LED灯珠主要具有哪几种类型?有哪些参数说明?
LED灯珠使用低压电源,供电电压在 2-4V之间,根据产品不同而异,所以驱动它的是一个比高压电源;更安全的电源,特别适用于公共场所。
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好的,LED灯珠主要有以下几种主要类型,以及关键的参数说明:
一、 主要类型 (按材料和应用特性分)
-
普通亮度 LED (标准 LED):
- 描述: 最早的LED类型,亮度相对较低。
- 材料: 主要使用GaAsP(磷化镓砷)、GaP(磷化镓)等。
- 应用: 指示灯、电器面板显示、七段数码管等对亮度要求不高的场合。
- 典型颜色: 红、黄、绿、橙。
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高亮度 LED:
- 描述: 亮度远超普通LED。
- 材料: GaP(绿)、AlGaInP(铝镓铟磷,红、橙、黄)、InGaN(铟镓氮,蓝、绿、白光)。
- 应用: 户外显示(单色、双基色)、信号灯、汽车灯(刹车灯、转向灯)、背光、通用照明(低功率)。
- 典型颜色: 包含普通色的高亮版本,以及蓝色、蓝绿等。
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超高亮度 LED / 功率型 LED:
- 描述: 亮度非常高,单颗灯珠功率通常大于0.5W(可高达数瓦或数十瓦),工作时发热量大,需要散热。
- 材料: 主要是InGaN(白光、蓝、绿)、AlGaInP(红、黄、橙)。
- 应用: 主流通用照明(灯泡、筒灯、射灯、路灯)、汽车前大灯、高流明需求的专业照明、投影光源等。
- 特点: 常集成在带散热基板的支架上(如EMC支架、铜基板、陶瓷基板等)。
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白光 LED:
- 描述: 并非基于单一材料的LED,是特殊类型。
- 主流实现方式:
- 蓝光芯片 + YAG黄色荧光粉: 最常见方案。蓝光激发荧光粉发出黄光,剩余蓝光与黄光混合成白光。效率高,成本低。显色性(CRI/Ra)通常在70-85之间。
- 紫外/紫光芯片 + RGB荧光粉: 紫外/紫光激发多种荧光粉发出红、绿、蓝光混合成白光。理论上显色性可做很高(>90),但效率相对较低,成本较高。
- RGB三色芯片混合: 集成红、绿、蓝三颗芯片于一个封装内,调节电流比例混合成白光。可实现全彩变化,显色性好。但驱动复杂,成本高,不同颜色光衰不一致可能导致色漂移,白光效率通常不如前两种方案。
- 应用: 通用照明的主流光源,背光等。
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贴片 LED:
- 描述: 按封装形式分的广泛类型,表面贴装技术。涵盖多种亮度和功率,从普通亮度到超高亮度。
- 封装尺寸: 种类繁多,如(尺寸以英制mil为单位):
- 小功率: 0201, 0402, 0603, 0805, 1206等。
- 中功率照明主流: 2835, 3014, 3020, 3528(现在照明少用), 3030等。
- 大功率/COB前驱: 5630, 5730(早期多见), 3535, 5050(常用于灯带)等。
- 大功率/集成: 7070等(单颗可达数瓦)。
- 特点: 体积小,适合自动化生产,应用极其广泛(指示灯、背光、数码管、照明等)。
- 电压: 小尺寸多为3.0V左右(低压驱动),用于照明的中大尺寸灯珠有高压(如6V, 9V, 18V, 36V, 72V等)型号,便于串并联提高效率。
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COB LED:
- 描述: 板上芯片封装。将多颗LED芯片(通常是裸片)直接集成封装在高导热基板(如陶瓷、铜基板)的一个小区域内,覆盖荧光胶。
- 特点:
- 高密度集成: 单位面积光通量大,光线更均匀,接近面光源效果,无颗颗灯珠感。
- 热阻低: 芯片产生的热通过基板直接传导到散热器,散热路径短。
- 驱动要求: 一般需要恒流驱动电源。
- 成本/维修: 单颗成本高,某颗芯片坏需整体更换。
- 应用: 射灯、筒灯、轨道灯、吸顶灯、工矿灯等高密度、高光品质要求照明。
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大功率 LED:
- 描述: 特指单颗工作电流在350mA或以上的LED灯珠,功率通常>1W。这是按功率等级划分的类别,与封装形式(如带散热基板的EMC支架、陶瓷封装)密切相关。
- 特点:
- 高光通量: 单颗亮度高。
- 高热负荷: 必须配备有效散热器。
- 驱动要求: 恒流驱动。
- 封装: 常用陶瓷基板、EMC支架、铜基板封装。常见外形有方形、圆形(如3535、5050、7070等尺寸)。
- 应用: 聚光灯、投光灯、路灯、工矿灯、舞台灯等需要高亮度的专业照明。
二、 关键参数说明
-
正向电压 :
- 单位:伏特。
- 含义:LED正向导通时两端的压降。
- 范围:因材料和颜色不同差异很大。红光约1.8-2.2V,绿/蓝/白光约2.8-3.6V。高压贴片LED可达6V、9V、18V甚至更高。
- 重要性:串联时决定总电压需求,并联时需严格匹配电压或单独恒流控制。
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正向电流 :
- 单位:毫安 (mA) 或 安培 (A)。
- 含义:让LED正常发光所需的标称工作电流。
- 范围:小功率灯珠几mA到几十mA(如20mA),中功率灯珠几十mA到两三百mA(如60mA, 150mA),大功率灯珠350mA, 700mA, 1000mA (1A), 甚至更高(如3A, 5A)。
- 核心参数: LED主要采用恒流驱动,工作电流直接影响亮度、效率、寿命和温升。工作电流不得超过额定值!
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光通量 :
- 单位:流明。
- 含义:衡量LED发出的可见光总量的物理量,即人眼感知的“光亮度”。
- 重要性:最核心的光学性能指标之一,直接决定灯珠的亮度输出能力。常以“流明/瓦”表示发光效率。
-
发光强度 :
- 单位:坎德拉。
- 含义:光源在特定方向上单位立体角内发出的光通量。描述“光有多强”(针对某个方向)。
- 与光通量关系:光通量是整个球面的总和,发光强度是特定方向的强度。
- 应用:常用于描述指示灯、信号灯的亮度。
-
光效 :
- 单位:流明/瓦。
- 含义:LED将输入的电功率转换成可见光功率的效率。
- 重要性:衡量能效的关键指标,越高越好。目前主流商用白光LED光效可达150-220 lm/W以上。
-
色温 :
- 单位:开尔文。
- 含义:描述白光LED发出的光的颜色偏向(冷暖)。
- 范围:
- 暖白光:2700K - 3500K (类似白炽灯、夕阳色)
- 中性白光:3500K - 5000K
- 冷白光:5000K - 6500K+ (类似正午日光)
- 重要性:影响照明环境的氛围和舒适度。
-
显色指数 :
- 指标:。
- 含义:表示光源对物体真实颜色的还原能力。满分100(参照日光)。
- 重要性:对于颜色辨别要求高的场所(如美术馆、服装店、医疗、精密工作)至关重要。一般照明要求Ra>80,高品质照明要求Ra>90,甚至>95。
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色坐标 & 色容差 :
- 指标:CIE 1931 (x, y) 或 CIE 1976 (u', v')。
- 含义:精确描述LED光的颜色在色度图上的位置。色容差表示实际色坐标与目标色坐标的偏差允许范围(如3-step, 5-step)。
- 重要性:确保大批量生产的灯珠或灯具颜色的一致性。
-
波长 :
- 单位:纳米。
- 含义:对单色LED(红、绿、蓝、黄等),指其发射光的峰值波长或主波长,决定其颜色。
- 重要性:对于彩色显示、信号灯、植物灯等需要精准颜色的应用是关键指标。
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热阻 :
- 单位:℃/W。
- 含义:衡量从LED芯片内部发热结到环境散热路径的阻力大小。是芯片结温与焊点(或壳体)温度之间每瓦功耗的温差。
- 重要性:极其关键! 低热阻有助于降低芯片结温,直接影响LED的发光效率、光衰速率和寿命。取决于封装设计和应用散热。
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最大结温 :
- 单位:摄氏度。
- 含义:LED芯片内部PN结所能承受的最高安全工作温度。通常标为 Tj max (例如 125°C, 135°C, 150°C)。
- 重要性:保证性能和寿命的设计基础。实际工作结温应远低于此值(通常推荐不超过85-100°C)。
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视角 :
- 单位:度。
- 含义:LED光强为其中心光强一半时,两个方向之间的夹角。2θ½表示完整视角范围。
- 分类:窄视角 (<30°), 宽视角 (>120°), 超宽视角 (>160°)。贴片LED常见120°-140°范围。
- 重要性:决定光线的发散角度,影响应用场景的光分布。
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反向电压 :
- 单位:伏特。
- 含义:LED所能承受的最大反向电压(阴极接正,阳极接负)。
- 重要性:防止反向击穿。LED非常脆弱,反向电压超过此值极易损坏。驱动电路中需注意,特别是AC驱动或开关瞬间。
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光衰:
- 指标:百分比表示。
- 含义:LED在使用一段时间后,其光通量相较于初始光通量的衰减程度。通常表示为“Lxx(xx小时的光通量维持率)”,例如 L70 (30000小时) 表示在额定条件下工作30000小时后,光通量不低于初始值的70%。
- 重要性:衡量LED寿命和长期稳定性的重要指标,与工作电流、温升密切相关。
理解这些类型和参数对于正确选择、设计和使用LED灯珠至关重要。特别是在照明应用中,正向电流、光通量、光效、色温、显色指数、热管理和光衰寿命都是需要重点考虑的因素。
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