LED与传统电光源对比分析精讲

2010-11-221LED与传统电光源对比分析2010-11-222热辐射白炽发光高气压放电灯低气压放电灯LED发光32412010-11-223LED照明光源照明光源1发光二极管发光二极管（LED）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。2010-11-224优点优点:1、低压驱动，低能耗；2、光线质量高，光效率高；3、寿命长，可达到100,000小时；4、绿色环保，没有污染；5、响应时间短；LED照明光源照明光源1劣势劣势：1、应用产品方面，价格高，光通量低；2、当前设计和制作标准比较混乱，损坏比例比较高，影响LED寿命优势。应用场所应用场所：1、笔记本电脑、手机背光和电视机液晶显示器；2、汽车电子灯；3、照明市场：包括家用照明、商业照明和工程照明等多个领域。2010-11-225热辐射白炽发光高气压放电灯低气压放电灯LED发光32412010-11-226热辐射热辐射白炽发光白炽发光2白炽灯是根据热辐射原理制成的。白炽灯是根据热辐射原理制成的。白炽灯的主要部件为灯丝、支架、泡壳、填充气体和灯头。发光原理：发光原理：电流通过灯丝（钨丝，熔点达3000多摄氏度）时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000摄氏度以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。2.1 普通白炽灯普通白炽灯2010-11-227优点：优点：结构简单、价格便宜、显色性好。缺点：缺点：1、不环保、发光效率低（10lm/w）；2、发热温度高，热蒸发快；3、寿命较短(1000小时)；4、红外线成份高；5、易受震动影响；6、色温低，带黄色；7、耗能大，不利于节能。热辐射热辐射白炽发光白炽发光2应用场合：应用场合：居室、客厅、大堂、客房、商店、餐厅、走道、会议室、庭院。运用方式：运用方式：台灯、顶灯、壁灯、床头灯、走廊灯。2010-11-228热辐射热辐射白炽发光白炽发光22.2 卤钨灯卤钨灯卤钨灯卤钨灯（热辐射光源）：卤钨灯是在白炽灯充填惰性气体中加入微量卤素或卤化物而制成的电光源。主要包括：卤素节能灯、卤素反射灯、单端卤钨灯、双端卤钨灯、卤钨杯灯，溴钨灯等。优点优点：卤钨灯具有节能，体积小、发光效率高、色温稳定、几乎无光衰、寿命长等优点，且不会产生如白炽灯一样玻壳发黑的现象。缺点缺点：辐射出的热量很大，有时甚至可用来烘烤物体，不能有效回收，具有污染。2010-11-229热辐射热辐射白炽发光白炽发光2应用场合应用场合：1、适用在照度要求较高、显色性较好或要求调光的场所，如体育馆、大会堂、宴会厅等。2、照明开闭频繁，需要迅速点亮，需要调光或需要避免对测试设备产生高频干扰的地方和屏蔽室等，宜采用卤钨灯。3、另外需要正确识别色彩，照度要求较高或进行长时间紧张视力工作的场所，宜采用卤钨灯。4、石英聚光卤钨灯用于拍摄电影、电视及舞台照明的聚光灯具或回光灯具中。5、由于它的工作温度较高，不适于多尘、易燃、爆炸危险、腐蚀性环境场所，以及有振动的场所等。2010-11-2210热辐射白炽发光高气压放电灯低气压放电灯LED发光32412010-11-2211高压气体放电灯高压气体放电灯31、什么是气体放电？干燥气体通常是良好的绝缘体，但当气体中存在自由带电粒子时，它就变为电的导体。这时如在气体中安置两个电极并加上电压，就有电流通过气体，这个现象称为气体放电。2、高压气体放电灯特点：辐射光谱具有可选择性。通过选择适当的发光物质，可使辐射光谱集中于所要求的波长上，也可同时使用几种发光物质，以求获得最佳的组合光谱。具有高效率，它们可以把2530的输入电能转换为光输出。寿命长。使用寿命长达1万小时或2万小时以上。光输出维持特性好，在寿命终止时仍能提供6080的初始光输出。3、目前有 高压钠灯、（荧光）高压汞灯、氙气灯、金属卤化物灯 等。2010-11-2212高压气体放电灯高压气体放电灯33.1 高压汞灯高压汞灯 高压钠灯的主要部件为石英电弧管、外泡壳（通常内涂荧光粉）、金属支架、电阻件和灯头。发光原理：发光原理：照明用高压汞灯通电后，灯内辅助电极和相邻的主要极之间的气体被击穿而产生辉光放电，从而导致两主电极放电。放电初始阶段是由氩气和低气压的汞蒸气放电，所产生的热量使得管壁温度升高，汞蒸发气化，逐步过渡到向高气压放电，并在数分钟内达到稳定放电。在放电过程中，受激的汞原子不断地从激发态向基态或低能态跃进，将多余的能量以光的形式辐射出来。紫外线高压汞灯一般不用辅助电极，使用时采用电容放电进行启动。超高压汞灯，采用触发器进行启动。2010-11-2213高压气体放电灯高压气体放电灯3优点：光线柔和、结构简单、低成本、低维修费用，可直接取代普通白炽灯。缺点：含有重金属汞、显色性差。应用场合：工业照明、仓库照明、街道照明、泛光照明安全照明等。2010-11-2214高压气体放电灯高压气体放电灯33.2 荧光高压汞灯荧光高压汞灯光致发光光致发光所谓光致发光，即物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导至发光的现象。高压汞灯是由石英电弧管，外泡壳（通常内涂荧光粉），金属支架，电阻件和灯头组成。电弧管为核心元件，内充汞与惰性气体。放电时，内部汞蒸气压为2-15个大气压，因此称为高压汞灯。优点：1、是一种效率高的电光源，寿命在6000小时左右；2、功率高，可以在100W25KW；3、较高压汞灯，可将紫外辐射转换成红色可见光，使高压荧光汞灯的辐射光谱接近于暖白色；2010-11-2215高压气体放电灯高压气体放电灯3缺点：1、发热量大，要用空气或水冷却；2、要求冷启动：即在光源关闭后至少五分钟后才能再次启动；3、产生紫外线，对身体照成伤害；4、显色指数低，在45左右；5、含有对人体和环境有害的物质汞；适应场所：1、可直接取代普通白炽灯，适用于工业照明、仓库照明、街道照明、泛光照明安全照明等；2、由于其显色性能比较低，因此只适于广场、街道的照明。2010-11-2216高压气体放电灯高压气体放电灯3高压钠灯的主要部件为电弧管、灯芯、玻壳、消气剂和灯头。电弧管电弧管电极电极消气剂消气剂玻壳玻壳上支架上支架当灯泡启动后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电子在向阳极运动过程中，撞击放电物质的原子，使其获得能量产生电离发光原理：或激发，然后由激发态回复到基态；或由电离态变为激发态，再回到基态无限循环，此时，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。3.3 高压钠灯高压钠灯2010-11-2217高压气体放电灯高压气体放电灯3优点：发光效率高（100-120lm/w）、耗电少、寿命长、透雾能力强、不诱虫、光输出维持特性好，在寿命终止时仍能提供6080的初始光输出。缺点：含有重金属汞、显色性差。应用场合：道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。高显色高压钠灯主要应用于体育馆、展览厅、娱乐场、百货商店和宾馆等场所照明。2010-11-2218高压气体放电灯高压气体放电灯33.4 金属卤化灯金属卤化灯简称金卤灯，可以分为两种：一种是石英金卤灯，其电弧管泡壳是由石英做成的，另一种是陶瓷金卤灯，其电弧管泡壳是用半透明氧化铝陶瓷做的。优点：1、光效高：在65140lm/w；2、寿命长：500020000小时；3、显色性好：Ra6595;4、结构紧凑、性能稳定；缺点：1、灯内的填充物质中含有毒，会照成生产环境污染，对人的身体健 也有害。2010-11-2219缺点：2、金属卤化灯以潮解，吸入少量的水后容易照成放电不正常，使 灯管 发黑；3、金属卤化物与电极、石英玻璃之间以及卤化物相互之间在高温下都 会引起化学反应。4、启动电压较高，需要使用的专用安定器。高压气体放电灯高压气体放电灯3使用范围：1、适用于要求照度高、显色性好的场所，如体育馆、美术馆、展览馆等；2、适用于路灯照明，繁华街道照明。投光灯或高杆照明，高杆照明可设 置在立交桥、广场、车站、码头等处。2010-11-2220热辐射白炽发光高气压放电灯低气压放电灯LED发光32412010-11-2221低压气体放电灯低压气体放电灯44.1 荧光灯荧光灯普通荧光灯两端各有一电极，灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有荧光粉，两个灯丝之间的气体到电视发出紫外线，是荧光粉发出柔和的可见光。其辐射出波长253.7nm和185nm的紫外线(主峰值波长是253.7nm，约占全部辐射能的70-80；次峰值波长是185nm，约占全部辐射能的10)，以释放多余的能量。荧光粉吸收紫外线的辐射能后发出可见光。2010-11-2222低压气体放电灯低压气体放电灯4其附件：包括镇流器和启辉器。优点：高效高、光色好、价格便宜；缺点：1、含红外线和紫外线；2、重金属汞，不环保；3、频闪，对人的视力有影响；4、带有镇流器和启辉器，功耗大；5、使用寿命有限。使用范围：主要使用与室内照明；根据不同灯管的显色性不同，也可以应用在不同的环境中：显色性较低：适用于一般工作场所和对显色性不重要的场所（仓库，停车场）等；显色指数大于85：用于长时间工作场所，能使工作者心情舒畅；显色性95：用于显色性要求高的场所或特殊环境。2010-11-2223低压气体放电灯低压气体放电灯44.2 低压钠灯低压钠灯低压钠灯低压钠灯（弧光放电灯）：低压钠灯是利用低压钠蒸气放电发光的电光源，在它的玻璃外壳内涂以红外线反射膜，是光衰较小和发光效率最高的电光源。优点优点：低压钠灯是路灯照明系统的最佳光源，它具有高的发光效率,透雾性强，在人眼中不产生色差,因此视见分辨率高,对比度好。不眩目，光衰小，寿命长。缺点缺点:单色光，对颜色的分辨能力差（显色性差），不适用于商业照明，启动时间长，不能有效回收，有污染。2010-11-2224低压气体放电灯低压气体放电灯4应用场合应用场合：低压钠灯发出的是单色黄光，用于对光色没有要求的场所，特别适合于高速公路、交通道路、市政道路、公圆、庭院照明以及港口、货场和矿区照明，也可作为特技摄影和光学仪器的光源。