《LED灯基本知识》课件 —— 深入了解LED照明技术.ppt

LED灯基本知识欢迎大家参加这次关于LED照明技术的详细介绍。在接下来的课程中，我们将深入探讨LED灯的基本原理、技术特点、应用场景以及未来发展趋势。LED照明作为21世纪照明技术的革命性突破，正在逐步取代传统照明方式。通过这次课程，您将全面了解LED灯的工作原理、性能优势以及如何选择适合的LED产品。让我们一起探索这个既节能环保又充满创新的照明世界。

什么是LED（发光二极管）定义与名称LED是LightEmittingDiode的缩写，中文称为发光二极管。它是一种能够将电能直接转换为光能的半导体元件，是固态照明技术的核心组件。基本原理LED通过半导体材料实现电子转光的过程。当电流通过半导体材料时，电子与空穴复合释放能量，以光子形式发出可见光，这个过程称为电致发光。突出特点LED照明具有高效节能、长寿命、环保无汞、体积小、启动快速等显著优势。相比传统照明，LED可减少超过80%的能源消耗，同时大幅降低碳排放。

LED照明技术的发展历史1初期发明(1962)美国科学家尼克·霍洛尼亚克(NickHolonyakJr.)在通用电气公司工作时发明了第一个可见光LED，只能发出红光，效率极低，主要用作指示灯。2蓝光突破(1994)日本科学家中村修二成功研发出高亮度蓝光LED，这一突破使得白光LED成为可能，为照明领域应用奠定基础，中村修二因此获得2014年诺贝尔物理学奖。3商业化时代(2000年后)随着制造工艺改进和成本下降，LED照明开始大规模商用。光效从早期的几流明/瓦提升至现在的150流明/瓦以上，价格持续下降，市场渗透率快速提高。

LED与传统光源对比性能指标LED灯白炽灯荧光灯能耗水平最低，约为白炽灯的20%最高，大部分能量转为热量中等，约为白炽灯的40%平均寿命约50,000小时1,000-2,000小时8,000-10,000小时显色性中高(80-98Ra)优(100Ra)中(70-85Ra)灯源效率高(100-200lm/W)低(10-15lm/W)中(60-90lm/W)环保特性不含汞，可回收不含汞，可回收含汞，需特殊处理

LED灯的分类功率型LED单颗功率通常大于0.5W，多用于高亮度照明。具有良好的散热结构，通常需要专门的散热设计，多应用于户外照明、探照灯、投光灯等大功率场景。SMDLED表面贴装器件(SurfaceMountedDevice)LED，体积小，安装便捷，是目前最普及的LED类型。广泛应用于室内照明、显示屏、背光源等领域。COBLED芯片级封装(ChipOnBoard)LED，将多个LED芯片直接封装在一起，形成单一光源。具有高密度、高亮度、发光均匀等特点，适用于筒灯、射灯等。RGBLED集成红、绿、蓝三色芯片的LED，通过调节三种颜色的亮度比例可实现全彩显示。广泛应用于装饰照明、舞台灯光、显示屏等需要变色功能的场景。

LED灯基础工作原理电流通过PN结LED的核心是一个PN结构，当正向电压施加到PN结两端时，电子从N区流向P区。而空穴从P区流向N区，在PN结区域相遇。这种电流方向形成LED的正向偏置状态。电子与空穴复合当电子与空穴在PN结附近相遇并复合时，电子从导带跃迁到价带。在这个过程中，电子失去能量，这部分能量以光子形式释放出来，产生光的现象称为电致发光。能量转换为光释放的光子能量（即光的颜色）由半导体材料的能隙决定。不同的半导体材料具有不同的能隙宽度，因此可以产生不同波长（颜色）的光。这使得LED能够直接将电能转化为特定颜色的光。

LED常见结构剖析芯片(Die)核心发光元件金线焊接连接芯片与外部电极支架固定芯片并导热封装胶体保护内部结构并塑形光线LED的结构设计精密而复杂。芯片是能量转换的核心，通过金线与外部电路连接。支架除了固定芯片外，还起到反光和散热的作用。封装胶体不仅保护内部结构免受环境损害，还能通过特定形状起到透镜的作用，调整光线分布。

LED芯片材料砷化镓(GaAs)早期LED的主要材料，能发出红色和红外光。砷化镓具有直接带隙特性，发光效率高，但由于能隙宽度限制，不能发出蓝光和绿光。氮化镓(GaN)蓝光LED的重要突破材料，能隙宽度约为3.4eV。氮化镓的成功应用使蓝光LED成为现实，也为白光LED的发展奠定了基础。磷化铟(InP)用于制造黄光和橙光LED。通过调整其中的元素配比，可以调节发光颜色。这种材料在通信领域的红外LED中也有广泛应用。其他复合材料如AlGaInP、AlGaAs等，通过改变材料组分比例，可以精确控制LED的发光波长，满足不同应用场景的需求。

不同材料LED颜色LED颜色主要材料波长范围(nm)能隙宽度(eV)红色GaAsP、AlGaAs620-7501.65-2.00橙色GaAsP、AlGaInP590-6202.00-2