LED照明說(shuō)明及產(chǎn)業(yè)動(dòng)向

1、LED照明的理解及產(chǎn)業(yè)動(dòng)向目目 錄錄 概概要要 LED LED照明用照明用語(yǔ)語(yǔ)理解理解 LED LED照明的照明的構(gòu)構(gòu)成成 LED LED燈具燈具開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)要素要素 太太陽(yáng)陽(yáng)能路燈能路燈 LED LED照明照明產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)目目 錄錄 概概要要 LED LED 照明用照明用語(yǔ)語(yǔ)理解理解 LED LED 照明的照明的構(gòu)構(gòu)成成 LED LED 燈具燈具開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)要素要素 太太陽(yáng)陽(yáng)能路燈能路燈 LED LED照明照明產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)概要概要 _ _ 社會(huì)變革的流向社會(huì)變革的流向產(chǎn)業(yè)社會(huì)知識(shí)基礎(chǔ)社會(huì)感性社會(huì)光電子機(jī)械汽車(chē)電腦未來(lái)社會(huì)概要概要 _ _ 第第5050能源能源LEDLED火石油原子能氫/太陽(yáng)能

2、源節(jié)約概概要要 _ _ 產(chǎn)業(yè)環(huán)產(chǎn)業(yè)環(huán)境境China Electricity Council TEPCO(東京電力)日本電力不足中國(guó)電力不足11月10年02月01月03月 04月12月389389377393366383453353345362314310電力生產(chǎn)量 (GW) 電力消耗量 (GW) 東京電力整體供給區(qū)域東京電力首都圈供給區(qū)域預(yù)計(jì)消耗量60GW預(yù)計(jì)生產(chǎn)量54GW預(yù)計(jì)消耗量15GW預(yù)計(jì)生產(chǎn)量14GW-10.3%-7.4%因核電站關(guān)閉的原因，以東京地區(qū)為中心，電力不足嚴(yán)重電力不足量擴(kuò)大中11年11年05月 06月擴(kuò)大 中 - 特別是中國(guó)、日本在每年夏天有很?chē)?yán)重的電力不足（是威脅也是重要

3、原因） 因大型災(zāi)難和BRICs的急速的經(jīng)濟(jì)成長(zhǎng)而引起的電力不足嚴(yán)重化目目 錄錄 概要 LED 照明用語(yǔ)理解 LED 照明的構(gòu)成 LED 燈具開(kāi)發(fā)要素 太陽(yáng)能路燈 LED照明產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)路燈照明路燈照明設(shè)設(shè)施施 照明相照明相關(guān)關(guān)用用語(yǔ)語(yǔ) 演色性 : 根據(jù)照明，決定物體如何顯示出來(lái)的光源的特性 露面輝度 : 指露面反射照明器具出來(lái)的光通量產(chǎn)生的輝度， 單位是 cd/m2 露面照度 : 指露面收到光源的光照射的程度，入射的光通量除以露面的面積， 單位是lx) 野外輝度 : 駕駛者前方的隧道入口部野外的輝度 耀眼(glare) : 過(guò)高的輝度，因輝度對(duì)比引起的不快感，或者視覺(jué)功能的低下 帶來(lái)的視覺(jué)現(xiàn)象綜合

4、均齊度 : 露面輝度分布的均勻的程度所顯示出來(lái)的輝度的比 (最小照度/最大照度 , 平均照度/最大照度)車(chē)線軸均齊度 : 眼睛看見(jiàn)的前方露面的亮度分布的均勻的程度所顯示出來(lái)的輝度的比LEDLED是指是指? ? LED (Light Emit diode)LED (Light Emit diode)LED (Light Emit Diode)LED (Light Emit Diode)是指是指 發(fā)光二極管的縮寫(xiě)，發(fā)出光的半導(dǎo)體元件LEDLED的的發(fā)發(fā)光原理光原理Positive charges (holes) are combined with negative charges (electro

5、ns) to produce light (photons)The opposite flow of a Solar CellRelation between wavelength and energy band gap :光是指光是指? ? 電電磁波的波磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng) (nm)(nm)可可視視光光線線 通過(guò)人的眼睛，能夠用亮度感知的光線感光度曲感光度曲線線 顯示人的眼睛根據(jù)光的波長(zhǎng)如何反應(yīng)的感光度的曲線Radiant energyRadiant energy is the energy of electromagnetic waves. The quantity of radiant ener

6、gy may be calculated by integrating radiant flux(or power) with respect to time and, like all forms of energy, its SI unit is the joule. The term is used particularly when radiation is emitted by a source into the surrounding environment. Radiant energy may be visible or invisible to the human eye.P

7、hotometryPhotometry is the science of the measurement of light, in terms of its perceived brightness to the human eye.RadiometryRadiometry is the field that studies the measurement of electromagnetic radiation, including visible light. Note that light is also measured using the techniques of photome

8、try, which deal with brightness as perceived by the human eye, rather than absolute power.光能源光能源Candela (cd) : Luminous intensity Candela (cd) : Luminous intensity is a measure of the wavelength-weighted power emitted by a light source in a particular direction per unit solid angle, based on the lum

9、inosity function, a standardized model of the sensitivity of the human eye.Lumen (lm) : luminous flux or luminous power Lumen (lm) : luminous flux or luminous power is the measure of the perceived power of light.Lux (lx) : IlluminanceLux (lx) : Illuminance is the total luminous flux incident on a su

10、rface per unit area. It is a measure of the intensity of the incident light, wavelength-weighted by the luminosity function to correlate with human brightness perception.Nit (cd/m2) : LuminanceNit (cd/m2) : Luminance is a photometric measure of the luminous intensity per unit area of light travellin

11、g in a given direction. It describes the amount of light that passes through or is emitted from a particular area, and falls within a given solid angle.Lumen per watt (lm/W) : Lumen per watt (lm/W) : Luminous efficacy is a figure of merit for light sources. It is the ratio of luminous flux (in lumen

12、s) to power (usually measured in watts). As most commonly used, it is the ratio of luminous flux emitted from a light source to the electric power consumed by the source, and thus describes how well the source provides visible light from a given amount of electricity. The luminous efficacy of radiat

13、ion is then dimensionless. In this case, it is often instead called the Luminous efficiencyLuminous efficiency and may be expressed as a percentage.光的光的測(cè)測(cè)定定單單位位 (In photometry)(In photometry)光是指光是指? ?光通量 : 從光源出來(lái)的光的總量，整體是Lumen眼睛看到的亮度Nit (cd/m2)亮度(cd=lm/sr) : 光源向一個(gè)方向照射的光的量照度(lx=lm/m2) : 單位面積上所受光的量Lm/W

14、發(fā)光效率顯示出使用的電力發(fā)出了多少的光Cd/m2比起光源的亮度，更加表現(xiàn)的是人看到的畫(huà)面的亮度光源物體演色性演色性 (Color Rendering)(Color Rendering)因照明對(duì)物體的色感產(chǎn)生影響的現(xiàn)象，同一物體根據(jù)光源的分光，會(huì)被感知成不一樣的顏色的現(xiàn)象。色色溫溫度度 絕對(duì)溫度用K表示 光源的光用數(shù)值表示的方法 色溫度越高，青色波長(zhǎng)放出更多的光 白熾燈 : 2,800K 熒光燈 : 4,500 6,500K 陰天白天 : 6.500K 7,000K 晴天藍(lán)色天空光 : 10,000K 目目 錄錄 概概要要 LED LED 照明用照明用語(yǔ)語(yǔ)理解理解 LED LED 照明的照明的構(gòu)

15、構(gòu)成成 LED LED 燈具燈具開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)要素要素 太太陽(yáng)陽(yáng)能路燈能路燈 LED LED照明照明產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)LED LED 照明的分照明的分類(lèi)類(lèi)一般照明其他照明-室內(nèi)照明領(lǐng)域 -局部照明 -燈泡及桌上照明 -面發(fā)光照明-室外照明領(lǐng)域 -洗墻燈及裝飾照明 -PV(photovoltaic)照明 -路燈及橋梁照明 -競(jìng)技場(chǎng)照明及投光燈-特殊照明領(lǐng)域 -醫(yī)療/農(nóng)業(yè)/環(huán)境照明 -白色家電照明 -舞臺(tái)及演出照明-輸送機(jī)器照明 -汽車(chē)/火車(chē)照明 ：讀書(shū)燈、指示燈、 室內(nèi)燈、前照燈 -船舶航空照明-LCD BLU -小型LCD BLU ：手機(jī)、相機(jī)、PMP、電腦等 -大型LCD BLU ：監(jiān)控、電視等 ：

16、LED燈帶，燈光桿，字型燈-顯示器 -LED電子屏幕 -Sign照明LED LED 照明照明產(chǎn)產(chǎn)品效率特性品效率特性光源部效率電氣回路損失溫度上升損失光學(xué)部損失100 lm/W100 lm/W70 lm/W70 lm/W60% 7060% 70%LED芯片包裝損失演色性損失AC/DC電源損失控制回路損失Pulse，色控制Switching損失光源模塊損失燈具損失最終效率照明照明產(chǎn)產(chǎn)品功能理解品功能理解 ( (道路用路燈道路用路燈) )LED LED 照明的重要技照明的重要技術(shù)術(shù)LED ModuleLED ModuleLED PKGPCB + SMTHarnessElectrical Desig

17、Electrical Design nAC/DC 轉(zhuǎn)換器恒流 螺絲刀Mechanical DeMechanical Designsign燈具設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)Optical DesignOptical Design指向角變更去除耀眼反射板設(shè)計(jì)Thermal DesignThermal DesignLED 熱特性改善LED LigLED LightinghtingLED LED 模模塊塊LED LED 模模塊塊 : : LED PKG是安裝好的 PCB.LED PKG : LED PKG : OSRAM / LUMILEDS / CREE / NICHIA / SAMSUNG / 有首爾半導(dǎo)體等許多企

18、業(yè)PCB : PCB : 主要使用主要使用Metal PCBThermal DesignThermal Design散散熱設(shè)計(jì)熱設(shè)計(jì)Component Level : Component Level : 制造公司技術(shù)Substrate Technology :Substrate Technology : 在熱安全性評(píng)價(jià)后選定材質(zhì)Cooling System :Cooling System : 根據(jù)冷卻方式出現(xiàn)多樣的熱的特性 * * High Power High Power 產(chǎn)產(chǎn)品群中切品群中切實(shí)實(shí)的需要本技的需要本技術(shù)術(shù)Optical DesignOptical Design光光學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)

19、 Why use an optic? Why use an optic?Mechanical DesignMechanical Design結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Electrical DesignElectrical Design電氣設(shè)計(jì)電氣設(shè)計(jì)由由SMPSSMPS(AC/DC Converter) + Constant Constant current Drivercurrent Driver構(gòu)成恒流螺恒流螺絲絲刀的必要性刀的必要性 有稍微的電壓變化也能看到很大的電流變化 電阻值的變化 因熱而導(dǎo)致的電壓變化目目 錄錄 概概要要 LED LED 照明用照明用語(yǔ)語(yǔ)理解理解 LED LED 照明的照明的

20、構(gòu)構(gòu)成成 LED LED 燈具燈具開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)要素要素 太太陽(yáng)陽(yáng)能路燈能路燈 LED LED照明照明產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)LED PKGLED PKG 選擇選擇Current:Current: Light output is a function of current The more current the more light output Not a linear relationship 2x the current does not mean 2x the light out Electrical Overview Electrical OverviewForward Voltage (Vf)

21、 :Forward Voltage (Vf) : Vf is the amount of voltage dropped (used) by the LED Why would this be of concern to a customer?Lm/W is critical in general lighting applicationsBattery applications are sensitive to high Vfs because of higher power dissipation and short battery run timesLED PKGLED PKG 選擇選擇

22、As temperature risesAs temperature rises: Light Output decreases Wavelength increases (towards red) Forward Voltage decreases Thermal Overview Thermal Overview0%50%100%150%200%-40-20020406080100120Junction Temperature TJ CRelative Light Output (LOP)AmberRedGreenBlueWhiteCyanRoyal Blue050100150200250

23、3003504000.00.51.01.52.02.53.03.54.0Forward Voltage (V)Forward Current (mA) Red, Reddish Orange, Amber(AlInGaP)Royal Blue, Blue, Cyan, Green, White (InGaN)Vf -2mV / C012570580590600610620630Wavelength nmRelative Intensity+25 C (datasheet value)+85ClpeakTamb = -20CAmberLED PKGLED PKG 選擇選擇Forward Curr

24、ent max. allowed Strong Light DegradationJunction temperature max. allowed Catastrophic Failure Failure mode of LED Failure mode of LED : Temp Solder pointLeading lumen performance, 100 lumens in cool white at 350mALED PKGLED PKG 選擇選擇 Feature of LED Feature of LED* Energy Star : IES LM-80-08 Lumen M

25、aintenance of LEDs- Residential Indoor : 25000 hours 70%- Residential Outdoor : 35000 hours 70%- Commercial 35000 hours 70%散散熱設(shè)計(jì)熱設(shè)計(jì)( (冷卻技冷卻技術(shù)術(shù)) ) Component level Component level的冷卻技的冷卻技術(shù)術(shù)照明用LED大部分是高功率SMT LED，所以為了減少?gòu)男酒A段開(kāi)始到Heat sink slug為止的熱阻而做的努力是從包裝階段開(kāi)始形成的 Substrate level Substrate level的冷卻技的冷卻技術(shù)術(shù)使

26、用熱傳導(dǎo)性高的材料Copper layer 厚度增加Thermal via 使用散熱孔散散熱設(shè)計(jì)熱設(shè)計(jì)( (冷卻技冷卻技術(shù)術(shù)) ) System level System level的冷卻技的冷卻技術(shù)術(shù)Heat sink Solutions :為了高功率LED冷卻，燈具最大化的活用，擴(kuò)大散熱面積.在燈具上增加散熱器，提高冷卻性能Heat pipe Solutions :一般來(lái)說(shuō)，LED照明企業(yè)偏愛(ài)散熱器，只要不是特殊的部分，就不用熱導(dǎo)管目目 錄錄 概概要要 LED LED 照明用照明用語(yǔ)語(yǔ)理解理解 LED LED 照明的照明的構(gòu)構(gòu)成成 LED LED 燈具燈具開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)要素要素 太太陽(yáng)陽(yáng)能路燈能

27、路燈 LED LED照明照明產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)太太陽(yáng)陽(yáng)能的原理能的原理 太陽(yáng)能利用技術(shù) : 太陽(yáng)能技術(shù)是把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電力能源的技術(shù) 太陽(yáng)能的原理無(wú)電極40W25W公園燈55W 三波長(zhǎng)燈 一般太一般太陽(yáng)陽(yáng)能公能公園園燈燈太太陽(yáng)陽(yáng)能路燈能路燈構(gòu)構(gòu)造造太陽(yáng)能模塊充電控制器電池交換器 LED LED 太太陽(yáng)陽(yáng)能保安燈能保安燈太太陽(yáng)陽(yáng)能路燈能路燈構(gòu)構(gòu)造造太陽(yáng)能板充電控制器電池LED 35W * 1天使用時(shí)間（10） = 1天消耗電力350W 1天消耗電力 350W / 1天平均日照時(shí)間 3.5 (4)= 100W 1天需要發(fā)電量 * 太陽(yáng)能電池板發(fā)電效率 1.15 = 115W 1天消耗電力所需的太

28、陽(yáng)能電池板 = 115W(120W) 35W LED 35W LED 太太陽(yáng)陽(yáng)能能發(fā)電發(fā)電量量太太陽(yáng)陽(yáng)能能發(fā)電發(fā)電量量LED 150W * 1天使用時(shí)間(10) = 1天消耗電力 1500W 1天消耗電力 1500W / 1天平均日照時(shí)間 3.5 (4)= 約430W 1天需要發(fā)電量 * 太陽(yáng)能電池板發(fā)電效率 1.15 = 約500W 1天消耗電力所需的太陽(yáng)能電池板 = 500W(250W*2) 150W LED 150W LED 太太陽(yáng)陽(yáng)能能發(fā)電發(fā)電量量35W150WSize1482*676*341956*992*50 *2Weight12kg23kg * 2 Solar panel Sol

29、ar panel 太太陽(yáng)陽(yáng)能能電電池板池板構(gòu)構(gòu)成比成比較較 LED LED 太太陽(yáng)陽(yáng)能路燈能路燈問(wèn)題問(wèn)題點(diǎn)點(diǎn)太太陽(yáng)陽(yáng)能路燈能路燈構(gòu)構(gòu)造造 消耗電力高的路燈使用太陽(yáng)能路燈困難死荷重風(fēng)荷重死荷重位移組合荷重位移1）死荷重：對(duì)于死荷重的審查（平時(shí)）Max.應(yīng)力：0.88kgf/ 許用應(yīng)力（20kgf/ -OKMax.位移：15.1mm0.025W=32.5mm（EN 40-3-3)OK2）組合荷重：對(duì)死荷重+風(fēng)向組合的審查（暴風(fēng)時(shí)）Max.應(yīng)力：9.97kgf/ 許用應(yīng)力（20kgf/ )OKMax.位移：256mm0.06(H+W)=678mm(EN 40-3-3)OK* EN 40-3-3: 歐

30、洲路燈設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖.組合荷重2）設(shè)計(jì)荷重0. 標(biāo)準(zhǔn)資料：建筑物荷重標(biāo)準(zhǔn)及 解說(shuō)（2000）0. 死荷重：適用長(zhǎng)度、斷面積計(jì)算0. 風(fēng)荷重：基本風(fēng)速25m/sec審查 適用（江原道原州市）目目 錄錄 概概要要 LED LED 照明用照明用語(yǔ)語(yǔ)理解理解 LED LED 照明的照明的構(gòu)構(gòu)成成 LED LED 燈具燈具開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)要素要素 太太陽(yáng)陽(yáng)能路燈能路燈 LED LED照明照明產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)LEDLED照明制造工程照明制造工程MOCVD(Metal Organic ChemicalVapor Deposition)藍(lán)寶石電路板上GaN Layer單晶體成長(zhǎng)Etching, Photo,Scribin

31、g, ProbingPN Junction 形成,個(gè)別芯片 Scribing芯片鍵合, 接線，& 熒光體 DispensingDie/Wire Bonding,Dispensing, Test金屬板上LEDBinning,Surface Mounting照明引擎制作LED, Optics, Power,Heat-Sink, RF Control(System Module)LEDLED照明照明 全球全球級(jí)級(jí)玩家玩家傳統(tǒng)傳統(tǒng)企企業(yè)業(yè) : : 品牌品牌認(rèn)認(rèn)知度、知度、資資本流通渠道基本流通渠道基礎(chǔ)開(kāi)礎(chǔ)開(kāi)始始擴(kuò)擴(kuò)大大新生企新生企業(yè)業(yè) : : 新技新技術(shù)術(shù)，NicheNiche趨勢(shì)趨勢(shì)，有攻，

32、有攻擊擊性的性的營(yíng)銷(xiāo)營(yíng)銷(xiāo)傳統(tǒng)照明基礎(chǔ)主要企業(yè)LED基礎(chǔ)急速成長(zhǎng)企業(yè) : 全球資源利用及合作 line-up 擴(kuò)張，傳統(tǒng) 燈泡 LED 產(chǎn)業(yè)用 高耐燈/信號(hào)燈/Sign強(qiáng)勢(shì) (2.9兆/10 年) : LED光源市場(chǎng)上事業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)大到器具市場(chǎng) LED 路燈美東部供給，進(jìn)攻M&A美洲 Lighting 基礎(chǔ)確立完成 (CK, TIR, Genlyte) (11兆/10年) : 因LED路燈新產(chǎn)品發(fā)表，正式開(kāi)始競(jìng)爭(zhēng) 子公司 Kim Lighting LED module 技術(shù)選擇 (2.6兆/09年) : Outdoor, Indoor,交替型 LED line up 完成 (1.8兆/09年

33、, 與其他公司對(duì)比技術(shù)力限制) : 各子公司各界戰(zhàn)略 (產(chǎn)品區(qū)分) 舊公司 LED照明專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)IMS 接手 (2.5兆:電氣產(chǎn)業(yè)部整體/10年 : 生產(chǎn)設(shè)施擴(kuò)充計(jì)劃發(fā)表 (250億投資) 路燈/停車(chē)場(chǎng)照明先導(dǎo), 現(xiàn)有 Down light 市場(chǎng)先導(dǎo) (1兆 /10年) : 全方向 燈泡出市, 多樣的 LED照明嘗試 Google 安卓控制照明出市 (1,300億/11年=40% OEM) : COB型 Light engine 先導(dǎo)企業(yè) 最近 3年間 300% 成長(zhǎng) (270億/10年, 和Molex合作) 02年198090年代光效率(lm/W) 09年一般照明(高光量, 演色性)120

34、804020White LEDMiddle/High Power LEDTV, 顯示器(高輝度, 薄化, 色再現(xiàn)性)汽車(chē)(高光量, 可靠性) 07年RGB LEDMobile, N-PC(高輝度, 薄化)LEDLED照明的市照明的市場(chǎng)變場(chǎng)變化化 LED LED 產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)技技術(shù)術(shù)需求展望需求展望 演出用LED照明 Color照明 以人為中心，感性照明 智能照明 所有產(chǎn)業(yè)融合照明擴(kuò)散照明用 LED BulbWhite 照明產(chǎn)業(yè)用單純照明進(jìn)入門(mén)檻低LEDLED照明的照明的應(yīng)應(yīng)用用領(lǐng)領(lǐng)域域汽車(chē)車(chē)照明制藥藥& 生物造船 & 海洋國(guó)國(guó)防LEDLED照明的照明的應(yīng)應(yīng)用用領(lǐng)領(lǐng)域域Niche 市

35、場(chǎng)場(chǎng)可視視光無(wú)線線通信頻率無(wú)干涉 ITS安全/超精密側(cè)位光傳感器通信無(wú)線LAN狀況對(duì)應(yīng)智能化照明時(shí)間系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤復(fù)合空間生產(chǎn)線室內(nèi)位置IT照明 產(chǎn)品廣告IT照明VLC照明雙向信息交換備忘錄LEDLED照明的照明的應(yīng)應(yīng)用用領(lǐng)領(lǐng)域域 Google Android SW Google Android SW 控制控制 LED LED 照明照明AndroidHome :AndroidHome : Open wireless protocol Open wireless protocol 提供提供LEDLED照明和所有照明和所有 Home ApplianceHome Appliance家家電產(chǎn)電產(chǎn)品品聯(lián)聯(lián)合控制合控制LEDLED照明的照明的應(yīng)應(yīng)用用領(lǐng)領(lǐng)域域 ( (