作者：王巍,杜志忠
出版社：化学工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
半导体照明技术技能人才培养系列丛书(中职)--LED照明控制试读：
前言
半导体照明（LED）是全球公认和竞相发展的最具市场前景的战略性新兴产业之一，在照明领域已确立了主导地位，对我国推动节能减排、调整产业结构具有重大意义。半导体照明产业是一个学科跨度大、技术和应用更新快的行业。“十三五”期间，我国半导体照明产业人力资源需求总量将随着产业的高速增长而大幅增加。作为新兴产业，与其他发达国家相比，我国半导体照明产业在研发能力、生产管理水平及人才培训等方面仍存在较大差距。
十八大强调，要造就规模宏大、素质优良的人才队伍，进入人才大国和人力资源强国行列。人才是产业发展的第一推动力，人力资源的质量与水平是一个产业综合实力与竞争力的体现。院校是人才培养的源头，大力推行校企合作、工学结合、顶岗实习的人才培养模式，创新职业教育人才培养模式，根据产业需求优化专业结构，促进职业教育与产业的开放衔接，加强行业指导能力，发挥行业在行业人才规格标准建设等方面的指导作用，构建半导体照明产业现代职业教育体系是半导体照明产业人才培养的重中之重。
国家半导体照明工程研发及产业联盟成立以来一直在积极探索行业人力资源开发工作，以服务产业的发展。在人才培训方面，联盟承担了人社部CET-TIC职业培训项目（LED系列）组织管理工作。在人才培养方面，联盟与相关院校、行业协会、企业共建人才培养基地，帮助院校构建半导体照明专业人才培养方案，在人社部的指导下出版了《半导体照明产业技能人才开发指南》；在人才输送方面，联盟组织半导体照明行业专场招聘会，积极推进校企合作“订单人才培养”项目；在人才评价、鉴定方面，联盟在人社部、科技部的指导下，组织开展半导体照明行业专业技术人员岗位能力认证工作，提升行业从业人员能力、素质。2013年7月，联盟成立了人力资源服务工作委员会，委员会将整合行业、院校、专家资源，助力产业人才发展。
高质量的教材是人才培养的重要保障。鉴于联盟现有的人才工作基础及目前院校半导体照明专业人才培养滞后于产业发展的现状，在人社部及教育部等部门的指导下，2013年联盟牵头组织半导体照明领域的专家、学者以及企业界的技术人才共同编写了《半导体照明技术技能人才培养系列丛书》，旨在提升院校人才培养质量，提升行业从业人员及拟从事该行业人员的能力与素质，致力于推进我国半导体照明产业的发展。《丛书》按照半导体照明知识结构体系，根据半导体照明技术工艺特点，采用项目式体例编写。《丛书》分为中职、高职两个系列，共9册。中职系列以半导体照明关键岗位工艺操作为主，高职系列侧重于半导体照明关键岗位技术知识与操作工艺，满足半导体照明相关中、高职院校人才培养及企业生产一线技术人员学习、充电的需要。《半导体照明技术技能人才培养系列丛书》中职系列《LED封装与测试技术》 雷利宁 主编《LED应用技术》 杜志忠 主编《LED照明控制》 王 巍 主编《LED灯具设计与组装》 林燕丹 主编高职系列《LED驱动与智能控制》 孟治国 主编《LED封装技术》 梁 伟 主编《电气照明技术》 王海波 主编《LED测试技术》 姚善良 主编《LED照明设计》 林燕丹 主编《丛书》中各分册分别由各主编统稿，由方志烈、周春生、李小红等专家进行了审稿。《丛书》的编写得到了人社部、教育部及行业专家等的指导，在此一并感谢。国际半导体照明联盟国家半导体照明工程研发及产业联盟秘书长 吴玲前言
LED是一种新型半导体固态光源，它可以直接把电能转换为光能，具有环保、节能、安全、寿命长等一系列优点，是21世纪新型绿色照明光源。 随着新材料、新技术的发展和应用，人们对照明光源的质量和环境的要求越来越高，LED的突出性能表现，使其应用广泛，发展前景广阔。
本书属于中等职业学校光电技术应用系列教材，结合LED技术发展趋势和应用实际，考虑到作为中等职业学校电类专业相关课程的教学需要，本书按照项目教学法编写。
本书包含LED基础、LED驱动与调光、LED照明控制、LED控制器和照明控制网络及综合实训五大部分，重点介绍LED的发光原理及特性、LED驱动技术和调光方法、单片机LED控制系统等。本书编写具有以下特点：
第一，融入新的职业教育理念，采用新的课程结构形式，突出技能的学习和工程应用能力的培养。
第二，遵循学生认知规律，突出LED技术的应用性，根据中等职业学校的教学实际，设置了技能实训项目，提高了学生的动手能力。
第三，考虑企业的实际岗位需要，充分体现项目模块下的任务驱动、实践导向的课程思想，培养学生综合职业能力。
第四，在编写过程中着重注意引导学生对新知识、新标准的理解和应用，以帮助学生应用所学知识去解决实际的问题。
本书由天津工业大学电气工程与自动化学院王巍任主编，厦门集美职业技术学校杜志忠为副主编。王巍组织了全书的编写工作并编写了项目二，甘洵编写了项目一，孟治国编写了项目三，王宁编写了项目四和项目五的实训三和实训四，高艺娟编写了项目五的实训一和实训二，杜志忠为本书编写提供了宝贵建议，并对全书进行了认真的校对与审查。编写过程中得到国家半导体照明工程研发及产业联盟、天津工业大学和厦门集美职业技术学校等多方支持，在此一并表示感谢。
由于时间仓促、编者水平有限，书中不足之处难免，诚恳期待广大读者及有关专家给予批评指正，以便修正。如果遇到技术方面的问题，请与作者取得联系，Email：wangweibit@tjpu.edu.cn。编者项目一认知LED照明任务一LED基础知识
发光二极管（Light-Emitting Diode，简称LED）是一种能够将电能转化为光能的固态半导体器件，它可以直接把电转化为光。1923年，罗塞夫（O.W Lossen）在研究半导体SiC时，发现掺有杂质的PN结中有光发射，后来经过实验研制出了发光二极管，但当时只是处于实验室研究阶段，并没有受到外界重视。随着电子工业的快速发展，在20世纪60年代，显示技术得到迅速发展，人们便研究出了商用LED。早期的LED只能发出低光度的红光，随着半导体的制作和加工工艺逐步成熟，之后发展出了其他单色光的产品，现在能发出的光波段范围已遍及可见光、红外线及紫外线等，光度也极大地提高了。LED也由最初阶段的指示灯、显示板等简单应用，发展应用到了显示器、广告、装饰和照明等领域。知识点1：LED发光原理
LED是半导体二极管的一种，与普通二极管一样由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入N区的空穴和由N区注入P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射光，辐射光的强弱与回路电流大小有关，如图1-1所示。不同的半导体材料中，电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，发出的光的波长也不同，波长范围可遍及从紫外线到红外线的较广范围，常用的是红光LED、绿光LED或黄光LED。图1-1 LED的发光原理示意图
众所周知，可见光光谱的波长范围为380nm～760nm，是人眼可感受到的七种单色光：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，如图1-2所示。例如红光LED发的红光的峰值波长为565nm。图1-2 可见光波长范围
在可见光的光谱中是没有白色光的，因为白光不是单色光，它是由多种单色光合成的复合光。正如太阳光是由七种单色光合成的白色光，而彩色电视机中的白色光是由三基色红、绿、蓝合成的。太阳光经过色散系统分光后，光谱图如图1-3所示。图1-3 太阳光光谱
在常见LED照明产品中应用较多的光源是白光LED，而目前LED芯片大多为单色发光材料，如何制造出质量合格的白光LED也成为LED照明应用的关键技术之一。对于一般照明，在工艺结构上，白光LED通常采用两种方法形成：第一种是利用一个单色芯片与荧光粉配合形成白光，即单晶型白光LED；第二种是多种单色光芯片混合方法，即多晶型白光LED。这两种方法都能成功制成白光LED。
单晶型白光LED，即一只单色的LED发光二极管加上相应的荧光粉，就如同日光灯的发光方式一样，采用LED发光二极管激发荧光粉发光。通常采用两种激发方式：一种方式是蓝光LED激发黄色荧光粉产生白光，另一种方式是紫外线LED激发RGB三基色荧光粉来产生白光。目前，最常用的单晶型白光LED主要采用蓝光芯片激发黄色荧光粉的方式。
多晶型白光LED，即使用两个或两个以上的互补单色LED所发出的单色光混合而形成白光。因为不同色彩的LED发光二极管的驱动电压、光输出、温度特性及寿命各不相同，因此使用多晶型LED产生白光的方式，比单晶型LED产生白光的方式复杂。也因LED发光二极管的数量多，使得多芯片型LED的成本较高。另外，若采用单晶型，则只要用一种单色LED即可，在驱动电路的设计上也较为容易。知识点2：LED制作工艺
LED产业链大致可以分为五个部分：原材料的制备、LED上游产业（外延材料和芯片制造）、LED中游产业（LED器件封装）、LED下游产业（LED应用产品）以及测试仪器和生产设备。本知识点将重点介绍芯片工艺和封装工艺。
1. LED芯片制作工艺流程
LED芯片主要有两种类型：单面电极芯片和双面电极芯片，如图1-4所示，两种芯片结构略有差异，但制造工艺大体相同。图1-4 单面电极芯片（a）和双面电极芯片（b）
首先，在衬底上制作氮化镓（GaN）基的外延片，这个过程主要是在金属有机物化学气相沉积炉（MOCVD）中完成的。准备好制作GaN基外延片所需的材料和各种高纯的气体之后，按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。常用的衬底材料主要有蓝宝石（AlO）、23碳化硅（SiC）、硅（Si）和砷化镓（GaAs）等。
MOCVD是利用气相反应物及Ⅲ族的有机金属化合物和Ⅴ族的NH在衬底表面进行反应，将所需的反应产物沉积在衬底表面，如图31-5所示。通过控制温度、压力、反应物浓度和种类比例，从而控制镀膜成分、晶体结构完整性等品质。MOCVD外延炉是制作LED外延片最常用的设备。图1-5 MOCVD外延片制作过程
其次，对LED的PN结的两个电极进行加工，电极加工也是制作LED芯片的关键工序，包括清洗、蒸镀、光刻、化学刻蚀、合金化、研磨。
最后，对LED外延片进行划片、测试和分选，就可以得到所需的LED芯片。
芯片的前段各项工艺如清洗、蒸镀、光刻、化学蚀刻、合金化、研磨等作业都必须严格遵守操作规范，避免芯片电极刮伤情形发生。LED芯片的总体制作流程如图1-6所示。图1-6 LED芯片的总体制作流程
2.常见LED芯片介绍
①根据LED芯片功率不同，可分为小功率LED芯片和大功率LED芯片两种。
②根据LED芯片发光颜色不同，主要分为三种：红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片，如图1-7、图1-8所示。其中蓝光芯片可通过涂覆黄色荧光粉制作白光LED。图1-7 大功率红光LED芯片图1-8 大功率蓝光LED芯片
③根据LED芯片尺寸不同，一般可分为8mil、9mil、12mil、14mil、20mil、40mil、45mil的分形芯片或10×23mil、10×20mil、10×30mil、8×20mil等矩形芯片。
3. LED封装工艺流程（1）LED封装的目的
将外引线连接到LED芯片的电极上，利用固封胶（环氧树脂或硅胶）保护LED芯片和引线不受损伤，并且起到提高光输出效率的作用。（2）LED封装工艺流程
LED的心脏就是PN结芯片，目前LED产品种类丰富多样，封装形式也各有不同。以目前常见的小功率LED和大功率LED为例，它们的内部封装结构如图1-9所示。图1-9 小功率LED（a）和大功率LED（b）内部结构
LED不同的外形结构只是为了满足不同应用的结构需要，但封装工艺基本类似。以小功率直插式LED为例，具体的封装工艺流程如下。
①芯片检验。
②扩片：由于LED芯片在划片后依然排列紧密、间距很小（约0.1mm），不利于后面工序的操作，因此需要采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，使得LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。
③点胶：在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶，以固定芯片。对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的芯片，采用银胶；对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶。
④固晶：固晶也叫刺晶或装架，是利用手工或自动固晶机将扩张后的LED芯片安置在已点胶的LED支架内的。
⑤固晶后镜检：剔除或补固固晶失效的晶片。
⑥固晶烤胶：目的是使银胶或绝缘胶固化，固晶烤胶要求对温度进行监控，防止批次性不良。
⑦固晶烤胶后镜检。
⑧压焊：目的是将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作，主要有金丝球焊和铝丝压焊两种。
⑨压焊后镜检。
⑩灌胶封装：Lamp-LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧树脂，然后插入压焊好的LED支架，放入烘箱让环氧树脂固化后，将LED从模腔中脱出即成型。
⑪固化：是指封装环氧树脂的固化，一般环氧固化条件为135℃，1h。
⑫后固化：是为了让环氧树脂充分固化，同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘接强度非常重要。一般条件为120℃，4h。
⑬切筋和划片：由于LED在生产中是连在一起的（不是单个），Lamp-LED封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片PCB板上，需要划片机来完成分离工作。
⑭测试：测试LED的光电参数、检验外形尺寸，对LED产品进行分选。
⑮包装：将成品进行计数包装，超高亮LED需要防静电包装。（3）LED封装种类
根据不同的应用场合、不同的外形尺寸、散热方案和发光效果，LED的封装形式多种多样。
目前，LED按封装形式分类主要有Lamp-LED（直插式LED）、SMD-LED（表面贴装LED）、食人鱼式LED、High-Power-LED（高功率LED）等。
①Lamp-LED（直插式LED）：直插式LED多为小功率LED，多用于家用电器的直插灯、LED显示屏、户外看板、公共场所的LED路灯、汽车内外灯，如图1-10所示。图1-10 直插式LED
②SMD-LED（表面贴装LED）：广泛应用于LED灯具中，贴片式结构小型、薄型、轻量化，无形状限制，容易应用于各式产品中，如图1-11所示。图1-11 表面贴装LED
③食人鱼LED：正方形、透明树脂封装、四个引脚、负极处有个缺脚的LED，如图1-12所示。食人鱼LED是散光型的LED，发光角度大于120°，发光强度很高，而且能承受更大的功率。多应用于车用刹车灯或转向灯。图1-12 食人鱼LED
④High-Power-LED：也称为大功率LED，如图1-13所示。普通LED功率一般为0.05W，工作电流为20mA，而大功率LED可以达到1W、2W甚至数十瓦，工作电流可以是几十毫安到几百毫安不等。大功率LED在目前的LED照明灯具中应用最为广泛，比如大功率LED路灯、大功率LED射灯、大功率LED投光灯等。但目前大功率白光LED的应用依然受到转换效率较低、光通量较小、成本较高、荧光粉使用时间长易变色、散热等方面因素的制约，各大厂家也正在努力改善技术，解决这些问题。图1-13 大功率LED知识点3：LED的特性
1.电学特性（1）I-V特性曲线
LED的I-V特性是流过PN结的电流随PN结两端电压变化的特性。LED的I-V特性具有非线性、单向导电性，以及外加正偏电压时表现为低电阻，反之为高电阻。LED的伏安特性曲线划分为正向特性区、反向特性区和反向击穿区3个区，如图1-14所示。图1-14 LED伏安特性曲线
①正向特性区。a点对应的V为开启电压（也称为正向死区电a压）。当LED两端的电压小于V时，通过LED的电流很小，LED呈现a的电阻很大。当LED两端的电压大于V时，LED电阻迅速减小，电流a迅速增加。
LED的开启电压与颜色有关系，红、黄、绿的开启电压在1.8V～2.4V之间，白、蓝、翠绿的电压在3.0V～3.6V之间。
②反向特性区。当LED外加反向电压时，P型半导体中的少数自由电子和N型半导体中的少数空穴很容易通过PN结，形成反向电流。反向电流有两个特点：一是它随温度升高而增加很快，二是在一定的反向电压范围内，反向电流不随反向电压变化而变化。反向电流越小，表明LED的单向导电性能越好。
③反向击穿区。当LED两端的反向电压大于V（也称为反向击穿R电压）时，反向电流急剧增加，出现反向击穿现象。LED所用材料不同，它的反向击穿电压也不同。（2）响应时间
LED的响应时间是指输入正向电流后LED开始发光（光通量上升）和熄灭（光通量衰减）的时间，如图1-15所示。图1-15 LED响应示意图
图1-15中，t很小，可以忽略。LED的点亮时间（t）是指从接通0r电源使发光亮度达到正常的10%开始，一直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间。LED的熄灭时间（t）是指正常发光减弱至原来f的10%所经历的时间。LED的响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。直接跃迁材料GaAsP的响应时间仅几纳l-xx秒，而间接跃迁材料GaP的响应时间则是100ns。
LED的响应时间是标志其反应速度的一个重要参数，尤其在脉冲驱动或电调制时显得非常重要。在采用交流供电或脉冲供电获得调制光或脉冲光时，LED的调制频率高达几十兆赫兹。采用这种直接调制技术使LED在相位测距仪、能见度仪及短距离通信中得到应用。（3）极限参数
①允许功耗P，允许加在LED两端正向直流电压与流过它的电m流之积的最大值。超过此值，LED将发热、损坏。
②最大正向直流电流I，允许加在LED两端的最大正向直流电Fm流。超过此值将损坏LED。
③最大反向电压V，所允许加在LED两端的最大反向电压。超Rm过此值，LED可能被击穿损坏。
④工作环境t，LED正常工作的环境温度范围。低于或高于此opm温度范围，LED将不能正常工作，效率大大降低。
2.光学特性（1）发光强度及其角分布
①发光强度，LED的发光强度通常是指法线方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为1/683W/sr，则发光强度为1cd（坎德拉）。发光强度的角分布θ是描述LED发光在空间各个方向上的光强分布，当偏离正法向不同θ角度时，光强也随之变化。θ主要取决于封装的工艺，包括支架、模粒头、环氧树脂中添加的散射剂等因素。
②视角，光源沿中心法线方向向四周张开，中心光强从1到周围的1/2之间的夹角，即为半强角度，也称为半值角或半功视角θ，半1/2值角的2倍称为视角。通常采用视角来衡量LED的指向性，视角越小，LED的指向性越强。按照视角的大小，可以将LED分为高指向型（视角为5°～20°或更小）、标准型（视角为20°～45°）和散射型（视角为45°～90°或更大）。（2）发光峰值波长及其光谱分布
①发光峰值波长，LED所发的光并非单一波长，其波长分布基本如图1-16所示。图1-16 LED波长分布
为了描述LED的色度特性，引入主波长概念，它是指人眼所能观察到的LED发出主要单色光的波长。无论什么材料制成的LED，LED光谱分布曲线都有一个相对发光强度的最强处，与之相对应有一个波长，称为峰值波长λ。虽然有的LED可发出多个峰值波长的光，但其P主波长只有一个。存在两个光强等于峰值一半的点，两点间的宽度为Δλ，这个宽度称为频谱宽度，也称为半功率宽度或半高宽度。频谱宽度反映谱线宽窄，即LED单色性的参数。
②光谱分布曲线，是指LED发光强度或光功率输出随着波长变化而不同，绘成一条分布曲线。LED的光谱特性表征其单色性的优劣和其主要颜色是否纯正。LED的光谱分布与所用化合物半导体种类、性质及PN结结构（外延层厚度、掺杂杂质）等有关，而与器件的几何形状、封装方式无关。图1-17给出几种由不同化合物半导体及掺杂制得的LED光谱分布曲线。图1-17 常见LED的光谱分布曲线1—蓝色InGaN/GaN LED，发光谱峰λ=460nm～465nm；2—绿色GaPN LED，P发光谱峰λ=550nm；3—红色GaPZn-O LED，发光谱峰λ=680nm～PP700nm；4—使用GaAs材料的LED，发光谱峰λ=910nm；5—Si光电二极P管，通常作光电接收用；6—标准钨丝灯（3）光通量
光通量是表征LED总光输出的辐射能量，它标志器件性能的优劣。光通量为LED向各个方向发光的能量之和，用Φ表示，单位为流明（lm），它与工作电流有直接关系。LED的光通量与流过LED的电流的比值是非线性关系，LED的光通量随着流过LED的电流增加而增加，但却不成正比，越到后来光通量增加得越少。LED的光通量与芯片材料、封装工艺水平及外加恒流源大小有关。（4）发光效率和视觉灵敏度
①发光效率，是光通量与电功率之比，它表征了光源的节能特性。表1-1列出了几种常见LED的发光效率。表1-1 几种常见LED的发光效率
②视觉灵敏度，若视觉灵敏度记为K，则与发光能量P、可见光λ通量Φ之间关系为，。人的视觉灵敏度在λ=555nm处有一个最大值680lm/W。（5）寿命
LED的光亮度将随着长时间工作而出现光强度或光亮度衰减，通常将光通量衰减到初始值的70%时的工作时间作为LED的平均工作寿命。影响LED寿命的主要因素有芯片质量、器件热阻和可具的散热性好坏等几个方面。（6）发光质量
①LED的发光强度，影响LED发光强度的主要因素是LED芯片，并不受支架和金线影响。
②LED的一致性，LED产品的一致性有角度的一致性（主要是偏角和角度大小不一致）和亮度的一致性（这跟所用芯片的品质和灯杯的好坏有关），它与生产设备的工艺和操作人员的技术水平有关。
3.热学特性（1）LED的热性能参数
①LED的结温，就是PN结区的温度。一般在正常工作条件下，结晶不应超过80℃。LED的最高结温是指LED的PN结所能承受的最高临界温度。LED的最高结温与LED所使用的半导体封装材料和封装结构有关，通常为120℃～150℃，一旦LED的PN结温度超过这个极限值，将导致LED提前失效或永久性失效。
②热阻R，一般是指LED的PN结到壳体表面之间的热阻，它等θ于PN结到壳体表面之间的温度差与产生这个温度差的热耗散功率之比，单位为℃/W。热阻是表征LED散热性能好坏的参数。热阻越小，导热能力越强，则LED的热量越容易从PN结中传导出来。（2）温度对LED性能的影响
与传统光源一样，LED在工作时也会产生热量。LED在外加电场的作用下，电子与空穴大量复合，除了一小部分能量以光能的形式释放外，其他大部分的能量以非辐射的形式释放。于是造成半导体晶格振动，并产生热量，导致LED结温的升高。随LED芯片结温的升高，PN结内部电子和空穴的浓度、禁带宽度以及电子迁移速率等微观参数都会发生变化，从而影响LED的光电参数。
①LED随着温度的升高，光通量输出会减少。图1-18所示InGaN类LED光通量输出与结温关系图。图1-18 不同光色LED结温与光通量输出的关系
②在电流一定的情况下，随着温度的升高，LED正向压降会降低，如图1-19所示。图1-19 环境温度与LED正向压降的关系
③随着温度的升高，LED的主波长会向长波长漂移，如图1-20所示。每当结温升高10℃，波长将向长波长漂移1nm。图1-20 LED结温与主波长的关系
④当LED的工作温度超过芯片所能承受的温度时，LED的发光效率快速降低，产生明显的光衰，进而缩短LED的寿命。高亮度LED的使用寿命与工作温度的关系如图1-21所示。假设结温为x℃，此时寿命为97000h；当结温升高10℃时，寿命缩短为55000h；当结温升高20℃时，寿命缩短为32000h。图1-21 LED工作温度与寿命的关系图知识点4：LED的产品优势
1.节能
LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达50%～60%。LED的耗电相当低，发热量比普通照明灯具低很多。一般来说，LED的工作电压是2V～3.6V，工作电流是0.02A～0.03A；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，在实现相同照明效果时，比传统光源白炽灯节能80%以上，其节能效率随发光效率的提高而提高。
2.环保
LED为冷光源，眩光小、无辐射、使用中不产生有害物质。LED的工作电压低、采用直流驱动方式、发光稳定、没有50Hz的频闪。LED光谱中没有紫外线和红外线，而且废弃物可回收，没有污染（不含汞元素），可以安全触摸，被称为“绿色能源”。
3.多变幻
LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机的控制下使3种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256=16777216种颜色，形成不同光色的组合，可实现丰富多彩的动态变化效果及显示各种图像。
4.响应速度快-7-9
LED的响应时间只有10s～10s，高频特性好。目前，LED已应用于可见光通信领域，通过快速关断的脉冲信息来传达信号。
5.寿命长
LED光源被称为长寿灯，它采用环氧树脂封装，抗振动性和抗冲击性好，灯体内没有易松动的部分，不存在灯丝发光易燃、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达2.5万～5万小时，比传统光源的寿命长10倍以上，省去器件更换和人工方面的花费，运行成本低。
6.智能化
与传统光源单调的发光效果相比，LED容易与数字集成电路匹配，利用计算机技术、网络通信技术和嵌入式控制技术等，使LED照明产品具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。任务二LED照明产品与应用前景知识点1：LED照明产品介绍
1. LCD背光照明
LCD为非发光性的显示装置，需要借助背光源才能达到显示的功能。背光源性能的好坏会直接影响LCD显示质量，背光源的成本占LCD模块的3%～5%，所消耗的电能更占LCD模块总能耗的75%，因此背光源是LCD模块中相当重要的组件。目前LCD背光源主要有EL、CCFL及LED三种类型，其中LED背光源已是市场主流技术。LED背光源结构如图1-22所示。图1-22 LED背光源
LED作为LCD背光源，与传统CCFL背光技术相比，除了有色度范围的优势外，还有很多独特的优点，归纳为以下十个方面。
①LED背光源有更强的色彩表现力。其色彩表现力强于CCFL背光源，可对显示色彩数量不足的液晶技术起到很好的弥补作用，色彩还原效果更好。显色色域面积从70增加到90，如用RGB白光还可增加到126。
②LED的使用寿命可长达10万小时。即使每天连续使用10个小时，也可以连续用上27年，大大延长了液晶电视的使用寿命。
③亮度调整范围大。通过改变LED的驱动电流可以很容易地实现LED功率和亮度的控制，不像CCFL一样其最低亮度还存在一个门槛。因此，无论在明亮的户外还是全黑的室内，用户都很容易把显示设备的亮度调整到最舒适的状态。
④完美的运动图像。传统CCFL灯管的闪烁发光频率较低，表现动态场景时可能产生画面跳动。LED背光可以灵活调整发光频率，而且频率远远高于CCFL，因此能完美地呈现运动画面。
⑤实时色彩管理。由于红绿蓝3色独立发光，因此很容易精确控制当前的显示色彩特性。
⑥可以调整的背光白平衡，同时保证整体对比度。当用户的视频源在计算机和DVD机间切换时，可以轻松在9600K和6500K间调整白平衡，而且不会牺牲亮度和对比度。
⑦可以为大尺寸屏幕提供连续面阵光源。LED是一种平面状光源，最基本的发光单元是3mm～5mm边长的正方形封装，极容易组合在一起成为既定面积的面光源，具有很好的亮度均匀性。如果作为液晶电视的背光源，所需的辅助光学组件可以做得非常简单，屏幕亮度均匀性更为出色。
⑧安全。LED使用的是5V～24V的低压电源，十分安全，供电模块的设计也颇为简单。
⑨环保。LED光源没有任何射线产生，也没有汞之类的有毒物质，可谓是绿色环保光源。
⑩抗振。平面状结构让LED拥有稳固的内部结构，抗振性能很出色。
2.显示屏幕
LED在显示屏幕领域的应用占LED应用的20%～25%，显示屏幕可分为单色和彩色。单色显示屏幕一般用于室内外信息的显示，主要用于公共场所，如机场、车站、通道、银行等，以显示文字和数字信息为主。彩色屏幕以显示广告居多，全彩色LED大屏幕应用于体育场馆和广场等室外场所，可以显示比赛现场的动态画面。LED在显示屏幕领域的应用如图1-23所示。图1-23 LED显示屏的应用
3. LED室内照明（1）LED日光灯管
LED日光灯管采用高亮度白光LED作为发光光源，外壳由导热性能好的亚克力/铝合金材料制成，如图1-24所示。图1-24 LED日光灯管
LED日光灯管主要有两种结构方式，一种采用小功率器件，采用的LED颗粒比较多，成本较低，但整体照度水平低；另一种采用贴片式大功率器件，采用LED颗粒少，照度水平较高，但对光学设计的要求很高，否则分布控制较差，眩光问题严重。
LED日光灯与传统的日光灯在外形尺寸、口径上都一样，长度有60cm、120cm和150cm三种，功率主要有6W、9W、10W、12W和20W等，LED日光灯管的节电效果非常显著，节电率可以高达75%，是未来照明灯具制造业发展的方向。LED灯管使用功率和荧光灯管使用功率对比情况如下。
①6W的LED灯管的亮度与20W的日光灯管的亮度相当。
②9W的LED灯管的亮度与30W的日光灯管的亮度相当。
③12W的LED灯管的亮度与40W的日光灯管的亮度相当。（2）LED球泡灯
LED球泡灯是替代传统荧光灯泡的新型节能灯具，外观采用人们已经习惯的球形灯泡外形，如图1-25所示。图1-25 LED球泡灯
目前，照明使用的LED球泡灯多采用中功率SMD LED器件制作，为了防止眩光问题，外壳通常会使用磨砂玻璃或亚克力来制作。LED球泡灯可以直接由市电驱动，大部分产品具有较宽的电压输入，输入范围为AC 85V～265V。LED球泡灯工作方式与LED日光灯管类似，也具备常见LED灯具的优点：节能环保、使用寿命长、健康无频闪等。（3）LED投射灯
LED投射灯主要用于单体建筑照明、历史建筑群外墙照明、大楼内光外透照明、室内局部照明、绿化景观照明、广告牌照明、医疗、文化等专门设施照明，酒吧、舞厅等娱乐场所气氛照明等。外形如图1-26所示。图1-26 LED投射灯
现在应用较多的LED投射灯基本上都选用1W大功率LED芯片（每个LED芯片会带有一个由PMMA制成的高光效透镜，其主要作用是二次分配LED发出的光），呈单线排列。大多数LED投射灯的LED都是共用一个散热器，也有的厂家是每一个LED安置一个小型散热器，其发光角度一般有窄（20°左右）、中（50°左右）、宽（120°左右）三种。目前，大功率LED投射灯（窄角度）的最远有效投射距离为15m～20m，其常用功率大概有8W、12W、24W、27W、36W等几种功率形式。（4）LED面板灯
LED面板灯是目前使用较广泛的室内照明灯具，其外边框由铝合金经阳极氧化而成，光源为LED，如图1-27所示。整个灯具设计美观简洁、大气豪华，既有良好的照明效果，又能给人带来美的感受。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]