LED光源培训教程

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上海高元投资发展有限公司LED光源培训教程（一）2012-02-06 介绍半导体发光器件（LED）1．什么是半导体发光二极管（LED）？答：半导体发光二极管是半导体晶体二极管中的一种。LED是英文名（LightEmittingDiode）的缩写。具有耗电省、寿命长等特点，应用范围有家用照明、酒店商务照明、户外大屏幕、电视、手机背光灯、户外照明、交通信号指示灯、汽车照明等2．LED光源的组成答：是由红、绿、蓝三基色发光二极管组成的，可以匹配出多达16777216种颜色的光源，在蓝色的芯片上点上荧光粉，可以获得任何室温的白光发光二极管。3．LED光源的特点答：优点---低功耗，高光效，长寿命。缺点---制造成本高，灯具结构设计工艺复杂。 半导体发光二极管 LED光源1.红色GaP:Zn-O---LED，发光谱峰λp=623nm；2．绿色GaP:N---LED，发光谱峰λp=520nm；3．蓝色InGaN/GaN---LED，发光谱峰λp=465nm；4．琥珀色---LED发光谱峰λp=590nm；5．红/绿/蓝/三合一---LED全光谱6．白光---LED色温（2700K------8000K） 可见光的光谱图 LED产品种类 LED产品种类 LED产品应用室内照明 LED产品应用室内照明 LED产品应用室内照明 LED产品应用户外照明 LED产品应用户外照明 LED产品性能1．与传统光源相比，同一光通量，节约电能在60%-80%左右。（100W卤素灯用电在103W/AC220V，光通量：1294流明）光效：12.52LM/W（40W日光灯用电在44.5W/AC220V，光通量：2310流明）光效：52LM/W（40W-LED灯用电在48W/AC220V，光通量：4400流明）光效：91LM/W2．与传统光源相比，在产品使用寿命上，LED灯具有比较大的优势。（卤素灯使用寿命一般在1000小时左右）（荧光灯使用寿命一般在2000小时左右）（LED灯使用寿命一般在10000---60000小时左右）3．与传统光源相比，LED灯具在光源设计和电源匹配上有严格的要求，并且在散热结构设计上比较复杂，需要有专业的理论知识和实际经验。和传统光源的电源使用来讲要复杂的多，这一点不占优势。但是，随着LED应用的深入和时间的推移，这一点完全可以用技术来弥补。总体上说是利大于弊，在不久的将来，第四代光源将替代所有的传统光源。 常用LED芯片简解3020芯片/3528芯片：3020芯片就是3mm*2mm封装的芯片3528芯片就是3.5mm*2.8mm封装的芯片它们是同一种规格的芯片，有专门的规格书。主要参数：工作电流：＜20mA工作电压：由芯片而定峰值电流：＜40mA光通量：4---8流明外型如图： 常用LED芯片简解5050芯片：单色和RGB三色5050芯片就是5mm*5mm封装的三合一芯片它们是同一种规格的芯片，有专门的规格书。主要参数：工作电流：＜3*20mA工作电压：由芯片而定峰值电流：＜3*40mA光通量：12---22流明外型如图： 常用LED芯片简解5050芯片/5630芯片：单色5050芯片就是5mm*5mm封装的三合一芯片5630芯片就是5.6mm*3mm封装的单一芯片它们是同一种规格的芯片，有专门的规格书。主要参数：工作电流：＜3*40mA工作电压：由芯片而定峰值电流：＜3*80mA光通量：36---45流明外型如图： 常用LED芯片简解朗伯型1W芯片：（白色/红色/绿色/蓝色/琥珀色）它们是同一种规格的芯片，有专门的规格书。主要参数：工作电流：＜350mA工作电压：由芯片而定峰值电流：＜600mA光通量：45---110流明外型如图： 常用LED芯片简解朗伯型3W芯片：（白色/红色/绿色/蓝色/琥珀色）（RGB三合一）它们是同一种规格的芯片，有专门的规格书。主要参数：工作电流：＜3*350mA工作电压：由芯片而定峰值电流：＜3*600mA光通量：150---330流明外型如图： 常用LED芯片简解集成10-100W芯片：（白色/红色/绿色/蓝色/琥珀色）它们是不同规格的芯片，有专门的规格书。主要参数：工作电流：＜额定电流的80%工作电压：由芯片而定峰值电流：＜按规格书执行光通量：按100LM/W计算外型如图： LED光源的排列及电源匹配一.LED光源的排列原则1.灯板的工作电压＜DC60V。（内置电源日光灯可以除外）2.大于25W的灯板，需要有良好的散热结构。3.大电流工作时，灯板PCB应选用2mm厚度的铝基板材，铜箔厚度大于二盎司（0.7mm）二．LED光源的电源选用原则1.所有LED光源的电源选用恒流开关电源，严禁使用恒压开关电源。（特殊案例除外）2.所有恒流开关电源PF值应大于0.9以上。（5W以下除外）恒流开关电源的转换效率应大于82%以上，且全部是隔离输出，称之为隔离电源。3.额定恒流电流应小于灯板电流的0.8倍，电流调整率小于1%。 LED灯具的电源配置原则一.室内外照明：1.室内照明一般使用AC220V供电2.户外照明有三种供电方案，其中街景照明和道路照明使用AC220V供电。庭院景观照明（地埋灯、地插灯、景观灯带）等使用DC24V供电。水下灯具使用DC12V供电。（严禁使用大于直流12V电源供电）3.景观照明有二种供电方案，其中洗墙灯、投射灯、单色线条灯使用AC220V供电，景观变色幕墙照明、地埋线条灯、变色点光源照明使用DC48V-DC24V供电。所有LED灯具应配有接地装置和接地标识。 LED灯具的主要参数指标1.输入电压范围：对于宽电压输入（AC85V-AC240V）来说，其灯具的使用范围比较大，能适应AC110V、AC127V、AC220V三种工作电压，但它的电源转换效率没有窄电压输入的高，调整精度也没有窄电压输入高。2．输入电源的功率因数：＞0.95以上。（5W以上）3．电源转换效率：＞82%以上（隔离电源）4．恒流开关电源的电流调整率：＜1-3%5．电磁兼容和电磁干扰要符合相应标准6．绝缘等级和防护等级要符合相应标准 绝缘等级和防护等级的含意1.绝缘等级：绝缘等级划分依据是按电器所用绝缘材料的允许极限温度划分的。有Y、A、E、B、F、H、C等几个等级。所谓允许极限温度是指电器绝缘材料的允许最高工作温度，它反应绝缘材料的耐热性能。绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C7个等级，其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃。在LED灯具中还有一个重要的耐压等级，一般的灯具一定要具备DC/3500V耐压测试，过了才能成为一个真正产品。2．防护等级：IP防护等级：IP（INTERNATIONALPROTECTION）防护等级系统是由IEC（INTERNATIONALELECTROTECHNICALCOMMISSION）所起草。具体内容如下： 绝缘等级和防护等级的含意将灯具依其防尘防湿气之特性加以分级。这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到灯具内之带电部分，以免触电。IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示灯具离尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高，两个标示数字所表示的防护等级。表格如图所示： 绝缘等级和防护等级的含意 绝缘等级和防护等级的含意 绝缘等级和防护等级的含意 绝缘等级和防护等级的含意 绝缘等级和防护等级的含意 绝缘等级和防护等级的应用综上所述：1．室内照明灯具，如：射灯、球泡灯、日光灯等，其驱动电源用的电子元器件绝缘等级必须达到E级，相对应的工作温度高于150度。由于上述灯体外壳是金属铝，在安装和更换时，容易触接人体部分，所以该灯体必须经过直流3500V/1分钟的耐压测试，通过才能算是合格的产品。室内照明用灯的防护等级一般为IP54。（特殊产品例外） 绝缘等级和防护等级的应用2．户外照明灯具，如：投射灯、洗墙灯、街景灯、路灯、地埋灯、庭院灯、水下灯、隧道灯、广场灯等，由于灯具工作在露天状态，且有些灯具是放在建筑顶上或是立杆顶端，如：投射灯、洗墙灯、街景灯、路灯，所有灯具必须具备室内灯具标准外，还要具备防雷击和防静电功能。所有大功率灯具应具备呼吸孔装置，由于空气温度的变化，可防止灯体内凝露水的产生，可以防止电源驱动板的损坏。（水下灯除外） 绝缘等级和防护等级的应用户外灯具的防护等级一般分为四种，IP65、IP66、IP67、IP68。建筑物外墙照明用灯、廊道灯、壁灯为IP65。投射灯、洗墙灯、街景灯、路灯、隧灯、广场灯为IP66。地埋灯、庭院灯为IP67。水下灯为IP68。3．水下灯，是特殊用途的景观照明灯具。有特殊的制造工艺要求和安装施工的规定。一般来说，灯体和电源驱动是全灌胶的制作工艺。输入电源电压不能超过DC12V，开关电源不准放在水下，应放在岸上的开关箱内，水下灯之间的连接应放置防水接线盒，灯体内灯板与外壳有良好的散热结构。 LED灯具防雷击和防静电措施在讨论之前先介绍一种相关器件：瞬态抑制二极管---TVS管它是晶体二极管中的一种，俗称雪崩二极管，是防雷防静电的最佳的半导体器件。它有二种形式供我们选择，单极性的用于直流电路，如：DMX控制系统中的保护电路，双极性的用于交流电路，如：灯具外壳与电源驱动之间的保护电路。 LED灯具防雷击和防静电措施§在户外照明用电器设备一定要有防雷防静电措施，这是必须的。所以我们在下定单的时候，一定要了解终端客户的详细信息，（使用电压、功率大小、使用场所、使用环境等）并根据本公司的NTC标准，准确下单，及时跟踪，保证产品的质量参数。 LED灯具的NTC标准 案例分析§一．E27/3W/面光灯：§1．样品确认：来样样品是56pcs面光源，工厂为了节约成本，在下定单后，改变了面光源，变成了32pcs的面光源。经过分析，56pcs面光源是8串7并，恒流电流为(7*18mA)126mA。32pcs的面光源是8串4并，恒流电流为(4*18mA)72mA。而电源是AC85V-265V/DC28V-恒流80mA。在这种情况下，显然32pcs的面光源的电流超出了72mA。通过与相关技术人员的沟通，决定恒流电源从原来的80mA下降到65mA，配合32pcs的面光源的使用。在安全范围内工作。保证了该灯的使用寿命。 案例分析§2．设定参数：§根据32pcs面光源的LED排例，可以得出32pcs面光源的工作电压和工作电流。§即：8串4并，§工作电压：3V*8=24V（DC22V-28V）§工作电流：18mA*4=72mA（恒流）§面光源功率：24V*0.072A=1.728W（P=VI）§输入电压：AC85V-265V§输入功率：1.728W/0.7=2.47W§光通量：1.728W*100LM/W=172LM§整灯光效：172LM/2.47W=69LM/W 案例分析§3．根据各方确认的参数，实施生产，跟踪测试，验证出货。这样做的好处是，既能保证产品的质量，又保证了各方的利益。