LED节能灯知识大整理
LED的概念
LED即半导体发光二极管，LED节能灯是用高亮度白发光二极管发光源，光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保；是新一代固体冷光源，光柔和、艳丽、丰富多彩、低损耗、低能耗，绿环保，适用家庭，商场，银行，医院，宾馆，饭店他各种公共场所长时间照明。无闪直流电，对眼睛起到很好的保护作用，是台灯，手电的最佳选择。
LED节能灯简述
LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使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。而光的波长也就是光的颜，是由形成P-N结的材料决定
的。因为LED灯发热量不高，把电能量尽可能地转化成了光能，而普通的灯因发热量大把许多电能转化成了热能，白白浪费。对比而言，LED照明就显得节能。
Led节能灯的发展经过
50年前人们已经了解半导体材料可产生光
线的基本知识，第一个商用二极管产生于
1960年。LED是英文light emitting diode（发
光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电
致发光的半导体材料，置于一个有引线的架
子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护
内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n
型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型
半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在
某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数
载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把
电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED 阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜的光线，光的强弱与电流有关。
最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。
对于一般照明而言，人们更需要白的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄光射，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，约200-500nm。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。现在，对于InGaN/YAG白LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得温3500-10000K的各白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造
简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。
上个世纪60年代，科技工作者利用半导体PN结发光的原理，研制成了LED发光二极管。当时研制的LED，所用的材料是
GaASP，其发光颜为红。经过近30年的发展，现在大家十分熟悉的LED，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种光。然而照明需用的白光LED仅在近年才发展起来，这里向读者介绍有关照明用白光LED
Led设计理论
LED的出现打破了传统光源的设计方法与思路，目前有两种最新的设计理念。
1.情景照明：是以环境的需求来设计灯具。情景照明以场所为出发点，旨在营造一种漂亮、绚丽的光照环境，去烘托场景效果，使人感觉到有场景氛围。
2.情调照明：是以人的需求来设计灯具。情调照明是以人情感为出发点，从人的角度去创造一种意境般的光照环境。情调照明包含四个方面：一是环保节能，二是健康，三是智能化，四是人性化。
“情调照明书”是中国第一本引领LED照明设计潮流的书籍，打破了设
所需要。将最新的情调照明设计理念贡献出来与大家分享，借此希望
更多专家学者、设计师参与讨论和提出建议。
LED的分类
LED节能灯品种丰富，目前市面上，基本由三种种类：
一类：由草帽型小功率LED制成的LED节能灯，电源采用阻容降压
led汽车灯泡电路。草帽型LED延用指示灯LED的封装形式，环氧树脂封装，使
得LED芯片无法将热量散出，光衰严重，很多白光LED，在使用一
段时间后，温变高，渐渐成偏蓝，变得昏暗。也有厂家致力于开
发低光衰的草帽型LED，但是由于没有改变封装形式，光衰依然没有
大的改观。这类LED节能灯产品，为过渡性产品，价格低，质量较
差。
二类：由3528或5050贴片中功率LED制成的LED节能灯，电源也
普遍采用阻容降压电路，也有部分厂家采用恒流电路，相比草帽型LED，贴片LED散热稍好，有导热基板，
在配合铝基板，能将一部分热量导出。但是由于还是忽视的LED的热量，很多中功率贴片LED节能灯，没
有散热器，依旧使用塑料外壳，光衰依然严重。采用阻容降压低端电源，因电网电压不稳，电流有波动，亮
度也有波动，价格适中，质量稍好。
三类：由大功率贴片LED制成的LED节能灯，电源普遍采用恒流隔离电路，即有一个恒定的电流，如5W
的LED，通常采用5片1瓦的LED芯片，串联，采用恒流300mA的电流源供电，宽电压电源，使电网波动
时，电流没有改变，光通量即亮度维持恒定，5片贴片LED焊接在铝基板之上，铝基板再结合于散热器上，
使用热量能够及时快速的散去，保证LED芯片温度低于LED允许结温，从而保证LED节能灯的真实有效寿
命。这类LED灯价格高，质量好，也是LED节能灯的发展方向。
一个好的LED节能灯，应该由四部分组成：优质的LED芯片，恒流隔离电源，相对灯具功率的合适的散热
器，光扩散效果柔和不见点光源的灯罩。
LED的缺点
1、LED节能灯，需要相对应的散热器，在LED芯片本
身发热量没有大的改善情况下，需要在散热器的结构，
热管技术的应用上，进一步的发展。
2、LED节能灯，价格过高，LED单体价格，铝制散热
3、器，高效恒流电源，高透光率柔和灯罩，四者成本集
4、体推高LED成本。
3、目前，大部分LED节能灯标示的功率均为LED芯片
4、本身的功率总和，而非电源的输入功率。部分不良厂
5、商以劣质整流电路带动，会造成LED灯泡实际耗能
6、远超节能灯甚至接近白炽灯的水平。市场上曾发现部
7、分品牌3W节能灯，使用220V电源输入电流高达
8、90mA（19.8W）。
发展趋势
LED光源是21世纪光源市场的希望，众多优点预告其
未来将逐步取代传统光源，奥科委指出高亮度LED将是
人类继爱迪生发明白炽灯泡之后，最伟大的发明之一，
当前全球能源危机的时候，能源是一种宝贵的资源，所以节约能源是我们未来面临的问题。
LED作为一种新型的节能、环保的绿光源产品，必然是未来发展的趋势。
常用照明术语
1、光通量φ：发光体每秒钟所发出的光量的总和。单位：流明（Lm），表示发光体发光的多少，发光愈多流明数愈大。
2、光强I：发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量。单位：坎德拉（cd）。
3、照度E：发光体照射在被照物体单位面积上的光通量。单位：勒克斯（Lux）=流明Lm/面积m2。
4、亮度L：发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量。单位：尼脱（mcd）。
5、光效：电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示。单位：每瓦流明（Lm/w）。
6、平均寿命：指一批灯至50%的数量损坏时的小时数。单位：小时（h）。
7、经济寿命：在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出减至特定的小时数。室外的光源为70%，室内的光源为80%。
8、温：光源发射光的颜与黑体在某一温度下辐射光相同时，黑体的温度称为该光源的温。光源温不同，光也不同，温在3000k以下有温暖的感觉，达到稳重的气氛；温在3000k-5000k为中间温，有爽快的感觉；温在5000k以上有冷的感觉。单位：K。
9、显性：光源的显性是由显指数来表明，它表示物体在光下颜比基准光（太阳能）照明时颜的偏离能较全面反映光源的颜特性。要正确表现物体本来的颜需使用显指数高的光源。单位：Ra。
10、表：是指人眼直接观察光源时所看到的颜。街道高压钠灯发出的光既亮且白，但当看到被照射的人的面孔时显表灰，这说明高压钠灯的表并不差，但显性不好。
11、眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可以造成视觉不舒适称为眩光，眩光是影响
照明质量的重要因素。
光的数量和质量如何确定？
主要通过光通量和照度来衡量。流明输出是决定一定空间范围内有多少光的主要因素，发光愈多流明数愈大。照度也是重量的测光指数，表示每平方有多少流明数。
LED是什么？
Light Emitting Diode，即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白的光。
LED为何节能？
高亮度单光的LED已经在市场上取得了进展。尽管它们与传统的灯泡相比更加昂贵，但是它们的优点完全可以抵消其较高的价格，即它具有更高的性价比。首先，一个红LED发光达到某个亮度时所需消耗的能量是15瓦，而传统的灯泡要达到同等量度则要消耗高达150瓦的能量；另外据科学家们测定，LED通电发光时，有10%的电能可以转化成光能，而白炽灯泡的转化效率只有7-8%，由此可见，要达到同等的照明效果，LED灯比白炽灯节能是显而易见的了。
LED为何寿命长？
白炽灯的发光机理是电能将发光钨丝进行加热而发光的，经过相当长时间的加热，钨丝就会老化甚至烧断，至此，白炽灯泡的寿命也就此告终了，而发光二极管的发光机理是由二极管特殊的组成结构决定的，二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成，当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子和多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。由此可见二极管主要是靠载流子的不断移动而发光的，不存在老化和烧断的现象，其特殊的发光机理决定了它的发光寿命长达5-10万个小时。
LED灯有好多种有led照明灯led灯带led灯杯求购led灯led节能灯led装饰灯led地埋灯led轮廓灯led 投光灯。。。。
一、LED的结构及发光原理
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜的光线，光的强弱与电流有关。
二、LED光源的特点
1.电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。
2.效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%
3.适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境
4.稳定性：10万小时，光衰为初始的50%
5.响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级
6.对环境污染：无有害金属汞
7.颜：改变电流可以变，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多发光。如小电流时为红的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙，黄，最后为绿
8.价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。
三、单光LED的种类及其发展历史
最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。
70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。
到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红LED的光效达到10流明/瓦。
90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。
四、单光LED的应用
最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。
汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。
另外，LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。
五、白光LED的开发
对于一般照明而言，人们更需要白的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和
钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄光发射，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，约200-500nm。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。现在，对于InGaN/YAG白LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得温3500-10000K的各白光。
目前已商品化的第一种产品为蓝光单晶片加上YAG黄荧光粉，其最好的发光效率约为25流明/瓦，YAG 多为日本日亚公司的进口，价格在2000元/公斤；第二种是日本住友电工亦开发出以ZnSe为材料的白光LED，不过发光效率较差。
从表中也可以看出某些种类的白LED光源离不开四种荧光粉：即三基稀土红、绿、蓝粉和石榴石结构的黄粉，在未来较被看好的是三波长光，即以无机紫外光晶片加R.G.B三颜荧光粉，用于封装LED白光，预计三波长白光LED今年有商品化的机机会。但此处三基荧光粉的粒度要求比较小，稳定性要求也高，具体应用方面还在探索之中。
六、业界概况
在LED业者中，日亚化学是最早运用上述技术工艺研发出不同波长的高亮度LED，以及蓝紫光半导体激光（Laser Diode；LD），是业界握有蓝光LED专利权的重量级业者。在日亚化学取得兰LED生产及
电极构造等众多基本专利后，坚持不对外提供授权，仅采自行生产策略，意图独占市场，使得蓝光LED价格高昂。但其他已具备生产能力的业者相当不以为然，部分日系LED业者认为，日亚化工的策略，将使日本在蓝光及白光LED竞争中，逐步被欧美及其他国家的LED业者抢得先机，届时将对整体日本LED产业造成严重伤害。因此许多业者便千方百计进行蓝光LED的研发生产。目前除日亚化学和住友电工外，还有丰田合成、罗沐、东芝和夏普，美商Cree，全球3大照明厂奇异、飞利浦、欧司朗以及HP、Siemens、Research、EMCORE 等都投入了该产品的研发生产，对促进白光LED产品的产业化、市场化方面起到了积极的促进作用。
LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使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。而光的波长也就是光的颜，是由形成P-N结的材料决定的。
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引
线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
1955年，美国无线电公司（Radio Corporation of America）的鲁宾·布朗石泰（Rubin Braunstein）（1922年生）首次发现了砷化镓(GaAs)及其他半导体合金的红外放射作用。1962年，通用电气公司的尼克·何伦亚克（Nick Holonyak Jr.）（1928年生）开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。
LED节能灯将呈燎原之势
近日，科技部公开了有关同意开展“十城万盏”照明工程工作的复函，天津、上海、扬州等21个城市将陆续开展半导体照明应用工程（以下简称“十城万盏”）试点工作。
“十城万盏”是国家科技部、财政部等于去年底启动的，计划到2010年在10—20个城市推广30万盏以上LED市政照明灯具，通过示范工程的实施，解决LED照明技术、成本和规模化生产的系统集成问题，让城市照明走向节能时代。
一时间，市场对LED节能灯的市场预期趋于利好。作为国内LED产业的龙头企业之一，三安光电（600703）
发布评论