LED灯的定义和发展历史及其选购指南

　　LED灯的定义和发展历史及其选购指南

　　1、什么是LED灯？

　　LED 是英文 light emitting diode （发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，用银胶或白胶固化到支架上，然后用银线进行焊接，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以 LED 的抗震性能好。

　　LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，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灯发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。

　　最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。

　　对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nLED灯m。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。

　　2、LED灯的发展历史

　　上个世纪60年代，科技工作者利用半导体PN结发光的原理，研制成了LED发光二极管。当时研制的LED，所用的材料是GaASP，其发光颜色为红色。经过近30年的发展，大家十分熟悉的LED，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。然而照明需用的白色光LED仅在2000年以后才发展起来，这里向读者介绍有关照明用白光LED。

　　最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。

　　70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。

　　到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。

　　90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。

　　3、LED灯的选购指南

　　1、LED亮度（MCD）不同，价格不同。用于led灯具的LED应符合雷射等级Ⅰ类标准。

　　2、抗静电能力抗静电能力强的LED，寿命长，因而价格高。通常抗静电大于700V的LED才能用于LED灯饰。

　　3、波长一致的LED，颜色一致，如要求颜色一致，则价格高。没有LED分光分色仪的生产商很难生产色彩纯正的产品。

　　4、漏电电流LED是单向导电的发光体，如果有反向电流，则称为漏电，漏电电流大的LED，寿命短，价格低。

　　5、发光角度用途不同的LED其发光角度不一样。特殊的发光角度，价格较高。如全漫射角，价格较高。

　　6、寿命不同品质的关键是寿命，寿命由光衰决定。光衰小、寿命长，寿命长，价格高。

　　7、晶片LED的发光体为晶片，不同的晶片，价格差异很大。日本、美国的晶片较贵，一般台湾及国产的晶片价格低于日、美（CREE）。

　　8、晶片大小晶片的大小以边长表示，大晶片LED的品质比小晶片的要好。价格同晶片大小成正比。

　　9、胶体普通的LED的胶体一般为环氧树脂，加有抗紫外线及防火剂的LED价格较贵，高品质的户外LED灯饰应抗紫外线及防火。每一种产品都会有不同的设计，不同的设计适用于不同的用途，LED灯饰的可靠性设计方面包含：电气安全、防火安全、适用环境安全、机械安全、健康安全、安全使用时间等因素。从电气安全角度看，应符合相关的国际、国家标准。

　　1、小心低价陷阱，LED光源价格差别很大，同颜色同亮度的LED，价格上都能相差几倍。这种差距主要体现在LED的可靠性和光衰、外观工艺等性能上面。价格低的LED其芯片尺寸较小，电极比较粗糙，所使用的材料（荧光粉及胶水）较差，耐电流、温湿度变化差，光衰快、寿命短，所以一味追求低价可能得不偿失。

　　2、认清相关标准，从安全角度看，产品应符合相关的国际、国家标准。由于LED是新产品，中国国家标准滞后，仅提供产品合格测试。所以国际安全认证（如GS、CE、UL等）才是衡量LED灯品质的标准，同时拥有国际安全认证和国家产品质量合格证的厂家并不多，采购时需要仔细鉴别证书真伪。有国际安全认证的产品，价格一般较高。

　　3、选用恒流电源的LED灯，LED驱动电源的电阻、电容、IC等元器件价格差别很大，整个电源所采用的方案和线路本身设计的合理性都会直接影响产品的质量。有的驱动电源只是恒压，并没有做到恒流，而LED灯必须要恒流才能更好的确保品质和使用寿命。所以，采购时这一点需要额外注意，特别是对大功率LED灯。

　　灯的选购

　　外观

　　制作户外led电子屏主要使用直插式椭圆led灯，制作室内led电子屏主要使用表贴式led灯。

　　参数

　　亮度根据电压、电流、透镜、LED灯工作环境等因素而不同

　　波长红灯

　　620nm-625nm，

　　绿灯波长

　　520nm-525nm，

　　蓝灯波长

　　465nm-470nm。

　　LED 射灯：

　　产品特性及优点：

　　1、采用全自动封装设备，进口封装技术，寿命可达50000小时（10年）以上；

　　2、采用最先进的二次配光技术，最佳光学分配，灯具输出光率可达90%以上；

　　3、稳压怀驱动器，功率因数在0.95以上，电源效率在92%以上；

　　4、灯具外壳采用高导热系数的铝合金材质，结构设计合理，可随意调整投射角度，底座有安装定位孔，安装极为方便；

　　5、LED光源可选颜色：红、黄、蓝、绿、白、单颗七色全彩，可选发光角度在15°~120°；

　　6、功耗低，寿命长，安装方便，造型别致优雅、防尘，防漏电，防腐蚀；

　　7、外形美观大方、绿色、节能、环保，可在-40℃~50℃环境温度下正常使用；

　　LED 灯具的安规要求

　　LED 具有节能、环保的优势，在灯具产业的发展已成为主要趋势。由于 LED 所使用的技术及产品属性已与传统灯具大不相同，因此现行的一般灯具安全标准规范显然已不适用。为协助业者正视此项议题，本期将以 LED 灯具所使用的技术、可能应用的范畴、及UL 所使用的安全评估来对此进行说明。

　　LED 灯具技术及特性

　　所谓的 LED 灯具，顾名思义，是指灯具产品采用 LED （Light-emitting Diode，发光二极管） 技术作为主

　　白光LED灯具（16张）要的发光源。LED 是一种固态的半导体组件，其利用电流顺向流通到半导体 p-n 结耦合处，再由半导体中分离的带负电的电子与带正电的电洞两种载子相互结合后，而产生光子发射，不同种类的 LED 能够发出从红外线到蓝光之间、与紫光到紫外线之间等不同波长的光线。近几年的新发展则是在 蓝光 LED 上涂上萤光粉，将蓝光 LED 转化成白光 LED 产品。此项操作一般需要搭配驱动电路（LED Driver） 或电源供应器 （Power Supply），驱动电路或电源供应器的主要功能就是将交流电压转换为直流电源，并同时完成与 LED 相符合的电压和电流，以驱动相配合的组件。

　　LED 灯具的灯泡体积小、重量轻，并以环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎，且亮度衰减周期长，所以其使用寿命可长达 50，000-100，000小时，远超过传统钨丝灯泡的 1，000 小时及萤光灯管的10，000 小时。由于 LED 灯具的使用年限可达 5 ~10 年，所以不仅可大幅降低灯具替换的成本，又因其具有极小电流即可驱动发光的特质，在同样照明效果的情况下，耗电量也只有萤光灯管的二分之一，因此 LED 也同时拥有省电与节能的优点。 不过因为 LED 的部份技术尚嫌不足，所以起初使用在灯具上的缺点包括光品质 （演色性、 一致性、色温） 较差、散热不易、且价格偏高，而其中不当的散热，则会导致 LED 灯具的亮度及电路零组件使用寿命加速衰减。制造技术突飞猛进，上述缺点，包括 LED 的热阻逐渐降低、光品质也在提升中。2008 年，除了 LED 白冷光的发光效率已达到 100 Lm/W，而 LED 暖白光的发光效率，预计在 2010 年，也可从的 70 Lm/W 提高至 100 Lm/W。与其它通用光源相较，钨丝灯泡约 15 Lm/W、萤光日光灯约 45~60 Lm/W、HID 灯约 120~150 Lm/W，LED 的发光效率显然已渐具优势；