1、LED與照明華樹明2012-03-1Tel: 86-10-67709367Fax: 86-10-67709367Email: 內容p術語定義pLED與LED照明器具pLED的發展狀況pLED照明應用所存在的問題p。p。p。p。1. 術語定義1.1照明相關術語1.2LED相關術語1.1 照明相關術語l光線和輻射l光通量l光通維持率l光效l功率因子l光強l照度l輝度l色溫l顯色性l平均壽命l燈具l自鎮流燈l半燈具l燈具效率l防護等級l光束角l方向性照明1.1 照明相關術語光線和輻射l光是電磁波輻射到人的眼睛，經視覺神經轉換為光線l是電磁輻射中能被肉眼看見的光譜部分l波長范圍為380 nm 780

2、nm1.1 照明相關術語光通量l從輻射通量導出的量l根據輻射對CIE標準光度觀測者的作用評價l是光源發射并被人的眼睛接收的能量總和l單位為流明 / lm1.1 照明相關術語光通維持率l燈在其壽命中一給定時間的光通量與其初始光通量之比l此期間燈在規定的條件下燃點l通常用百分比表示1.1 照明相關術語光效l電能轉換為光能的效率l單位為流明/瓦lm/W1.1 照明相關術語功率因子l有效功率與視在功率的比值l0功率因子1。1.1 照明相關術語光強l可見光在特定方向角內所發射的光通量l單位為坎德拉 / cdl1 cd = 1 lm/單位立體角1.1 照明相關術語照度l光通量與被照射面積之間的比例系數l單

3、位為勒克斯 / lx1.1 照明相關術語輝度l眼睛從某一方向所看到的物體反射光強度l單位為坎德拉/平方米cd/m21.1 照明相關術語色溫l光源所發出光的顏色與“黑體”在某一溫度下的顏色相同時，“黑體”的溫度稱為該光源的色溫l單位為開爾文 / Kl 5000 K，冷的感覺1.1 照明相關術語平均壽命l承受壽命試驗的一批燈在規定的條件下燃點，當其中 50%的燈損壞不亮時所燃點的小時數1.1 照明相關術語燈具l凡是能按設計分配、透出或轉變一個或多個光源發出光線的一種器具l包括支撐、固定和保護光源所必需的所有部件l不包括光源本身，以及必需的電路輔助裝置和將他們與電源連接的設備。1.1 照明相關術語自

4、鎮流燈l提供一個燈頭、內裝一個光源以及光源啟動和穩定工作所需的所有附加元件的部件l除非永久性破壞，否則其部件不能拆卸l自鎮流燈的光源部件是不能替換的l鎮流器部件是自鎮流燈的一部分，不是燈具的一部分，在使用壽命終了時自鎮流燈即被丟棄l試驗時，自鎮流燈被看作常規的燈泡1.1 照明相關術語半燈具l類似于自鎮流燈的一個裝置，但設計使用一個可替換的光源和/或啟動裝置l半燈具光源元件和/或啟動裝置可方便替換l鎮流器元件不可替換，每次換光源時不對鎮流器進行處置l燈座用作電源連接1.1 照明相關術語燈具效率l燈具的效率也叫光輸出系數l是衡量燈具利用能量效率的重要標準l是燈具輸出的光能量與燈具內光源輸出的光能量

5、之間的比例1.1 照明相關術語防護等級l燈具防塵、防濕氣的特性等級l兩個數字組成l數字越大表示其防護等級越高l第一個數字代表燈具防塵、防止外物侵入的等級 / 0 6l第二個數字代表燈具防止濕氣、水分侵入的密封程度 / 0 81.1 照明相關術語光束角l垂直于光束中心線的平面上，光度等于50%最大光度的兩方向的夾角1.1 照明相關術語方向性照明l工作面或目標物上光線主要來自單一方向的照明方式1.2 LED相關術語lLEDlLED芯片lLED控制電路lLED陣列lLED封裝件lLED模塊lLED光通量lLED光效lLED壽命1.2 LED相關術語LEDl發光二極管的簡稱l由PN結構成，具有單向導電

6、性l在正向導通時發光，把電能轉換成光能。l發出的光場呈扇形分布，屬于高指向性光源lLED的光輸出受LED結構、材料和激發電流等因素影響1.2 LED相關術語LED芯片l已制作給定功能電路的半導體材料1.2 LED相關術語LED控制電路l連接電源和LED陣列的電子元件l用來限定電壓和電流l實現LED陣列的亮度和開關控制1.2 LED相關術語LED陣列l印刷電路板上的一組LED封裝件l存在光、熱、電等界面l不包括電源和基座l不能與電路直接相連1.2 LED相關術語LED封裝件l包含有焊接連線的一個或多個LED芯片的封裝體l存在光、熱、電等界面l不包括電源和基座l不能與電路直接相連1.2 LED相關

7、術語LED模塊lLED光源的組成部分l包含連接到LED電源或驅動器的一個或多個LEDl光、電、機械組件都可能是LED模塊的一部分l不包括電源l不能與電路直接相連1.2 LED相關術語LED光通量lLED的輸出光通量l隨LED顏色的不同而不同l受流經LED芯片電流密度的影響，電流越大，其產生的光通量越大LED光效l系統所產生的光通量與系統輸入功率的比值 lm/W1.2 LED相關術語LED光效LED光效不斷提高1.2 LED相關術語LED光效LED燈的預期性能：由DOE贊助的全工業會議/2002發布 1.2 LED相關術語LED壽命lLED的光輸出隨使用時間不斷衰減l通常用LED產品光通維持率達

8、到70%和50%時的工作小時數來定義LED產品的壽命l在壽命時間內，LED不應出現超過四步麥克亞當橢圓范圍的色品移動1.2 LED相關術語LED壽命室溫下兩種白光LED的光通量維持率/IESNA年度會議會議錄1.2 LED相關術語LED壽命lLED產品的光通量衰減率隨LED顏色和封裝材料不同而不同lLED系統光通量的衰減與系統的散熱設計和生產過程控制有很大關系l推薦燈具或者LED制造商給出光通量維持率曲線以明確指定在照明系統的預期工作時間內LED光通量的平均維持率 1.2 LED相關術語LED壽命LED結溫對相對光輸出的影響/室溫下藍光輸出為基準內容p術語定義pLED與LED照明器具pLED的

9、發展狀況pLED照明應用所存在的問題p。p。p。p。2 LED與LED照明器具2.1LED的分類及白光LED2.2LED的特性及性能參數2.3LED照明器具與傳統燈具2.1 LED的分類按發光強度角分布圖l高指向型l半值角 20，可做局部照明光源用，或與光檢出器聯用以組成自動檢測系統l標準型l半值角為20 45，通常做指示燈用l散射型l其半值角為4590度或更大，一般作為視角較大的指示燈2.1 LED的分類按發光顏色l紅、橙、綠（黃綠、標準綠和純綠）、藍、白光等LEDl根據發光二極管出光處添加或不添加散射劑、是有色還是無色，各種顏色的發光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和五色散射等四

10、種類型2.1 白光LEDl普通照明中通常采用白光LEDl所謂白光，是由多種色光混合而成的光l人眼所能看見的白光至少需兩種光混合，如藍光+黃光二波長光或藍光+綠光+紅光三波長光2.1 白光LED白光LED的種類及發光原理 2.1 白光LED不同白光LED制備方法的優缺點 2.2 LED的特性l壽命和可靠性l安全性l環保性l響應時間l發光方向性l溫度特性l半導體特性2.2 LED的特性壽命和可靠性l無玻璃、鎢絲等易損可動部件，故障率低l采用環氧樹脂封裝，可承受高強度機械沖擊和震動，不易破碎lLED半衰期為1萬10萬小時，平均壽命達10萬小時2.2 LED的特性安全性l無熱輻射，屬于冷光源l不含汞、

11、鈉等可能危害健康的物質lLED內置微處理系統，可以控制發光強度和調整發光方式2.2 LED的特性環保性l全固體發光體，廢棄物可回收l體積小，可隨意組合，便于安裝和維護2.2 LED的特性響應時間lLED響應時間為60 ns，可用作汽車燈具的電源l由于LED反應速度快，可在高頻下操作 2.2 LED的特性發光方向性lLED光源有不同的視角度，視角不能大于1802.2 LED的特性溫度特性l85%電能轉化為熱能，進而會增大LED的結溫，影響LED的發光效率l在燈具總成設計和制造工藝設計中，要考慮散熱設計2.2 LED的特性半導體特性l屬多元化合物半導體器件l電學、光學、熱學和機械等參數指標的離散性

12、能大2.2 LED的性能參數l光學特性l電性能l熱性能l輻射安全性l可靠性和壽命 2.2 LED的性能參數光學特性l涉及光譜、光度和色度等性能l包括發光峰值波長、光譜輻射帶寬、軸向發光強度、光束半強度角、光通量、輻射通量、發光效率、色品坐標、相關色溫、色純度和主波長、顯色指數等參數l顯示用LED，注重視覺的直觀效果，注重亮度、視角分布和顏色等參數l普通照明用白光LED，注重光通量、光束的空間分布、顏色和顯色特性等2.2 LED的性能參數電性能lLED的PN結電特性決定了其單向非線性導電特性、低電壓驅動以及靜電敏感等特點l主要測量參數包括正向驅動電流、正向壓降、反向漏電流、反向擊穿電壓和靜電敏感

13、度等2.2 LED的性能參數熱性能lLED的PN結溫度及殼體散熱是制約照明用LED發光效率和功率提高的因素之一l一般用熱阻、殼體溫度、結溫等參數表示2.2 LED的性能參數輻射安全性lLED是窄光束、高強度的發光器件，其輻射可能對人眼視網膜造成傷害l國際電工委員會IEC將LED產品等同于半導體激光器的要求進行輻射的安全測試和論證 2.2 LED的性能參數可靠性和壽命l可靠性指標是衡量LED在各種環境中正常工作的能力l壽命是評價LED產品可用周期的質量指標，通常用有效壽命或終了壽命表示l照明應用中，有效壽命是指LED在額定功率條件下，光通量衰減到初始值得規定百分比所持續的時間2.3 LED照明器

14、具與傳統燈具LED照明器具l由光源、驅動器以及用以光分配、光源定位和光源保護組件組成的完整的LED照明單元l可與電路直接相連l其中光源可以是LED陣列、LED模塊或LED燈燈具l凡是能按設計分配、透出或轉變一個或多個光源發出光線的一種器具l包括支撐、固定和保護光源所必需的所有部件l不包括光源本身，以及必需的電路輔助裝置和將他們與電源連接的設備 2.3 LED照明器具與傳統燈具LED照明器具不同于傳統燈具lLED尺寸小lLED不是點光源lLED發光具有方向性lLED照明器具不同于傳統燈具的通道特性 2.3 LED照明器具不同于傳統燈具LED尺寸小l照明器具設計中，可根據照明對象和光通量的需求，決

15、定燈具光學系統的形狀、LED的數目和功率大小，在最大程度上優化照明系統的照明特性l可以將若干個LED發光管組合設計成點狀光源、環形光源和面光源等，并在此基礎上設計照明器具2.3 LED照明器具不同于傳統燈具LED不是點光源l點光源的光強度滿足平方反比定律l單位面積上物體所接受的光的強度，與物體和光源之間距離的平方成反比lLED的發光特性不滿足平方反比定律，決定了相應照明器具的光學特性不同于傳統燈具2.3 LED照明器具不同于傳統燈具LED發光具有方向性l嵌入式頂棚下射燈、槽燈和櫥柜下照燈等應用中，光通量的應用效率大于各方向發光的傳統光源傳統光源作為嵌入式頂棚下射燈應用效率低 2.3 LED照明

16、器具與傳統燈具LED照明器具不同于傳統燈具的通道特性lLED熱能不以熱輻射的形式向外傳輸，而是通過LED結構中的熱通道進行散熱l不同于傳統燈具，LED照明器具中熱通道和光通道方向相反 l降低芯片到封裝的熱阻抗l抑制封裝至印制電路基板的熱阻抗l提高芯片的散熱流暢性內容p術語定義pLED與LED照明器具pLED的發展狀況pLED照明應用所存在的問題p。p。p。p。3 LED的發展現狀3.1現有LED的性能3.2LED的研究現狀3.3DOE的舉措3.4AC-LED的發展3.5LED在國內3.1 現有LED的性能LED的色溫、顯色指數及其相應光效傳統光源的顏色特性和光效 *能源之星標準 不同色溫和顯色

17、指數下LED光源的光效 表中光效數據為扣除驅動損失和熱損失 3.1 現有LED的性能LED與傳統光源的光效對比LED與傳統光源的典型光效范圍DOE在其白光LED研究和發展的長期計劃中提出，到2025年商品化LED產品的光效需達到160 lm/W產品的系統系統效率達到50%很好地再現日光光譜3.2 LED的研究現狀LED技術的部分相關研究3.2 LED的研究現狀LED技術的部分相關研究3.2 LED的研究現狀進行中的部分LED項目3.2 LED的研究現狀Cree公司LED系列下射燈產品性能3.3 DOE的舉措lDOE LED示范工程lDOE CALiPER項目lDOE獎項3.3 DOE的舉措DO

18、E LED示范工程l檢測工況下LED照明產品的壽命、光學性能、節能性和成本，記錄使用者的反饋信息l為大量LED產品的消費者提供參考 美國明尼蘇達州明尼阿波利斯市I-35W橋LED路燈示范工程 3.3 DOE的舉措DOE CALiPER項目l針對固體照明技術的快速發展及市場上固體照明產品性能的差異性l提供可靠且無偏見的產品性能信息以鼓勵高效能固體照明產品的市場推廣l測試結果只允許用于非商業或教育目的l指導DOE的SSL研發和市場引入活動，包括能源之星項目計劃l支持DOE的固體照明產品示范工程活動l向公眾提供客觀的產品性能信息，幫助消費者增強對新型固體照明產品的信心l指導固體照明產品可靠標準化測試

19、程序的開發和應用3.3 DOE的舉措DOE獎項lL PrizelLighting for TomorrowlNext Generation Luminaires3.3 DOE獎項L Prize用以激勵工業界開發替代60W白熾燈和PAR 38鹵素燈這兩種今天所普遍應用的低效照明產品的新技術使21世紀的照明產品具有超高的效能和使用性能 3.3 DOE獎項Lighting for Tomorrow由DOE、美國照明協會（ALA）和能效聯盟發起最初設立于2002年，用于熒光燈領域2006年該獎項拓展到了固體照明領域，用以鼓勵高效住宅照明設計的革新 3.3 DOE獎項Next Generation Lu

20、minaires由DOE、北美照明工程協會和照明設計國際聯盟發起用以獎勵商業用途的高效LED照明器具的優秀設計3.4 AC-LED的發展l首爾半導體 lSeoul semiconductor，Acriche系列產品l臺灣工研院 lITRI, The Industrial Technology Research Institute of Taiwan3.4 首爾半導體 AC-LEDSeoul semiconductorAcriche系列產品性能3.4 臺灣工研院 AC-LED晶片式交流電發光二極體技術On Chip AC LED Lighting Technology臺灣工研院于2008年10月

21、3日與包括Epistar, Liteon, Forward和Tyntek在內的19家公司成立了AC LED應用聯盟被評為2008全球百大創新技術之一3.5 LED在國內工業和信息化部行業運行報告l2008年1月11月我國照明器具制造總產值達1726.9億元，同比增長20.9，累計產銷率為96.2l2008年1月11月我國照明器具出口總額為148.8億美元，同比增長20.3。其中，白熾燈泡的出口數量累計為143.6億只，同比減少33.43.5 LED在國內lLED芯片lLED室內燈具lLED路燈lLED工程應用3.5 LED在國內-芯片3.5 LED在國內-室內燈具東莞澤昊日光燈參數3.5 LE

22、D室內燈具上海子通LED射燈參數3.5 LED在國內-室內燈具上海億奈射燈性能中山萬代射燈性能3.5 LED在國內-路燈AGELONG LED路燈性能3.5 LED的工程應用l水立方l“水立方”是全球唯一全部選用LED高科技照明設備的奧運場館l鳥巢/奧運會3.5 LED的工程應用照明設計中所使用LED照明器具分單模組和雙模組兩種，分別內置8顆和16顆大功率LED燈泡百余平方米的“大泡泡”，用100套雙模組五六平方米的“小水泡”，用五六套單模組LED照明器具“潛伏”在雙層ETFE膜結構的夾層中燈光自下而上照射水立方3.5 LED的工程應用鳥巢lCree公司LED照明設備主要運用在鳥巢內部的兩個裝

23、置上，即主會場后的大屏幕與主會場照亮地面的LED面板中l在奧運會的開幕式上也使用了大量的LED3.5 LED的工程應用開幕倒數計時用的2008個缶缶采用了LED光源來點綴使用了觸碰感應LED發光體奧運開幕倒計時3.5 LED的工程應用會場空中升起的奧運五環使用了45,000顆LED這些LED在開幕式的夜空中同時點亮 奧運五環3.5 LED的工程應用開幕式中放飛和平鴿表演者身上使用了電池與LED光源每個人身上約有20多顆亮眼的LED 放飛和平鴿內容p術語定義pLED與LED照明器具pLED的發展狀況pLED照明應用所存在的問題p。p。p。p。4 LED照明應用所存在的問題4.1照明用白光LED技

24、術不成熟4.2LED照明器具設計不同于傳統燈具設計4.3LED性能的測試方法不完備4.4LED性能檢測標準不統一4.1 照明用白光LED技術不成熟l光通量l針對特定的應用場合，提高白光LED的光通量，以滿足不同條件下的光通量需求l發光效率lLED產品的發光效率和光取出效率有待進一步提高l色溫lLED產品的色溫普遍偏高，作為照明應用，其色溫范圍為25006000，最好達到25003500l顯色指數l盡可能提高白光LED的顯色指數，保證其更好的演色特性l穩定性l用于照明的白光LED波長和光通量均要求穩定，穩定程度應依照明場合的需求而定4.2 LED照明器具設計不同于傳統燈具設計lLED光源發光方向性和熱特性不同于傳統光源lL