雷士照明：LED基础以及运用
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SMT(Surface Mount Technology 中文:表面黏著技术）元器件中的一种， 可以进行回流焊，适合于自动化大规模生产
小功率LED一般为单颗0.2W以下，常见的有 3528 / 3014 / 5050 中功率LED一般为单颗0.2W~0.5W，常见的有5630 / 2323 / 3030
光与色---LED基础参数
波长 (Wavelength )
光是一种电磁波 波长决定光的颜色
可见光的波段从Hale Waihona Puke Baidu光(约 380nm )到红光(780nm )
不可见光的波长 * 红外线长于 780nm
* 紫外线短于 380nm
x-射线 紫外线 100-380nm 可見光 380-780 nm
光分布---朗勃型光分布
光与色---LED光源相关特性解读
LED电性能参数 Tj＠ 85℃参数 Tj：PN结的温度
光与色---LED光源相关特性解读
LED正向电流与 光通量关系图
Tj＠ 85℃参数
LED结温与光通量 关系图 Tj＠ 85℃参数
光与色---LED光源相关特性解读
LED正向电流与色 坐标漂移关系图
温组成一条直线，与黑
体轨迹相交，此直线上 任何一点的相关色温等
于交点的黑体色温。
每一个不同的色坐标点 有不同的颜色表征
CIE1931 色度图
光与色---LED白光的产生 加色原理
红+绿+蓝=白
蓝+黄=白
红+青=白 绿+品红=白
光与色---LED白光的产生
1. RGB三种LED波长匹配混光 2. 蓝光LED加黄色荧光粉
光与色---LED白光的产生
几种常见的光谱分布---现阶段主流技术路线的白光LED光谱不连续
图1.太阳光光谱图
图2.白炽灯光谱
图3.紧凑型荧光灯CFL光谱
图4.RGB混光LED灯光谱
图5.InGaN LED激发黄色荧光粉白光光谱
光与色---LED光源相关特性解读
LED基本尺寸---以Cree XB-D为例 （2525）
光与色---LED基础参数
光通量Φ: 通过发光二极管的正向电流为规定值时，一光源所发射并
被人眼感知之所有辐射能称之为光通量。单位:流明(lm)
发光强度: 光源在单位立体角内发射的光（或辐射）通量。
I=dΦ/dΩ。单位:砍德拉（cd）
照度: 照度是用来说明被照面上被照射的程度。
E =dΦ/dA。单位：勒克斯（lx）
LED光源的优点
传统照明光源 • 白炽灯
发光二极管(LED)
• 长寿命
• 能源转换效率高
• 数字化调光调色 • 体积小 (设计自由度高) • 方向性光源
• 卤素光源
• 固态光源/抗震性强
• 启动迅速
• 荧光光源
• 无红外/紫外光线 • 低电压 • 不含汞/水银
• 气体放电光源
Energy Consumption Hazardous Substances Less Weight Recycling and Disposal Lifetime Reliability
LED基础及运用
什么是LED
什么是LED---LED发光原理
• LED：light emitting diode------发光二极管
。
• LED自发性的发光是由于电子与空穴的复合而产生的。
• 当LED两端加上正向电压，电流从LED阳极流向阴极时，电子由N区注 入P区，空穴由P区注入N区。 • 如下图，在电动势的作用下，电子对从能量高的能级跳跃到能量低 的空穴，据能量守恒，多余的能量以光和热的形式释放出。
中 游 封 装
硅胶、环氧树脂 支架、其他配件
半 导 体 行 业
配套件
下 游 应 用
背光源产品
手机、数码相 机/相框等便携 电子产品，监 视器/液晶彩电 /电脑/人机界 面
LED灯具
城市景观亮化 地埋灯、水底 灯、草坪灯、 庭院灯、灯箱 、 广告字、投光 灯、泛光灯、 点光源、灯条
指示/显示
显示牌、银行。 证券、机场、 车站、体育场、 广场显示屏
透镜 透镜
反射器
混光腔
•小角度照明产品内应用 •可设计出不同配光方式 •材料多为PMMA或者PC •PMMA效率比PC略高
•用于大角度照明产品 •配光以轴对称性为主 •较难控制配光 •多为铝旋压或者塑胶镀银 •角度与反射器的深度与出光 面大小有较大关系
•眩光小 •可用于多色混光 •多用于筒灯产品 •出光面的均匀度与 混光腔的深度和反 射面的斜度有较大 关系
光与色---LED光源分类
功率型LED一般为单颗1W以上，典型驱动电流多为350mA，比如Cree XPE最大驱动电流可以1000mA，XP-G最大驱动电流可以达到1500mA，而XM-
L最大驱动电流则可以3000mA。
光与色---LED光源分类
COB:将多个芯片高密度地集成在一起封装而成的功率型LED。可以获 得较高的光通量，可以获得比较好的颜色一致性，不需要SMT贴片和 回流焊焊接，尺寸较小，灯具外观设计变得容易。
汽车灯
仪表盘灯、刹 车灯、尾灯、 牌照灯、阅读 灯、转弯灯、 前照灯等
照明领域
重点照明灯具、 筒灯、杯灯、 壁灯、 防爆灯、 路灯、隧道灯
LED灯具系统概念 光与色
光源 二次光学
电 源
LED灯具
外 观 、 结 构
散热
考核：认证、测试
光与色---LED光源分类
SMD：它是Surface Mounted Devices的缩写，意为：表面贴装器件，它是
光与色---颜色一致性
对LED室内照明的灯具，目前最为通用的标准是Ansi C78.337-2008。 其范围是沿黑体曲线将颜色分为8个四边形。如图所示，每个四边形 大约与7 SDCM相近，略大于7 SDCM。
光与色---颜色一致性
在CIE 1931色度图中，离开黑体曲线，向任何一个方向偏离，颜色都会 有相应的变化。人眼可以明显感觉出处于7 SDCM范围内远离的两点 的颜色的不同。较为理想的情况，是将颜色控制在3 SDCM，在建筑 的装饰照明，为了保证颜色一致性，甚至要求2 SDCM。
例如: 2700K 3000K 3500K 4000K 5000K 6500K 烛光色 暖白色 白色 冷白色 日光色 冷日光色
光与色---LED基础参数
相关色温:对于某些光源发射的光（比如气体放电灯和LED)的颜色和
各种温度下的黑体辐射的颜色不完全相同(色坐标有差别).若光源发射 的光与黑体在某一温度下辐射的光颜色最接近,则黑体的温度称为该 光源的相关色温。 关于相关色温，标同一色温的光源，处在色温直线的不同位置，其颜 色不一样，给人们选择光源带来很大的问题（颜色一致性差）。
灯具的功率为30W，色温为3000K，光束角为15度。
3000K色温分bin图
色差图A2
色差图B4
色差图C2
光与色---颜色一致性 色容差：用麦克· 亚当椭圆（Mac Adam Eclipse）来限定颜色区域是比
较普遍的做法。如对荧光灯， 美国的Ansi C78.376-2001标准要求是 各个色温不能超过4步的麦克· 亚当椭圆（4-Step Mac Adam Ellipse或 4 SDCM）。IEC标准相对而言较宽，为5 SDCM。
光与色---颜色一致性
对室内照明应用， Ansi C78.337-2008定义得还不够严格！！
光与色---混Bin技术得到好的颜色一致性
由上述的资料可以看出， Ansi C78.337-2008所要求的色容差略大于7 SDCM，其色差是相对明显的，如上面看到的301的导轨射灯所用不同
的3个不同的Bin的LED所表现出来的色差非常明显。以3000K XP-E为
Tj＠ 85℃参数
LED Tsp与色坐标 漂移关系图 If＠ 350mA参数
光与色---LED光源相关特性解读
LED光源分Bin---亮度Bin
光与色---LED光源相关特性解读
LED光源分Bin---VF Bin 以Philips Rebel ES为例
Cree公司不区分VF Bin
LED光源分Bin---Color Bin 以Cree XB-D为例 Tj＠ 85℃参数
亮度:亮度也是用来表示物体表面发光强弱的物理量，被视物体发光面
在视线方向上的发光强度与发光面在垂直于该方向上的投影面积的 比值，称为发光面的表面亮度，单位为坎德拉每平方米（cd/m2）。
光与色---LED基础参数
色温: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,
黑体的温度称为该光源的颜色温度。 黑体是内部中空开一小孔的球体，单位为开尔文（K)
光与色---混Bin技术得到好的颜色一致性
以公司301导轨射灯为例，灯具为15PCS XPE光源，我们采用5倍的3合 一的方案进行混Bin，为了出光面的颜色也相对一致，我们选用了16个 色温Bin中的9个Bin区组合了8个混Bin方案，获得很好的颜色一致性。
光与色---LED 灯具二次光学实现手段
例，我们选用其中的9个Bin区混合使用，以此来得到较好的一致性。 混Bin的原理与RGB混Bin产生白光的原 理一样，我们也可以用不同颜色表征的 白光相互混合使用，混Bin就是使用色坐 标的数学相对迭加的原理。 如左图，对于3颗光源的灯具，我们采用 A3/B2/C1的混Bin方案，首现A3和C1相 迭加得到如图粉色的坐标点，然后粉色 的坐标点再与B2相迭加，由于粉色坐标 的权重为B2的两倍，则最终迭加得到的 红色的坐标点更靠近粉色的坐标点。
1 SDCM 2 SDCM 3 SDCM 4 SDCM 5 SDCM
麦克· 亚当椭圆
光与色---颜色一致性
MacAdam实验：制造一个装置，让受过训练的观察者在亮度为恒定的 48cd/m2下辨别两个不同的颜色。其中一个颜色是不变的，另外一个有 细微分别的颜色是变化的。要求观察者对颜色进行分辨。这个实验在色 空间中选用25个点。结果发现，人眼对颜色的分辨是落在CIE 1931色 度图中的一个个椭圆中。
注：表中G11，G12，G22需各乘以10的4次方
光与色---颜色一致性
对于LED产品的色容差计算，需要将上表中的中心点（CFL)更换如下表
中不同色温所对应的中心点，目前的积分球的色容差中心点定义基本都 按照CFL的中心点设置，所以积分球所测试出来的色容差仅供参考，准 确的LED色容差可根据能源之星定义的中心点和上述公式计算。
LED产品产业链
上 游 外 延 片 芯 片 衬底材料：蓝宝石、Sic、Si
金属有机源：三甲基镓、二乙基铟
高纯气体：氨气、氢气
基础材料行业
荧光粉、金线
MOCVD材料生长工艺
LED外延片
LED芯片 LED封装
芯片制备工艺 芯片封装工艺 SSL照明系统/工程
信号
道路信号灯、 机场信号灯、 铁路信号灯、 航标灯
偏黄绿方向 偏黄方向
偏蓝绿方向
偏红方向
光与色---LED基础参数
显示指数:光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性,也就是颜色逼
真的程度.显色性高的光源对颜色表现较好,我们所见到的颜色也就接 近自然原色,显色性低的光源对颜色表现较差。
光与色---LED基础参数 色坐标:白光分色按右图
分X,Y值,而其它颜色光 按波长来分.同一相关色
1 SDCM：人眼刚能感 觉到色差（50%观察者 觉察，50%没有察觉） 2 SDCM：90%观察者 在白色背 景下能看到 色差 4 SDCM：在非白色的 背景下，色差不明显
光与色---颜色一致性
色容差的计算：
K：代表步数，比如7SDCM 代表 7步色容差 △x，△y：代表x值与y值与中心点的差。 G11，G12，G22： 代表光色范围的常数
光与色---颜色一致性
如下图，以3000K为例，在ANSI要求的区域内（约7 SDCM)分成16个不同的 小Color Bin，每一个小Bin内的颜色一致性相对较好（约2 SDCM)，但是不同
的Bin区之间的颜色差异性比较大。
光与色---颜色一致性
我们以3000K色温为例，挑选其中的三个bin进行光色 的对比，三个bin分别为A2、B4和C2，所使用的灯具 为雷士TLED301A 30W-3000K/15°导轨射灯。此款
微波 紅外线 780-1,000,000nm
光与色---LED基础参数
I-V特性
具有非线性、整流性质：单向导电性，即外加正偏压表现低接触电 阻，反之为高接触电阻。 正向电压（VF):通过发光二极管的正向电流为确定值时，在两极间 产生的电压降。 反向电流(IR):加在发光二极管两端的反向电压为确定值时，流过 LED的电流。
小功率LED一般为单颗0.2W以下，常见的有 3528 / 3014 / 5050 中功率LED一般为单颗0.2W~0.5W，常见的有5630 / 2323 / 3030
光与色---LED基础参数
波长 (Wavelength )
光是一种电磁波 波长决定光的颜色
可见光的波段从Hale Waihona Puke Baidu光(约 380nm )到红光(780nm )
不可见光的波长 * 红外线长于 780nm
* 紫外线短于 380nm
x-射线 紫外线 100-380nm 可見光 380-780 nm
光分布---朗勃型光分布
光与色---LED光源相关特性解读
LED电性能参数 Tj＠ 85℃参数 Tj：PN结的温度
光与色---LED光源相关特性解读
LED正向电流与 光通量关系图
Tj＠ 85℃参数
LED结温与光通量 关系图 Tj＠ 85℃参数
光与色---LED光源相关特性解读
LED正向电流与色 坐标漂移关系图
温组成一条直线，与黑
体轨迹相交，此直线上 任何一点的相关色温等
于交点的黑体色温。
每一个不同的色坐标点 有不同的颜色表征
CIE1931 色度图
光与色---LED白光的产生 加色原理
红+绿+蓝=白
蓝+黄=白
红+青=白 绿+品红=白
光与色---LED白光的产生
1. RGB三种LED波长匹配混光 2. 蓝光LED加黄色荧光粉
光与色---LED白光的产生
几种常见的光谱分布---现阶段主流技术路线的白光LED光谱不连续
图1.太阳光光谱图
图2.白炽灯光谱
图3.紧凑型荧光灯CFL光谱
图4.RGB混光LED灯光谱
图5.InGaN LED激发黄色荧光粉白光光谱
光与色---LED光源相关特性解读
LED基本尺寸---以Cree XB-D为例 （2525）
光与色---LED基础参数
光通量Φ: 通过发光二极管的正向电流为规定值时，一光源所发射并
被人眼感知之所有辐射能称之为光通量。单位:流明(lm)
发光强度: 光源在单位立体角内发射的光（或辐射）通量。
I=dΦ/dΩ。单位:砍德拉（cd）
照度: 照度是用来说明被照面上被照射的程度。
E =dΦ/dA。单位：勒克斯（lx）
LED光源的优点
传统照明光源 • 白炽灯
发光二极管(LED)
• 长寿命
• 能源转换效率高
• 数字化调光调色 • 体积小 (设计自由度高) • 方向性光源
• 卤素光源
• 固态光源/抗震性强
• 启动迅速
• 荧光光源
• 无红外/紫外光线 • 低电压 • 不含汞/水银
• 气体放电光源
Energy Consumption Hazardous Substances Less Weight Recycling and Disposal Lifetime Reliability
LED基础及运用
什么是LED
什么是LED---LED发光原理
• LED：light emitting diode------发光二极管
。
• LED自发性的发光是由于电子与空穴的复合而产生的。
• 当LED两端加上正向电压，电流从LED阳极流向阴极时，电子由N区注 入P区，空穴由P区注入N区。 • 如下图，在电动势的作用下，电子对从能量高的能级跳跃到能量低 的空穴，据能量守恒，多余的能量以光和热的形式释放出。
中 游 封 装
硅胶、环氧树脂 支架、其他配件
半 导 体 行 业
配套件
下 游 应 用
背光源产品
手机、数码相 机/相框等便携 电子产品，监 视器/液晶彩电 /电脑/人机界 面
LED灯具
城市景观亮化 地埋灯、水底 灯、草坪灯、 庭院灯、灯箱 、 广告字、投光 灯、泛光灯、 点光源、灯条
指示/显示
显示牌、银行。 证券、机场、 车站、体育场、 广场显示屏
透镜 透镜
反射器
混光腔
•小角度照明产品内应用 •可设计出不同配光方式 •材料多为PMMA或者PC •PMMA效率比PC略高
•用于大角度照明产品 •配光以轴对称性为主 •较难控制配光 •多为铝旋压或者塑胶镀银 •角度与反射器的深度与出光 面大小有较大关系
•眩光小 •可用于多色混光 •多用于筒灯产品 •出光面的均匀度与 混光腔的深度和反 射面的斜度有较大 关系
光与色---LED光源分类
功率型LED一般为单颗1W以上，典型驱动电流多为350mA，比如Cree XPE最大驱动电流可以1000mA，XP-G最大驱动电流可以达到1500mA，而XM-
L最大驱动电流则可以3000mA。
光与色---LED光源分类
COB:将多个芯片高密度地集成在一起封装而成的功率型LED。可以获 得较高的光通量，可以获得比较好的颜色一致性，不需要SMT贴片和 回流焊焊接，尺寸较小，灯具外观设计变得容易。
汽车灯
仪表盘灯、刹 车灯、尾灯、 牌照灯、阅读 灯、转弯灯、 前照灯等
照明领域
重点照明灯具、 筒灯、杯灯、 壁灯、 防爆灯、 路灯、隧道灯
LED灯具系统概念 光与色
光源 二次光学
电 源
LED灯具
外 观 、 结 构
散热
考核：认证、测试
光与色---LED光源分类
SMD：它是Surface Mounted Devices的缩写，意为：表面贴装器件，它是
光与色---颜色一致性
对LED室内照明的灯具，目前最为通用的标准是Ansi C78.337-2008。 其范围是沿黑体曲线将颜色分为8个四边形。如图所示，每个四边形 大约与7 SDCM相近，略大于7 SDCM。
光与色---颜色一致性
在CIE 1931色度图中，离开黑体曲线，向任何一个方向偏离，颜色都会 有相应的变化。人眼可以明显感觉出处于7 SDCM范围内远离的两点 的颜色的不同。较为理想的情况，是将颜色控制在3 SDCM，在建筑 的装饰照明，为了保证颜色一致性，甚至要求2 SDCM。
例如: 2700K 3000K 3500K 4000K 5000K 6500K 烛光色 暖白色 白色 冷白色 日光色 冷日光色
光与色---LED基础参数
相关色温:对于某些光源发射的光（比如气体放电灯和LED)的颜色和
各种温度下的黑体辐射的颜色不完全相同(色坐标有差别).若光源发射 的光与黑体在某一温度下辐射的光颜色最接近,则黑体的温度称为该 光源的相关色温。 关于相关色温，标同一色温的光源，处在色温直线的不同位置，其颜 色不一样，给人们选择光源带来很大的问题（颜色一致性差）。
灯具的功率为30W，色温为3000K，光束角为15度。
3000K色温分bin图
色差图A2
色差图B4
色差图C2
光与色---颜色一致性 色容差：用麦克· 亚当椭圆（Mac Adam Eclipse）来限定颜色区域是比
较普遍的做法。如对荧光灯， 美国的Ansi C78.376-2001标准要求是 各个色温不能超过4步的麦克· 亚当椭圆（4-Step Mac Adam Ellipse或 4 SDCM）。IEC标准相对而言较宽，为5 SDCM。
光与色---颜色一致性
对室内照明应用， Ansi C78.337-2008定义得还不够严格！！
光与色---混Bin技术得到好的颜色一致性
由上述的资料可以看出， Ansi C78.337-2008所要求的色容差略大于7 SDCM，其色差是相对明显的，如上面看到的301的导轨射灯所用不同
的3个不同的Bin的LED所表现出来的色差非常明显。以3000K XP-E为
Tj＠ 85℃参数
LED Tsp与色坐标 漂移关系图 If＠ 350mA参数
光与色---LED光源相关特性解读
LED光源分Bin---亮度Bin
光与色---LED光源相关特性解读
LED光源分Bin---VF Bin 以Philips Rebel ES为例
Cree公司不区分VF Bin
LED光源分Bin---Color Bin 以Cree XB-D为例 Tj＠ 85℃参数
亮度:亮度也是用来表示物体表面发光强弱的物理量，被视物体发光面
在视线方向上的发光强度与发光面在垂直于该方向上的投影面积的 比值，称为发光面的表面亮度，单位为坎德拉每平方米（cd/m2）。
光与色---LED基础参数
色温: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,
黑体的温度称为该光源的颜色温度。 黑体是内部中空开一小孔的球体，单位为开尔文（K)
光与色---混Bin技术得到好的颜色一致性
以公司301导轨射灯为例，灯具为15PCS XPE光源，我们采用5倍的3合 一的方案进行混Bin，为了出光面的颜色也相对一致，我们选用了16个 色温Bin中的9个Bin区组合了8个混Bin方案，获得很好的颜色一致性。
光与色---LED 灯具二次光学实现手段
例，我们选用其中的9个Bin区混合使用，以此来得到较好的一致性。 混Bin的原理与RGB混Bin产生白光的原 理一样，我们也可以用不同颜色表征的 白光相互混合使用，混Bin就是使用色坐 标的数学相对迭加的原理。 如左图，对于3颗光源的灯具，我们采用 A3/B2/C1的混Bin方案，首现A3和C1相 迭加得到如图粉色的坐标点，然后粉色 的坐标点再与B2相迭加，由于粉色坐标 的权重为B2的两倍，则最终迭加得到的 红色的坐标点更靠近粉色的坐标点。
1 SDCM 2 SDCM 3 SDCM 4 SDCM 5 SDCM
麦克· 亚当椭圆
光与色---颜色一致性
MacAdam实验：制造一个装置，让受过训练的观察者在亮度为恒定的 48cd/m2下辨别两个不同的颜色。其中一个颜色是不变的，另外一个有 细微分别的颜色是变化的。要求观察者对颜色进行分辨。这个实验在色 空间中选用25个点。结果发现，人眼对颜色的分辨是落在CIE 1931色 度图中的一个个椭圆中。
注：表中G11，G12，G22需各乘以10的4次方
光与色---颜色一致性
对于LED产品的色容差计算，需要将上表中的中心点（CFL)更换如下表
中不同色温所对应的中心点，目前的积分球的色容差中心点定义基本都 按照CFL的中心点设置，所以积分球所测试出来的色容差仅供参考，准 确的LED色容差可根据能源之星定义的中心点和上述公式计算。
LED产品产业链
上 游 外 延 片 芯 片 衬底材料：蓝宝石、Sic、Si
金属有机源：三甲基镓、二乙基铟
高纯气体：氨气、氢气
基础材料行业
荧光粉、金线
MOCVD材料生长工艺
LED外延片
LED芯片 LED封装
芯片制备工艺 芯片封装工艺 SSL照明系统/工程
信号
道路信号灯、 机场信号灯、 铁路信号灯、 航标灯
偏黄绿方向 偏黄方向
偏蓝绿方向
偏红方向
光与色---LED基础参数
显示指数:光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性,也就是颜色逼
真的程度.显色性高的光源对颜色表现较好,我们所见到的颜色也就接 近自然原色,显色性低的光源对颜色表现较差。
光与色---LED基础参数 色坐标:白光分色按右图
分X,Y值,而其它颜色光 按波长来分.同一相关色
1 SDCM：人眼刚能感 觉到色差（50%观察者 觉察，50%没有察觉） 2 SDCM：90%观察者 在白色背 景下能看到 色差 4 SDCM：在非白色的 背景下，色差不明显
光与色---颜色一致性
色容差的计算：
K：代表步数，比如7SDCM 代表 7步色容差 △x，△y：代表x值与y值与中心点的差。 G11，G12，G22： 代表光色范围的常数
光与色---颜色一致性
如下图，以3000K为例，在ANSI要求的区域内（约7 SDCM)分成16个不同的 小Color Bin，每一个小Bin内的颜色一致性相对较好（约2 SDCM)，但是不同
的Bin区之间的颜色差异性比较大。
光与色---颜色一致性
我们以3000K色温为例，挑选其中的三个bin进行光色 的对比，三个bin分别为A2、B4和C2，所使用的灯具 为雷士TLED301A 30W-3000K/15°导轨射灯。此款
微波 紅外线 780-1,000,000nm
光与色---LED基础参数
I-V特性
具有非线性、整流性质：单向导电性，即外加正偏压表现低接触电 阻，反之为高接触电阻。 正向电压（VF):通过发光二极管的正向电流为确定值时，在两极间 产生的电压降。 反向电流(IR):加在发光二极管两端的反向电压为确定值时，流过 LED的电流。