LED日光灯相关基础知识点详解

2010-12-03 来源：EEWORLD

　　LED日光灯

　　LED日光灯LED日光灯是采用超高亮LED白光作为发光光源，外壳为亚克力/铝合金。外罩可用PC管制作，耐高温达135度。LED日光灯与传统的日光灯在外型尺寸口径上都一样，长度有60cm和120cm、150cm三种，其功率分别为10W、16W和20W,而20W传统日光灯（电感镇流器）实际耗电约为53W,40W传统日光灯（电感镇流器）实际耗电约为68W.

　　LED日光灯T8

　　[1]定义：

　　10WLED日光灯亮度要比传统40W日光灯还要亮，16WLED日光灯要比传统64W日光灯还要亮，LED日光灯亮度尤其显得更柔和更使人们容易接授。使用寿命在5万-8万小时供电电压为为AC85V-260V（交流），无需起辉器和镇流器，启动快，功率小，无频闪，不容易视疲劳。它不但超强节能更为环保。是国家绿色节能照明工程重点开发的产品之一，是目前取代传统的日光灯的主要产品。

　　LED日光灯安装比较简单，它分电源内置和外置两种，电源内置的LED日光灯安装时，将原有的日光灯取下换上LED日光灯，并将镇流器和起辉器去掉，让220V交流市电直接加到LED日光灯两端即可。电源外置的LED日光灯一般配有专用灯架，更换原来的就可以使用了。

　　LED日光灯节电高达80%以上，寿命为普通灯管的10倍以上，几乎是免维护，不存在要经常更换灯管、镇流器、起辉器的问题，约半年下来节省的费用就可以换回成本。绿色环保型的半导体电光源，光线柔和，光谱纯，有利于工人的视力保护及身体健康，6000K的冷光源给人视觉上清凉的感受，有助于集中精神，提高效率.

　　发光原理：

　　PN结的端电压构成一定势垒，当加正向偏置电压时势垒下降，P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多，所以会出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放出去。这就是PN结发光的原理。

　　发光效率：

　　一般称为组件的外部量子效率，其为组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积。所谓组件的内部量子效率，其实就是组件本身的电光转换效率，主要与组件本身的特性（如组件材料的能带、缺陷、杂质）、组件的垒晶组成及结构等相关。而组件的取出效率则指的是组件内部产生的光子，在经过组件本身的吸收、折射、反射后，实际在组件外部可测量到的光子数目。因此，关于取出效率的因素包括了组件材料本身的吸收、组件的几何结构、组件及封装材料的折射率差及组件结构的散射特性等。而组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积，就是整个组件的发光效果，也就是组件的外部量子效率。

　　早期组件发展集中在提高其内部量子效率，主要方法是通过提高垒晶的质量及改变垒晶的结构，使电能不易转换成热能，进而间接提高LED的发光效率，从而可获得70%左右的理论内部量子效率，但是这样的内部量子效率几乎已经接近理论上的极限。在这样的状况下，光靠提高组件的内部量子效率是不可能提高组件的总光量的，因此提高组件的取出效率便成为重要的研究课题。目前的方法主要是：晶粒外型的改变--TIP结构，表面粗化技术。

　　电气特性：

　　电流控制型器件，负载特性类似PN结的UI曲线，正向导通电压的极小变化会引起正向电流的很大变化（指数级别），反向漏电流很小，有反向击穿电压。在实际使用中，应选择。LED正向电压随温度升高而变小，具有负温度系数。LED消耗功率，一部分转化为光能，这是我们需要的。剩下的就转化为热能，使结温升高。散发的热量（功率）可表示为。

　　光学特性：

　　LED提供的是半宽度很大的单色光，由于半导体的能隙随温度的上升而减小，因此它所发射的峰值波长随温度的上升而增长，即光谱红移，温度系数为+2~3A/.LED发光亮度L与正向电流近似成比例：,K为比例系数。电流增大，发光亮度也近似增大。另外发光亮度也与环境温度有关，环境温度高时，复合效率下降，发光强度减小。

　　热学特性：

　　小电流下，LED温升不明显。若环境温度较高，LED的主波长就会红移，亮度会下降，发光均匀性、一致性变差。尤其点阵、大显示屏的温升对LED的可靠性、稳定性影响更为显着。所以散热设计很关键。

　　寿命：

　　LED的长时间工作会光衰引起老化，尤其对大功率LED来说，光衰问题更加严重。在衡量LED的寿命时，仅仅以灯的损坏来作为LED寿命的终点是远远不够的，应该以LED的光衰减百分比来规定LED的寿命，比如35%,这样更有意义。

　　LED日光灯特点

　　LED日光灯以质优、耐用、节能为主要特点，投射角度调节范围大，15W的亮度相当于普通40W日光灯，抗高温，防潮防水，防漏电。使用电压有：110V、220V可选，外罩可选玻璃或PC材质。灯头与普通日光灯一样。

　　LED日光灯采用最新的LED光源技术，数位化外观设计，节电高达70%以上，12W的LED日光灯光强相当于40W的日光灯管LED日光灯寿命为普通灯管的10倍以上，几乎免维护，无须经常更换灯管、镇流器、启辉器。绿色环保的半导体电光源，光线柔和，光谱纯，有利于使用者的视力保护及身体健康。6000K的冷光源给人视觉上清凉的感受，人性化的照度差异设计，更有助于集中精神，提高效率。

　　1、适用性强，在室内外各种恶劣环境下的适应性和可靠性都有提高

　　2、色彩丰富：由三基色（红、绿、蓝）显示单元箱体组成，使电子屏实现显示色彩丰富、高饱和度、高解析度、显示频率高的动态图像

　　3、亮度高：采用超高亮度的LED,太阳强光底下远距离仍清晰可见

　　4、效果好：采用非线性校正技术，图像更清晰，层次感更强

　　5、可靠性强：采用静态扫描技术和模块化设计技术，可靠性、稳定性更高

　　6、显示模式多样化：支持多种显示模式。

　　普通日光灯特点

　　普通日光灯两端各有一灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有萤光粉，两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使萤光粉发出柔和的可见光。

　　普通日光灯工作特点：灯管开始点燃时需要一个高电压，正常发光时只允许通过不大的电流，这时灯管两端的电压低于电源电压。

　　普通日光灯管两端装有灯丝，玻璃管内壁涂有一层均匀的薄萤光粉，管内被抽成真空度10-3-10-4毫米汞柱以后，充入少量惰性气体，同时还注入微量的液态水银。电感镇流器是一个铁芯电感线圈，电感的性质是当线圈中的电流发生变化时，则在线圈中将引起磁通的变化，从而产生感应电动势，其方向与电流的方向相反，因而阻碍着电流变化。

　　起辉器在电路中起开关作用，它由一个氖气放电管与一个电容并联而成，电容的作用为消除对电源的电磁的干扰并与镇流器形成振汤回路，增加启动脉冲电压幅度。放电管中一个电极用双金属片组成，利用氖泡放电加热，使双金属片在开闭时，引起电感镇流器电流突变并产生高压脉冲加到灯管两端。

　　当普通日光灯接入电路以后，起辉器两个电极间开始辉光放电，使双金属片受热膨胀而与静触极接触，于是电源、镇流器、灯丝和起辉器构成一个闭合回路，电流使灯丝预热，当受热时间1-3秒后，起辉器的两个电极间的辉光放电熄灭，随之双金属片冷却而与静触极断开，当两个电极断开的瞬间，电路中的电流突然消失，于是镇流器产生一个高压脉冲，它与电源叠加后，加到灯管两端，使灯管内的惰性气体电离而引起弧光放电，在正常发光过程中，镇流器的自感还起着稳定电路中电流的作用。

　　通过LED日光灯属性特点与普通日光灯属性特点对比得出结论：

　　LED日光灯和普通日光灯比较具备优点如下：

　　节能，寿命长，适用性好，因单颗LED的体积小，可以做成任何形状，回应时间短，环保，无有害金属，废弃物容易回收，色彩绚丽，发光色彩纯正，光谱范围窄，并能通过红绿蓝三基色混色成七彩或者白光。

　　LED日光灯和普通日光灯比较LED日光灯具备缺点如下：价格贵，目前能普遍做到的光效率和理论光效率还有很大差距，目前能做到的寿命和理论寿命还有很大差距，.还是有一定的发热量，光衰还可以大幅度缩小。

　　优点：

　　1、环保灯具，保护地球

　　传统的日光灯中含有大量的水银蒸汽，如果破碎水银蒸汽则会挥发到大气中。但LED日光灯则根本不使用水银，且LED产品也不含铅，对环境起到保护作用。LED日光灯公认为二十一世纪的绿色照明。

　　2、高效转换，减少发热

　　传统灯具会产生大量的热能，而LED灯具则是把电能全都转换为光能，不会造成能源的浪费。而且对文件，衣物也不会产生退色现象。

　　3、清静舒适，没有噪音

　　LED灯具不会产生噪音，对于使用精密电子仪器的场合为上佳之选。适合于图书馆，办公室之类的场合。

　　4、光线柔和，保护眼睛