LED光源灯具的发展与应用

100W聚光灯光衰（照度）曲线
175 170 165 160 155 150
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 测量次序
4. LED主要优点
发光效率高 从理论上讲LED的发光效率能达到300lm/w
以上。 如果按发光效率达150lm/w计算，与其他
光源进行比较: 荧光灯（发光效率为90lm/W）的1.7倍 白炽灯（发光效率为13lm/W）的11.5倍 高压钠灯（发光效率为132lm/W）。
大功率LED结构示意图
3.产生白光LED的两种方法
第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成 白光；将GaN芯片发蓝光（λp=465nm），和 YAG（钇铝石榴石）荧光粉封装在一起，当荧 光粉受蓝光激发后发出黄色光，结果，蓝光和 黄光混合形成白光。
第二种是多种单色光混合方法。采用不同色光 （一般是RGB三色）的芯片封装在一起，通过 各色光混合而产生白光。
节电效果统计
6
5.6
5
4
3
2
1
0 场景0
0.8 场景1
0.7 场景2
0.45 场景3
4. LED主要优点
寿命长 (免维护) LED光衰可以减到70％的标称寿命10万小
时， 减少了更换频率和其他维护工作。
LED与普通荧光灯的光衰对照曲线， A曲线为普通荧光灯，B曲线为LED光源。
照度（lx)
100 lm/w， 在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达
到50 lm/w。
1. LED的发展历程
1998年发白光的LED开发成功 将氮化镓（GaN）芯片和钇铝石榴石（YAG）
封装在一起做成。 氮化镓(GaN)芯片发蓝光（λp=465nm，
Wd=30nm），高温烧结制成的含铈元素 (Ce3+)的YAG荧光粉,受此蓝光激发后发出黄色 光发射，峰值550nm。 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。 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。
4. LED主要优点
光色纯正颜色丰富 单色LED的光谱范围都比较窄，不像白炽
灯那样拥有全光谱。 LED的光色非常纯正，饱和度很高，特别
适合电视舞台的染色效果。
4. LED主要优点
四N 无紫外和红外 无频闪 无重金属 无有害化合物
4. LED主要优点
响应速度快 能瞬时启动和再启动 LED的响应时间为纳秒级 而白炽灯的响应时间为毫秒级
4. LED主要优点
驱动控制灵活多变 驱动控制器件可做成标准化、模块化，工 作稳定。并且，能做到10～100%的任意 调光，且色温变化极小，而卤钨灯调光 时，色温变化很大。
调光对色温的影响
3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800 2700 2600 2500 2400
1. LED的发展历程
铟镓氮（InGaN）和钇铝石榴石YAG也可 制成白光LED，
是通过改变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。
1. LED的发展历程
98年白光LED光效5lm/w 2005的时候光效已经可以达到50lm/w 目前用于商业照明的光效达到110lm/w， 预计到2015年LED的光效有可能达到200
随后新注入的空穴和自由电子再重新复合，复 合的同时有时会以光子的形式释放多余能量， 这就是我们所见到的LED发出的光。
LED 发光的能带示意图
2. LED发光原理
光谱范围是比较窄的。 由于每种材料的禁带宽度不相同，释放
出的光子波长也不同(颜色不同)。 LED发光的颜色由所使用的基本材料决定。
白光LED产生原理示意图
4. LED主要优点
节能环保 LED的发光原理决定了它的能量转化效率非
常高， 理论上与白炽灯比较能达到90％的节能，
相比荧光灯也可以达到50％的节能效果。 LED还可以与太阳能电池结合起来应用，节
能又环保。 不含有毒有害物质（如：汞），避免了荧光
灯管破裂溢出汞的二次污染，同时又没有干扰 辐射。
1. LED的发展历程
80年代初,砷镓铝 （GaAlAs）的LED光源， 使得红色LED的光效达到10 lm/w。
90年代初，发红光、黄光的镓铝铟磷 （GaAlInP）和发绿、蓝光的氮化铟镓 （GaInN）两种新材料的开发成功，使 LED的光效得到大幅度的提高。
1. LED的发展历程
到2000年， 在红、橙区（λp=615nm）的光效达到
绿色照明
低炭经济
一． LED照明光源的产生与发 展
LED是英文light emitting diode的缩写， 俗称发光二极管
一种能直接将电能转变成光能的发光器 材
LED发明以来，被广泛应用在指示灯、显 示屏、信号灯、景观照明等领域
作为普通的照明光源相比白炽灯和荧光 灯，具有更多的优势
1. LED的发展历程
20世纪60年代初。 磷砷镓（GaAsP）红光（λp=650nm） 驱动电流为20毫安时，光通量只有千分
之几个流明， 发光效率约0.1lm/w。
1. LED的发展历程
70年代中期， 引入元素铟(In)和氮(N)，产生绿光
（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和 橙光（λp=610nm）， 光效提高到1 lm/w。
lm/w以上。
2. LED发光原理
由数层很薄的搀杂半导体材料制成， 一层带过量的电子，另一层因缺乏电子
而形成带正电的“空穴”， 当有电流通过时，电子和空穴相互结合
并释放出能量，从而辐射出光芒
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LED 通过电子与空穴复合产生发光
2. LED发光原理
在PN结的两端加上正向偏置电压（P型的一边 加正电压）后，空穴和自由电子就会相互移动， 形成一个内电场。
4. LED主要优点
防潮、抗震动 由于LED的外部多采用环氧树脂来保护，
所以密封性能和抗冲击的性能都很好， 不容易损坏。应用于水下照明 体积小 、重量轻 与传统光源比较而言
4. LED主要优点
冷光源 光线易受控 自由曲面光学系统 二、三次光学系统的设计
4. LED主要优点
低压安全 LED光源使用低电压驱动, 发光稳定，无 污染，没有频闪