【正文】 ........ 33 7 第一章 電子節(jié)能燈簡(jiǎn)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(xiě)，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的 半導(dǎo)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(chǎng)發(fā)光。它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好。 50 年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識(shí)，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于 1960 年。 隨著發(fā)光材料的開(kāi)發(fā)和半導(dǎo)體制作工藝的改進(jìn)白光 LED的發(fā)展迅速它已經(jīng)趨向取代傳統(tǒng)的照明白光 LED的光效已經(jīng)由以前的 20lm/w 上升到了 45lm/ LED 具有的長(zhǎng)壽命、無(wú)污染、低功耗的未來(lái) 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(lái) LED 還將逐步替代熒光燈、白熾燈源。隨著LED 產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、成本的進(jìn)一步降低，以及人們對(duì)環(huán)保、安全、節(jié)能等要求的不斷提高， LED 在特種領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模將不斷擴(kuò)大，在人們的工作生活中扮演越來(lái)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(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體組成的晶片，在 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為 pn 結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的 PN 結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。 8 PN 結(jié)加反向電壓，少數(shù)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(chēng) LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從 LED 陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。 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(jīng)改良后將達(dá)到達(dá) 50～ 200 流明／瓦，而且其光的單色性好、光譜窄，無(wú)需過(guò)濾可直接發(fā) 出有色可見(jiàn)光。目前，世界各國(guó)均加緊提高 LED 光效方面的研究，在不遠(yuǎn)的將來(lái)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(qū)動(dòng)，單管驅(qū)動(dòng)電壓 ～ 伏，電流 15～ 18 毫安，反應(yīng)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(jì)，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(dāng)于 60 億升原油。就橋梁護(hù)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(zhǎng) 9 采用電子光場(chǎng)輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。而采用 LED 燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹(shù)脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動(dòng)，不易破碎。平均壽命達(dá) 10 萬(wàn)小時(shí)。 LED 燈具使用壽命可達(dá) 5～ 10 年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用，避免經(jīng)常換燈之苦。 安全可靠性強(qiáng) 發(fā)熱量低，無(wú)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(wú)眩光；不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)。 內(nèi)置微處理系統(tǒng)可以控制發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)光方式，實(shí)現(xiàn)光與藝術(shù)結(jié)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(méi)有污染。光源體積小，可以隨意組合，易開(kāi)發(fā)成輕便薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護(hù)。 1． 3 LED燈的分類(lèi) 1． LED 燈按發(fā)光管發(fā)光顏色分 類(lèi) 按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍(lán)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(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無(wú)色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無(wú)色透明、有色散射和無(wú)色散射四種類(lèi)型。散射型發(fā)光二極管和達(dá)于做指示燈用。 10 2． LED 燈按發(fā)光管出 光面特征分 類(lèi) 按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)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(guó)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(jì)圓形發(fā)光強(qiáng)度角分布情況。 從發(fā)光強(qiáng)度角分布圖來(lái)分有三類(lèi)： （ 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(lián)用以組成自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。 （ 2）標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)分 類(lèi) 按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。 4． 按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分 類(lèi) 按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分有普通亮度的 LED（發(fā)光強(qiáng)度 100mcd）；把發(fā)光強(qiáng)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(diǎn) 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(zhǎng)壽 ， 壽命可達(dá) 10 萬(wàn)小時(shí)以上 ,對(duì)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(dòng)或關(guān)斷燈絲就會(huì)發(fā)黑很快的壞掉 。 固態(tài)封裝，屬于冷光源類(lèi)型。所以它很方便運(yùn)輸和安裝，可以被裝置在任何微型和封閉的設(shè)備中，不怕振動(dòng)，基本上用不著考慮散熱。 LED 技術(shù)正日新月異的在進(jìn)步，它的發(fā)光效率正在取得驚人的突破，價(jià)格也在不斷的降低。一個(gè)白光 LED 進(jìn)入 家庭的時(shí)代正在迅速到來(lái)。 環(huán)保，沒(méi)有汞的有害物質(zhì)。 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(guò)其它人回收?？偨Y(jié)：很明顯，只要 LED 燈的成本隨 led 技術(shù)的不斷提高而降低。節(jié)能燈及白熾燈必然會(huì)被 LED 燈泡所取代。目前國(guó)家越來(lái)越重視照明節(jié)能及環(huán)保問(wèn)題，已經(jīng)在大力推行使用 LED 燈泡了。 配光技術(shù)使 LED 點(diǎn)光源 擴(kuò)展為面光源，增大發(fā)光面，消除眩光，升華視覺(jué)效果，消除視覺(jué)疲勞。 透鏡與燈罩一體化設(shè)計(jì)。透鏡同時(shí)具備聚光與防護(hù)作用，避免了光的重復(fù)浪費(fèi)，讓產(chǎn)品更加簡(jiǎn)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(shè)計(jì)。充分保障了 LED 散熱要求及使用壽命，從根本上滿(mǎn)足了 LED 燈具結(jié)構(gòu)及造型的任意設(shè)計(jì)，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(tǒng)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(zhǎng)壽命 50,000 小時(shí)以上，是傳統(tǒng)鎢絲燈的 50 倍以上。LED采用高可靠的先進(jìn)封裝工藝 — 共晶焊，充分保障 LED的超長(zhǎng)壽命 。 1無(wú)頻閃。純直流工作，消除了傳統(tǒng)光源頻閃引起的視覺(jué)疲勞 。 1綠色環(huán)保。不含鉛、汞等污染元素，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何 污染 。 1耐沖擊，抗雷力強(qiáng)，無(wú)紫外線（ UV）和紅外線（ IR）輻射。無(wú)燈絲及玻璃外殼，沒(méi)有傳統(tǒng)燈管碎裂問(wèn)題，對(duì)人體無(wú)傷害、無(wú)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(shí)） 。 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(dòng)影響 。 1采用 PWM 恒流技術(shù)，效率高，熱量低，恒流精度高 。 1降低線路損耗，對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染。功率因數(shù)≥ ，諧波失真≤ 20%， EMI 符合全球指標(biāo)，降低了供電線路的電能損耗和避免了對(duì)電網(wǎng)的高頻干擾污染 。 1通用標(biāo)準(zhǔn)燈頭，可直接替換現(xiàn)有鹵素?zé)?、白熾燈、熒光?。 發(fā)光效率可高達(dá) 801m/w，多種色溫可選，顯色指數(shù)高，顯色性好 。 13 1． 5 白光 LED開(kāi)發(fā) 對(duì)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(kāi)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(lán)光（ λp=465nm ， Wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含 C