变化中最为重要的能源之一。
LED光源的发展与照明设计思路
光源©照明■{2020年第9期。
L E D光源的发展与照明设计思路刘霞国网慈利县供电公司（湖南张家界427200)摘要：L E D光源是一种新型光源产品，其主要优势在于节能环保、显色效果好、安全系数高等。
当前，L E D光源已在变 电站照明、城市照明、景观照明等领域得到广泛应用。
L E D光源接近自然光，能为人们提供更为安全和舒适的视觉环境。
文章阐述了 L E D光源的发展情况，并详细分析了其照明设计思路，旨在为L E D光源的实际应用提供必要的指导和建议。
关键词：L E D光源：照明设计；照明灯具〇引言现如今，科技水平的显著提高，促进了绿色能源的 蓬勃发展，且在各领域中均发挥着非常关键的应用价值。
LE D光源作为新型照明能源，也是绿色能源的一种，具 有非常多样且显著的优势，在各领域得了广泛应用。
然 而，在LE D光源的具体应用中，极易受到多种因素的影 响，导致其作用和优势得不到有效发挥，故而相关人员 必须充分明确和掌握LE D光源照明设计思路，将该光源 产品加以有效应用[Wi。
1LED光源的发展情况目前，由:P白炽灯存在光效较低、使用寿命较短、节能效果较差等问题，逐渐被荧光灯所取代；荧光灯历 经30多年的发展，现在己成为电气设计与具体使用的主 流。
在此期间，人们逐渐研发出了紧凑型荧光灯，其属 于一种一体化荧光灯，因具有使用简便、体积较小等优 势，一度得到广泛应用，然而该类光源始终无法取代荧 光灯[3]。
荧光灯的光效可达80 1m/W,而紧凑型荧光灯 管光效仅仅达50〜60 lm/W,因此荧光灯更受各领域的 认可。
但是，对于走道等对照度要求比较低的场所，紧 凑型荧光灯就能很好地满足其照度要求。
与荧光灯相比, 金卤灯CDM具有更高的光效，约为100 lm/W,主要适用 于室外场所。
在具体应用中，若照度要求cosp=0.85，那 么所选用的CDM光源功率不可超过1 000 W;若照度 要求cos<?>=0.9，那么所选用的CD M光源的功率必须在1 000 W及以上[4]。
LED显示屏中所用的蓝色与绿色芯片解析
LED 显示屏中所用的蓝色与绿色芯片解析
LED 的工作原理是在正向导通的情况下，注入二极管P/N 节区的电子和空穴相遇复合，将电势能转换为光能。
所发出光子的波长（也就是光的颜色）是由半导体的能带宽度决定的，通俗地讲，半导体能带宽度越宽，发出的光子能量越大，对应的波长越短，简单的换算关系是：（nm）。
当前蓝、绿光LED 器件的材料基础是III 族氮化物半导体，也就是GaN 为主，InN、AlN
为辅的四元AlGaInN 合金体系。
目前，绝大部分蓝、绿光LED 芯片的量子阱发光层材料是由InxGa1-xN 合金和GaN 组成的，由于InxGa1-xN 合金的能带宽度随着InN 的比例x 变化，可以在3.4eV（对应GaN 的能带宽度）和0.7eV（对应InN 的能带宽度）调整，所以理论上这个材料体系可以覆盖整个可见光光谱区域。
但是，目前的材料制备技术是基于GaN 晶体的外延层生长技术，只能生长含InN 组份较低的合金材料。
InxGa1-xN 合金在InN 的组份x>15%以后，晶体质量急剧下降。
实际上，目前工业界的技术水平通常做到蓝光芯片的电光转换效率大约是绿光的2 倍，就是因为前者的InN 组份远小于后者，绿光器件中InN 的组份估计已经在30%以上（InGaN 合金材料精确组份的测定目前在学术界还是一个疑难科学问题）。
也就是说，目前的技术还很难通过继续增加InN 的组份，使得InGaN 合金器件能高效率地发出红光。
但值得庆幸的是，早在上个世纪90 年代，III 族磷化物体系（也通常表述为四元体系，AlGaInP）已经成为红、黄光LED 器件成熟的材料基础。
这两个材料体系的基本物理特征以及。
茅于海经典设计之一种极高光效的LED光引擎
茅于海经典设计之一种极高光效的LED光引擎现在LED光引擎已经是一个业内很多人都知道的一种新产品，也知道它主要是把LED驱动源和LED发光板集成在一起的模块，但是可能对于这种光引擎到底有哪些优点还不是非常清楚。
可以说推广光引擎的最大好处有以下几个方面。
1. 降低LED照明灯具厂家研发费用，缩短产品生产周期 因为所有LED灯具的光学和电气指标都由光引擎生产厂家制定了。
甚至还推荐了相应的散热器。
灯具厂家只要把光引擎安装到散热器里面去就可以了。
灯具厂商甚至不需要经验丰富的光学、电子工程师，也不需要购买昂贵的光学和电子仪器设备。
换句话说，光引擎可以大大降低LED灯具厂的准入门限，但却不会因此降低LED灯具的产品质量。
当然这要求光引擎的生产厂家本身就要有极高的水平才行。
2. 推广光引擎可以大大加速LED灯具的推广 最近几年随着白炽灯的禁产、禁销，LED灯具即将迎来爆炸式的增长。
LED灯具厂如雨后春笋般的大量涌出。
这虽然是一种必然趋势，但是也带来了很多问题，尤其是表现在LED灯具的质量上的良莠不齐和个别厂商之间的无序的价格战。
LED光引擎的出现可以在很大程度上解决这类问题。
因为质量是由几家生产光引擎的大厂决定，价格也不可能有太大的出入。
这就大大地减少了由无序竞争而引起的内耗。
有助于LED灯具产业的高速发展。
3. 提升了LED灯具的整体性能 例如提高了整体光效(lm/W)，这里是指包括电源效率在内的整体光效，当然对于整灯来说也还应当包括灯罩的透光率(不过这不是由生产光引擎的公司负责，而是由生产散热器的公司负责)。
又如色温，显色指数，等也可以按需。
【专家思路】蓝光“LED白炽灯“的设计思考
【专家思路】蓝光“LED白炽灯“的设计思考白炽灯（incandescent lamp）自发明至今全世界使用了100 多年。
白炽灯是将交流市电直接加在钨丝电阻上，使其发热而发光，从而照亮黑暗，使全世界数亿人口在夜晚有了电灯带来的光明与快乐生活，以及劳作的方便。
白炽灯是将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。
自1879 年，美国的托马斯·爱迪生制成了碳化纤维（即碳丝）白炽灯以来，经人们对灯丝材料、灯丝结构、充填气体的不断改进，白炽灯的发光效率也相应提高。
但白炽灯的发光效率及其他光点参数比节能灯、卤钨灯等新光源差，正逐步被新光源取代。
2012 年10 月1 日起，中国将禁止进口和销售100 瓦以上普通照明白炽灯。
如何将LED 灯设计制造得如同白炽灯一样应用方便？是摆在千百位LED 照明灯具设计师面前的重大课题。
蓝光”LED白炽灯”也许可以。
蓝光”LED白炽灯”的设想2011 年春夏，在设计”蓝光LED 光引擎”时已经联想到设计蓝光”LED白炽灯”的方案。
鉴于传统的白光LED 是直接在蓝光LED 上涂覆黄磷荧光粉的，由于白光LED 点亮后热量很高，黄磷荧光粉在长期高温熏烤下容易变性，导致用久之后显色指数变差。
在LED 灯具内，如将黄磷荧光粉不直接涂覆在白光LED 上，而是将黄磷染色在PVC 灯罩上，在灯具内与蓝光LED 保持一定的距离，两者叠加使用，同样可求得LED 灯具的白光或暖白光效果。
由于黄磷滤色灯罩远离LED 热源，因此，不会因LED 光源的长期高温烧烤而老化变性，CRI（演色性）基本不变；黄磷滤色灯罩的配方可调，灯光的颜色、色温可随客户的需要调制，可满足客制化的要求，生产差异化的产品。
蓝光LED亮度及散热的研究
蓝光LED亮度及寿命的研究选题意义早在1907年，Henry Joseph Round就发现了电致发光效应。
然而，直到1962年才研究出第一支GaAsP红光LED，1971年，出现了绿光，橙光和黄光LED，1989年，Ammano 和Akasaki研制出GaN p-n结LED，1993年，日本日亚化工公司宣布InGaN蓝光和绿光LED 问世，1995年，白光LED诞生。
近半个多世纪以来，半导体材料和技术发展迅速，尤其在集成电路，微电子器件和光电子器件等方面发展飞速。
以发光二极管（LED）和太阳能电池为代表的光电子器件在近二十年中取得了突破性发展，寿命长、功耗低的新型LED已趋于成熟，并迅速市场化，掀起一场照明灯的变革。
由于传统的白炽灯灯光具有颜色偏黄、发热量大、功耗低、发光效率低、色彩单一，使用寿命短等缺点，随之而掀起利用日光灯照明的新型技术，日光灯相对白炽灯而言，光颜色趋于自然光，效率也较高，但日光灯光线不够柔和，而且频繁闪烁使得照明舒适度不高，另外由于其结构等原因导致使用寿命短使得人类对照明有更高的期望和要求。
相对于传统的照明灯，LED利用半导体载流子辐射复合发出光子的特性，从根本上解决了传统照明所面临的寿命短，能耗高，发热多等技术难题。
LED 照明技术作为当今最尖端、最前沿、最具有科技含量的照明技术，在不久的将来，必将淘汰传统的照明技术。
据调查显示[1]，截止2008年，国内从事LED显示应用产品的生产企业超过1000家，从事LED显示应用产品包括销售、生产、配套服务等企业估计不少于3000家，2008年年产值逾100亿元，其中超过半数的厂家集中在华东和华南地区。
预计到2010年，国内LED年产值有望逾1000亿元。
在北京2008年“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的带动下，LED照明作为高科技照明技术的代表，遇到前所未有的发展机遇。
随着蓝光和绿光GaN基LED的研制成功，通过三基色的组合，可显示各种彩色图案，LED的应用正在由照明、单色显示向彩色装饰、彩色显示屏等多方向发展。
LED光引擎产品技术与未来发展
LED光引擎产品技术与未来发展一、LED光引擎照明产品最关键的部件就是光电部分（电光源），目前所有的传统照明产品的光电部分都使用了标准化的产品规格和接口。
LED照明产品一部分使用了同样的方式，而多数的LED照明产品其光电部分都没有形成标准化，市场状况繁杂。
LED光引擎就是LED照明灯具中的光电部分，而且未来期望能通过市场的逐渐发展形成标准化产品。
简要定义：LED 光引擎（模组）是介于LED 灯具和LED器件之间的部件。
使用该部件，再结合灯具外壳，即可构成灯具产品。
可以将LED光引擎当作是一个黑盒子，内部是不同的实现方式，而外部的接口则是一致的。
随着市场的成熟应用，LED光引擎也被定义为发光器件与驱动一体化的标准光电产品。
二、LED光引擎技术发展LED照明产品的渗透率、光效等与理论值和目标值还有很大差距，技术上还需要有较大突破。
LED光引擎产品所涉及的技术面很广，将是多学科技术与信息技术的结合，呈现以下发展趋势：✧提高LED光引擎的系统效能✧提高LED光色质量及显色性表征值✧开展智能照明的研发及应用✧拓展产品应用领域三、LED光引擎技术与产品现状国外的企业使用开关电源以及分体式的设计方案，抢占高端户外应用市场。
虽然价格非常高，但其品牌效益和质量水平同样也较高，故而能得到优质客户的青睐。
其AC驱动方案的产品并没有什么技术优势和价格优势，因此应用范围也极小。
国内的厂家为了快速的抢占国内的市场，很多都已经抛弃的品质和效能的概念，使用对低成本的CCR方案，集中在如何把产品成本降到更低的设计思想上。
从2010年到16年上半年，经过6年时间的发展，LED光引擎产品已初步形成规模化。
无论国际或国内的市场上都可以看到光引擎产品的身影，而他们的产品性能和质量水平也是参差不齐的。
✧国际产品：多种技术方案相结合，品质好、性能优，应用范围略宽。
价格较高，市场占有率低。
✧国内产品：技术方案较单一，应用范围偏窄。
中高品质较少，主要追求低价格，市场占有率高。
蓝光led机理
蓝光led机理蓝光LED（Light Emitting Diode）是一种半导体发光器件，其发出的光波长在蓝色光谱范围内，通常为450-470纳米。
蓝光LED 的机理涉及到半导体材料的能级结构和载流子的输运过程。
蓝光LED的基本结构由P型半导体、N型半导体和活性层组成。
活性层是指位于P型半导体和N型半导体之间的蓝光发射区域，通常由镓铝砷（GaAs）和氮化镓（GaN）等材料构成。
当外加正向电压时，P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子在活性层相遇，发生复合反应，释放出能量。
这些能量以光子的形式发出，形成蓝光。
蓝光LED的发光机理是基于半导体的能带理论。
半导体材料的能级结构决定了它的导电性质和光电特性。
在半导体中，通常存在导带和价带，两者之间的能隙决定了材料的能带宽度。
在正常情况下，半导体处于绝缘态或非导电态，因为导带和价带之间的能隙太大，电子无法跃迁到导带中。
而在掺杂或外加电场的作用下，半导体的能带结构发生变化，形成导带和价带之间的能隙变小，使得电子能够跃迁到导带中，从而形成电流。
蓝光LED的活性层材料通常是III族元素和V族元素的化合物，如GaAs和GaN。
这些材料具有较大的能带宽度，使得电子在其内部输运时具有较高的能量。
当外加电压作用下，P型区域的空穴和N 型区域的电子会在活性层中相遇并发生复合反应，释放出能量。
这些能量以光子的形式发出，形成蓝光。
蓝光LED的发光机理还涉及到载流子的输运过程。
载流子是指带电粒子，包括电子和空穴。
在蓝光LED中，P型区域的空穴和N型区域的电子在活性层中相遇，并发生复合反应。
为了提高载流子的相遇概率，需要优化活性层的结构和材料。
例如，可以通过在活性层中引入量子阱结构，将载流子限制在特定的空间区域内，增加它们之间的相互作用机会，从而提高发光效率。
蓝光LED的机理研究对于LED技术的发展具有重要意义。
通过深入理解蓝光LED的能带结构、载流子输运过程以及活性层的优化设计，可以进一步提高LED的发光效率和颜色纯度。
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蓝光LED光引擎设计思考
LED照明市场呼唤LED光引擎
LED照明灯具的蓬勃发展，千军万马竞相加入，在全世界几乎每天都有新公司诞生，特别是室内照明的海量市场，迫使传统的照明企业试水加盟。
LED照明灯具是一个电子产品，它不仅需要如传统灯具那样的结构、外壳，还必须给予各种串、并联矩阵的LED 光源灯板、AC/DC 的恒流驱动电源、铝或陶瓷等的散热器，LED 照明灯具生产厂家需要聘请电子、光学、结构的设计工程师；而传统的照明灯具只不过是一具电器产品，传统灯具厂家主要设计、生产灯具的结构造型，发光源----灯泡是向专业厂买来插上就能用的通用件。
目前的LED 照明灯具设计五花八门、各行其道，给生产、使用和产业管理都带
来不便，特别是从传统照明灯具厂转型到LED 照明灯具厂，或刚进入LED照明
行业的初始者，都会感觉不知所措，从何入手为好？刚刚进入LED 照明灯具的
产业，为了降低风险和成本，往往只能从购买现成的LED 光源灯板、AC/DC的恒流驱动电源、铝或陶瓷等的散热器来拼装。
有很多传统照明灯具厂的业主希望能如买灯泡那样省力，买一个现成的“LED 光源+AC/DC恒流驱动电源”的模块，
放入其传统灯具的壳体内就可华丽转身为一款新的LED 照明灯具。
现在梦想可
以成真啦，LED 照明灯具专用的，LED光源和AC/DC 恒流驱动电源一体化的模块--LED 光引擎已经诞生，并可大批量生产。
传统照明灯具厂和新入门的LED照明灯具企业，可以很方便的将LED 光引擎用于新型LED 照明灯具的批量生产，从而加快了从新产品设计到量产的进程，大大缩短了新产品开发周期。
LED照明市场呼唤LED 光引擎早日诞生，并尽快进入照明市场。
ZHAGA 联盟
今天，LED 照明灯具设计者与用户面临的一个挑战是，光源与驱动电路之间没有标准化接口。
欧洲的ZHAGA 联盟发起了一场全行业的行动，为LED 光引擎开发标准进行规范。
LED 光引擎是拥有规定接口的LED 模组，而这些接口与光引擎
内部使用的LED 技术类型无关。
事实上，在2010 年2 月初，Cooper Lighting 、 Osram 、松下、飞利浦、东芝等在内的全球九家照明行业巨头宣佈将发起成立一个合作组织---ZHAGA 联盟，目前参与成员已有25 家公司。
厂商生产的产品可有互换性。
为了配合LED 技术持续且高速的发展，藉由定义
各种专用光引擎介面接口资料，ZHAGA 标准将涵盖物理尺寸，以及LED 光引擎
的光学、电气与热性能等，进而最终实现ZHAGA 联盟内不同制造商之间产品的
兼容性、互换性。
ZHAGA 标准的建立，将有助於防止不相容光引擎的市场分化，使消费者可以安心选择和购买市场上具有可兼容性的LED 照明灯具產品，同时亦能持续享受LED 照明技术所提供产品效能的升级。
此外，ZHAGA 标准的建立也会促进LED 照明
应用领域技术的创新，并提升社会总体经济效益。
ZHAGA 联盟是一个开放的组织，会员可共享其IPR 智财权，开放照明产业内各公司的加入。
该组织成员包括LED 光引擎和LED 灯具的生产厂商，也包括零部件供应商(例如散热片和光学零部件)。
ZHAGA 联盟推动LED 光引擎介面接口标准如图1 所示。
图1 ZHAGA 联盟推动LED 光引擎介面接口标准
LED 光引擎
目前所能见到的 LED 光引擎大多数是用白光LED 来做光源的，如Osram的PrevaLED 核心的光引擎，输出流明达800 - 3,000lm、色温3,000 K--4,000K 、CRI 显色指数> 90 、视角宽度> 130°、系统效率可达75 lm/W(图2)。
它的应用与散热器的安装十分简单方便，如图3 所示。
图2 PrevaLED 核心的光引擎
图3 应用安装十分简单
富昌照明的simplELED 光引擎，由3 个大功率暖白色LUXEON Rebel LED组成，该LUXEON Rebel LED 按ANSI 分档，相关色温为3000K，每个LED产生的最小光通量为66 流明。
该光引擎包括一个Carclo 三透镜底座，具有20mm35°磨砂宽光束的单LED 透镜，以及泰科Mini CT 连接器(图4)。
图4 simpleLED 光引擎
白光LED(WLED)用久变性问题
传统的白光 LED 是直接在蓝光LED 上涂覆黄磷荧光粉的，由于白光LED点亮后热量很难散发，黄磷荧光粉在长期高温熏烤下容易变性，导致用久之后显色指数变差。
在LED 灯具内，如将黄磷荧光粉不直接涂覆在白光LED 上，而是做成一黄磷滤色镜，在灯具内与蓝光LED 保持一定的距离，两者叠加使用，同样可求得LED 灯具的白光或暖白光效果。
由于黄磷滤色镜远离LED 热源，因此，不会因LED 光源的长期高温烧烤而老化变性，CRI 基本不变；黄磷滤色镜的配方可
调，灯光的颜色、色温可随客户的需要调制，可满足客制化的要求，生产差异化的产品。
设计蓝光LED 光引擎
蓝光 LED 光引擎的架构设计是一种创新的理念，完全不同于前述的白光LED 光引擎。
蓝光LED 光引擎将蓝光LED 光源板、AC/DC 恒流驱动电源板、黄磷滤色镜集成在一体。
其架构原理如图5 所示，市电经AC/DC 恒流驱动电源变换输出恒流直流电点亮蓝色LED 光源，蓝光经黄磷滤色镜的过滤，使LED 光引擎发出白光或暖白光。
工作原理如图6 所示。
图5 蓝光LED 光引擎的架构
图6 蓝光LED 光引擎的工作原理
恒流驱动电源
恒流驱动电源是整个光引擎的动力源，因此要选用集成功能强大、应用电路简洁，能满足光引擎对驱动电源的能效、功率因素、EMC 等要求的单级驱动IC，采用初级段控制的PSR 电源电路既可满足需要又可以节省空间和生产成本。
图7 是在上海三品照明设计开发的蓝光LED 光引擎的实物照片，在一标准的壳体内，底部铝基散热板上紧密贴装的是蓝光LED 光源板，环形的PCB 板是恒流驱动电源，电源线可直接连接AC。
这款蓝光LED 光引擎还具有光引擎内部温度智能控制功能，内置温度传感器，当光引擎内部达到设定保护温度(75-80 ºC)时，温度控制电路开始动作，将输出电流按1/256 阶的速度下降，直到灯具温
度降到设定保护温度之下，输出电流恢复正常。
以达到保护LED 光源和驱动电源寿命的目的。
恒流驱动电源采用全电压设计，AC90-260V 宽电压范围输入，功率因素(PFC)>0.9，效率>80-85%，色温为2700-3000K，5000-6000K，CRI>80 以上。
如有其它色温和CRI 的要求，可以特别定制。
并有调光和不调光2 种可供选择。
在底部的铝基散热板外侧覆有荷兰进口的工程导热塑胶片，强化热量的传导。
外部散热器可通过铝基散热板底部3 个螺丝孔方便的锁紧。
图8 是该蓝光LED 光引擎系列产品。
为确保品质目前的黄磷荧光滤色镜全部美国进口。
传统照明灯具厂和新入门的LED 照明灯具企业，可以很方便的将此蓝光LED 光引擎用于筒灯、嵌灯、天花灯等LED 照明灯具新产品中。
蓝光LED 光引擎将海量应用在商业照明和室内照明的LED 灯具内，市场前景十分看好。
图7 上海开发的蓝光LED 光引擎实物照片
图8 蓝光LED 光引擎系列产品
恒流驱动电源的IC 目前市场可以有多种的选择，如是考虑隔离的电源，建议选用可以初级侧控制的驱动IC，如图9 所示AC/DC 恒流源电路图，因此设计的PSR 电源电路简洁，使用元器件少可有利于生产调试和有效地降低成本。
图9 AC/DC PSR 恒流源电路图
“能源之星”对LED 光引擎的要求
在“能源之星”有关住宅用照明设备认证计划中，有对使用LED 光引擎的照明灯具的要求。
其中对于灯具中使用的LED 光引擎，有具体的规定(见表1)。
这里的LED 光引擎是指LED 灯具中的一个子系统，包括一个或多个LED 封装，或一个LED 阵列，或一个LED 模块；一个LED 驱动电源；电气和机械介面；以及一个提供散热功能的整体散热槽。
LED 光引擎还可包含附加的提供美学、光学和环境控制功能(散热除外)的零件，它主要与分电路相连接。
表1 “能源之星”对照明灯具中使用的LED 光引擎的要求。