《LED系列之技术》课件

系列之技术LEDLED技术已经广泛应用于照明、显示和传感等领域本系列课程将深入探讨LED技术的原理、应用和未来趋势WD简介LED固态光源LED是一种固态发光元件，通过电能直接转换成光能LED灯具有长寿命、低能耗、环保等优势广泛应用历史发展LED早期发展120世纪初，科学家发现某些物质在电流作用下会发光，这就是LED的最初雏形二极管的出现21962年，第一个实用LED诞生，采用砷化镓材料，发出红光，并应用于小型指示灯和电子设备黄光和绿光的出现31970年代，黄光和绿光LED问世，应用范围扩大到交通信号灯、仪表盘等基本工作原理LED电流驱动电流通过PN结，电子从N区注入P区，空穴从P区注入N区，电子与空穴复合，并释放能量能量转换释放的能量以光子的形式辐射出去，形成可见光，这就是LED发光的原理电能光能LED将电能直接转换为光能，能量转换效率高，发热量低，环保节能主要材料及制造工艺半导体材料晶体生长芯片制造封装LED的核心是半导体芯片，主要通过液相外延LPE、气相外延将晶体材料加工成芯片，包括将芯片与荧光粉、透镜等组件材料包括砷化镓GaAs、氮化镓VPE和金属有机化学气相沉积刻蚀、扩散、氧化、金属化等封装在一起，形成完整的LEDGaN和磷化铟InP等MOCVD等方法生长晶体材工艺器件料发光机理LEDLED发光机理是电子-空穴复合过程当PN结加正向电压时，电子从N型半导体跃迁到P型半导体，与空穴复合复合过程中，电子释放能量，以光的形式释放，这就是LED发光的原理LED发光的颜色取决于PN结材料的能隙的光学特性LEDLED的光学特性是影响其照明效果的关键因素之一，包括光效、光束角、显色性、色温等LED的光效是指LED发光效率，即LED消耗的电能转换为光能的比例光束角是指LED发光方向的集中程度，影响LED的光照范围显色性是指LED照射物体时能够还原物体真实颜色的程度色温是指LED发出的光线颜色，通常用开尔文K表示的电学特性LED正向电压LED导通所需的电压正向电流LED正常工作所需的电流电流密度单位面积上的电流功率LED消耗的能量效率光能与电能的比值的热学特性LEDLED的热学特性是LED性能的重要指标之一，直接影响LED的寿命和可靠性LED工作时会产生热量，如果热量不能及时散去，会导致LED芯片温度升高，进而影响LED的发光效率、光衰、色温等参数，甚至造成LED损坏LED的热学特性主要包括热阻、热量、温度等参数热阻是指LED芯片到环境之间的热阻抗，反映了LED散热性能的好坏热量是指LED工作时产生的热量，与LED的功率、环境温度等因素有关温度是指LED芯片的实际工作温度，是影响LED寿命的重要因素的可靠性LED工作寿命环境适应性

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22.LED具有极长的使用寿命，一般LED耐受温度变化，能够在各种可达数万甚至数十万小时恶劣环境中稳定工作抗震性抗腐蚀性

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44.LED耐冲击和振动，适用于各种LED具有良好的抗腐蚀性能，可移动应用场景用于潮湿或腐蚀性环境发展趋势LEDLED技术不断发展，应用领域不断拓展，未来LED将朝着高光效、高可靠性、高性价比、智能化方向发展高光效1提升光效，降低能耗高可靠性2延长使用寿命，降低维护成本智能化3实现智能控制，提高用户体验高性价比4降低生产成本，提升产品竞争力白光技术LED荧光粉技术三色技术磷光技术RGB蓝色LED芯片激发黄色荧光粉，混合后红、绿、蓝三色LED芯片组合，通过调通过使用磷光材料，实现更接近自然光产生白光成本低廉，应用广泛，但也控电流比实现白光色温调节灵活，光的色温，提高显色性，但成本较高，应存在色温稳定性和光效较低等问题效较高，但成本较高用领域受限白光制造工艺LED芯片制备1外延生长、芯片刻蚀、芯片封装荧光粉合成2高纯度稀土材料合成，制备荧光粉封装工艺3芯片、荧光粉、封装材料组装老化测试4产品老化测试，保证产品质量白光LED制造工艺复杂，涉及多个环节，每个环节都有严格的质量控制白光光学设计LED光束控制透镜设计反射器设计白光LED光学设计中需要精确控制光束分透镜设计可改变光线路径，实现不同的照明反射器可将光线反射到指定区域，提高照明布，达到照明效果最佳化效果，如聚光、漫射等效率并避免光污染白光电路驱动LED恒流驱动LED灯珠工作电流稳定，确保光效和寿命，避免过流损坏恒压驱动LED灯珠电压稳定，适用于低压应用，但需注意电流控制，防止过流调光PWM通过脉冲宽度调制控制电流，实现无级调光，节能环保，提升使用体验智能控制根据环境光线强度自动调节亮度，实现节能，延长使用寿命白光热管理LED散热片设计封装技术风冷系统散热片是白光LED热管理的核心部件其材先进的封装技术可以有效降低芯片热阻，提对于高功率LED，风冷系统可以有效地将热料、结构、尺寸等设计对LED的散热效率起高LED的散热性能量带走，提高LED的使用寿命着至关重要的作用应用于照明领域节能环保寿命长LED灯具比传统灯具更节能，可减LED灯具寿命长达数万小时，减少少能源消耗和二氧化碳排放灯具更换频率，降低维护成本光效高LED灯具具有更高的光效，可以提供更明亮的光线，提高照明效果应用于显示领域LED显示屏具有高亮度、高对比度、高刷新率等优势，被广泛应用于户外广告、室内信息发布、舞台演出等相比传统的显示技术，LED显示屏具有更低的功耗、更长的使用寿命，并且更加环保应用于汽车电子领域汽车照明仪表盘和显示转向灯和刹车灯传感器和智能系统LED在汽车照明方面具有更高的LED的高亮度和高对比度，以及LED的快速响应时间，可以显著LED技术可以应用于汽车的各种亮度、更低的功耗、更长的使尺寸小巧、反应速度快等特提高汽车行驶安全性，并可以传感器，例如用于自动驾驶系用寿命，并能实现更加个性化点，使其成为汽车仪表盘、中有效地降低能耗统的激光雷达和用于环境监测的灯光效果控显示屏等显示设备的理想选的传感器，并可以为车辆提供择更加智能化的功能应用于医疗健康领域手术照明医疗设备

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22.LED手术灯提供明亮、均匀的LED医疗设备，如内窥镜、显光线，有助于医生更好地观察微镜等，能够提供清晰的图像手术区域，提高手术效率和安和视频，有助于诊断和治疗疾全性病医疗器械消毒光疗设备

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44.LED紫外线杀菌灯可以有效杀LED光疗仪可以治疗季节性情灭细菌和病毒，保证医疗器械感障碍、皮肤病等疾病的清洁和安全应用于环境监测领域水质监测空气质量监测

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22.LED技术可用于水质传感器，LED光源可用于构建高精度空监测水体中的污染物，例如重气质量监测系统，监测大气中金属和有机物的有害气体和颗粒物土壤监测噪声监测

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44.LED技术可以帮助监测土壤中LED技术可以与传感器结合，的重金属、农药残留和土壤水构建噪声监测系统，为城市环分等指标境管理提供数据支持未来挑战LED环境保护提高效率智能化控制技术创新LED需要更环保的材料和制造工提高LED的转化效率，降低能结合物联网技术，实现LED照明持续研发新技术，解决现有LED艺，减少生产过程中的污染排耗，进一步提升LED的节能优智能化控制，提升用户体验技术瓶颈，推动LED产业发展放势产业链分析LED应用前景展望LED智能照明1智能控制，节能环保智慧城市2城市管理，交通优化医疗保健3消毒杀菌，精准治疗工业应用4精密加工，自动化显示技术5VR/AR，高精度显示LED具有节能环保、使用寿命长、响应速度快等优势，将在未来广泛应用于各个领域产业政策支持政府补贴税收优惠标准制定人才培养政府通过财政补贴等政策，鼓减免税收，降低企业生产成政府制定行业标准，规范市场政府支持LED相关专业人才培励LED产业技术研发，促进市本，提高企业盈利能力，推动秩序，促进产业健康发展养，为产业发展提供人才支场应用LED产业快速发展撑投资机会分析市场规模巨大技术不断创新LED照明市场潜力巨大，预计未来LED技术不断突破，新产品层出不几年将持续高速增长穷，为企业提供更广阔的市场空间政策扶持力度大应用领域广泛政府出台了一系列政策措施，鼓LED应用领域不断拓展，从照明到励LED产业发展，为企业提供有利显示，再到汽车电子，为企业创的政策环境造多元化的投资机会市场规模预测年份全球LED市场规模（亿美元）中国LED市场规模（亿美元）2020150040020252500700203035001000预计未来几年，全球LED市场将继续保持快速增长中国作为全球最大的LED生产和消费国，市场规模将持续扩大企业发展战略技术创新市场拓展不断探索新技术，提升产品性能，开深入分析市场需求，开拓新市场，扩发新产品大市场占有率人才培养全球布局吸引优秀人才，建立完善的人才培养建立全球化供应链，拓展海外市场体系技术发展路线图高功率LED1提高LED光效和功率，拓展新应用领域Mini LED2更小尺寸，更高分辨率，应用于显示领域Micro LED3超小尺寸，超高亮度，实现超高画质量子点LED4更高的色彩饱和度和色域，提升画质LED技术不断发展，从高功率LED到Mini LED、Micro LED和量子点LED，不断提升性能和应用领域发展建议和总结继续加大研发投入完善产业链体系拓展应用领域加强国际合作推动LED技术创新，开发更节加强上下游企业协同，构建从积极探索LED在照明、显示、积极参与国际标准制定，引进能高效、性能更优越、应用范原材料到产品制造、封装、应汽车、医疗等领域的应用，推先进技术和管理经验，提升围更广的LED产品用的全产业链，提高产业集中动LED产业向高附加值方向发LED产业的国际竞争力度和竞争力展。