1.LED基本知識

一， LED的結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理 50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識，第一個商用二極管產(chǎn)生于1960年.LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好. LED結(jié)構(gòu)圖如下圖所示 發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為p-n結(jié).在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能.PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光.這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED. 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān). 二，LED光源的特點(diǎn) 1. 電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所. 2. 效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80% 3. 適用性：很小，每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境 4. 穩(wěn)定性：10萬小時，光衰為初始的50% 5. 響應(yīng)時間：其白熾燈的響應(yīng)時間為毫秒級，LED燈的響應(yīng)時間為納秒級 6. 對環(huán)境污染：無有害金屬汞 7. 顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實(shí)現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光.如小電流時為紅色的LED，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬?，黃色，最后為綠色 8. 價格：LED的價格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只LED的價格就可以與一只白熾燈的價格相當(dāng)，而通常每組信號燈需由上300~500只二極管構(gòu)成. 三，單色光LED的種類及其發(fā)展歷史 最早應(yīng)用半導(dǎo)體P-N結(jié)發(fā)光原理制成的LED光源問世于20世紀(jì)60年代初.當(dāng)時所用的材料是GaAsP，發(fā)紅光（λp=650nm），在驅(qū)動電流為20毫安時，光通量只有千分之幾個流明，相應(yīng)的發(fā)光效率約0.1流明/瓦. 70年代中期，引入元素In和N，使LED產(chǎn)生綠光（λp=555nm），黃光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦. 到了80年代初，出現(xiàn)了GaAlAs的LED光源，使得紅色LED的光效達(dá)到10流明/瓦. 90年代初，發(fā)紅光，黃光的GaAlInP和發(fā)綠，藍(lán)光的GaInN兩種新材料的開發(fā)成功，使LED的光效得到大幅度的提高.在2000年，前者做成的LED在紅，橙區(qū)（λp=615nm）的光效達(dá)到100流明/瓦，而后者制成的LED在綠色區(qū)域（λp=530nm）的光效可以達(dá)到50流明/瓦. 四，單色光LED的應(yīng)用 最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益.以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生2000流明的白光.經(jīng)紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光.而在新設(shè)計的燈中，Lumileds公司采用了18個紅色LED光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效. 汽車信號燈也是LED光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域.1987年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈，由于LED響應(yīng)速度快（納秒級），可以及早讓尾隨車輛的司機(jī)知道行駛狀況，減少汽車追尾事故的發(fā)生. 另外，LED燈在室外紅，綠，藍(lán)全彩顯示屏，匙扣式微型電筒等領(lǐng)域都得到了應(yīng)用. 五，白光LED的開發(fā) ：對于一般照明而言，人們更需要白色的光源.1998年發(fā)白光的LED開發(fā)成功.這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成.GaN芯片發(fā)藍(lán)光（λp=465nm,Wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值550nm.藍(lán)光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm. LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光.現(xiàn)在，對于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光. 在LED業(yè)者中，日亞化學(xué)是最早運(yùn)用上述技術(shù)工藝研發(fā)出不同波長的高亮度LED，以及藍(lán)紫光半導(dǎo)體激光（Laser Diode;LD），是業(yè)界握有藍(lán)光LED專利權(quán)的重量級業(yè)者.在日亞化學(xué)取得蘭色LED生產(chǎn)及電極構(gòu)造等眾多基本專利后，堅(jiān)持不對外提供授權(quán)，僅采自行生產(chǎn)策略，意圖獨(dú)占市場，使得藍(lán)光LED價格高昂.但其他已具備生產(chǎn)能力的業(yè)者相當(dāng)不以為然，部分日系LED業(yè)者認(rèn)為，日亞化工的策略，將使日本在藍(lán)光及白光LED競爭中，逐步被歐美及其他國家的LED業(yè)者搶得先機(jī)，屆時將對整體日本LED產(chǎn)業(yè)造成嚴(yán)重傷害.因此許多業(yè)者便千方百計進(jìn)行藍(lán)光LED的研發(fā)生產(chǎn).目前除日亞化學(xué)和住友電工外，還有豐田合成，羅沐，東芝和夏普，美商Cree，全球3大照明廠奇異，飛利浦，歐司朗以及HP,Siemens, Research,EMCORE等都投入了該產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，對促進(jìn)白光LED產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)。

2.LED燈具的基礎(chǔ)知識有哪些

一、LED燈具的特性：?

LED燈珠是屬于發(fā)光二極管的一種，能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光。LED燈具可采用直流DC220V電壓，不需要啟輝器和鎮(zhèn)流器。啟動時間短，無閃頻。?LED燈具的主要特點(diǎn)為：

①新型綠色環(huán)保光源：LED運(yùn)用冷光源，眩光小，無輻射，使用中不產(chǎn)生有害物質(zhì)。LED的工作電壓低，采用直流驅(qū)動方式，超低功耗（單管0.03~0.06W），電光功率轉(zhuǎn)換接近100%，在相同照明效果下比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。LED的環(huán)保效益更佳，光譜中沒有紫外線和紅外線，而且廢棄物可回收，沒有污染，不含汞元素，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。

②壽命長：LED為固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，抗震動，燈體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn)，使用壽命可達(dá)6萬~10萬小時，是傳統(tǒng)光源使用壽命的10倍以上。LED性能穩(wěn)定，可在-30~+50oC環(huán)境下正常工作。

③多變換：LED光源可利用紅、綠、藍(lán)三基色原理，在計算機(jī)技術(shù)控制下使三種顏色具有256級灰度并任意混合，即可產(chǎn)生256X256X256（即16777216）種顏色，形成不同光色的組合。LED組合的光色變化多端，可實(shí)現(xiàn)豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖像。

④高新技術(shù)：與傳統(tǒng)光源的發(fā)光效果相比，LED光源是低壓微電子產(chǎn)品，成功地融合了計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)和嵌入式控制技術(shù)等。傳統(tǒng)LED燈中使用的芯片尺寸為0.25mmX0.25nm，而照明用LED的尺寸一般都要在1.0mmX1.0mm以上。LED裸片成型的工作臺式結(jié)構(gòu)、倒金字塔結(jié)構(gòu)和倒裝芯片設(shè)計能夠改善其發(fā)光效率，從而發(fā)出更多的光。LED封裝設(shè)計方面的革新包括高傳導(dǎo)率金屬塊基底、倒裝芯片設(shè)計和裸盤澆鑄式引線框等，采用這些方法都能設(shè)計出高功率、低熱阻的器件，而且這些器件的照度比傳統(tǒng)LED產(chǎn)品的照度更大。

二、LED燈具產(chǎn)品主要參數(shù)：? ????

光通量（單位：LM）、顯色指數(shù)（單位：Ra）?、色溫（單位： K）、功率因素（單位：PF）、散熱能力?

①光通量：主要指產(chǎn)品的亮度，燈具通過消耗電能而發(fā)出光能，光通量越大、發(fā)出的光能越多。因此它是表征光源發(fā)光能力的指標(biāo)，當(dāng)兩盞燈功耗相同時，光通量越大，燈具越好。一般的LED燈具及時能達(dá)到90-110LM/W?好的燈具甚至能達(dá)到120-150LM/W。（傳統(tǒng)白熾燈?10-15LM/W??節(jié)能燈30-65LM/W）?

②顯色指數(shù)：顯色指數(shù)指對一個顏色的再現(xiàn)能力。顯色指數(shù)越高，顏色越正。通過與同色溫的參考或基準(zhǔn)光源（白熾燈或畫光）下物體外觀顏色的比較。還原物體本真色彩的百分比，能正確表現(xiàn)物質(zhì)本來的顏色需使用顯色指數(shù)高的光源，其數(shù)值接近100，顯色性最好。白熾燈97-100??LED燈85-12

③色溫：指光發(fā)出的顏色，色溫越高發(fā)的光偏藍(lán)，色溫越低。發(fā)的光偏紅。是以太陽光為參照標(biāo)準(zhǔn)。常規(guī)的色溫有3種。?暖光（黃光）2700-3500K??代表符號：RN。中性白?4300-5000K?代表符合：RZ?白光（冷白）5800-6500K?代表符號：RR。??

具體色溫圖表如下：

④功率因素：及電源轉(zhuǎn)換光源的功率補(bǔ)償。功率因素的大小取決于驅(qū)動電源的功率因素。功率因素越大，轉(zhuǎn)換效率越好? ?

⑤散熱能力：?LED產(chǎn)品的散熱能力直接影響到產(chǎn)品的使用壽命，光衰率等。功率越高的產(chǎn)品和點(diǎn)亮?xí)r間越長的產(chǎn)品對散熱的要求越高。常規(guī)的LED產(chǎn)品會使用金屬外殼加內(nèi)置或外置散熱片為燈具散熱。

三、LED產(chǎn)品與傳統(tǒng)白熾燈、節(jié)能燈省電節(jié)能對比? ???

假設(shè)一場所或一家庭滿足其照明需要的總亮度要求是： 900-1200LM*10

3.LED燈的知識

Light Emitting Diode，即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合引起光子發(fā)射而產(chǎn)生光。LED可以直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光。

LED的發(fā)光顏色和發(fā)光效率與制作LED的材料和工藝有關(guān)，目前廣泛使用的有紅、綠、藍(lán)三種。由于

LED工作電壓低（僅1.5-3V），能主動發(fā)光且有一定亮度，亮度又能用電壓（或電流）調(diào)節(jié)，本身又耐

沖擊、抗振動、壽命長（10萬小時），所以在大型的顯示設(shè)備中，目前尚無其他的顯示方式與LED顯示

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4.LED燈的使用小常識

摘自山東普瑞斯照明官網(wǎng)

LED安裝方法

(1)注意各類器件外線的排列，以防極性裝錯。器件不可與發(fā)熱元件靠得太近，工作條件不要超過其規(guī)定的極限。

(2)務(wù)必不要在引腳變形的情況下安裝LED。

(3)當(dāng)決定在孔中安裝時，計算好面孔及線路板上孔距的尺寸和公差以免支架受過度的壓力。

(4)安裝LED時，建意用導(dǎo)套定位。

(5)在焊接溫度回到正常以前，必須避免使LED受到任何的震動或外力。

LED的清洗要注意什么？

當(dāng)用化學(xué)品清洗膠體時必須特別小心，因?yàn)橛行┗瘜W(xué)品對膠體表面有損傷并引起褪色如三氯乙烯、丙酮等?？捎靡掖疾潦谩⒔n，時間在常溫下不超過3分鐘。

LED適當(dāng)?shù)墓ぷ骷皟Υ鏈囟龋?/p>

(1)LED LAMPS發(fā)光二極管 Topr-25℃~85℃ 、Tstg-40℃~100℃

(2)LED DISPLAYS顯示器 Topr-20℃~70℃ 、Tstg-20℃~85℃

(3)OUT-DOOR LED LAMPS 像素管 Topr-20℃~60℃ 、Tstg-20℃~70℃

LED產(chǎn)品應(yīng)用常識和LED性能檢測如下：

(1)烙鐵焊接：烙鐵（最高30W）尖端溫度不超過300℃；焊接時間不超過3秒；焊接位置至少離膠體2毫米。

(2)浸焊：浸焊最高溫度260℃；浸焊時間不超過5秒；浸焊位置至少離膠體2毫米。

引腳成形方法：

(1)必需離膠體2毫米才能折彎支架。

(2)支架成形必須用夾具或由專業(yè)人員來完成。

(3)支架成形必須在焊接前完成。

(4)支架成形需保證引腳和間距與線路板上一致。

5.LED屏的基本知識

1、LED亮度

發(fā)光二極管的亮度一般用發(fā)光強(qiáng)度（Luminous Intensity）表示，單位是坎德拉cd;1000ucd（微坎德拉）=1 mcd（毫坎德拉）， 1000mcd=1 cd。室內(nèi)用單只LED的光強(qiáng)一般為500ucd-50 mcd，而戶外用單只LED的光強(qiáng)一般應(yīng)為100 mcd-1000 mcd，甚至1000 mcd以上。

2、LED象素模塊

LED排列成矩陣或筆段，預(yù)制成標(biāo)準(zhǔn)大小的模塊。室內(nèi)顯示屏常用的有8*8象素模塊、8字7段數(shù)碼模塊。戶外顯示屏象素模塊有4*4、8*8、8*16象素等規(guī)格。戶外顯示屏用的象素模塊因?yàn)槠涿恳幌笏赜蓛芍灰陨螸ED管束組成，故又稱其為集管束模塊。

3、象素（Pixel）與象素直徑

LED顯示屏中每一個可被單獨(dú)控制的LED發(fā)光單元（點(diǎn)）稱為象素（或象元）。象素直徑∮是指每一象素的直徑，單位是毫米。

對于室內(nèi)顯示屏，一般一個為單個LED，外形為圓形。室內(nèi)顯示屏象素直徑校常見的有∮3.0、∮3.75、∮5.0、∮8.0等，其中以∮3.75和∮5.0最多。

在戶外環(huán)境，為提高亮度，增加視距，一個象素含有兩只以上集束LED；由于兩只以上集束LED一般不為圓形，故戶外顯示屏象素直徑一般用兩兩象素平均間距表示：□10、□11.5、□16、□22、□25。

4、點(diǎn)間距、象素密度與信息容量

LED 顯示屏的兩兩象素的中心距或點(diǎn)間距（Dot Pitch）；單位面積內(nèi)象素的數(shù)量稱為象素密度；單位面積內(nèi)所含顯示內(nèi)容的數(shù)量稱為信息容量。這三者本質(zhì)是描述同一概念：點(diǎn)間距是從兩兩象素間的距離來反映象素密度，點(diǎn)間距和象素密度是顯示屏的物理屬性；信息容量則是象素密度的信息承載能力的數(shù)量單位。

點(diǎn)間距越小，象素密度越高，信息容量越多，適合觀看的距離越近。

點(diǎn)間距越大，象素密度越低，信息容量越少，適合觀看的距離越遠(yuǎn)。

5、分辨率

LED顯示屏象素的行列數(shù)稱為LED顯示屏的分辨率。分辨率是顯示屏的象素總量，它決定了一臺顯示屏的信息容量。

6、LED顯示屏（LED Panel）

將LED象素模塊按照實(shí)際需要大小拼裝排列成矩陣，配以專用顯示驅(qū)動電路，直流穩(wěn)壓電源，軟件，框架以及外裝飾等，即構(gòu)成一臺LED顯示屏。

7、灰度

灰度是指象素發(fā)光明暗變化的程度，一種基色的灰度一般有8級至1024級。例如，若每種基色的灰度為256級，對于雙基色彩色屏，其顯示顏色為256*256=64K色，亦稱該屏為256色顯示屏。

8、雙基色

現(xiàn)今大多數(shù)彩色LED顯示屏是雙基色彩色屏，即每一個象素有兩個LED管芯：一為紅光管芯，一為綠光管芯。紅光管芯亮?xí)r該象素為紅色，綠光管芯亮?xí)r該象素為綠色，紅綠兩管芯同時亮?xí)r則該象素為黃色。其中紅，綠稱為基色。

9、全彩色

紅綠雙基色再加上藍(lán)基色，三種基色就構(gòu)成全彩色。由于構(gòu)成全彩色的藍(lán)色管和純綠色管芯的技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成熟，故市面基本都用全彩色。