吉林建筑大学
电气与电子信息工程学院
光电器件及其应用课程设计报告
专业班级： 信科 121
电极材料学生姓名：
学 号： 100312114
指导教师：
设计时间： 2015.06.29－2015.07.03
目录
第一章 前言 3
1.2 问题分析 3
1.4 政策环境 5
第二章 LED节能灯发光原理 6
2.1 节能灯的工作原理 6
2.2 节能灯原理 6
2.3 LED发光原理 7
2.4 LED节能灯发光原理 7
第三张章 教学楼照度分析及用电对比 8
3.1 调查问卷 8
3.2 照度分析 9
3.4 灯具经济对比 10
3.5 雷士LED灯具优势 11
第四张章 LED节能照明灯的分析和计算 12
4.1 灯具特点 12
4.2 技术参数 12
4.3 雷士LED时光灯与传统日光灯经济对比 13
4.4两栋教学楼费用计算 14
第五张章 总结 15
第一章前言
1.1、LED产业的发展现状
绿照明理念最早是由美国环保局于1991年提出的，实施至今二十年,已取得良好的社会、经济和环保效益。其宗旨是节约能源、保护环境和提高照明环境质量。我国最初的定义是“绿照明指通过科学的照明设计，采用高效率、寿长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材以及调光控制设备和控光器件）,改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明来说,LED的发光效率从数字上来看的确不如高压钠灯。
中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展，中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。在“国家半导体照明工程”的推动下，形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、 扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。
目前，中国半导体照明产业发展向好，外延芯片企业的发展尤其迅速、封装企业规模继续保持较快增长、照明应用取得较大进展。2007年中国LED应用产品产值已超过300亿元，已成为LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品世界最大的生产和出口国，新兴的半导体照明产业正在形成。国内在照明领域已经形成一定特，其中户外照明发展最快，已有上百家LED路灯企业并建设了几十条示范道路，但国内在大尺寸LCD背光和汽车前照灯方面仍显落后。
2008年北京奥运会对LED照明的集中展示让人们对LED有了全新的认识，有力推动了中国半导体照明产业的发展。当前中国半导体产业产业大而不强，核心竞争力仍有待于进一步提升。对国内企业而言，壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务，提高未来取得大厂专利授权时的要价能力，或逐步通过研发突破核心专利。
1.2、问题分析
LED灯是由很多部分组成的,而其中发光最有效的元件是芯片,价格最贵的部分也在芯片。现
在的芯片的光效在65~75lm/w,但是各大芯片厂商都在研制更大光效的芯片。试想一下,随着科技的进步,光效一旦发展到很高的水平,那么使用芯片的数量会比现在的少,而且芯片的价格也会同时下降。到那时,LED路灯整体价格也会下降。
LED照明器具进行优化设计,提高 LED的使用质量。因此研究大功率LED光源二次光学配光设计,满足大面积投光和泛光照明配光需求尤为迫切。通过二次光学设计技术,设计外加的反射杯与多重光学透镜及非球面出光表面,可以提高器件的取光效率。传统光源照射方向为360°,灯具依靠反射器将大部分光线反射到特定方位,只有40%左右的光是直接透过玻璃罩到达路面的绕线电感,其他的光是通过灯具反射器再投射出灯具的,灯具的反射器的效率一般仅为50%~60%,所以有60%左右的光输出在灯具内,是在损失了30%~40%后再投射到路面上的。光源光输出的很大一部分被限制在灯具内部发热消耗掉。LED灯的绝大部分光线都是前射光可以实现>95%的光效,这是LED区别于其他光源的重要特性之一,如果不能将这一特性很好利用,会使LED的优势大打折扣。大多数大功率LED灯由于是多个LED芯片拼装,要将这么多光源照到不同方向,我们充分发挥芯片整体封装的特点,采用透镜加以解决,通过光学设计,根据不同需要,配备不同凸面曲线,依靠透镜来将光线分配到不同方向,保证出光角度大的可以达到120°～160°,小的可以将光线聚集在30°以内,透镜一旦定型,横幅制作在生产工艺保证的前
提下,同种灯具的配光特性也就达到了一致。完全可以通过经过多次试制,不断地总结经验,能够使LED路灯达到道路照明标准要求的蝙蝠翼光型。目前隧道灯、路灯和一般照明灯已达到各自应用场所的照明要求。
1.3、LED灯与传统光源的比较
大功率LED灯与常规高压钠灯不同的是,大功率LED铣床飞刀路灯的光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄荧光粉合成的高效白光二极管,发光二极管(LightEmittingDiode,简写为LED)是基于半导体PN结形成的用微弱的电能就能发光的高效固态光源,在一定的正向偏置电压和注入电流下,注入P区的空穴和注入N区的电子在扩散至有源区后经辐射复合而发出光子,将电能直接转化为光能。
LED的光源效率目前已达100lm/W,而且还有很大的发展空间,理论值能达到250lm/W。而高压钠灯的发光效率是随功率增加才有所增加,因此,总体光效LED路灯比高压钠灯强;LED灯有独特的二次光学设计,将LED灯的光照射到所需照明的区域蚊帐 圆顶,即路面吸音降噪,进一步提高了光照效率,达到节能目的;LED灯本身具有光的指向性,没有光的漫射,保证光效;LED灯的光显性比高压钠灯高,高压钠灯显指数只有23左右,而LED路灯显指数可达到75以上,从视觉心理
角度考虑,达到同等亮度,LED 路灯的光照度平均可以比高压钠灯降低20%以上(参照英国道路照明标准);而且,在中间视觉水平下,人眼在高温环境里比低温环境更容易辨别事物,避免了某些危险状态的发生。
1.4、LED灯具的优势
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日光灯被认为二十一世纪绿照明。高效转换，减少发热：传统灯具会产生大量的热，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，衣物也不会产生退现象，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。光线柔和，保护眼睛：传统的日光灯使用的是交流电所以每秒钟会产生100－120次的频闪。LED灯具是把交流电直接转换为直流电不会产生闪烁现象，保护眼睛。无紫外线，没有蚊虫：LED灯具不会产生紫外线。
因此不会象传统的灯具那样，有很多蚊虫围绕在灯源旁。室内会变得更加干净卫生整洁。
电压可调85V－275V：传统的日光灯是通过整流器释放的高电压来点亮的，当电压降低时则无法点亮。而LED灯具在一定范围的电压之内都能点亮，还能调整光亮度.节省能源，寿命更长：LED日光灯的耗电量是传统日光灯的三分之一以下，寿命也是传统日光灯的10倍，可以长期使用而无需更换，减少人工费用。更适合于难于更换的场合。坚固牢靠，长久使用： LED灯体本身使用的是PC料而并非传统的玻璃，更坚固牢靠，即使砸在地板上LED也不会轻易损坏，可以放心地使用。与普通的荧光灯相比， LED日光灯无需镇流器，无需启辉器，无频闪。免维护，频繁开关不会导致任何损坏。
1.5、政策环境
国家发改委发布了《国家发展改革委关于开展低碳省区和低碳城市试点工作的通知》进一步推动绿照明工程，促进半导体照明节能产业健康有序的发展国家发改委《关于组织申报半导体照明产品应用示范工程项目的通知》 十城万（计划覆盖上海、扬州、潍坊、郑州、武汉、成都、深圳、广州等21个城市）国家科技部《关于同意开展十城万盏半导体照明应用工程试点工作的复函》 十一五期间，一场以绿和低碳为核心的低碳经济革命正在中国的城市中萌芽。与十一五期间各种低碳城市的尝试与探索不同，十二五期间城市的低
碳化进程推进方案将以收益为核心，在改变传统能源消费模式的同时，保持城市经济以新模式高速成长。
1.6、发展趋势
LED被称为第四代照明光源或绿光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。美国从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”，欧盟也在2000年7月宣布启动类似的“彩虹计划”。我国科技部在“863”计划的支持下，2003年6月份首次提出发展半导体照明计划。
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