【正文】 ........ 33 7 第一章 電子節(jié)能燈簡介 電子節(jié)能燈又叫 LED 節(jié)能燈， LED 是英文 light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，是一種能夠將電能轉化為可見光的 半導體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光。它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好。 50 年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識，第一個商用二極管產生于 1960 年。 隨著發(fā)光材料的開發(fā)和半導體制作工藝的改進白光 LED的發(fā)展迅速它已經趨向取代傳統的照明白光 LED的光效已經由以前的 20lm/w 上升到了 45lm/ LED 具有的長壽命、無污染、低功耗的未來 LED 還將逐步替代熒 光燈、白熾燈成為下一代綠色照明光源 . 來 LED 還將逐步替代熒光燈、白熾燈源。隨著LED 產業(yè)的技術進步、成本的進一步降低，以及人們對環(huán)保、安全、節(jié)能等要求的不斷提高， LED 在特種領域的應用規(guī)模將不斷擴大，在人們的工作生活中扮演越來越重要的角色。 1． 1 LED的發(fā)光原理 發(fā)光二極管的核心部分是由 p 型半導體和 n 型半導體組成的晶片，在 p 型半導體和 n 型半導體之間有一個過渡層，稱為 pn 結。在某些半導體材料的 PN 結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。 8 PN 結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱 LED。 當它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從 LED 陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。 1． 2 LED光源的基本特征 發(fā)光效率高 白熾燈、鹵鎢燈光效為 1224 流明／瓦，熒光燈 50～ 70 流明／瓦，鈉燈 90～ 140 流明／瓦，大部分的耗電變成熱量損耗。 LED 光效經改良后將達到達 50～ 200 流明／瓦，而且其光的單色性好、光譜窄，無需過濾可直接發(fā) 出有色可見光。目前，世界各國均加緊提高 LED 光效方面的研究，在不遠的將來其發(fā)光效率將有更大的提高。 耗電量少 LED 單管功率 ～ 瓦，采用直流驅動，單管驅動電壓 ～ 伏，電流 15～ 18 毫安，反應速度快，可在高頻操作。同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的八分之一，熒光燈管的二分之一、日本估計，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的 LED 替代日本一半的白熾燈和熒光燈。每年可節(jié)約相當于 60 億升原油。就橋梁護欄燈例，同樣效果的一支日光燈 40 多瓦，而采用 LED 每支的功率只有 8 瓦，而且可以七彩變 化。 使用壽命長 9 采用電子光場輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點。而采用 LED 燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強度機械沖擊和震動，不易破碎。平均壽命達 10 萬小時。 LED 燈具使用壽命可達 5～ 10 年，可以大大降低燈具的維護費用，避免經常換燈之苦。 安全可靠性強 發(fā)熱量低，無熱輻射，冷光源，可以安全抵摸：能精確控制光型及發(fā)光角度，光色柔和，無眩光；不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質。 內置微處理系統可以控制發(fā)光強度，調整發(fā)光方式，實現光與藝術結合 。 有利于環(huán)保 LED 為全固體 發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，沒有污染。光源體積小，可以隨意組合，易開發(fā)成輕便薄短小型照明產品，也便于安裝和維護。 1． 3 LED燈的分類 1． LED 燈按發(fā)光管發(fā)光顏色分 類 按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細分黃綠、標準綠和純綠）、藍光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。 根據發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達于做指示燈用。 10 2． LED 燈按發(fā)光管出 光面特征分 類 按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為 φ2mm 、 、 φ5mm 、φ8mm 、 φ10mm 及 φ20mm 等。國外通常把 φ3mm 的發(fā)光二極管記作T1；把 φ5mm 的記作 T1（ 3/4）；把 的記作 T1（ 1/4）。 由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強度角分布情況。 從發(fā)光強度角分布圖來分有三類： （ 1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為 5176。 ～ 20176。 或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或 與光檢出器聯用以組成自動檢測系統。 （ 2）標準型。通常作指示燈用，其半值角為 20176。 ～ 45176。 。 （ 3）散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為 45176。 ～ 90176。 或更大，散射劑的量較大。 3． 按發(fā)光二極管的結構分 類 按發(fā)光二極管的結構分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結構。 4． 按發(fā)光強度和工作電流分 類 按發(fā)光強度和工作電流分有普通亮度的 LED（發(fā)光強度 100mcd）；把發(fā)光強度在 10～ 100mcd 間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般 LED 的工作電流在十幾 mA 至幾十 mA，而低電流 LED 的工作電 流在 2mA 以下（亮度與普通發(fā)光管相同 ）。 11 1． 4 LED節(jié)能燈的優(yōu)點 節(jié)能 ， 白光 LED 的能耗僅為白熾燈的 1/10，節(jié)能燈的 1/4。 長壽 ， 壽命可達 10 萬小時以上 ,對普通家庭照明可謂 一勞永逸 。 可以工作在高速狀態(tài) .節(jié)能燈如果頻繁的啟動或關斷燈絲就會發(fā)黑很快的壞掉 。 固態(tài)封裝，屬于冷光源類型。所以它很方便運輸和安裝，可以被裝置在任何微型和封閉的設備中，不怕振動，基本上用不著考慮散熱。 LED 技術正日新月異的在進步，它的發(fā)光效率正在取得驚人的突破，價格也在不斷的降低。一個白光 LED 進入 家庭的時代正在迅速到來。 環(huán)保，沒有汞的有害物質。 LED 燈泡的組裝部件可以非常容易的拆裝，不用廠家回收都可以通過其它人回收?？偨Y：很明顯，只要 LED 燈的成本隨 led 技術的不斷提高而降低。節(jié)能燈及白熾燈必然會被 LED 燈泡所取代。目前國家越來越重視照明節(jié)能及環(huán)保問題，已經在大力推行使用 LED 燈泡了。 配光技術使 LED 點光源 擴展為面光源，增大發(fā)光面，消除眩光，升華視覺效果，消除視覺疲勞。 透鏡與燈罩一體化設計。透鏡同時具備聚光與防護作用，避免了光的重復浪費，讓產品更加簡潔美觀 。 12 大功率 LED 平面集 群封裝，及散熱器與燈座一體化設計。充分保障了 LED 散熱要求及使用壽命，從根本上滿足了 LED 燈具結構及造型的任意設計，極具 LED 燈具的鮮明特色 。 節(jié)能顯著。采用超高亮大功率 LED 光源，配合高效率電源，比傳統白熾燈節(jié)電 80%以上，相同功率下亮度是白熾燈的 10 倍 。 1 超長壽命 50,000 小時以上，是傳統鎢絲燈的 50 倍以上。LED采用高可靠的先進封裝工藝 — 共晶焊，充分保障 LED的超長壽命 。 1無頻閃。純直流工作，消除了傳統光源頻閃引起的視覺疲勞 。 1綠色環(huán)保。不含鉛、汞等污染元素，對環(huán)境沒有任何 污染 。 1耐沖擊，抗雷力強，無紫外線（ UV）和紅外線（ IR）輻射。無燈絲及玻璃外殼，沒有傳統燈管碎裂問題，對人體無傷害、無輻射。 1低熱電壓下工作，安全可靠。表面溫度≤ 60℃（環(huán)境溫度Ta=25℃時） 。 1寬電壓范圍，全球通用。 85V~ 264VAC 全電壓范圍恒流，保證壽命及亮度不受電壓波動影響 。 1采用 PWM 恒流技術，效率高，熱量低，恒流精度高 。 1降低線路損耗，對電網無污染。功率因數≥ ，諧波失真≤ 20%， EMI 符合全球指標，降低了供電線路的電能損耗和避免了對電網的高頻干擾污染 。 1通用標準燈頭，可直接替換現有鹵素燈、白熾燈、熒光燈 。 發(fā)光效率可高達 801m/w，多種色溫可選，顯色指數高，顯色性好 。 13 1． 5 白光 LED開發(fā) 對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。 1998 年發(fā)白光的LED 開發(fā)成功。這種 LED 是將 GaN 芯片和釔鋁石榴石（ YAG）封裝在一起做成。 GaN 芯片發(fā)藍光（ λp=465nm ， Wd=30nm），高溫燒結制成的含 C