LED燈的定義和發展歷史及其選購指南

　　1、什么是LED燈？

　　LED 是英文 light emitting diode （發光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，用銀膠或白膠固化到支架上，然后用銀線進行焊接，然后四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好。

　　LED（Light Emitting Diode），發光二極管，是一種能夠將電能轉化為可見光的固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量，這就是LED燈發光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。

　　最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產生2000流明的白光。經紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，Lumileds公司采用了18個紅色LED光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生同樣的光效。汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域。

　　對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發白光的LED開發成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發藍光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫燒結制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發后發出黃色光射，峰值550nLED燈m。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。 LED基片發出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發出的黃光混合，可以得到得白光。對于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過藍光LED得到白光的方法，構造簡單、成本低廉、技術成熟度高，因此運用最多。

　　2、LED燈的發展歷史

　　上個世紀60年代，科技工作者利用半導體PN結發光的原理，研制成了LED發光二極管。當時研制的LED，所用的材料是GaASP，其發光顏色為紅色。經過近30年的發展，大家十分熟悉的LED，已能發出紅、橙、黃、綠、藍等多種色光。然而照明需用的白色光LED僅在2000年以后才發展起來，這里向讀者介紹有關照明用白光LED。

　　最早應用半導體P-N結發光原理制成的LED光源問世于20世紀60年代初。當時所用的材料是GaAsP，發紅光（λp=650nm），在驅動電流為20毫安時，光通量只有千分之幾個流明，相應的發光效率約0.1流明/瓦。

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

　　到了80年代初，出現了GaAlAs的LED光源，使得紅色LED的光效達到10流明/瓦。

　　90年代初，發紅光、黃光的GaAlInP和發綠、藍光的GaInN兩種新材料的開發成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在紅、橙區（λp=615nm）的光效達到100流明/瓦，而后者制成的LED在綠色區域（λp=530nm）的光效可以達到50流明/瓦。

　　3、LED燈的選購指南

　　1、LED亮度（MCD）不同，價格不同。用于led燈具的LED應符合雷射等級Ⅰ類標準。

　　2、抗靜電能力抗靜電能力強的LED，壽命長，因而價格高。通常抗靜電大于700V的LED才能用于LED燈飾。

　　3、波長一致的LED，顏色一致，如要求顏色一致，則價格高。沒有LED分光分色儀的生產商很難生產色彩純正的產品。

　　4、漏電電流LED是單向導電的發光體，如果有反向電流，則稱為漏電，漏電電流大的LED，壽命短，價格低。

　　5、發光角度用途不同的LED其發光角度不一樣。特殊的發光角度，價格較高。如全漫射角，價格較高。

　　6、壽命不同品質的關鍵是壽命，壽命由光衰決定。光衰小、壽命長，壽命長，價格高。

　　7、晶片LED的發光體為晶片，不同的晶片，價格差異很大。日本、美國的晶片較貴，一般臺灣及國產的晶片價格低于日、美（CREE）。

　　8、晶片大小晶片的大小以邊長表示，大晶片LED的品質比小晶片的要好。價格同晶片大小成正比。

　　9、膠體普通的LED的膠體一般為環氧樹脂，加有抗紫外線及防火劑的LED價格較貴，高品質的戶外LED燈飾應抗紫外線及防火。每一種產品都會有不同的設計，不同的設計適用于不同的用途，LED燈飾的可靠性設計方面包含：電氣安全、防火安全、適用環境安全、機械安全、健康安全、安全使用時間等因素。從電氣安全角度看，應符合相關的國際、國家標準。

　　1、小心低價陷阱，LED光源價格差別很大，同顏色同亮度的LED，價格上都能相差幾倍。這種差距主要體現在LED的可靠性和光衰、外觀工藝等性能上面。價格低的LED其芯片尺寸較小，電極比較粗糙，所使用的材料（熒光粉及膠水）較差，耐電流、溫濕度變化差，光衰快、壽命短，所以一味追求低價可能得不償失。

　　2、認清相關標準，從安全角度看，產品應符合相關的國際、國家標準。由于LED是新產品，中國國家標準滯后，僅提供產品合格測試。所以國際安全認證（如GS、CE、UL等）才是衡量LED燈品質的標準，同時擁有國際安全認證和國家產品質量合格證的廠家并不多，采購時需要仔細鑒別證書真偽。有國際安全認證的產品，價格一般較高。

　　3、選用恒流電源的LED燈，LED驅動電源的電阻、電容、IC等元器件價格差別很大，整個電源所采用的方案和線路本身設計的合理性都會直接影響產品的質量。有的驅動電源只是恒壓，并沒有做到恒流，而LED燈必須要恒流才能更好的確保品質和使用壽命。所以，采購時這一點需要額外注意，特別是對大功率LED燈。

　　燈的選購

　　外觀

　　制作戶外led電子屏主要使用直插式橢圓led燈，制作室內led電子屏主要使用表貼式led燈。

　　參數

　　亮度根據電壓、電流、透鏡、LED燈工作環境等因素而不同

　　波長紅燈

　　620nm-625nm，

　　綠燈波長

　　520nm-525nm，

　　藍燈波長

　　465nm-470nm。

　　LED 射燈：

　　產品特性及優點：

　　1、采用全自動封裝設備，進口封裝技術，壽命可達50000小時（10年）以上；

　　2、采用最先進的二次配光技術，最佳光學分配，燈具輸出光率可達90%以上；

　　3、穩壓懷驅動器，功率因數在0.95以上，電源效率在92%以上；

　　4、燈具外殼采用高導熱系數的鋁合金材質，結構設計合理，可隨意調整投射角度，底座有安裝定位孔，安裝極為方便；

　　5、LED光源可選顏色：紅、黃、藍、綠、白、單顆七色全彩，可選發光角度在15°~120°；

　　6、功耗低，壽命長，安裝方便，造型別致優雅、防塵，防漏電，防腐蝕；

　　7、外形美觀大方、綠色、節能、環保，可在-40℃~50℃環境溫度下正常使用；

　　LED 燈具的安規要求

　　LED 具有節能、環保的優勢，在燈具產業的發展已成為主要趨勢。由于 LED 所使用的技術及產品屬性已與傳統燈具大不相同，因此現行的一般燈具安全標準規范顯然已不適用。為協助業者正視此項議題，本期將以 LED 燈具所使用的技術、可能應用的范疇、及UL 所使用的安全評估來對此進行說明。

　　LED 燈具技術及特性

　　所謂的 LED 燈具，顧名思義，是指燈具產品采用 LED （Light-emitting Diode，發光二極管） 技術作為主

　　白光LED燈具（16張）要的發光源。LED 是一種固態的半導體組件，其利用電流順向流通到半導體 p-n 結耦合處，再由半導體中分離的帶負電的電子與帶正電的電洞兩種載子相互結合后，而產生光子發射，不同種類的 LED 能夠發出從紅外線到藍光之間、與紫光到紫外線之間等不同波長的光線。近幾年的新發展則是在 藍光 LED 上涂上螢光粉，將藍光 LED 轉化成白光 LED 產品。此項操作一般需要搭配驅動電路（LED Driver） 或電源供應器 （Power Supply），驅動電路或電源供應器的主要功能就是將交流電壓轉換為直流電源，并同時完成與 LED 相符合的電壓和電流，以驅動相配合的組件。

　　LED 燈具的燈泡體積小、重量輕，并以環氧樹脂封裝，可承受高強度機械沖擊和震動，不易破碎，且亮度衰減周期長，所以其使用壽命可長達 50，000-100，000小時，遠超過傳統鎢絲燈泡的 1，000 小時及螢光燈管的10，000 小時。由于 LED 燈具的使用年限可達 5 ~10 年，所以不僅可大幅降低燈具替換的成本，又因其具有極小電流即可驅動發光的特質，在同樣照明效果的情況下，耗電量也只有螢光燈管的二分之一，因此 LED 也同時擁有省電與節能的優點。 不過因為 LED 的部份技術尚嫌不足，所以起初使用在燈具上的缺點包括光品質 （演色性、 一致性、色溫） 較差、散熱不易、且價格偏高，而其中不當的散熱，則會導致 LED 燈具的亮度及電路零組件使用壽命加速衰減。制造技術突飛猛進，上述缺點，包括 LED 的熱阻逐漸降低、光品質也在提升中。2008 年，除了 LED 白冷光的發光效率已達到 100 Lm/W，而 LED 暖白光的發光效率，預計在 2010 年，也可從的 70 Lm/W 提高至 100 Lm/W。與其它通用光源相較，鎢絲燈泡約 15 Lm/W、螢光日光燈約 45~60 Lm/W、HID 燈約 120~150 Lm/W，LED 的發光效率顯然已漸具優勢；