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节能灯发光是什么原理

院士
2006-09-17 18:14:16     打赏
节能灯发光是什么原理



关键词: 节能灯     发光     是什么     原理    

院士
2006-12-22 22:43:00     打赏
2楼
问 节能灯发光原理是啥?灯管里边的是啥结构? 1: 节能灯又叫紧凑型荧光灯    节能灯又叫紧凑型荧光灯(国外简称CFL灯)它是1978年由国外厂家首先发明的,由于它具有光效高(是普通灯泡的5倍),节能效果明显,寿命长(是普通灯泡的8倍),体积小,使用方便等优点,受到各国人民和国家的重视和欢迎,我国于1982年,首先在复旦大学电光源研究所成功研制SL型紧凑型荧光灯,二十年来,产量迅速增长,质量稳步提高,国家已经把它作为国家重点发展的节能产品(绿色照明产品)作为推广和使用。

    在相当一段长的时间内,一些地方和厂家盲目的大上节能灯项目,由于其在资金、技术、原材料以及工艺在没有充分落实的情况下,匆匆上马使得产品质量得不到保障,各企业的产品质量的不平衡,恶性竞价搞乱了市场,不按工艺要求生产,组装厂选用不合要求的灯管和元器件拼凑组成,质次价低,严重损坏了节能灯的声誉,光效低,寿命短,一致性差,造成社会上产生节能灯节能不节钱的说法,给节能灯的推广带来了很大的负面影响。

    经过将近二十年的不断摸索和发展,我国的节能灯产品已经有了很大的进步与提高,很多产品已经接近或达到国外的先进水平,由于质优价低,国际市场上的竞争力非常强,但是市场上还是存在很大部分的节能灯厂商,根本不顾国家的法律、法规,不顾消费者的利益,还在大量生产不叫"?能灯"的节能灯,由于它的质次价低,每只出厂价仅售4~5元左右,消费者对产品的识别有限,在农村及大部分城市,还有很大一部分的市场,由于市场上占大部分的市场由低档产品占据着,使得好的节能灯产品比较难进入市场,这给绿色照明推广带来了一定的难度,但随着居民消费意识的提高以及对节能灯产品的认识,质量好的节能灯产品的市场在一天天的扩大,质量差的节能灯市场一天天的萎缩,这同时又给我们带来了希望与机遇。

    现如今我们所讲的节能产品主要都是针对白炽灯来讲。普通的白炽灯光效大约在每瓦10流明左右,寿命大约在1000小时左右,它的工作原理是:当灯接入电路中,电流流过灯丝,电流的热效应,使白炽灯发出连续的可见光和红外线,此现象在灯丝温度升到700K即可觉察,由于工作时的灯丝温度很高,大部分的能量以红外辐射的形式浪费掉了,由于灯丝温度很高,蒸发也很快,所以寿命也大缩短了,大约在1000小时左右。

    节能灯主要是通过镇流器给灯管灯丝加热,大约在1160K温度时,灯丝就开始发射电子(因为在灯丝上涂了一些电子粉),电子碰撞氩原子产生非弹性碰撞,氩原子碰撞后获得了能量又撞击汞原子,汞原子在吸收能量后跃迁产生电离,发出253.7nm 的紫外线,紫外线激发荧光粉发光,由于荧光灯工作时灯丝的温度在1160K左右,比白炽灯工作的温度2200K-2700K低很多,所以它的寿命也大提高,达到5000小时以上,由于它不存在白炽灯那样的电流热效应,荧光粉的能量转换效率也很高,达到每瓦50流明以上。
2: 节能灯与荧光灯有什么区别呢? 3: 光发蓝发紫,看的很闹心白炽灯柔和,暖色。什么时候普及LED灯泡呢。可以人为调节加入一些暖色。 4: 有一种新型三基色节能灯光谱接近白炽灯,不大闹心,价稍高点 5: 新年快乐!!!谁能介绍介绍LED灯的性能! 6: 如何选购样式美观实用的灯具
光源:寿命和光效难以兼得 按照光源划分,平时生活中比较常见的有四种灯:白炽灯、节能灯、金属卤素灯、LED灯(发光二极管)。这些灯在使用上各有利弊,充分了解各种灯的性能非常必要。白炽灯 白炽灯最大的缺点就是寿命短,使用时间一般在3000-4000小时之间,有些质量差的白炽灯只能使用1500小时。但是,白炽灯的显色度很高,能够达到100,这就意味着可以完全显示物体本来面目。白炽灯的照度在2700K-2800K之间,颜色比较柔和。根据特点,家居中白炽灯常常在餐厅、卧室等空间使用,看上去颜色比较舒服。

   节能灯   节能灯因节能而受欢迎,一个9瓦的节能灯相当于40瓦的白炽灯。节能灯的寿命也比较长,一般是8000-10000小时。节能灯的显色度在80左右,部分产品可达到85以上,显色度也比较高。节能灯的照度范围在2700K-6500K之间,因此节能灯有黄光和白光两种灯光颜色供选择。一般人心理上觉得黄光较温暖,白光较冷,现在很多五星级酒店喜欢用黄色暖光的节能灯,效果也很好。品质高的节能灯会使用真正的三基色稀土荧光粉,在确保长寿命的同时,还能保持较高的亮度。正常使用节能灯一段时间后,灯就会变暗,主要因为荧光粉的损耗,技术上称为光衰。有些品质较高的节能灯发明了恒亮技术,可以让灯管长久保持最佳工作状态,使用2000小时后,光衰不到10%。金属卤素灯  

    金属卤素灯其实是白炽灯的一种,寿命也不是很长,一般在3000-4000小时之间,不会超过6000小时。金属卤素灯的照度在2700K-3250K之间。这种灯可用于重点照明,比如为了凸显墙上的装饰画,室内的摆件等,可以用冷光灯杯进行照射,这种白光可以根据不同的家装风格进行变化,与时尚保持一致。

   LED灯 这种灯学名叫发光二极管,属于新技术。现在市面上的白光LED灯在性能上比较好,但是目前的LED灯在技术上仍需要完善。一是光效比较低,二是颜色会有缺失,在赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种波段中LED灯的蓝、绿波段比较少,因此在显示事物颜色时就会有缺失,专家预测,LED灯如果能够很好地解决这两个问题,将来有可能取代其他的灯,因为从理论上来说,LED灯的寿命是无限的。不好的灯除了在性能上大打折扣,在安全上也有隐患。为了更好地节能,灯要按功能区分:普遍照明灯和重点照明灯。普遍照明灯采用一般照度即可,而对于艺术品、玄关等空间要采用重点照明,这样在功能性上会比较合理,使用哪个空间就用哪个空间的灯具,除了节能,也能增添室内的空间变化感。越高光就越亮,2700k一般为暖光,颜色发黄,比较柔和;6500K一般为冷光,颜色发白。光衰:是衡量节能灯品质优劣的重要标准之一,高品质的节能灯能够保证在使用过程中发生的光衰最小。

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LED显示器件发展简史和应用趋势概述

上网时间 : 2005年11月01日
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新型LED显示器件有功耗低、亮度高、寿命长、尺寸小等优点,本文从LED显示器件的发展简史开始,探讨了表面贴装LED、汽车应用中的LED和照明用LED的发展趋势,对于从事显示器件开发的中国工程师有一定参考价值。

全球第一款商用化发光二极管(LED)是在1965年用锗材料作成的,其单价为45美元。随后不久Monsanto和惠普公司也推出了用GaAsP材料制作的商用化LED。这些早期的红色LED每瓦大约能提供0.1流明(lumens)的输出光通量,比一般的60至100瓦白炽灯的15流明要低上100倍。

1968年,LED的研发取得了突破性进展,利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦,并且能够发出红光、橙光和黄色光。到1971,业界又推出了具有相同效率的GaP绿色裸片LED。

1972年开始有少量LED显示屏用于钟表和计算器。全球首款采用LED的手表最初还是在昂贵的珠宝商店出售的,其售价竟然高达2,100美元。几乎与此同时,惠普与德州仪器也推出了带7段红色LED显示屏的计算器。

到20世纪70年代,由于LED器件在家庭与办公设备中的大量应用,LED的价格直线下跌。事实上,LED是那个时代主打的数字与文字显示技术。然而在许多商用设备中,LED显示屏也逐渐受到了来自其它显示技术的激烈竞争,如液晶、等离子体和真空荧光管显示器。

这种竞争性激励LED制造商进一步拓展他们的产品类型,并积极寻求LED具有明显竞争优势的应用领域。此后LED开始应用于文字点阵显示器、背景图案用的灯栅和条线图阵列。数字显示屏的尺寸和复杂度在不断增长,从2位数字到3位甚至4位,从7段数字到能够显示复杂的文字与图案组合的14或16段阵列。到1980年制造商开始提供智能化的点阵LED显示屏。

80年代早期的重大技术突破是开发出了AlGaAs LED,它能以每瓦10流明的发光效率发出红光。这一技术进步使LED能够应用于室外运动信息发布以及汽车中央高位安装停止灯(CHMSL)设备。1990年,业界又开发出了能够提供相当于最好的红色器件性能的AlInGaP技术,这比当时标准的GaAsP器件性能要高出10倍。

今天,最亮的材料应是透明基底AlInGaP。在1991年至2001年期间,材料技术、裸片尺寸和外形方面的进一步发展使商用化LED的光通量提高了将近20倍。

对高强度蓝光LED的不断研发产生了好几代亮度越来越高的器件。在1990年左右推出的基于碳化硅(SiC)裸片材料的LED效率大约是0.04流明/瓦,发出的光强度很少有超过15毫堪(milliCANdel)的。90年代中期的技术突破实现了第一个基于GaN的实用LED。现在还有许多公司在用不同的基底如蓝宝石和SiC生产GaN LED,这些LED能够发出绿光、蓝光或紫罗兰等颜色。高亮蓝色LED的发明使真彩广告显示屏的实现成为可能,这样的显示屏能够显示真彩、全运动的视频图像。

蓝光LED的出现使人们还能利用倒行转换的磷光材料将较高能量的蓝光部分地转换成其它颜色。将蓝光与转换磷的黄光整合在一起就能得到白光,而整合适当数量的蓝光与红橙磷(reddish orange phospher)则可以产生略带桃色或紫色的色彩。现在仅用LED光源就能完全覆盖CIE色度曲线中的所有饱和颜色,并且各种颜色LED与磷的有机整合几乎能够毫无限制地产生任何颜色。

在可靠性方面,LED的半衰期(即光输出量减少到最初值一半的时间)大概是1万到10万小时。相反,小型指示型白炽灯的半衰期(此处的半衰期指的是有一半数量的灯失效的时间)典型值是10万到数千小时不等,具体时间取决于灯的额定工作电流。

表面贴装LED

为了利用自动化组装技术降低制造成本,从20世纪80年代开始业界逐渐推广使用表面贴装器件(SMT),90年代这一技术得到了进一步强化。最初的SMT LED作为低功率器件被主要用于指示设备和手机键盘的照明,后来又开发出大功率的SMT器件用于汽车面板照明、刹车灯,并扩展用于专业和一般的照明设备。

SMT是蜂窝/PCS电话机的主要技术要求,现在看来这一市场仍具有极大的发展潜力。2001年全球手机的制造量大约有3.8亿部,据预测今年的制造量将上升到4.3亿部,到2005年将达到5.2亿部。一部手机平均要使用10个表贴型LED,也即意味着仅手机市场对LED的需求就达到了40亿个。

手机功能的不断升级也进一步刺激了对更高性能LED的需求。确切说,手机设计人员需要多种多样的LED,包括更高亮度的单色LED器件、真彩LCD显示屏(特别是第2.5代和第3代手机的LCD)背景光源用的白色LED以及实现产品差异化所需的蓝色和紫罗兰色等特殊色LED。同时,由于手机的复杂度越来越高,体积也越来越小,有更多的用户对LED提出了更薄更小外形包装的要求。

特别是越来越多的人希望高性能LED能提供“芯片LED”的表贴封装,即工业标准的1.6×0.8mm外形尺寸。

话机制造商要求对LED的颜色与强度进行分类,以确保背景光源设备能与用户需求取得高度一致。这样做能使LED非常适合用于背景光源设备,即LCD、按键、前面板、符号与键盘背景照明等,因为这些设备上颜色与光强度的和谐统一非常重要。

汽车应用中的LED

在汽车内外,照明设备中用得最多的还是白炽灯,但设计师与汽车制造商正在逐渐采纳LED,开始时LED可能只用于豪华型汽车,但慢慢会过渡到大多数汽车上。LED的最大卖点之一是具有很长的平均无故障工作时间(MTBF),LED照明器件的使用寿命一般都要超过汽车本身的寿命。

有很多种LED产品,其封装和器件适合仪表板、空调、收音机和电子开关等汽车内部照明设备使用。例如那些SMT器件就非常适合汽车仪表板使用。多用途的3mm和5mm注塑灯仍是汽车内部照明设备和外部照明设备的候选产品,目前这些器件已被广泛应用于中央高位安装停止灯(CHMSL)设备中。

对内部和外部照明设备来说,LED汽车灯装置与白炽灯装置的热设计有很大不同。这是因为白炽灯会产生相当大的热量,而白炽灯泡能承受这样的高温环境。LED灯阵列所产生的热量一般要比白炽灯少,但LED灯的最大内部温度必须保持在推荐的上限范围以内才能保持LED的可靠工作,如果超出LED灯的最高结温,就可能由于环氧材料的膨胀而导致导线粘结剂或被抬高的LED裸片发生突发性故障。在湿度比较高的热循环或加强型热循环环境中,这些故障会显得尤其突出。

LED灯的最大内部结温受限于环氧封装材料的热膨胀特性。与汽车白炽信号灯设计相比,由于存在最大结温的限制,LED汽车信号灯设计必须认真考虑热设计问题。

用于照明的LED

传统LED灯中使用的芯片是0.25×0.25mm大小,而照明用的LED一般都要在1.0× 1.0mm以上。专注于结构化裸片成型的设计工作-台式结构、倒金字塔结构和倒装芯片设计能够改善LED的发光效率,从而使芯片发出更多的光。

封装设计方面的革新包括将高传导率的金属块用作基底、倒装芯片设计和裸盘浇铸式引线框等,这些方法都能设计出可高功率、低热阻的器件,而且这些器件能比以前的器件照度更大。

目前一个典型的高光通量LED器件能够产生几流明到数十流明的光通量。更新的设计可以在一个器件中集成更多的LED,或者在单个组装件中安装多个器件,从而使输出的流明数相当于小型白炽灯。例如,一个高功率的12芯片单色LED器件能够输出200流明的光能量,所消耗的功率在10到15瓦之间。

LED已经被广泛应用于各种照明设备中,如电池供电的闪光灯、微型声控灯、安全照明灯、室内室外道路和楼梯照明灯以及建筑物与标记连续照明灯。

本文小结

随着时代的发展,我们将开发更多新的芯片级结构,以获得更好的光能提取以及幅性能。磷材料的开发与磷掺杂工艺的改进有望继续提高磷转换式彩色发光二极管的发光效率。在引线框、PCB和注模技术等基底设计方面的更深入研发有望进一步降低封装和材料的成本,从而降低LED器件每个流明的总体成本。

                     7: tyw辛苦了,祝你狗年顺心快乐! 8: 555

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