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电光源根基常识

1. 电光源的分类
按照光的发生道理,电光源首要分为两大类。
A.一类因此热辐射作为光辐射道理的电光源,包罗白炽灯和卤钨灯,它们都因此钨丝为辐射体,通电后使之到达白炽温度,发生热辐射。这类光源统称为热辐射光源,今朝仍是首要的照明光源,出产数目极大。
B.别的一类是各类气体放电光源,它们首要以原子辐射情势发生光辐射。按照这些光源中气体的压力,又可分为低气压气体放电光源和高气压放电光源。
2 .电光源的机能目标
电光源按照其称号便可知它首要有光与电两方面的机能目标,这两方面的机能目标当然有着紧密亲密的接洽。但作为光源,首要仍是光的机能目标,而对电的目标也常常重视于它对光机能的影响。
(1) 光通量
光源的光通量表征着光源的发光才能,是光源的首要性目标。光源的额外光通量指光源在额外电压、额外功率的前提下任务,并能无羁绊地收回光的任务情况下的光通量输入。
光源的光通量随光源扑灭时候会发生变革,即扑灭时候越长,光通量因衰减而变得越小。大局部光源在燃点早期光通量衰减较多,跟着燃点时候的增添,衰减也逐步减小。光源的额外光通量有两种情况:一种指电光源的初始光通量,即新光源刚起头扑灭时的光通量输入,它通俗用于在全部操纵进程中光通量衰减不大的光源,比方卤钨灯;别的一种情况是指光源操纵了 100 小时后的光通量输入,它通俗用于光通量衰减较大的光源,比方荧光灯。
(2) 发光效力
光源的光通量输入与它取用的电功率的比称为光源的发光效力,简称光效,单元是 lm/w 。在照明设想中应优先选用光效高的光源。
(3) 显色性
显色性是光源的一个首要机能目标。凡是情况下光源通俗用显色指数权衡其显色性,可概分为 4 组,在对某些色采有出格请求时则接纳出格显色指数。
光源的显色指数操纵示例
(4) 色表
光源的色表是指其表观色采,它和光源的显色性是两个差别的观点。比方荧光高压汞灯的灯光从远处看又白又亮,色表较好,但该灯光下人的面部显现青色,声名它的显色性并不是很好。色表一样是电光源的首要机能目标。
光源的色表当然能够或许或许或许或许用红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等描写词来表现,但为了定量表现,常常操纵相干色温来怀抱。光源的色表能够或许或许或许或许按照它们的相干色温分红三类。

LED相干中英文对照

1、衬底手艺:LED 衬底 资料;衬底 布局;衬底 抛光;衬底 切割;衬底 搀杂;
衬底(substrate underlayment  substratum)资料(material)布局(structure  formation) 抛光(polishing)切割(cut)搀杂(doping)
2、内涵手艺:内涵 工艺,内涵 退火;LED 缓冲层,LED 笼盖层,LED 量子阱,LED 晶格,LED 打仗层
内涵(epitaxial) 工艺(manufacturing process)退火(annealing)缓冲层(buffer layer)笼盖层(covering layers ;overlay)量子阱(quantum well) 晶格(lattice) 超晶格(superlattice)打仗层(contact layer)
3、芯片手艺:芯片 布局;芯片 建造;外表粗拙;外形;光子 晶体;衬底 剥离;衬底 健合;导光布局;划片;刻蚀;钝化;电极;
芯片(chip)布局(structure  formation) 建造 (manufacturing,manufacture)外表(surface)粗拙(rough)外形(form;appearance)光子(photon,photonic) 晶体(crystal)剥离(stripping)健合(bond)导光(Light conducting;Guiding light)划片(dicing)刻蚀(etching)钝化(Passivation)电极(electrode)
4、封装手艺:封装体、基座、透镜、反射体、引线、引线框架、热沉、白光、荧光粉、丈量、导光板、粘结剂、资料、改良、外形、布局;
封装(encapsulation;packaging)透镜(lens)反射体(reflector)引线框架(Leadframe)引线(Lead wire)热沉(Heat sink)白光(white light)荧光粉(phosphor)丈量(measure)导光板(light guide plate;Light conducting plate)粘结剂(adhesive)资料(material)改良(Modified)布局(structure  formation)外形(shape,form)
5、操纵手艺:汽车 照明、室内 照明、手机背光源、液晶显现 背光源
操纵(application)汽车(car,automobile,vehicle)室内(Indoors,room)手机(Mobile,cellphone)照明(illumination,lighting)液晶显现(LCD,liquid crystal display)背光源(Backlight source)
荧光资料:荧光 芯片;荧光 封装体;荧光基板;荧光 资料 芯片;荧光 反射体;荧光 粘结剂;荧光 导光板;荧光 间隔膜;荧光 有源层;
荧光资料(Fluorescent material)芯片(chip)荧光粉(phosphor)封装体(package)基板(substrate)资料(material)反射体(reflector)粘结剂(adhesive)导光板(light guide plate;Light conducting plate)间隔膜(diaphragm)有源层(active layer)

改良LED散热机能的几个路子

 由于LED萌发的光芒在封装天然树脂内反射,假设利用能够或许或许或许或许变革芯片正面光芒挺进标的目标的天然树脂材质反射板,则反射板会鉴戒光芒,使光芒的抽取量缓慢锐减。由于这个,不可少想体例减低LED芯片的温度,换言之,减低LED芯片到烧焊点的热阻抗,能够或许或许或许或许管用减缓LED芯片降落温度功效的承担。
    相干LED的利用保存的年限,比方改用硅质封装资料与瓷陶封装资料,能使LED的利用保存的年限增添一名数,出格是白光LED的闪光频谱包罗波长低于450nm短波长光芒,传统环氧气天然树脂封装资料极易被短波长光芒损伤,高功率白光LED的大光量加倍速封装资料的劣化,按照业者测试 最初成果显现 连任点灯不到10,000小时,高功率白光LED的亮度已减低二分之一以上,底子不体例对劲照明光源长保存的年限的根基请求。到此刻为止有两种耽误组件利用保存的年限的对策,道别是,限制白光LED群体的温升,和停止利用天然树脂封装情势。
 不过,实在大功率LED 的发卡路里比小功率LED高数十倍以上,并且温升还会使闪光速度大幅下跌。详细内部本色意思道别是:减低芯片到封装的热阻抗、限制封装至印刷电路基板的热阻抗、增添芯片的散热顺遂畅达性。
  想体例减损热阻抗、改良散热题目
  相干LED的闪光速度,改良芯片布局与封装布局,都能够或许或许或许或许到达与低功率白光LED不异水准。有鉴于此美国Lumileds与东瀛CITIZEN等照明举措办法、LED封装厂商,一个跟着一个研发高功率LED用简略单纯散热手艺,CITIZEN在2004年动手动手建造白光LED样品封装,不用出格连系手艺也能够或许或许或许或许将厚约2~3mm散热拆卸的卡路里间接排放到内部,按照该CITIZEN报导当然LED芯片的连系点到散热拆卸的30K/W热阻抗比OSRAM的9K/W大,并且在通俗背景下室温会使热阻抗增添1W摆布,即使是传统印刷电路板无冷却电扇逼迫空冷状态下,该白光LED板块也能够或许或许或许或许连任点灯利用。
  相干闪光出格的性子平均性,通俗感受只需改良白光LED的荧光体资料液体浓度平均性与荧光体的建造手艺,该当能够或许或许或许或许降服上面所说的围困并烦扰。
  由于增添电力反倒会致使封装的热阻抗缓慢降至10K/W以下,由于这个海内业者之前研发耐低温白光LED,筹算借此改良上面所说的题目。
  当然硅质封装资料能够或许或许或许或许保障LED的40,000小时的利用保存的年限,不过照明举措办法业者却显现出来不一样的观点,首要辩论是传统电灯胆与日光灯的利用保存的年限,被界说成“亮度降至30百分之百以下”。亮度减半时候为四万钟头的LED,若换算成亮度降至30百分之百以下的话,约莫只剩二万钟头摆布。
  通俗感受假设完全履行以上两项延寿对策,能够或许或许或许或许到达亮度30百分之百时四万钟头的请求。由于这个,松下电工研发印刷电路板与封装一体化手艺,该企业将1mm正方形的蓝光LED以flip chip情势封装在瓷陶基板上,延续再将瓷陶基板粘附在铜质印刷电路板外表,按照松下报道外面含有印刷电路板顺德led显现屏在内板块群体的热阻抗约是15K/W摆布。以是Lumileds与CITIZEN是接纳增添连系点允许温度,德国OSRAM企业则是将LED芯片设置在散热拆卸外表,到达9K/W超低热阻抗记实,该记实比OSRAM以往研发同级产物的热阻抗减损40百分之百。值当一提的是该LED板块 封装时,以为合适而操纵与传统体例不异的flip chip情势,但是LED板块与散热拆卸连系乎常常,则遴选最靠近LED芯片闪光层作为连系面,借此使闪光层的卡路里能够或许或许或许或许以最短间隔传导排放。
  以往LED 业者为了取得充实的白光LED 光柱,之前研发大尺寸LED芯片 筹算藉此情势到达事后等候目标。如上增添赐与电力的同时,不可少想体例减损热阻抗、改良散热题目。但是,实在白光LED的赐与电尽力坚延续跨越1W以上光阴柱反倒会消退,闪光速度绝对减低20~30百分之百。换言之,白光LED的亮度假设要比传统LED大数倍,花费电力出格的性子超越日光灯的话,就不可少降服上面所开列四大课题:限制温升、保障利用保存的年限、改良闪光速度,和闪光出格的性子平均化。反曩昔说即使白光LED具备限制热阻抗的布局,假设卡路里不体例从封装传导到印刷电路板的话,LED温度升涨的最初成果决然会使闪光速度缓慢下跌。
处理封装的散热题目才是底子体例。
  温升题目标处理体例是减低封装的热阻抗;坚持LED的利用保存的年限的体例是改良芯片外形、以为合适而操纵小规模芯片;改良LED的闪光速度的体例是改良芯片布局、以为合适而操纵小规模芯片;至于闪光出格的性子平均化的体例是改良LED的封装体例,这些个体例已连续被研发中。由于环氧气天然树脂鉴戒波长为400~450nm的光芒的百分率高达45%,硅质封装资料则低于1百分之百,辉度减半的时候环氧气天然树脂不到一万钟头,硅质封装资料能够或许或许或许或许耽误到四万钟头摆布,几近与照明举措办法的预设保存的年限不异,这象征着照明举措办法利用期间不需改易白光LED。但是硅质天然树脂归属高弹性软和资料,加工时不可少利用不会刮伤硅质天然树脂外表的建造手艺,这个以外加工时硅质天然树脂极易凭借粉屑,由于这个将来不可少研发能够或许或许或许或许改良外表出格的性子的手艺。
  相干LED的长寿化,到此刻为止LED厂商接纳的对策是转变封装资料,同时将荧光资料漫衍在封装资料内,出格是硅质封装资料比传统蓝光、近紫外线LED芯片上方环氧气天然树脂封装资料,能够或许或许或许或许更管用限制材质劣化与光芒洞穿率减低的速度。
  转变封装资料限制材质劣化与光芒洞穿率减低的速度
  2003年东芝Lighting之前在400mm正方形的铝合金外表,铺修闪光速度为60lm/W低热阻抗白光LED,无冷却电扇等出格散热组件前提下,试着制做光柱为300lm的LED板块。首要端由是电流疏密水平增添2倍以上时,不惟不禁得易从大型芯片抽取光芒,最初成果反倒会致使闪光速度还不如低功率白光LED的逆境。按照德国OSRAM Opto Semi conductors Gmb尝试最初成果证实,上面所说的布局的LED芯片到烧焊点的热阻抗能够或许或许或许或许减低9K/W,约是传统LED的1/6摆布,封装后的LED赐与2W的电力时,LED芯片的连系温度比烧焊点高18K,即使印刷电路板温度升涨到50℃,连系温度顶多只要70℃摆布;相形之下曩昔热阻抗一朝减低的话,LED芯片的连系温度便会蒙受印刷电路板温度的影响。限制白光LED温升能够或许或许或许或许以为合适而操纵冷却LED封装印刷电路板的体例,首要端由是封装天然树脂低温状态下,加上强光映照会敏捷劣化,因循阿雷纽斯法例温度减低10℃保存的年限会耽误2倍 中国照明电器协会 LED照明流派网站。
  由于散热拆卸与印刷电路板之间的详尽紧密性间接摆布导热成果,由于这个印刷电路板的预设变得很是庞杂。
  为了减低热阻抗,良多海内LED厂商将LED芯片设置在铜与瓷陶资料制成的散热拆卸(heat sink)外表,延续再用烧焊情势将印刷电路板的散热用导线连署到操纵冷却电扇逼迫空冷的散热拆卸上。由于东芝Lighting拥有浩博的试着制做经历,由于这个该企业抒发由于摹拟分解手艺的前进进步,2006年在这今后跨越60lm/W的白光LED,都能够或许或许或许或许轻松操纵灯具、框体增添导热性,或是操纵冷却电扇逼迫空冷情势预设照明举措办法的散热,不用出格散热手艺的板块布局也能够或许或许或许或许利用白光LED。
  Lumileds于2005年动手建造的高功率LED芯片,连系允许温度更高达+185℃,比其余企业同级产物高60℃,操纵传统RF 4印刷电路板封装时,四周围背景温度40℃规模内能够或许或许或许或许输入相称于1.5W电力的电流(约是400mA)。这也是LED厂商完全一样以为合适而操纵瓷陶系与金属系封装资料首要端由。即使封装手艺准予高卡路里,但是LED芯片的连系温度却能够或许跨越允许值,终究业者终究了悟到处理封装的散热题目才是底子体例。
      三种支流LED封装散热布局
      LED封装光源的散热题目,一向是LED产物开辟中碰到很是首要的题目,出格是散热资料的选用,一向是工程师的坚苦。由于产物资料的导热机能就很是之关头。
       就今朝而言,陶瓷资料是导热机能很是好的资料,它有导热率高,杰出的物量机能(不不缩短,稳定形),杰出的绝缘机能与导热机能。因此,接纳陶瓷资料将是将来LED产物开辟的支流趋向!
      上面对几种LED封装常常操纵资料的相干参数、性子及布局停止了对照。并图解了LED封装常常操纵陶瓷支架的出产道理。
       从供给的资料看,所用的陶瓷资料是三氧化二铝,我以为用它替换铜,的确是手艺成长!除非你筹算让LED的芯片任务到150度以上的温度。大师实测一下图中第一和第二种布局芯片的温度就晓得那种陶瓷的不好了。
      大师要大白,电子财产中接纳所谓“导热陶瓷”(现实导热远不如铜、铝等金属)的目标是甚么。并非是它导热比常常操纵的导热金属的导热才能强,而是在于陶瓷的绝缘机能和低的收缩系数。当这两项参数不是题目时,操纵陶瓷绝对有益。导热好的陶瓷导热机能不如铜,与铝相称,价钱高,加工难,脆性大,不抗震撼。
LED热断绝封装手艺及对光电机能的改良。
       在传统的白光LED封装布局中,荧光粉间接涂覆于芯片上面,任务时,芯片开释的热量间接加载在荧光粉上面,致使了荧光粉的温升,使得荧光粉在低温下转化效力降落。而在荧光粉与芯片之间引入一层低导热的热断绝层能够或许或许或许或许有用的禁止芯片的热量间接加载到荧光粉上,降落了荧光粉层温度,使得白光LED在大电流注入下都能坚持较高的流明效力。除芯片开释的热量以外,涂覆的荧光粉受蓝光激起时,因荧光粉的转化效力还没有到达100%,别的由于散射等别的消耗的存在,荧光粉颗粒自身也会有少许的热量开释,轻易构成局域热量积累,为此当荧光粉资料转化效力较低时,还需为荧光粉供给散热通道,避免荧光粉颗粒局域热的天生。上面经由进程传统荧光粉涂覆体例和热断绝封装体例两组尝试对照领会两种布局中芯片和荧光粉的热彼此感化。 
  1.LED芯片对荧光粉的加热
  为了评估LED芯片对荧光粉热机能方面的影响,咱们建造了两组白光LED封装布局,一组接纳传统的荧光粉涂覆体例,别的一组接纳热断绝的荧光粉涂覆体例,图1是该热断绝封装布局的剖面制样图。
      图1 传统白光LED横截面图示(a)荧光粉热断绝封装布局(b),h=1mm[14-16].
  荧光粉热断绝封装布局是经由进程荧光粉覆膜的体例完成的。荧光粉覆膜手艺是咱们提出的一种新型荧光粉涂覆体例,即按照出光请求设想好荧光粉膜层的布局,在公用模具内完成荧光粉膜层的成型,剥离后,将荧光粉膜层转移到LED芯片上方,同时LED芯片和荧光粉膜层中间另有一层低导热系数的硅胶层。为了标明两种封装布局热机能上的差别,咱们比拟了两种封装布局外表的温度散布图。图2是两种封装布局在200、350和500mA直流驱动下外表IR Camera测得温度径向散布。在200 mA驱动电流下时,热断绝封装布局比传统封装体例中间温度低1.6℃。在350mA和500mA注入电流下时,荧光粉层的温差别离到达了8.5℃和16.8℃,并且在500mA注入电流下时,传统布局荧光粉的表层最低温度已到达130.2℃。别的,热断绝封装布局全部荧光粉表层的温度都很平均,而传统布局中荧光粉中间温度较高,在大电流时出格较着。
  咱们经由进程无限元摹拟来阐发封装布局中的参数变革对白光LED机能的影响。成果标明,能够或许或许或许或许经由进程封装布局设想及封装资料热导率调剂来调控荧光粉层的温度。图3是LED热断绝封装布局中的温度纵向散布,荧光粉层的温度经由进程引入的热断绝硅胶层大大降落了。 
      图2 传统布局和热断绝布局中荧光粉外表的温度曲线,白色为尝试值,蓝色为摹拟值[14]
      图3 热断绝封装布局中,样品沿h2标的目标的径向温度散布(h2=1mm)
  综上所述,降落荧光粉层温度的有用体例是在芯片与荧光粉层之间引入低导热的热断绝层,出格对更大功率的LED器件而言,对荧光粉的热节制手艺显得出格首要。
      2.荧光粉局域热效应
  荧光粉层并不是具备平均热导率的单一介质,而是由荧光粉颗粒与低导热的硅胶夹杂而成,每颗荧光粉颗粒由硅胶包裹而成。咱们的研讨成果标明荧光粉颗粒在差别的转化效力下(即差别的释热量)芯片和荧光粉的温场散布。在荧光粉转化效力高(>80%)的情况下,荧光粉的温度首要受芯片加热的影响。荧光粉间隔芯片越近,温度越高,热断绝的办法能有用降落荧光粉的温度。在荧光粉颗粒发烧较着的情况下,由于包裹荧光粉颗粒是低导热率的硅胶,荧光粉颗粒会构成局域热量,使得荧光粉颗粒的温度降落,乃至跨越芯片的温度。而显现荧光粉局域热量的前提是荧光粉的低转化效力,致使荧光粉释热大。
  在现实的LED封装布局中,荧光粉的转化效力高,荧光粉的温度首要是由于芯片的加热感化,荧光粉与芯片间接有用的热断绝能较着降落荧光粉的温度。进一步降落荧光粉层的温度能够或许或许或许或许经由进程进步荧光粉层的导热率来完成。
  为了标明两种封装布局对白光LED光色机能的影响,咱们把LED白光光谱中蓝光波段(Blue)和黄光波段(Yellow)提掏出来,以蓝光波段光谱和黄光波段光谱的积份量比例值(B/Y)作为光谱评估按照。图4标明的是电流从50mA到800mA,两种情况下B/Y值跟注入电流的干系,B/Y值的变革反应了白光LED光色的变革,在图6中,咱们展现了两种布局中光通量、色温(CCT)跟注入电流的变革干系。两种封装布局中,注入电流在到达300mA之前,二者光通量的值几近没发生变革,跟着注入电流的延续降落,热断绝封装布局显现了更好的光饱和机能。色温CCT反应了白光LED光色的表现机能,注入电流从50mA增添到800mA,热断绝布局的LED色温仅变革253K,而传统布局LED色温变革达1773K。图5中B/Y值的变革也反应了这类趋向,热断绝封装布局在较大的电流变革规模内B/Y值变革很小,而传统布局中B/Y值的变革很大。在传统布局中,电流越大时,B/Y值也跟着增大,这声名跟着电流增添,LED光谱中蓝光成份加强,而将蓝光转化为黄光的荧光粉转化效力降落。而构成荧光粉转化效力降落的一个首要缘由便是芯片对荧光粉的加热,构成了荧光粉温度回升。
      图4 两种封装布局中白光LED光谱中蓝光段(Blue)与黄光段(Yellow)光强比(B/Y)(插图是蓝光和黄光比例)[14]
      图5 两种封装布局光通量(左轴)和色温(右轴)与电流的依靠干系[14]
  荧光粉热断绝封装布局带来光色机能的改良,一个首要缘由是由于该布局降落了荧光粉的温度,使得荧光粉坚持了较高的转化效力。

 

白光LED的特点参数

从今朝的LED产物的机理和布局来看,以下几个方面是用来权衡LED黑白的特点参数。
(1)白光LED电流/电压参数(正、反向)
LED的电机能具备典范的PN结伏安特点,差别的电流间接影响LED的发亮光度和PN结的结温.在照明操纵中,为了取得大功率的LED灯,常常将良多个发光二极管经由进程必然的串并联体例组合在一路,相干的各个LED的特点必须婚配,在交换任务状态还必须斟酌其反向电特点,因此必须测试它们在任务点上的正向电流和正向压降,和反向泄电流和反向击穿电压等参数。
(2)白光LED光通量和辐射通量
发光二极管单元时候内发射的总电磁能量称为辐射通量,也便是光功率(W).对照明用LED光源,咱们更关怀的是照明的视觉成果,即光源发射的辐射通量中能引发人眼感知的那局部当量,称作为光通量ΦV(1m).
辐射通量与器件的电功率之比表现LED的辐射效力;光通量与器件的电度指在给定标的目标上单元平面角内所发射的光通量:
            I= dΦ/dΩ(cd)               (2-1)
光强散布曲线如图1所示,是表现LED发光在空间各标的目标的散布状态.在照明操纵入彀算任务面的照度平均性和LED灯的空间安排,光强散布是最根基的数据.对空间光束为扭转对称型散布的LED,用一个过光束轴平面上的曲线表现便可.对光束为卵形散布的LED,则用过光束轴及卵形是非轴的两个垂直平面上的曲线来表现.对非对称的庞杂图形,通俗用过光束轴的六个以上截面的平面曲线来表现.
发光角(或光束角)凡是用半强度角θ1/2表现,即在光强散布图中光壮大于便是峰值光强1/2时所包罗的光束角度.
(4)白光LED光谱功率散布
LED的光谱功率散布表现辐射功率随波长的变革函数,它既肯定了发光的色采,也肯定了它的光通量和它的显色指数.凡是用绝对光谱功率散布S(λ)表现,光谱功率沿峰值双方降落到其值的50%时,所对应的两个波长之差Δλ=λ2-λ1,即为光谱带.
(5)白光LED色品坐标
选三原色红(R)、绿(G)、蓝(B).
X=R/(R+G+B),Y=G/(R+G+B),Z=B/(R+G+B)         (2-2)
由于X+Y+Z=1,以是只用给出X和Y的值,就能够独一地肯定一种色采.这便是凡是所说的色度图,为了使坐标值能间接表现亮度巨细,国际照明协会划定接纳别的一种色度坐标X、Y、Z,与R、G、B间存在线性换算干系.若以x、y作为平面坐标系,将天然界中的各类黑色按比色尝试法测出其x、y数值,并绘在该坐标平面内,便可获得图2-1所示的色度图.该色度图边沿舌形曲线上的任一点都代表某一波长光的色采,而曲线内的任一点均表现人眼能看到的某一种夹杂光的色采.此中白光地域的特点点A、B、C、D65、E的坐标值和色温见表2-1.
表2-1 特点点对应的色坐标值和色温
光源点    X坐标    Y坐标    色温(K)
A    0.4476    0.4074    2854
B    0.3484    0.3516    4800
C    0.3101    0.3162    6800
D65    0.313    0.329    6500
E    0.3333    0.3333    5500
(6)白光LED色暖和显色指数
对白光LED等发光色采根基为“白光”的光源用色品坐标能够或许或许或许或许精确地抒发该光源的表观色采.但详细的数值很难与习气的光色感受接洽在一路.人们常常将光色偏橙红的称为“暖色”,比拟炽白或稍偏兰的称为“暖色”,因此用色温来表现光源的光色会加倍直观.
光源的发光色采与在某一温度下黑体辐射的色采不异时,则称黑体的温度为该光源的色温(color temperature) T,单元为开(K).对白光LED,其发光色采常常与各类温度下的黑体(完全辐射体)的色品坐标都不能够或许完全不异,这时候就不能用色温表现.为了便于比拟,而接纳相干色温(CCT)的观点.也便是当光源的色品与完全辐射体在某一温度下的色品最靠近,即在1960CIE-UCS色品图上的色品差最小时,则该完全辐射体的温度称为该光源的相干色温R1.
用于照明工程的LED,出格是白光LED,除表现色采外,更首要的特点常常是四周的物体在LED光照明下所显现出来的色采与该物件在完全辐射(如日光)下的色采是不是分歧,即所谓的显色特点.
1974年CIE保举了用“尝试色”法来定量评估光源显色性的体例,它是丈量参照光源照明下和待测光源照明下规范样品的总色位移量为根本来划定待测光源的显色性,用一个显色指数值来表现.CIE划定用完全辐射体或规范照明体D作为参照光源,并将其显色指数定为100,还划定了几多测试用的规范色样.
按照在参照光源下和待测光源下,上述规范色样构成的色差来评定待测光源显色性的黑白.光源对某一种规范色样品的显色指数称为出格显色指数R1.
          R1=100-4.6△Ei                 (2-3)
式中△Ei为第i号规范色样在参照光源下和待测光源下的色差.
CIE保举的规范色样共有14种.其1-8号为中等饱和度、中等明度的常常操纵代表性色采样品,第9至14号样品包罗红、黄、绿、蓝等几种饱和色、西欧的皮肤色和树叶绿色.在一些出格场所操纵的LED光源,必须查核其出格的显色指数.1985年国度拟定了“光源显色性评估体例”规范,并增添了中国人女性肤色的色样,作为第十五种规范色样.这对评估在电视演播室、阛阓、美容场所等照明用LED光源的显色性出格首要.
光源对前8个色采样品的平均显色指数称为通俗显色指数Ra.
(7)白光LED热机能
照明用LED发光效力和功率的进步因此后LED财产成长的关头题目之一,与此同时,LED的PN结温度及壳体散热题目显得出格首要,通俗用热阻、壳体温度、结温等参数表现.
(8)白光LED辐射宁静
今朝,国际电工委员会IEC将LED产物划一于半导体激光器的请求停止辐射的宁静测试和论证.因LED是窄光束、高亮度的发光器件,斟酌到其辐射能够或许对人眼视网膜的风险,因此,对差别场所操纵的LED,国际规范划定了其有用辐射的限值请求和测试体例.今朝在欧盟和美国,照明LED产物的辐射宁静作为一项强迫性的宁静请求履行.
(9)白光LED靠得住性和寿命
靠得住性目标是权衡LED在各类情况中普通任务的才能.在液晶背光源和大屏幕显现中出格首要.寿命是评估LED产物可用周期的品质目标,凡是用有用寿命或结束寿命表现.在照明操纵中,有用寿命是指LED在额外功率前提下,光通量衰减到初始值的划定百分比时所延续的时候.
1)平均寿命
一批LED同时点亮,当颠末一段时候后,LED不亮到达50%时所用的时候.
2)经济寿命
在同时斟酌LED破坏和光输入衰减的状态下,其综合输入减至一特定比例时的小时数.此比例用于室外光源为70%,用于室内光源为80%.

 

对LED的特点参数剖析

光强度(Luminous Intensity; IV)
光强度界说为单元平面角所发射出的光通量,单元为烛光(CandELa, cd)。通俗而言,光源会向差别标的目标以差别强度喷射出其光通量,在特定标的目标单元平面角所放出之可见光辐射强度即称之为光强度。
色度(Chromaticity)
人眼对色采的感知是一种错综庞杂的进程,为了将色采的描写加以量化,国际照明协会(CIE)按照规范观察者的视觉尝试,将人眼对差别波长的辐射能所引发的视觉感加以记载,计较出红、绿、蓝三原色的配色函数,颠末数学转换后即得所谓的CIE1931Color Matching Function(x((),y((),z(()),而按照此一配色函数,后续成长出数种色采怀抱界说,令人们得以对色采加以描写利用。
按照CIE1931配色函数,将人眼对可见光的安慰值以XYZ表现,经以下公式换算获得x,y值,即CIE1931(x,y)色度坐标,透过此同一规范,对色采的描写便得以量化并加以节制。
x,y:CIE1931色度坐标值(Chromaticity Coordinates)
但是,由于以(x,y)色度坐标所建构之色域为非平均性,使色差难以量化表现,以是CIE于1976年将CIE1931色度坐标加以转换,使其所构成之色域为靠近平均之色度空间,让色采差别得以量化表现,即CIE1976UCS(Uniform Chromaticity Scale)色度坐标,以(u',v‘)表现,计较公式以下所示:
主波长(λD)
其亦为抒发色采的体例之一,在获得待测件的色度坐标(x,y)后,将其标示于CIE色度坐标图(以下图)上,保持E光源色度点(色度坐标(x,y)=(0.333,0.333))与该点并耽误该保持线,此耽误线与光谱轨迹(马蹄形)订交的波长值即称之为该待测件的主波长。惟应注重的是,此种标示体例下不异主波长将代表多个差别色度点,因此用于待测件色度点临近光谱轨迹时较具意思,而白光LED则没法以此种体例描写其色采特点。
纯度(Purity)
其为以主波长描写色采时之帮助表现,以百分比计,界说为待测件色度坐标与E光源之色度坐标直线间隔与E光源至该待测件主波长之光谱轨迹(Spectral Locus)色度坐标间隔的百分比,纯度愈高,代表待测件的色度坐标愈靠近其该主波长的光谱色,因此纯度愈高的待测件,愈合适以主波长描写其色采特点,LED便是一例。
色温(Color Temperature)
一光源之辐射能量散布与某一绝对温度下之规范黑体(Black Body Radiator)辐射能量散布不异时,其光源色度与此黑体辐射之色度不异,此光阴源色度以所对应之绝对温度表之,此温度称之为色温(Color Temperature),而在各温度下之黑体辐射所显现之色度可在色度图上标出曲线,称之为蒲朗克轨迹(Planckian Locus)。规范黑体的温度愈高,其辐射出的光芒对人眼发生蓝色安慰愈多,白色安慰成份亦绝对削减。但是在现实量测上,无任何光源具备跟黑体不异的辐射能量散布,换言之,待测光源之色度凡是并未落在蒲朗克轨迹上。因此计较待测光源之色度坐标所最靠近蒲朗克轨迹上某个坐标点,此点之黑体温度即界说为该光源之相干色温(Correlated Color Temperature; CCT),凡因此CIE1960UCS(u,v)色度图求之,并共同色差△uv加以描写。须注重的是,此种表现体例对光源色度临近蒲朗克轨迹时方具意思,因此对LED量测而言,仅合用于白光LED之色采描写。

解释LED照明产物出产五部曲

自从发生外界照明以来,咱们把照明分别为三个时期:灯丝灯胆时期(白炽灯)、气体灯胆时期(萤光灯)、半导体发光时期(LED)。而此中,又以汗青最长的白炽灯和将来支流的LED,为最首要的考查点。不管时期是若何的成长,照明财产的出产流程有着惊人的近似,不外乎中国一样是处于行业的下流。焦点手艺根基都是被西欧和日本等国度地域一切。

1. LED的发光道理,是电子穿过一层半导体资料时,激起该半导体资料将电能转化为光能。但是,单层半导体的发光才能很弱,以是要将良多层单层资料叠加起来,压成近似千层糕那样的复合资料,这便是“内涵片”。

  以是,LED的发光效力决议于在划一厚度里,能压入几多层。单层资料越薄,能叠加的层数越多,发光效力就越高。此刻通俗每层厚度仅为2-20微米,这也决议了内涵片出产是全部LED出产流程中最坚苦的局部。

2. 切割——LED焦点:相称于从钨丝资料中抽出灯丝,差别的是,切割后的内涵片是方块形。

由于内涵片这类出格布局,想要完全无损地切割动身光焦点,很是坚苦。不只须要真空情况,还要专业的切割机。今朝天下上只要两个厂家出产这类切割机。

3. 将焦点放入LED芯片:芯片之于LED,正如灯座之于灯胆,是供电局部。“芯片”是完成LED抱负成果很是首要的设备,由于LED对电流的请求很是高。

4. 封装LED芯片成发光体:将LED芯片封装成为发光体,正如给灯丝灯座加上灯罩做成灯胆。灯罩外形可按照所需而差别,但封装手艺决议了发光体的操纵寿命。

5. 照明操纵:就像利用白炽灯胆一样,按照差别功效和须要,拆卸成差别的LED产物。

对LED照明来讲,前三步的内涵片、切割和芯片是下流,第四步的封装是中游,第五步的操纵则是下流。这些题目须要咱们用更多的能量来冲破。

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