自-LED 照明基础知识和节能优势

E基础知识和照明优势什么是LED？Lihtemittin diode(发光二极管)的缩写,是一块电致发光的半导体材料。其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。LD的结构LED主要由一下几个部分构成：芯片（作用：光源发光）支架:包括衬底及散热基座、引脚等（作用：散热、导电）金线(作用:导电）透明树脂（作用:保护晶粒、透光)大功率集成封装芯片 现有的LE封装技术已从单晶的LE光源发展出多晶封装的产品(其他说法叫集成芯片）。多晶封装的LE光源每块流明输出可达000Lm。LED的发光原理LED主要由带PN结结构的固体半导体（芯片)、电极和光学系统组成。外部电源给P 结两端加以正向电压,使电流从P区流入N区,N区不断注入电子,P区则不断注入正电荷，当电子和电荷的能量达到一定值时,P/N结处的电子与电荷便产生跨越，此时,电子与空穴相结合,在结合的过程中产生大量的能量,而这些能量以光的形式释放出来,即为LED发光原理。LED的光色LED发出什么颜色的光,取决于芯片PN结使用的材料,不同的材料PN结间的带隙,带隙越大，电子和空穴复合所产生的光子能量就越大。光子的能量与光的颜色是相对的。在可见光的光谱范围内,蓝色光、紫色光的能量最多,橘色光、红色光携带的能量最少。人们通过对结不同材料的应用，得到不同光色的E，下表是不同光色LEd对应使用的材料：发光颜色使用材料普通红磷化镓（G)高亮度红磷砷镓普通绿、黄绿磷化镓高亮绿镓铟铝磷普通黄、橙磷砷镓蓝氮化镓紫氮化镓白氮化镓+荧光粉红外砷化镓常见的芯片颜色：常见芯片的颜色有三种,红色、绿色(可细分为黄绿、标准绿和纯绿）、蓝色，成为三基色(RG)发光二极管中将一种或者几种颜色的芯片封装在一起。白光ED的形成：第一种方式 利用RGB三基色混合成白光。这种方式是利用红、绿、蓝三种LD芯片组合,封装在一个二极管中，按照红光、绿光、蓝光分别是21%、69%、0%的比例，混合成人眼看到的纯白色光。只要通过各色芯片的电流稳定、散热较好，那么这种方法产生的白光比上述产生的白光稳定且制作简单。但是,由于红、绿、蓝的技术无法达到全色谱的效果,所以一般不采用该方法获得。第二种方式 利用荧光粉实现白光,此方式有三种实现方法，其中主流的方法是:在LE蓝光芯片上涂覆钇铝石榴石荧光粉(黄色荧光粉）合成白光。目前主要的做法是以460nm波长的IGN蓝光晶粒涂上一层YAG荧光物质，利用蓝光LED照射此一荧光物质以产生与蓝光互补的55m波长黄光，再利用透镜原理将互补的黄光、蓝光予以混合,便可得出肉眼所需的白光。这是目前最主流的白光L应用技术。LED彩色光的形成:将W各单色芯片排列在一起,通过控制各种单色芯片的发光比例,将各种单色光混合在一起,并结合荧光粉合成人们所需要的各种光色。LED照明的关键指标结温、光效、色温、寿命结温 结温是指芯片P结的平均温度,用Tj表示，即半导体芯片工作时结点区温度。包括芯片本身允许本身允许最大结点工作温度和LED工作时芯片的实际结点工作温度两方面。LE结温的控制直接影响到ED出光效率、器件寿命、可靠性、发射波长等。是LD器件封装和照明器件应用设计必须着重解决的核心问题。ED光效 LED的实际光效会随着结点温度的升高而降低。D的色温 LED芯片发光的色温会随着结点温度的变化而发生变化。LD的寿命LED芯片的实际工作结点温度越高，超出芯片的最大工作结温时,寿命将急速下降。ED的散热 解决散热问题是LD照明产品设计的核心内容。关于热阻热阻是反应导热材料热量传递能力的综合参量。单位：/W，即物体物体维持传热功率为时,导热路径两端的温差。不通材料,导热能力有所差异，每种材料都有它自身的导热系数,导热系数越高,导热能力就越强。LED的总热阻是芯片内外各层的热阻之和。总热阻除了与各层的导热系数有关外，还取决于各层间结合的紧密程度。如果层与层之间结合得不够紧密的话,热传导就会受阻。ED的散热散热面积热阻同时还与散热面积有关散热面积越大，散热就越好。对流换热原理LED照明产品的散热器件通过合理科学的结构设计，运用对流换热的原理,可加速LE光源的散热。对流换热就是利用“烟囱效应”的热空气对流原理，加速LE光源产品的散热,降低LED光源的工作温度,实践证明,采用该技术的LED光源工作性能更加稳定。“烟囱效应”:户内空气沿着有垂直坡度的空间上升或下降，造成空气加强对流的现象，成为烟囱效应。烟囱效应的产生,在有共享中庭、竖向通风管道、楼梯间等具有类似烟囱特征即从底部到顶部既有畅通的流通空间的建筑物、构建体中，空气靠密度差的作用,沿着通道快速进行扩散或排出的现象,即为烟囱效应。烟囱效应原理就是气压原理的延伸。LE照明优势节能光效高随着白光LED光效的不断提高,E的应用已不仅仅能满足装饰照明,它的应用已经延伸至室内的功能照明。目前业内公布的白光LED光效，实验室的数据是21lm/w。比如卤素灯杯,如果我们用ED灯杯来替换的话,能省电80%;如果是灯泡，就能省电0%；如果是T8荧光灯直管,也可省电0%;而对于在暗藏照明方面应用得最广泛的T荧光灯管，如果我们用软灯带来替换的话，则可以省电0%。光的利用率更高ED对光的利用率比传统的光源更高。从图片上可以看出，LED光源可以使光的利用率达到100%，而传统光源的光是向四周发射的，光源的上面或者后面照射出去的光并没有被完全利用,造成了光的浪费。比如灯杯，只有大概6%的光是可用的，其余的3%是被浪费掉了,也就是一个20W的灯杯，总光通量5lm实际上只有235lm被真正的利用。同样的，对于荧光灯来说,有一半的光是往上的,然后被灯具的反射罩反射回来,这个过程，会有30%左右的光是损耗掉了，而LED直管，发光角度设计为10-40度，0%的光输出都得到有效的利用。冷光源,可节省空调能耗LED灯具由于光源中无红外辐射，热量低，对环境温度几乎没有影响，加上自身的功耗低,如果在酒店、商业场所等大面积应用的场所使用,替换卤素射灯等发热量大的光源,可大大降低空调运行负荷，降低空调费用的同时也节省了照明用电,节能效果明显。以下是三雄极光实验室做的对比测试结果:实验地点:三雄极光LED研发中心实验室面积:约1平方米灯具：三雄极光50卤素天花射灯 三雄极光12W LE天花射灯测试第一天测试对象：三雄极光50卤素天花射灯时间室内温度备注7月12日 9:3028.完全封闭环境，未点灯,无任何人工热源7月2日 14：3037.5点燃10盏卤素射灯，连续点燃15小时环境温度上升.97月12日 9:43.3一直点燃10盏卤素射灯，连续点燃4小时环境温度上升147备注:测试完毕时,卤素灯杯的温度为11。测试第二天熄灭所有测试光源,打开实验室门窗，透风透气一天。测试第三天测试对象:三雄极光12WLED天花射灯时间室内温度备注7月14日 9:30.8完全封闭环境,未点灯,无任何人工热源7月1日 4：302.3点燃10盏L天花射灯，连续点燃15小时环境温度上升0.7月15日9：3029.7一直点燃0盏D天花射灯，连续点燃4小时环境温度上升9备注：测试完毕时，LED天花射灯的温度为3。实验结论：两个灯具分别经过4小时的测试，W卤素射灯使室内温度升高了14.7，而12WLED天花射灯仅升高了9。事实说明，LED光源的红外线辐射极少,对环境温度影响极小,可有效降低空调复合，从整体上节约制冷系统用电成本。案例分析LD能为用户创造多少价值,我们来看看以下案例：基本情况:某酒店公共部分使用2000盏20W卤素M6天花射灯，与使用4W LDMR1对比。项目卤素MR16ED MR1备注光源功耗(W)204耗电量变压器功耗(W）22单套灯具功耗（W）226光源数量2,000,000总功耗（W)4，0012，0每年耗电量（KH）3,544105，20按每天开灯24小时算节电率73%电费每年电费支出（元)327,489，32按.85元/度计算每年节约电费（元）23,272维护费用每年更换光源费用（元)0,0000按卤素MR16寿命3000h,每年更换3次,LE MR16寿命30000h计算每年人工费用（元）18，000按更换一个光源3元计算每年维护总费用(元）8，000每年节约维护费用（元）4,00投资回报分析投入费用（元）1,0080,000仅计算光源,灯架和变压器未计算在内每年总节约（元）28,272投资回报期（年）.7个多月每年净收益约7个月后,从第8个月开始,每年可以节省2，7元结论:ED节能改造投资回报期约为7个月,投入使用7个月后每年节省电费.8万元,投资回报率可观。筒灯与荧光类筒灯对比表格LD筒灯光通量利用率荧光类筒灯光通量利用率7W47lm100%3700m6512W80m1%210W200m5%20lm100%2*31700l518W2100lm1%2*1W20m5%最终灯光利用计算7W47lm145lm12870lm2*0W70lm5W100lm2*3W110lm18W0l2*1W1528m以上数据显示LED筒灯能替代荧光类筒灯电费对比比较项目 荧光类筒灯 LED筒灯说明 使用灯具 13W荧光灯(1000套）7W LE一年电费（1元度）10h/天*1W*1000套*65天/0*1元=47450元 10h/天7W100套*35天/100*元550元 每年省电费2190元使用灯具 *0W荧光灯（10套）12W L一年电费（1元/度)10h/天*1*1000套35天/10*元=7300元 10h天*12W*10套65天/00*1元=3800元每年省电费200元 使用灯具 2*1W荧光灯(1000套）15 LED一年电费(元度)0h/天2*13W1000套*36天/100*元=94900元 10天*15W100套*65天10*1元=54750元 每年省电费150元使用灯具 *8W荧光灯(100套)1W E一年电费（元度)1h/天*8W*00套35天10001元=131400元 10h/天*18