照明对LED的要求发光效率100lmW
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② 半导体照明（LED）和光伏都是半导体器件，是 成长性高、发展快、影响大、需求迫切的产业； 是节能减排、循环经济的先导产业
2、视觉的性质和认知决定对照明的量和 质的要求
3、现代照明设计师是最稀缺人才
❖ 辐射度学、光度学、色度学、视光学是设计知 识的基础。
❖ 充分利用LED的特性，创新设计满足人们生理 和心理需求的个性化健康照明产品，是时代的 需要，是现代照明设计师的追求。
一、前言纲要
二、照明的三大要素 三、LED照明 四、辐射度学基础 五、人的视觉特性 六、光度学基础 七、色度学基础 八、LED的光度与色度学问题
前言
1、我们正处在驾驭光、享受光的时代
① 照明是什么？ 过去：照明是电气，是照亮 现在：照明是家具，是装饰、是光 未来：照明是享受，是健康
从照明工程到照明设计，从数量到质量的转变。
每年节省350亿美元电费，每年 减少7.55亿吨CO2，形成500亿美 元的大产业
可减少1～２座核电厂发电量， 每年节省10亿公升以上的原油消 耗
通过应用半导体照明实现高效、 节能、不使用有害环境的材料、 模拟自然光的目标
韩国 2004年 固态照明计划 预期2010年达到120lm/W
世界各国的半导体照明计划
国家 立项时间 美国 2000年 日本 1998年 欧洲 2000年
项目名称 国家半导体 照明计划
21世纪 光计划
彩虹计划
项目预期目标
预计效益
2010年白光LED100lm/w, 2020年200ml/w
2010年白光LED110lm/w
通过欧共体的补助金推广LED 的应用
二、LED照明
照明光源史
第二代
第一代
❖ 第一代电光源：白炽灯（卤钨灯） ❖ 第二代电光源：荧光灯（日光灯、节能灯） ❖ 第三代电光源：高强度气体放电灯（HID） ❖ 第四代电光源：半导体发光二极管（LED）
第三代
第四代
LED器件工艺
p-electrode
P-GaN Mg p-Al0.15Ga0.85N:Mg
x
Energy
n-electrode
电极 刻蚀
衬底 金属有机物源
高纯气体 高纯化学试剂
高纯金属 高纯化学试剂
光刻胶
控制、驱动电路 显示单元 金属、塑料 结构件
金属、塑料件 导光板 线路板
灯具结构件 塑料件
背光显示板 金属、塑料结构件
线路板 金属、塑料件
线路板 电源变换器 导光板、管
超高亮度及白光LED产业链
后工序
各种不同 颜色、
外型LED 封装
环氧树脂 高纯金丝、
硅铝丝 银浆 金属支架、 底座
塑料零件
封装模具 荧光粉
超高亮度及白光LED（含专用显示器）
超高亮度及白光LED（含专用显示器）
控制、驱动电路
显示单元
金属、塑料 结构件
金属、塑料件 导光板 线路板
灯具结构件 塑料件
背光显示板
金属、塑料结构件
线路板
环氧树脂 高纯金丝、
硅铝丝 银浆 金属支架、 底座 塑料零件 封装模具 荧光粉
灯具、灯座、 金属、塑料 结构件
封装原料 电源变换器
其他
超高亮度及白光LED产业链
衬底 金属有机物源
高纯气体 高纯化学试剂
前工序
外延片 AlGaInp、
GaN 基
高纯金属 高纯化学试剂
光刻胶
芯片 AlGaInp、
GaN基
资料来源：陈大华教授
照明应考虑的若干问题
照明应考虑 的
若干问题
光源和灯具 的发光效率
显色性
安全标准、 性能标准、 能效标准
人的生理 和
心理健康
➢ 人眼通过照明源在被照物上的光线反射而 识别物体，在这三者的相互关系中主要涉 及到辐射度学、光度学、色度学等基础物 理学科和人的视觉认知科学，因此了解这 些基础学科对照明系统的认知与理解是很 关键也是必要的。
光源照明是高科技朝阳事业
历史上 : 1879年爱迪生发明 白炽灯是被公认为人类进入 现代文明社会的里程碑 !
一、照明的三大要素
光源
光源亮度 L（nt）
主观亮度
发光强度I（cd） 物体亮度L（nt） 光通量Φ（lm）
照度E（lx）
关键词：辐射学、光度学、色度学；亮度、照度、颜色……
照明的三大要素
被照物
反(透)射率ຫໍສະໝຸດ 眼睛视觉生理亮度、颜色
大脑
心理亮度、颜色
节能光源的主要技术指标
❖ 光效
眩光 色温 照度
❖ 光强
配光曲线 平均寿命
❖ 显色指数 流明系数
❖ 色偏移
性价比 灯具效率
❖ 照明系统能效 照明功率密度
❖ 能效标识 能源消费弹性系数
❖ “节能决定”涉及的制度规范
❖ 非物理的、无法量化的主观感觉指标
照明源
电源 光源 灯具 控制器 能源管理
被照物
吸收 反射 透射 光泽度 光洁度 光谱特性 生物效应
人眼
生理效应 视见函数
大脑 心理效应
照明的效率
物 理 效 率 照 明 系 统 整 体 效 率
电源
光源体
光源亮度、色温、显色性
照 明
光通量
效 率
灯具
灯具效率
效率
配光曲线
生
理
照明设计
效
率
照度、色温、显色性
In0.2Ga0.8N N-In0.05Ga0.95N :Si N-Al0.15Ga0.85N :Si
N-In0.1Ga0.9N :Si N-GaN :Si
GaN buffer layer
(0001) sapphire substrate
p-Al0.15Ga0.85N In0.2Ga0.8N
n-In0.05Ga0.95N n-Al0.15Ga0.85N
金属、塑料件 线路板
电源变换器 导光板、管
主要应用面 屏幕显示
背光源 汽车用灯 交通信号灯 装饰照明 景观照明 专用显示器 仪器仪表显示 其他显示
白光照明 白光照明 （大功率） 白光器件 （小功率）
安全照明
特种照明
灯具、灯座、 金属、塑料 结构件
封装原料
电源变换器
其他
LED的性能、特点：
❖ 亮度高、寿命长：80～100lm/w、2～5万小时 ❖ 低功耗节能省电：低电压、低电流 ❖ 色域宽色彩丰富：涵盖全部光波段、白色 ❖ 光色纯光束集中：单色性好、发散角小 ❖ 响应快网络控制：可瞬时反复开关、智能调控 ❖ 体积小安全可靠：结构紧凑、固态抗冲击 ❖ 无污染绿色环保：无汞、气、玻璃、无红外、紫外辐射。
前工序
外延片 AlGaInp、
GaN 基
芯片 AlGaInp、
GaN基
后工序
各种不同 颜色、
外型LED 封装
超高亮度及白光LED（含专用显示器）
主要应用面
屏幕显示 背光源
汽车用灯 交通信号灯 装饰照明 景观照明 专用显示器 仪器仪表显示 其他显示
白光照明
白光照明 （大功率）
白光器件 （小功率）
安全照明 特种照明
2、视觉的性质和认知决定对照明的量和 质的要求
3、现代照明设计师是最稀缺人才
❖ 辐射度学、光度学、色度学、视光学是设计知 识的基础。
❖ 充分利用LED的特性，创新设计满足人们生理 和心理需求的个性化健康照明产品，是时代的 需要，是现代照明设计师的追求。
一、前言纲要
二、照明的三大要素 三、LED照明 四、辐射度学基础 五、人的视觉特性 六、光度学基础 七、色度学基础 八、LED的光度与色度学问题
前言
1、我们正处在驾驭光、享受光的时代
① 照明是什么？ 过去：照明是电气，是照亮 现在：照明是家具，是装饰、是光 未来：照明是享受，是健康
从照明工程到照明设计，从数量到质量的转变。
每年节省350亿美元电费，每年 减少7.55亿吨CO2，形成500亿美 元的大产业
可减少1～２座核电厂发电量， 每年节省10亿公升以上的原油消 耗
通过应用半导体照明实现高效、 节能、不使用有害环境的材料、 模拟自然光的目标
韩国 2004年 固态照明计划 预期2010年达到120lm/W
世界各国的半导体照明计划
国家 立项时间 美国 2000年 日本 1998年 欧洲 2000年
项目名称 国家半导体 照明计划
21世纪 光计划
彩虹计划
项目预期目标
预计效益
2010年白光LED100lm/w, 2020年200ml/w
2010年白光LED110lm/w
通过欧共体的补助金推广LED 的应用
二、LED照明
照明光源史
第二代
第一代
❖ 第一代电光源：白炽灯（卤钨灯） ❖ 第二代电光源：荧光灯（日光灯、节能灯） ❖ 第三代电光源：高强度气体放电灯（HID） ❖ 第四代电光源：半导体发光二极管（LED）
第三代
第四代
LED器件工艺
p-electrode
P-GaN Mg p-Al0.15Ga0.85N:Mg
x
Energy
n-electrode
电极 刻蚀
衬底 金属有机物源
高纯气体 高纯化学试剂
高纯金属 高纯化学试剂
光刻胶
控制、驱动电路 显示单元 金属、塑料 结构件
金属、塑料件 导光板 线路板
灯具结构件 塑料件
背光显示板 金属、塑料结构件
线路板 金属、塑料件
线路板 电源变换器 导光板、管
超高亮度及白光LED产业链
后工序
各种不同 颜色、
外型LED 封装
环氧树脂 高纯金丝、
硅铝丝 银浆 金属支架、 底座
塑料零件
封装模具 荧光粉
超高亮度及白光LED（含专用显示器）
超高亮度及白光LED（含专用显示器）
控制、驱动电路
显示单元
金属、塑料 结构件
金属、塑料件 导光板 线路板
灯具结构件 塑料件
背光显示板
金属、塑料结构件
线路板
环氧树脂 高纯金丝、
硅铝丝 银浆 金属支架、 底座 塑料零件 封装模具 荧光粉
灯具、灯座、 金属、塑料 结构件
封装原料 电源变换器
其他
超高亮度及白光LED产业链
衬底 金属有机物源
高纯气体 高纯化学试剂
前工序
外延片 AlGaInp、
GaN 基
高纯金属 高纯化学试剂
光刻胶
芯片 AlGaInp、
GaN基
资料来源：陈大华教授
照明应考虑的若干问题
照明应考虑 的
若干问题
光源和灯具 的发光效率
显色性
安全标准、 性能标准、 能效标准
人的生理 和
心理健康
➢ 人眼通过照明源在被照物上的光线反射而 识别物体，在这三者的相互关系中主要涉 及到辐射度学、光度学、色度学等基础物 理学科和人的视觉认知科学，因此了解这 些基础学科对照明系统的认知与理解是很 关键也是必要的。
光源照明是高科技朝阳事业
历史上 : 1879年爱迪生发明 白炽灯是被公认为人类进入 现代文明社会的里程碑 !
一、照明的三大要素
光源
光源亮度 L（nt）
主观亮度
发光强度I（cd） 物体亮度L（nt） 光通量Φ（lm）
照度E（lx）
关键词：辐射学、光度学、色度学；亮度、照度、颜色……
照明的三大要素
被照物
反(透)射率ຫໍສະໝຸດ 眼睛视觉生理亮度、颜色
大脑
心理亮度、颜色
节能光源的主要技术指标
❖ 光效
眩光 色温 照度
❖ 光强
配光曲线 平均寿命
❖ 显色指数 流明系数
❖ 色偏移
性价比 灯具效率
❖ 照明系统能效 照明功率密度
❖ 能效标识 能源消费弹性系数
❖ “节能决定”涉及的制度规范
❖ 非物理的、无法量化的主观感觉指标
照明源
电源 光源 灯具 控制器 能源管理
被照物
吸收 反射 透射 光泽度 光洁度 光谱特性 生物效应
人眼
生理效应 视见函数
大脑 心理效应
照明的效率
物 理 效 率 照 明 系 统 整 体 效 率
电源
光源体
光源亮度、色温、显色性
照 明
光通量
效 率
灯具
灯具效率
效率
配光曲线
生
理
照明设计
效
率
照度、色温、显色性
In0.2Ga0.8N N-In0.05Ga0.95N :Si N-Al0.15Ga0.85N :Si
N-In0.1Ga0.9N :Si N-GaN :Si
GaN buffer layer
(0001) sapphire substrate
p-Al0.15Ga0.85N In0.2Ga0.8N
n-In0.05Ga0.95N n-Al0.15Ga0.85N
金属、塑料件 线路板
电源变换器 导光板、管
主要应用面 屏幕显示
背光源 汽车用灯 交通信号灯 装饰照明 景观照明 专用显示器 仪器仪表显示 其他显示
白光照明 白光照明 （大功率） 白光器件 （小功率）
安全照明
特种照明
灯具、灯座、 金属、塑料 结构件
封装原料
电源变换器
其他
LED的性能、特点：
❖ 亮度高、寿命长：80～100lm/w、2～5万小时 ❖ 低功耗节能省电：低电压、低电流 ❖ 色域宽色彩丰富：涵盖全部光波段、白色 ❖ 光色纯光束集中：单色性好、发散角小 ❖ 响应快网络控制：可瞬时反复开关、智能调控 ❖ 体积小安全可靠：结构紧凑、固态抗冲击 ❖ 无污染绿色环保：无汞、气、玻璃、无红外、紫外辐射。
前工序
外延片 AlGaInp、
GaN 基
芯片 AlGaInp、
GaN基
后工序
各种不同 颜色、
外型LED 封装
超高亮度及白光LED（含专用显示器）
主要应用面
屏幕显示 背光源
汽车用灯 交通信号灯 装饰照明 景观照明 专用显示器 仪器仪表显示 其他显示
白光照明
白光照明 （大功率）
白光器件 （小功率）
安全照明 特种照明