大学灯设计
形式
LED(Light Emitting Diode)发光二极管是一种固态半导体器件，可以直接将电能转化为光能。LED企业传奇光电LED的核心是半导体芯片。芯片的一端贴在支架上，支架是负极，另一端接电源的正极。整个芯片由环氧树脂封装。半导体晶圆由两部分组成，一部分是P型半导体，其中空穴占优势，另一部分是N型半导体，这里主要是电子。但是当这两个半导体连接在一起时，它们之间就形成了一个“pn结”。当电流通过导线作用于芯片时，电子会被推到P区，在那里与空穴复合，然后以光子的形式放出能量，这就是LED发光的原理。光的波长(光的颜色)由形成pn结的材料决定。
LED是一种能将电能转化为光能的半导体。它改变了白炽灯钨丝发光和节能灯三基色粉发光的原理，采用电场发光。据分析，LED的特点非常明显。
LED灯泡和灯有图(19)显示寿命长，光效高，无辐射，耗电低。白光LED的光谱几乎完全集中在可见光波段，发光效率可超过150lm/W(2010年)。将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯、T5三基色荧光灯进行对比，结果显示，普通白炽灯光效为1.2 lm/w，使用寿命小于2000小时；螺旋节能灯的功率为60lm/W，使用寿命小于8000小时；T5荧光灯的功率为96lm/W，寿命约为1000小时，直径为5毫米..还预言未来LED寿命上限是无限的。但是LED灯的工作原理使得散热问题在大功率LED照明行业非常突出。很多LED照明方案对散热不够重视，或者技术水平有限。所以量产的大功率LED灯实际使用寿命远小于理论值，性价比低于传统灯具。为了延长LED灯的使用寿命，真正使其适合商业化量产，LED照明行业正在加紧独立或与专业导热材料供应商合作开发导热塑料等新型导热材料。
大功率LED一般指0.65W以上，不同公司内部会有不同的标准，因为大功率LED领域没有一个公认的行业标准。光强与流明的比值小，但散热也大。目前大功率大多是单一应用，加上有效散热面积大，出现了集成式LED灯矩阵，但散热效果不是很好。低功率一般在0.06W W左右，目前LED手电筒一般都是低功率使用，光线不发散，取决于LED的发光角度，分为大角度和小角度。小角度不散，大角度只散。市面上的手电筒一般都是草帽做的。效果很好。现在担心有些厂家不注重质量，用劣质的led当手电筒，用不了多久就有死灯了。
LED的亮度必然与LED的发光角度有关。LED角度越小，亮度越高。没有什么是超级亮不亮的，这是骗孩子的。如果是质量好的LED，无论哪个LED厂商生产的，大家的亮度都差不多，只是生产工艺不同，使用寿命略有不同。因为大家用的都是那些国外的LED芯片。如果是180度角的5MM LED，白光亮度只有几百MCD如果是15度角，会达到1万到2万MCD以上的亮度，亮度差几十倍。如果是用于照明，最好是户外使用大功率LED，亮度更高，单次功率65438+。
色温和亮度无关，亮度和流明值有关。
让我们来看看几个相关的概念:
光通量
(lm)
由于人眼对不同波长的电磁波的敏感度不同，我们不能直接用光源的辐射功率或辐射通量来衡量光能，而必须使用基于人眼对光的感知的单位——光通量。光通量用符号φ表示，单位是流明(lm)。
发光强度
(光盘)
光通量是指光源向周围空间发射的总光能。不同光源发出的光通量的空间分布是不同的。发光强度的单位为坎德拉，符号为cd，表示光源在单位球面立体角(物体表面与点光源所成的角度)内发出的光通量。1cd = 1lm/1sr(Sr:立体角的球面单位)。
聪明
(cd/m2)
亮度是指眼睛从某个方向看到的物体所发出的光的强度。单位为坎德拉/m2 [cd/m2]，符号为L，表示特定方向立体角单位面积内发光体的光通量，等于1坎德拉从1 m2表面发出的发光强度。
色温
(色温)
当光源发出的光在一定温度下与黑体辐射的光颜色相同时，黑体的温度称为光源的色温，用绝对温度k表示(开尔文，开尔文= 273.15)。
显色性
原则上人造光应该和自然光一样，这样人才能用肉眼正确分辨事物的颜色。当然，这取决于照明的位置和目的。
光源呈现物体颜色的程度称为显色性。通常称为“显色指数”(Ra)。显色是指事物的真实颜色(本身的颜色)与在一个标准光源下所显示的颜色之间的关系。Ra值的确定是将DIN6169标准中定义的八种测试色与被测光源进行比较。色差越小，测试光源颜色的显色性越好。
Ra值为100的光源，表示事物在其光下显示的颜色与标准光源下相同。
基本信息
LED(Light Emitting Diode)发光二极管是一种固态半导体器件，可以直接将电能转化为光能。LED的核心是半导体芯片。芯片的一端贴在一个支架上，支架是负极，另一端接电源正极。整个芯片由环氧树脂封装。半导体晶圆由两部分组成，一部分是P型半导体，其中空穴占优势，另一部分是N型半导体，这里主要是电子。但是当这两个半导体连接在一起时，它们之间就形成了一个“pn结”。当电流通过导线作用于芯片时，电子会被推到P区，在那里与空穴复合，然后以光子的形式放出能量，这就是LED发光的原理。光的波长决定了光的颜色，而光的颜色是由构成pn结的材料决定的。smd led
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LED应用
鉴于其自身的优势，LED主要应用于以下几个方面:
(1)显示屏和交通信号显示光源LED灯具有抗震抗冲击、光响应快、省电、寿命长等特点，广泛应用于各种室内外显示屏，分为全彩、双色和单色显示屏。中国有超过100台正在开发和生产。交通灯主要使用超高亮度的红、绿、黄led。由于LED灯节能、可靠性高，全国范围内正在逐步升级红绿灯，推广速度快，市场需求大，是一个很好的市场机会。
(2)在汽车工业中的应用汽车灯具包括仪表板、音响指示灯、开关背光、阅读灯、外刹车灯、尾灯、侧灯、大灯等。汽车用白炽灯不耐冲击和撞击，容易损坏，寿命短，需要经常更换。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯。由于LED响应速度快，可以提醒驾驶员尽早刹车，减少追尾事故。在发达国家，LED制作的中央后高位刹车灯已经成为汽车的标配，美国惠普公司在1996推出的LED汽车尾灯模组可以随意组合成各种汽车尾灯。此外，汽车仪表盘等照明部件中的光源可以作为超高亮度发光灯，因此逐渐采用LED显示屏。中国汽车工业正处于大发展时期，这是推广超高亮度LED的绝佳机会。近几年年产值1亿元，五年后30亿元。
(3)高效率侧面发射的LED背光最抢眼。LED作为LCD背光源，具有寿命长、发光效率高、无干扰、性价比高等特点，已广泛应用于电子表、手机、BP机、电子计算器、刷卡机等。随着便携式电子产品的小型化，LED背光更具优势，因此背光制造技术将朝着更薄、更低功耗和均匀性的方向发展。LED是手机的关键器件。一部普通的手机或小灵通大约需要10个LED器件，而一个彩屏和一部带拍照功能的手机大约需要20个LED器件。现阶段手机背光量很大，每年要用35亿颗LED芯片。目前中国手机产量很大，LED背光大部分靠进口，这对于国产LED产品来说是一个绝佳的市场机会。
(4)4)LED照明光源早期产品发光效率低，光强只能达到几到几十MCD，适用于室内场合、家用电器、仪器仪表、通讯设备、微型计算机、玩具等。目前的直接目标是用LED光源替代白炽灯和荧光灯，这种替代趋势已经开始从局部应用领域发展。为了节约能源，日本正在计划一个发光二极管项目(名为“点亮日本”)来替代白炽灯。前五年的预算是50亿日元。如果用LED替代一半的白炽灯和荧光灯，每年可节约相当于60亿升原油的能源，相当于5个1.35 ×106kW核电站的发电量，并可减少二氧化碳等温室气体的产生，改善人们的生活环境。中国也在2004年投资50亿元发展节能环保的半导体照明计划。
(5)其他应用，比如一种受儿童欢迎的闪光鞋，走路时内置的LED会闪光，仅温州地区一年就用了5亿个LED；使用发光二极管作为电动牙刷的指示灯，据正在投产的国内厂家介绍，这
LED灯(5支)公司有少量健康牙刷上市，预计量产每年需要3亿只发光灯；流行的LED圣诞灯，造型新颖，色彩丰富，不易破碎，低压使用安全，最近在香港等东南亚地区销售强劲，广受人们欢迎，威胁并取代了现有的电灯泡圣诞市场。
(6)用于家庭室内照明的LED产品越来越受欢迎。LED筒灯、LED吸顶灯、LED日光灯、LED光纤灯已经悄然进入家庭！
LED照明颜色
LED (Lighting Lighting Diode)照明是发光二极管照明，是一种半导体固态发光器件。它采用固体半导体芯片作为发光材料，通过半导体中载流子复合放出多余的能量，引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白光。LED照明产品是以LED为光源制成的照明电器。
照明原理
LED由III-IV族化合物制成，如GaAs(砷化镓)、GAAP(磷化镓)等半导体，其核心是PN结。因此具有一般pn结的I-N特性，即正向导通、反向截止和击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在直流电压下，电子从N区注入P区，空穴从P区注入N区。进入对面区域的一部分少数载流子(少数载流子)与多数载流子(多载流子)复合发光。
LED的优势
LED的固有特性决定了它有很多优点，比如:
第一，体积小
LED基本上就是一个很小的芯片，封装在环氧树脂里面，所以很小很轻。
第二，低功耗
LED功耗相当低，由DC驱动，超低功耗(每管0.03-0.06瓦)，电光功率转换接近30%。一般来说，LED的工作电压为2-3.6V，工作电流为0.02-0.03 a；；也就是说，它消耗的电能不超过0.1W，同样的照明效果比传统光源节能近80%。
第三，使用寿命长
有人称LED光源为长寿灯。它是固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内没有松动的部分，没有灯丝易燃烧、热沉积、光衰等缺点。在适当的电流和电压下，使用寿命可达60000-65438+万小时，比传统光源延长65.438+00倍以上。
第四，高亮度低发热
LED采用冷光发光技术，发热量远低于普通照明灯。
动词 （verb的缩写）环境保护
LED采用无毒材料，不像荧光灯含汞会造成污染，LED还可以回收利用。光谱中没有紫外线和红外线，也没有热量和辐射。是冷光源，眩光小，可以放心触摸。属于典型的绿色照明光源。
六、坚固耐用
LED完全封装在环氧树脂中，比灯泡和荧光灯管更坚固。灯体内没有松动的部分，使得LED不易损坏。led灯
七、更多变化
LED光源可以利用红、绿、蓝三原色的原理，在计算机技术的控制下，使三种颜色具有256级灰度并随意混合，可以产生256×256×256 = 16777216种颜色，形成各种不同光色的组合，实现多彩的动态变化效果和各种图像。
八、先进技术
相对于传统光源单调的发光效果，LED光源属于低压微电子产品。它成功地结合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等。，所以也是数字信息产品，是半导体光电器件的“高科技”技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。
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LED缺点
首先，LED被认为是世界上最高效的人工照明技术。虽然国内还有很多人认为LED是一种替代LCD的显示技术，但其实这种节能照明技术从上世纪六七十年代就已经开始应用，现在从各种指示灯、路灯、节日灯到笔记本、电视背光都广泛使用LED照明。由于其高能效，人们普遍认为用LED灯取代传统灯泡和荧光灯是一种非常环保的做法。
然而，加州大学欧文分校最近进行的一项调查显示，使用LED的环保效果很可能被它所含的有毒物质抵消。在这项由社会生态部和公共卫生项目联合进行的研究中，他们分析了市场上常见的圣诞树灯笼组中的红色、黄色、绿色和蓝色LED灯，其中既包括高亮度LED，也包括低亮度产品。
结果显示，这些LED灯含有锑、砷、铬、铅等多种金属元素。其中，部分LED灯的有毒元素含量已经超过监管部门规定的标准。例如，在低亮度红色LED灯中，研究人员发现铅含量超标8倍，镍含量超标2.5倍。
事实上，在加州法律中，绝大多数的LED灯已经被明确定义为有毒废弃物，如果用普通的填埋方式处理，会污染土壤和地下水。而且如果LED灯坏了，直接接触也可能对人体健康造成损害。但到目前为止，无论各国政府还是全世界人民对LED灯的环境和健康风险知之甚少。
报告认为，led中的砷、铅、镍、铜对人体和环境的影响最为严重，今后应进行更详细深入的调查，推动政府制定LED产品安全使用和回收的规范。总之，大家应该清楚，虽然LED非常节能，但也绝不是完全环保的选择，只是它所包含的潜在危险不同于其他照明技术。
第二点是LED由于单一发光面窄，需要大规模集成在电路板上，会造成大量热量积累，有时会击穿电路板。所以LED灯的散热一定要好。
第三点是蓝光和紫外光(也就是紫外线)是人眼最不能接受的。蓝光杀死人眼活性细胞的能力是绿光的10倍，紫外光杀死人眼活性细胞的能力是蓝光的10倍。长期暴露在大量低波长蓝光下，会杀死大量人眼活性细胞，最终癌症形成斑块。LED白光的形成主要依靠波长450-455NM的蓝光激发荧光粉，波长越低，激发能力越强。通常LED的波长控制在500NM以内，即450-455NM或455-460NM，属于危害最大的一段。如果波长变大，激发磷光体的能力将降低，效率将降低。为了追求亮度，人们通常会加强LED的蓝光强度。光照时间越长，荧光粉衰减越快，进而导致人眼接触的蓝光波段的光越强，从而对人眼造成伤害。
因此，LED灯在道路交通中的LED导航指示、LED路灯、LED台灯的使用都存在一些弊端，在使用过程中容易让人产生头晕、不适的感觉，甚至长期使用会造成眼部伤害，增加患眼疾的概率。
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LED设计理念
LED的出现打破了传统的光源设计方法和思路。目前有两种最新的设计理念。
1.场景照明:2008年由飞利浦提出，根据环境的需要设计灯具。情景照明以场所为出发点，旨在创造一个优美华丽的照明环境来烘托场景效果，使人感觉有一种场景氛围。
2.情调照明:是卡西欧在2009年提出的，灯是根据人的需求设计的。情感照明以人的情感为基础，从人的角度创造艺术化的照明环境。情感照明不同于场景照明。情感照明是动态的，可以满足人的精神需求，使人产生情感。场景照明是静态的，只能强调场景照明的需求，不能表达人的情感。从某种意义上说，情感照明涵盖了场景照明。情感照明包括四个方面:一是环保节能，二是健康，三是智能，四是人性化。
卡西欧公司总经理吴玉林先生编著了一本书《情感照明书》，这是国内第一本引领led照明设计潮流的书，打破了设计理论长期被国外巨头垄断的局面，让LED的应用更容易走向市场。我将情感照明的最新设计理念贡献出来与大家分享，希望有更多的专家学者和设计师参与讨论，提出建议。
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LED的发光原理
LED手电筒的LED由III-IV族化合物制成，如GaAs(磷化镓)、GaAsP(磷化镓)等半导体，其核心是PN结。因此具有一般pn结的I-N特性，即正向导通、反向截止和击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在直流电压下，电子从N区注入P区，空穴从P区注入N区。进入对面区域的一部分少数载流子(少数载流子)与多数载流子(多载流子)复合发光。
假设发光发生在P区，注入的电子直接与价带空穴结合发光，或者先被发光中心俘获再与空穴结合发光。除了这种发光复合，还有一部分电子被非发光中心(这个中心在导带和介电带的中间附近)俘获，然后与空穴复合，每次释放的能量不够大，不能形成可见光。发光复合量与非发光复合量的比率越大，光量子效率越高。因为复合在少数载流子扩散区发光，所以仅在PN结表面附近的几个微米内产生光。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区半导体材料的带隙宽度Eg有关，即
λ≈1240/Eg(纳米)
其中Eg的单位是电子伏特(eV)。如果能产生可见光(波长为380nm的紫光~波长为~780nm的红光)，半导体材料的Eg应该在3.26 ~ 1.63 EV之间。波长比红光长的光是红外光。目前有红外、红、黄、绿、蓝四种发光二极管，但蓝色发光二极管价格昂贵，应用不广泛。
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照明用白色LED
可见光光谱与LED白光的关系。众所周知，可见光光谱的波长范围是380 nm ~ 760 nm，这是人眼可以感受到的七种颜色的光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但这七种颜色的光都是单色光。例如，LED发出的红光的峰值波长为565纳米。可见光的光谱中没有白光，因为白光不是单色光，而是由许多单色光组成的合成光，就像太阳光是由七种单色光组成的白光，彩色电视机中的白光也是由红、绿、蓝三原色组成的。因此，为了使LED发出白光，其光谱特性应该包括整个可见光谱范围。然而，在目前的工艺条件下，不可能制造出具有这种性能的LED。根据人们对可见光的研究，人们能看到的白光至少需要两种光的混合，即双波长光(蓝光+黄光)或三波长光(蓝光+绿光+红光)。以上两种模式的白光都需要蓝光，所以取蓝光就成了制作白光的关键技术，也就是各大LED制造公司所追求的“蓝光技术”。目前世界上掌握“蓝光技术”的厂商屈指可数，所以白光LED的推广应用，尤其是高亮度白光LED在国内的推广，还有一个过程。
白光LED与白光光源的技术结构。对于一般照明来说，从工艺结构上来说，白光LED通常由两种方法形成。第一种方法是利用“蓝光技术”和荧光粉形成白光；二是多种单色光混合方式。这两种方法已经成功地制造了白光器件。白光LED照明新光源的应用前景。为了说明白光LED的特点，我们先来看看照明光源的现状。白炽灯和卤钨灯，其发光效率为12 ~ 24流明/瓦；荧光灯和HID灯的发光效率为50 ~ 120流明/瓦。白光LED:1998年，白光LED光效只有5流明/瓦，1999年，达到15流明/瓦，和普通家用白炽灯差不多。2000年，白光LED的光效达到25流明/瓦，和卤钨灯差不多。有公司预测，到2005年，LED的光效将达到50流明/瓦，到2015年，LED的光效有望达到150 ~ 200流明/瓦。届时白光LED的工作电流可以达到安培级。可见，为写手开发白光LED照明光源将成为可能的现实。
一般照明用的白炽灯、卤钨灯虽然价格便宜，但发光效率低(灯的热效应白白耗电)，使用寿命短，维护工作量大。但如果采用白光LED作为照明，它们不仅发光效率高，而且使用寿命长(连续工作时间大于10000小时)，几乎不需要维护。目前，德国海拉公司已经利用白光LED开发出飞机阅读灯。澳大利亚首都堪培拉的一条街道已经使用白色LED作为街道照明。中国的城市交通管理灯也在用白色led取代早期的交通秩序指示灯。可以预见，在不久的将来，白光LED必将进入家庭，取代现有的照明。
LED光源具有使用低压电源、能耗低、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点。虽然价格比现有的照明设备贵，但还是考虑到必然会有现有的照明设备。
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LED的调光控制
传统上，LED的调光是通过用DC信号或滤波PWM调节LED中的正向电流来实现的。降低LED电流会调节LED光输出强度，然而，正向电流的变化也会改变LED的颜色，因为LED的色度会随着电流的变化而变化。许多应用(如汽车和液晶电视背光照明)不允许LED有任何颜色漂移。在这些应用中，大范围的调光是必要的，因为周围环境中存在不同的光变化，并且人眼对光强度的微小变化很敏感。通过施加PWM信号来控制LED的亮度允许在不改变颜色的情况下完成LED的调光。
人们常说的真彩色)PWM调光就是用一个PWM信号来调节LED的亮度。
调节LED亮度有三种常用方法:
(1)利用设定电阻，在LED驱动控制IC管脚RSET的两端并联不同的转换电阻，用一个DC电压来设定LED驱动控制IC管脚RSET的电流，从而改变LED的正向工作电流，调节LED的亮度。
(2)利用PWM技术和PWM控制信号，通过控制LED正向工作电流的占空比来调节LED的发光亮度。
(3)线性调节，最简单的方法是在LED驱动控制C中使用外部设定电阻来实现LED调光控制。虽然这种调光控制方法是有效的，但它缺乏灵活性，并且不能允许用户改变光强度。线性调整会降低效率并导致白光LED向黄光光谱的颜色偏移。这可能是一个微小的偏差，但在敏感的应用中可以检测出来。
采用数字或PWM LED调光控制方法，通过脉宽调制改变LED驱动电流的脉冲占空比，开关频率大于100HZ。大于100HZ的开关调光控制频率主要用于避免人眼感觉调光闪烁。在LED的PWM调光控制下，LED的发光亮度与PWM的脉冲占空比成正比。在这种调光控制方式下，LED的发光颜色可以在高调光比范围内保持不变，用PWM进行LED调光控制的调光比范围可以达到3000: 1。
线性LED调光控制方法是采用模拟调光控制方法。在模拟调光控制下，通过调节LED正向工作电流实现LED调光控制，调光控制范围可达10: 1。
如果要进一步降低LED的正向工作电流，就会造成LED的发光颜色会发生变化，LED的正向工作电流无法精确调控等问题。