LED日光燈管業務培訓教材1）LED知識簡介2）光學知識簡介3）LED日光燈品質標準4）LED與傳統光源的優劣1）LED知識簡介1、LED封裝工藝流程2、LED光電特性3、LED不良現象4、LED的壽命1、LED封裝工藝流程以上僅為以上僅為DIP LEDDIP LED和和Super Flux LEDSuper Flux LED的通用工藝流程，而的通用工藝流程，而SMDSMD，TOPTOP以及以及High Power High Power LEDLED的封裝工藝流程是另有區別的！的封裝工藝流程是另有區別的！2、LED光電特性光電特性-1電性技術指標電性技術指標1-1-電流電流l l額定工作電流額定工作電流額定工作電流額定工作電流IFIF（mAmA）：）：）：）：LEDLED在理想的在理想的線性工作區域，在此電流下可安全地維持線性工作區域，在此電流下可安全地維持正常的工作狀態；正常的工作狀態；l l最小工作電流最小工作電流最小工作電流最小工作電流IFIFL L（mAmA）：）：）：）：LEDLED在小於此在小於此電流工作時，由於超出理想的線性工作區電流工作時，由於超出理想的線性工作區域，將無法保證域，將無法保證LEDLED的正常工作狀態（尤其的正常工作狀態（尤其是在一致性方面）；是在一致性方面）；l l最大容許正向電流最大容許正向電流最大容許正向電流最大容許正向電流IFIFH H（mAmA）：）：）：）：LEDLED最大最大可承受的正向工作電流，在此電流下，可承受的正向工作電流，在此電流下，LEDLED仍可正常工作，但發熱量劇增，仍可正常工作，但發熱量劇增，LEDLED的使用的使用壽命將大大縮短；壽命將大大縮短；l l最大容許正向脈衝電流最大容許正向脈衝電流最大容許正向脈衝電流最大容許正向脈衝電流IFIFP P（mAmA）：）：）：）：LEDLED最大可承受的一定占空比的正向脈衝電流最大可承受的一定占空比的正向脈衝電流的高度。的高度。LEDIVLEDIV特性曲線特性曲線2、LED光電特性光電特性-2電性技術指標電性技術指標2-2-壓降壓降1.1.正向壓降正向壓降正向壓降正向壓降VFVF（V V）：）：）：）：由由LEDLED本身固有本身固有的的IVIV特性曲線決定，在特性曲線決定，在IFIF條件下所條件下所對應的對應的VFVF數值。數值。2.2.擊穿電壓（雪崩電壓）擊穿電壓（雪崩電壓）擊穿電壓（雪崩電壓）擊穿電壓（雪崩電壓）VZVZ（V V）：）：）：）：在在LEDLED載入反向電壓載入反向電壓VRVR，在其較低時，在其較低時，流過流過LEDPNLEDPN結的電流很微弱，幾乎結的電流很微弱，幾乎為零，（我們把這個電流也叫為零，（我們把這個電流也叫LEDLED的的反向飽和電流反向飽和電流IFIF0 0），當），當VRVR增加到一增加到一定值時，流過定值時，流過LEDPNLEDPN結的電流會急結的電流會急劇增加，導致劇增加，導致LEDLED擊穿直至燒毀，我擊穿直至燒毀，我們稱這個電壓為該們稱這個電壓為該LEDLED的擊穿電壓。的擊穿電壓。LEDIVLEDIV特性曲線特性曲線2、LED光電特性光電特性-3電性技術指標電性技術指標3-3-耗散功率耗散功率P PD D當當LEDLED上施加了額定的正向電流後，就可以計算出載入到上施加了額定的正向電流後，就可以計算出載入到LEDLED上的電功率上的電功率P PDD：PD=VFIFP PDmaxDmax1/2P1/2PDmaxDmax0 025256565125125LED PNLED PN結上的功率結上的功率PDPD與溫度與溫度T T的關係曲線的關係曲線1.1.由由LEDLED的的I-VI-V曲線的正向曲線的正向特性可知，特性可知，LEDLED的電功的電功率受到率受到IFmaxIFmax的限制；的限制；2.2.IFIF是溫度的函數，因此是溫度的函數，因此PDPD也會受溫度制約；也會受溫度制約；3.3.由於由於LEDLED的內量子效率的內量子效率不可能達到不可能達到100%100%，因，因此施加到此施加到LEDLED上的上的PDPD會會引起引起PNPN結溫度上升，結溫度上升，當達到當達到PNPN結最大結溫結最大結溫TjmaxTjmax，會導致，會導致LEDLED失失效！效！2、LED光電特性光電特性-4電性技術指標電性技術指標4-4-反向電流反向電流反向電流反向電流反向電流反向電流IRIR（AA）：）：）：）：LEDLED在一定的反向偏壓（在一定的反向偏壓（VRVR）下的反向漏電流。）下的反向漏電流。IRIR也是判定也是判定LEDLED失效與否的重要指標，通常：失效與否的重要指標，通常：中小功率中小功率中小功率中小功率LEDLED（ 0.5W0.5W）的）的）的）的LEDLED的判定標準為：的判定標準為：的判定標準為：的判定標準為：1.1.IR5IR5 AVR=-4V;AVR=-4V;2.2.IRIR1010 AVR=-5V;AVR=-5V;3. 3.超過超過超過超過1W1W的的的的High Power LEDHigh Power LED的的的的IRIR失效判定標準為：失效判定標準為：失效判定標準為：失效判定標準為：4.4.IR30IR30 AVR=-4V;AVR=-4V;5.5.IR50IR50 AVR=-5V;AVR=-5V;2、LED光電特性光電特性-5光學技術指標光學技術指標1-1-相對視覺函數相對視覺函數 V()V() 曲線曲線相對視覺函數曲線：相對視覺函數曲線：相對視覺函數曲線：相對視覺函數曲線：由於人眼對不同由於人眼對不同 P P的光線，即使光功率一樣，人眼感知光強的程的光線，即使光功率一樣，人眼感知光強的程度還是不一樣，因此國際照明委員會研究推薦了度還是不一樣，因此國際照明委員會研究推薦了 V()V()曲線曲線。 380380555555780780波長波長 (nm)(nm)1.01.0V(V( ) )相相對對視視覺覺函函數數曲曲線線最大流明效率最大流明效率Km=683lm/WKm=683lm/W典型應用波長的視覺函數和光效：典型應用波長的視覺函數和光效：峰值波長( P P) )視覺函數V()V() 光效(lm/W)紫外780nm002、LED光電特性光電特性-6光學技術指標光學技術指標2-2-光通量（光通量（VV）光通量光通量光通量光通量VV（流明：（流明：（流明：（流明：lmlm）：）：）：）：光源在單位時間內發出的光的總量，也被解釋為輻射光功率光源在單位時間內發出的光的總量，也被解釋為輻射光功率能夠被人眼視覺系統所感受到的那部分有效當量。能夠被人眼視覺系統所感受到的那部分有效當量。 其中：其中：KmKm：最大流明效率為：最大流明效率為683lm/W(683lm/W(當波長為當波長為555nm555nm時）；時）；()()：給定波長的光輻射功率；給定波長的光輻射功率；V(V()：在相對視覺函數曲線中，給定波長所對應的視覺函數；：在相對視覺函數曲線中，給定波長所對應的視覺函數；d()d()：給定的波長。：給定的波長。2、LED光電特性光電特性-7光學技術指標光學技術指標3-3-發光強度（發光強度（IVIV）發光強度發光強度IVIV（坎德拉：（坎德拉：cdcd）：光源在指定方向單位立體角內的光通量）：光源在指定方向單位立體角內的光通量。 1cd=1lm/sr(1cd=1lm/sr(流明流明/ /立體弧度）立體弧度）=1=1燭光燭光光三維空間分佈圖光三維空間分佈圖光二維空間分佈圖光二維空間分佈圖2、LED光電特性光電特性-8光學技術指標光學技術指標4-4-照度（照度（E E）光照度光照度E E（勒克斯：（勒克斯：luxlux）：光源照射在光接收面上一點處）：光源照射在光接收面上一點處的面元上的光通量的面元上的光通量dVdV與該面元面積與該面元面積dSdS的比值。的比值。1lx=1lm/m1lx=1lm/m2 2對於點光源，若在某一個方向上光強為對於點光源，若在某一個方向上光強為I I，則距離則距離r r處的照度為：處的照度為：E=I/rE=I/r2 2表徵表徵LEDLED特性的主要技術指標特性的主要技術指標光學技術指標光學技術指標6-6-半強角度（半強角度（1/21/2）半強度角半強度角1/2：也稱為半直角，就是光源中心法線方向向四周展開，中心光強I到周圍的I1/2之間的夾角。 I/2I/2I法線法線光光 源源表徵表徵LEDLED特性的主要技術指標特性的主要技術指標光學技術指標光學技術指標7-7-波長波長1.峰值波長（峰值波長（ P P：nmnm）：光譜發光強度或者輻射功率最大點所對應的波長 。2.主波主波長（長（ D D:nm:nm）：以標準白光通常為等能白E（x=0.3333,y=0.3333）為參照點，某點顏色的色調與波長為d的純光譜相同，則d稱為該點顏色的主波長。這是一個人眼對該點顏色感覺的心理學物理參數 。表徵表徵LEDLED特性的主要技術指標特性的主要技術指標光學技術指標光學技術指標8-8-相關色溫（相關色溫（TCTC ：ColorTemperatureColorTemperature ）相關色溫相關色溫相關色溫相關色溫TCTC（K K）：）：）：）：光源的光源的光輻射所呈現的顏色與在某光輻射所呈現的顏色與在某一溫度下黑體輻射的顏色相一溫度下黑體輻射的顏色相同時，稱黑體的溫度（同時，稱黑體的溫度（TCTC）為光源的色溫度。為了求得為光源的色溫度。為了求得光源的色溫，需要先求得它光源的色溫，需要先求得它的色度座標，然後在色度圖的色度座標，然後在色度圖上由上由CIE1960UCSCIE1960UCS推導的推導的ISOISO色溫線求取色溫。對於相對色溫線求取色溫。對於相對光譜功率分佈偏離黑體相對光譜功率分佈偏離黑體相對光譜功率分佈較遠的光源，光譜功率分佈較遠的光源，用色度座標與其最靠近的黑用色度座標與其最靠近的黑體溫度來表示該體溫度來表示該 光源的相關光源的相關色溫，在色溫線上求取相關色溫，在色溫線上求取相關色溫。色溫。表徵表徵LEDLED特性的主要技術指標特性的主要技術指標光學技術指標光學技術指標8-8-相關色溫（相關色溫（TCTC：ColorTemperatureColorTemperature）不同光源環境的相關色溫不同光源環境的相關色溫色溫光色氣氛效果5,000K清涼(偏藍的白色)冷的氣氛3,300-5,000K中間(白色)爽快的氣氛3,300K溫暖(偏紅的白色)穩重的氣氛不同光源的不同光色組成的最佳環境不同光源的不同光色組成的最佳環境表徵表徵LEDLED特性的主要技術指標特性的主要技術指標光學技術指標光學技術指標9-9-顯色性指數（顯色性指數（RaRa：ColorRenderingIndexColorRenderingIndex）顯色性指數顯色性指數顯色性指數顯色性指數RaRa：光源對物體真實顏色的呈現程度光源對物體真實顏色的呈現程度不同顯色指數的顯色性及其應用場合不同顯色指數的顯色性及其應用場合指數指數(Ra)(Ra)等級等級顯色性顯色性一般應用一般應用90-10090-1001A1A優良優良需要色彩精確對比的場所需要色彩精確對比的場所80-8980-891B1B需要色彩正確判斷的場所需要色彩正確判斷的場所60-7960-792 2普通普通需要中等顯色性的場所需要中等顯色性的場所40-5940-593 3顯色性要求較低，色差較小的場所顯色性要求較低，色差較小的場所20-3920-394 4較差較差對顯色性無具體要求的場所對顯色性無具體要求的場所2）光學知識簡介1、光通量、光強及照度2、色溫、色座標及波長3、波長與顯色指數4、IES曲線與視角5、視角與光利用率6、電功率效率與光效率1、光通量、光強及照度光通量：點光源或非點光源在單位時間內所發出的能量,其中可產生視覺者（人能感覺出來的輻射通量）即稱為光通量。光通量的單位為流明（簡寫lm），1流明（lumen或lm）定義為一國際標準燭光的光源在單位立體弧角內所通過的光通量.光強：點光源在某一方向上的發光強度，即是發光體在單位時間內所射出的光量，也簡稱為光度，常用單位為燭光（cd，坎德拉），一個國際燭光的定義為以鯨魚油脂製成的蠟燭每小時燃燒120格冷（grain）所發出的光度，一格冷等於0.0648克照度：被照物體單位受照面積上所接受的光通量，或者說受光照射的物體在單位時間內每單位面積上所接受的光度。2、色溫、色座標相關色溫：標準黑體在不同溫度下的顏色表現。色座標：顏色在CIE1931色度座標圖上的表現。3、顯色指數顯色指數：光源對物體本身顏色呈現的程度稱為顯色性,也就是顏色逼真的程度.顯色性高的光源對顏色表現較好,我們所見到的顏色也就接近自然原色,顯色性低的光源對顏色表現較差,我們所見到的顏色偏差也較大。4、IES曲線光源所發出光在一定立體角裏強度分佈會不一樣，如下圖，光在二維空間的分佈圖我們稱之為IES曲線。光三維空間分佈圖光三維空間分佈圖光二維空間分佈圖光二維空間分佈圖5、半強角與光利用率半強角：光源最高光強的一半是我們通常認為的有效光，因此我們將有效光所分佈的範圍稱之為半強角，通常也稱之為視角。光利用率：光源所發出的光通量有部分因為視角及燈具設計的原因，會被燈具所吸收或反射時造成光的損耗，因此實際燈具的有效的光通量會比光源本身發出的光通量低，而燈具實際有效的光通量與光源本身發出的光通量的比值我們稱之為光利用率。6、電功率效率與光效率電功率效率：電源輸出與輸入的比值，由於電源驅動本身存在著一定的消耗，因此電源輸出與輸入不是相等的。光效率：光通量輸出與消耗電功率的比值，一般因為電功率效率的存在，光效率計算的電功率會指整個燈具的功率而不是光源本身消耗的電功率。3）LED日光燈品質標準1、LED日光燈結構組成2、成品性能參數3、產品信賴性要求4、老化5、包裝6、混料1、LED日光燈的組成驅動燈板結構電源驅動輸入電壓：100-240VAC120-277VAC277-347VAC輸入功率：8W、12W、18W、22W、28W、36W功率因素：大於90%燈板色溫：2700K、2900K、3300K、4100K、5000K、6400K、7700K光通量：最小值一般以功率乘以光效。光效：75Lm/W顯色指數：75%5000K結構燈架、遮罩片、PC管、堵頭、燈頭。長度：0.6M、0.9M、1.2M、1.5M、1.8M、2.4M直徑：T8=26mm單雙針管內雜物表面外觀PC管髒汙等.2、成品性能參數光通量：min為額定功率*75Lm顯色指數：75%5000K功率:額定功率1W功率因數：min=0.9色溫:暖色時，公差範圍相對小一些，色溫越高值公差範圍越大。輸入電壓：外形尺寸：長度、直徑照度：指在產品中心位置時分別在距離產品1M、2M、3M時的照度。燈頭耐壓值2500VAC3、產品信賴性要求使用環境：-40度到65度，濕度95%以下。使用壽命：50000小時LM70.4、老化驅動老化24小時燈板老化48小時成品老化24小時5、包裝包裝數量：50支一大箱，25支一小箱。產品防護：燈管彎曲、燈頭PIN針變形、表面刮傷等6、混料色溫驅動功率LED外形4）LED與傳統光源的優劣1、光效比較2、顯色指數比較3、壽命比較4、光利用率比較5、色溫比較6、包裝運輸7、成本1、光效當前各種光源光效的典型標準當前各種光源光效的典型標準光源類別光源類別光效（光效（lm/Wlm/W）白熾燈白熾燈614614一般節能燈一般節能燈40554055三基色節能燈三基色節能燈55855585三基色螢光燈三基色螢光燈50905090低壓鈉燈低壓鈉燈7070高壓鈉燈高壓鈉燈110110高壓汞燈高壓汞燈5050白光白光LEDLED80140801402、顯色指數比較65-9365-93金鹵燈金鹵燈51-9551-95螢光燈螢光燈25-6025-60高壓汞燈高壓汞燈2525低壓鈉燈低壓鈉燈8585節能燈節能燈42-5242-52高壓納燈高壓納燈100100鹵塢燈鹵塢燈100100白熾燈白熾燈演色性演色性RaRa燈的種類燈的種類65-9565-95LEDLED燈燈3、壽命比較測試項目白熾燈螢光燈高壓汞燈高壓鈉燈LED壽命kh0.8281062O15245O4、光利用率比較測試項目白熾燈螢光燈高壓汞燈高壓鈉燈LED光利用率依燈具設計，最大為0.6.最小為0.95、色溫比較不同光源環境的相關色溫不同光源環境的相關色溫光光源源北方晴空北方晴空陰天陰天夏日正午陽光夏日正午陽光金鹵燈金鹵燈下午日光下午日光冷色螢光燈冷色螢光燈高壓汞燈高壓汞燈色溫色溫 KK8000-85008000-85006500-75006500-7500550055004000-46004000-4600400040004000-50004000-50003450-3450-37503750光光源源暖色螢光燈暖色螢光燈鹵素燈鹵素燈三基色螢光燈三基色螢光燈高壓鈉燈高壓鈉燈蠟燭光蠟燭光一般節能燈一般節能燈鎢絲燈鎢絲燈色溫色溫 KK2500-30002500-300030003000500700050070001950-22501950-22502000200060006000270027006、包裝運輸測測試試項項目目白白熾熾燈燈螢螢光光燈燈高高壓壓汞汞燈燈高高壓壓鈉鈉燈燈LED抗抗振振性性差差差差差差差差好好7、成本測試項目白熾燈 螢光燈 高壓汞燈 高壓鈉燈LED成本(klm)0.415552O