半导体照明知识入门

热烈欢迎热烈欢迎_一一行莅临指导行莅临指导 返回目录主 题 半导体（LED）照明介绍 返回目录第一部分半导体（LED）照明简介 返回目录4 41.11.1 人类光源发展历史人类光源发展历史 1.2 1.2 全球半导体照明全球半导体照明工程工程1.1.半导体（半导体（LEDLED）照明简介）照明简介返回目录5 51.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史火火蜡烛蜡烛煤油灯煤油灯1.1.1 1.1.1 人类进入文明时代人类进入文明时代返回目录6 61.1.2 1.1.2 人类进入电光源时代人类进入电光源时代第一代电光源:白炽灯第二代电光源:荧光灯第三代电光源:高强度气体放电灯第四代电光源:半导体(LED)光源1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史返回目录7 71.1.2.1 1.1.2.1 白炽灯白炽灯 Thomas Edison1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史 1879年10月21日，一位美国发明家通过长期的反复试验，终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯。从此，这位发明家的名字，就象他发明的电灯一样，走入了千家万户。他，就是被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生。返回目录8 8 白炽灯是根据热辐射原理制成，通常它是靠电能将灯丝加热至白炽而发光，灯丝在将电能变成可见光的同时，还要产生大量的红外辐射的少量的紫外辐射。1.1.2.1 1.1.2.1 白炽灯白炽灯1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史返回目录9 9可见，白炽灯所耗的电能大部分不是用于发光的(光效低)。而且灯在燃点的过程中，灯丝会慢慢变细，其寿命一般也只有1000小时(寿命短)。但其使用方便（一点就亮），易于进行光学控制(调光方便)、价廉，显色性好，可作为基准光源。高色温的灯色温约为3200K，主要用于摄影和舞台照明，2700K2900K的用于一般照明，色温在2500K以下的是红外灯，用于红外加热干燥、室温保温、医疗保健等。中国第一盏电灯中国第一盏电灯 1882 年年7月月26日下午日下午7时，上海的一台发电机开始转动起来，点亮了时，上海的一台发电机开始转动起来，点亮了15盏电灯。这是上海文明史上的重要时刻，也是中国电灯历史的新纪元。盏电灯。这是上海文明史上的重要时刻，也是中国电灯历史的新纪元。从此以后，中国的大地上亮起了电灯。从此以后，中国的大地上亮起了电灯。1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.2.1 1.1.2.1 白炽灯白炽灯返回目录1010卤钨灯 卤钨灯是在白炽灯的基础上在灯内添加碘、溴等卤素，使挥发的钨能重新回到灯丝上。这样，灯丝的温度就可以比白炽灯高，光效也就更高，一般为1535lm/W，寿命也比白炽灯长。一般来说寿命可超过1000小时。应用范围：大功率的卤钨灯可以用于车场、工场、建筑工地等处进行照明，小功率的卤钨灯可以用作商店、展厅等处的室内照明。1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.2.1 1.1.2.1 白炽灯白炽灯返回目录1111 它是靠气体放电产生紫外线，紫外线激发荧光粉而发光。1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.2.2 1.1.2.2 荧光灯荧光灯 *阴极产生电子的方法：主要是热电子发射：阴极的金属通电产生热量，使得电子从阴极基金属和碱土氧化物涂层中释放；*紫外线的产生：电子打在汞原子上，汞原子被激发，产生能量转移，放出波长253.7nm 为主的紫外线；*光线的产生：380nm以下、780nm以上为肉眼所无法看见的光线，紫外线的波长位于肉眼所能看见的光线以（380nm以下），荧光粉能够充分吸收253.7nm的紫外线，产生肉眼能够看见的可见光。返回目录12121.1.2.2 1.1.2.2 荧光灯荧光灯1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史返回目录1313优点：光效高、寿命长、光色好。有直管型、环型、紧凑型等，是应用范围十分广泛的节能照明光源。缺点:寿命短：寿命约在20003000小时；显色性差：一般直管型为50；含汞：污染严重；有频闪。1.1.2.2 1.1.2.2 荧光灯荧光灯1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史返回目录1414无极荧光灯 无极荧光灯是利用高频电磁场激发发电腔内低气压汞蒸汽和惰性气体放电产生紫外线，紫外线再激发放电腔内壁上的荧光粉而发出可见光无极荧光灯是采用电磁感应技术在灯管内产生电磁回路，它的创新点为：通过以高频感应磁场的方式将能量耦合到灯泡内，这些能量使灯泡内的气体雪崩电离形成等离子体，而这些受激发的等离子体原子当其返回原始状态时，会将原来所获得的能量以253.7nm的紫外线形式辐射出来，完成一个能量转换过程，灯泡内壁的荧光粉受紫外线激发而发出可见光。1.1.2.2 1.1.2.2 荧光灯荧光灯1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史返回目录1515 高强度气体放电灯有：荧光高压汞灯、高压钠灯 和金属卤化物灯。(1)荧光高压汞灯 特点：寿命长、成本相对较低。用途：道路照明、室内外工业照明、商业照明。(2)高压钠灯 特点：寿命长、光效高、透雾性强。用途：道路照明、泛光照明、广场照明、工业照明等。(3)金属卤化物灯 特点：寿命长、光效高、显色性好。用途：工业照明、城市亮化工程照明、商业照明、体育 场馆照明以及道路照明等。(4)陶瓷金属卤化物灯 特点：性能优于一般金卤灯。用途：商场、橱窗、重点展示及商业街道照明。1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.2.3 1.1.2.3 高强度气体放电灯高强度气体放电灯(high intensity discharge lamp-HID)返回目录16161.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.2.4 1.1.2.4 半导体半导体(LED)(LED)光源光源返回目录1717 发光二极管实际上是一个半导体的P-N结，其基本的工作机理是一个电子与空穴复合，直接发光。LED发光原理为固体发光,按固体发光物理学原理，LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，所以发光效率高达90以上，因此，LED被誉为21世纪新光源，即将成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源，被公认为当前十大前沿技术之一,LED光源这种新型照明光源必将会取代传统照明光源，正带动着一场新的产业革命-照明革命。1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.2.4 1.1.2.4 半导体半导体(LED)(LED)光源光源返回目录1818L LE ED D 的特点的特点返回目录返回目录1.1.2.4 1.1.2.4 半导体半导体(LED)(LED)光源光源1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史返回目录19191.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.2.4 1.1.2.4 半导体半导体(LED)(LED)光源光源返回目录2020几种照明光源的性能指标测试项目白炽灯 荧光灯高压汞灯 高压钠灯LED发光效率(lm/w)10 7050 100117寿命(Kh)1 25 3 8 8 12 5O显色指数 95 65 40 23 85驱动电路 简单 中 复杂 复杂 中安全性一般一般 差 差 高可靠性差 差 一般一般 高亮度可调性好 差 好好好方向性差 差 差 差 好环保性一般汞污染汞污染 汞污染好1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.2.4 1.1.2.4 半导体半导体(LED)(LED)光源光源返回目录21211.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.2.4 1.1.2.4 半导体半导体(LED)(LED)光源光源返回目录22221.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.2.4 1.1.2.4 半导体半导体(LED)(LED)光源光源返回目录2323隧道、道路照明隧道、道路照明隧道灯、路灯隧道灯、路灯景观照明景观照明 轮廓灯、轮廓灯、投光灯、地埋灯、水底灯、投光灯、地埋灯、水底灯、草坪灯草坪灯商用家居照明商用家居照明 射灯、筒灯、格栅灯、台灯、手电筒射灯、筒灯、格栅灯、台灯、手电筒汽车照明汽车照明 仪表盘灯、刹车灯、尾灯、阅读灯等仪表盘灯、刹车灯、尾灯、阅读灯等1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.2.4 1.1.2.4 半导体半导体(LED)(LED)光源：应用光源：应用返回目录2424背光源：背光源：手机、数码相机摄像机、手机、数码相机摄像机、等数码产品，大屏幕液晶显示等数码产品，大屏幕液晶显示器器/液晶彩电背光源液晶彩电背光源屏幕显示屏幕显示 传媒、政府、金融、场馆、交通传媒、政府、金融、场馆、交通显示屏（可变情报板）显示屏（可变情报板）交通信号灯交通信号灯道路信号灯、机场信号灯、铁路道路信号灯、机场信号灯、铁路信号灯、航标灯信号灯、航标灯1.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.2.4 1.1.2.4 半导体半导体(LED)(LED)光源：应用光源：应用返回目录25251.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.3 1.1.3 半导体半导体(LED)(LED)优势比较优势比较 高节能性绿色照明大功率半导体(LED)灯与传统灯相比节约电能在50%以上;长寿命性绿色照明大功率半导体(LED)灯配置的LED光源可靠工作寿命在50000小时以上;高显色性绿色照明大功率半导体(LED)灯显色指数在70以上,同时白光LED的波峰在蓝光区域,人眼比较敏感,有效提高在地铁运营的安全性与舒适性;返回目录26261.1 1.1 人类光源发展历史人类光源发展历史1.1.3 1.1.3 半导体半导体(LED)(LED)优势比较优势比较 低建设成本绿色照明大功率半导体(LED)灯与传统灯相比达到近似的照明效果所需电功率大幅度下降,因此可以大大降低地铁照明电缆敷设成本;即时启动绿色照明大功率半导体(LED)灯可实现即时启动及热启动功能,有效提高地铁交通安全性,传统灯难以实现;低维护成本绿色照明大功率半导体(LED)灯由于寿命长、可靠性高，因此大大降低维护成本，而传统灯维护所花费的人力、物力、财力是相当可观的支出。返回目录2727 近几年，随着LED的发光效率增长100倍，成本下降10倍，其在照明领域的发展前景，吸引全球照明大厂家都先后加入LED光源及市场开发中。美、日、欧及中国台湾省均推出了半导体照明计划。美国“下一代照明(NGLI)”计划 欧盟“彩虹”计划 日本“21世纪光源”计划 韩国“固态照明”计划 台湾地区“下一代照明光源开发”计划1.2 1.2 全球半导体照明工程全球半导体照明工程返回目录2828 我国2001年863计划立项，2003年紧急启动了“国家半导体照明工程”。从2006年的“十一五”开始，国家将把半导体照明工程作为一个重大工程进行推动。当前，我国经济快速增长，能源紧张的矛盾日益显现，我国照明所消耗的电能约占电力总消耗量的1/6，因此提高照明产品的能效水平，无疑将较大幅度降低能源消耗，有效缓解目前我国电力供应紧张的局面。国家将贯彻节能优先政策，并将“照明器具”列入节能重点领域，在“十一五”期间，大力推进绿色节能照明工程。2003年6月成立“国家半导体照明工程”协调领导小组；2005年2月，国务院刚刚公布的国家中长期科学发展规划，已把半导体照明列为能源领域重大项目来推进实施；十一五国家“863”项目，已将半导体照明工程列为重大项目；国家节能中长期专项规划，明确指出提高照明能效标准，并将绿色照明工程列为十大重点节能工程之一；财政部、国家发展改革委关于印发高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法的通知（财建20071027号）明确把LED照明产品作为高效节能产品进行财政补贴。1.3 1.3 全球半导体照明工程全球半导体照明工程返回目录2929发展半导体照明的重大意义之一发展半导体照明的重大意义之一-节能节能20052005年：中国是全球第二大电力生产国年：中国是全球第二大电力生产国 总发电量总发电量2475024750亿度亿度 照明用电占电力消耗的照明用电占电力消耗的12%12%20202020年：如果：年：如果：LEDLED的发光效率达到的发光效率达到150lm/W150lm/W LED LED照明占有照明占有30%30%的市场份额的市场份额 （600B KWh600B KWh）那么：每年将节约用电超过那么：每年将节约用电超过20002000亿度亿度 （三峡工程总投资（三峡工程总投资20002000亿元，年发电量亿元，年发电量840840亿度亿度)半导体照明产业对我国的能源战略有极其重要的影响半导体照明产业对我国的能源战略有极其重要的影响超过两个三峡工程的发电量。超过两个三峡工程的发电量。1.2 1.2 全球半导体照明工程全球半导体照明工程返回目录3030发展半导体照明的重大意义之二发展半导体照明的重大意义之二-环保环保世界能源消费以石油为主，而中国以煤炭为主；世界能源消费以石油为主，而中国以煤炭为主；推广半导体照明，推广半导体照明，能降低电力需求，减少煤炭消耗，控制大气污染；能降低电力需求，减少煤炭消耗，控制大气污染；传统光源在制造过程中产生汞污染，并且丢弃会产生第二次汞污染。传统光源在制造过程中产生汞污染，并且丢弃会产生第二次汞污染。推广半导体照明，将有效改善生态环境推广半导体照明，将有效改善生态环境1.2 1.2 全球半导体照明工程全球半导体照明工程