一、LED基礎(chǔ)知識

        LED 是取自 Light Emitting Diode 三個字的縮寫,，中文譯為“發(fā)光二極管" title="發(fā)光二極管">發(fā)光二極管”,，顧名思義發(fā)光二極管是一種可以將電能轉(zhuǎn)化為光能的電子器件具有二極管的特性。目前不同的發(fā)光二極管可以發(fā)出從紅外到藍(lán)間不同波長的光線,，目前發(fā)出紫色乃至紫外光的發(fā)光二極管也已經(jīng)誕生。除此之外還有在藍(lán)光LED上涂上熒光粉,，將藍(lán)光轉(zhuǎn)化成白光的白光LED,。

 　　LED的色彩與工藝：

         制造LED的材料不同，可以產(chǎn)生具有不同能量的光子,，借此可以控制LED所發(fā)出光的波長,，也就是光譜或顏色。歷史上第一個LED所使用的材料是砷(As) 化鎵(Ga) ,其正向PN結(jié)壓降(VF,，可以理解為點亮或工作電壓)為1.424V,，發(fā)出的光線為紅外光譜。另一種常用的LED材料為磷(P)化鎵(Ga),，其正向 PN結(jié)壓降為2.261V,，發(fā)出的光線為綠光。

　　基于這兩種材料,，早期 LED工業(yè)運(yùn)用GaAs1-xPx材枓結(jié)構(gòu),，理論上可以生產(chǎn)從紅外光一直到綠光范圍內(nèi)任何波長的LED，下標(biāo)X代表磷元素取代砷元素的百分比,。一般通過 PN結(jié)壓降可以確定LED的波長顏色,。其中典型的有GaAs0.6P0.4 的紅光 LED，GaAs0.35P0.65 的橙光LED,，GaAs0.14P0.86 的黃光 LED等,。由于制造采用了鎵、砷,、磷三種元素,，所以俗稱這些LED為三元素發(fā)光管。而GaN（氮化鎵）的藍(lán)光 LED ,、GaP 的綠光 LED和GaAs紅外光LED,，被稱為二元素發(fā)光管。而目前最新的工藝是用混合鋁(Al),、鈣(Ca) ,、銦(In)和氮(N)四種元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED，可以涵蓋所有可見光以及部份紫外光的光譜范圍,。

　　LED發(fā)光強(qiáng)度" title="發(fā)光強(qiáng)度">發(fā)光強(qiáng)度：

        發(fā)光強(qiáng)度的衡量單位有照度單位（勒克司Lux）,、光通量單位（流明Lumen）、發(fā)光強(qiáng)度單位（燭光　Candle power）.

　　1CD（燭光）指完全輻射的物體,，在白金凝固點溫度下,，每六十分之一平方厘米面積的發(fā)光強(qiáng)度。（以前指直徑為2.2厘米,，質(zhì)量為75.5克的鯨油燭,，每小時燃燒7.78克，火焰高度為4.5厘米,，沿水平方向的發(fā)光強(qiáng)度）

　　1L（流明）指1 CD燭光照射在距離為1厘米,，面積為1平方厘米的平面上的光通量。

　　1Lux（勒克司）指1L的光通量均勻地分布在1平方米面積上的照度,。

　　一般主動發(fā)光體采用發(fā)光強(qiáng)度單位燭光CD,，如白熾燈、LED等,；反射或穿透型的物體采用光通量單位流明L,，如LCD投影機(jī)等；而照度單位勒克司Lux,，一般用于攝影等領(lǐng)域,。三種衡量單位在數(shù)值上是等效的，但需要從不同的角度去理解,。比如：如果說一部LCD投影機(jī)的亮度（光通量）為1600流明,，其投影到全反射屏幕的尺寸為60英寸（1平方米）,，則其照度為1600勒克司,，假設(shè)其出光口距光源1厘米,，出光口面積為1平方厘米，則出光口的發(fā)光強(qiáng)度為 1600CD,。而真正的LCD投影機(jī)由于光傳播的損耗,、反射或透光膜的損耗和光線分布不均勻,，亮度將大打折扣,，一般有50％的效率就很好了。

　　實際使用中,，光強(qiáng)計算常常采用比較容易測繪的數(shù)據(jù)單位或變向使用。對于LED顯示屏這種主動發(fā)光體一般采用CD／平方米作為發(fā)光強(qiáng)度單位,，并配合觀察角度為輔助參數(shù),，其等效于屏體表面的照度單位勒克司；將此數(shù)值與屏體有效顯示面積相乘,，得到整個屏體的在最佳視角上的發(fā)光強(qiáng)度,，假設(shè)屏體中每個像素的發(fā)光強(qiáng)度在相應(yīng)空間內(nèi)恒定,，則此數(shù)值可被認(rèn)為也是整個屏體的光通量,。一般室外LED顯示屏須達(dá)到4000CD／平方米以上的亮度才可在日光下有比較理想的顯示效果。普通室內(nèi)LED,，最大亮度在700～2000 CD／平方米左右,。

        一,、LED基礎(chǔ)知識

        LED 是取自 Light Emitting Diode 三個字的縮寫,，中文譯為“發(fā)光二極管”，顧名思義發(fā)光二極管是一種可以將電能轉(zhuǎn)化為光能的電子器件具有二極管的特性,。目前不同的發(fā)光二極管可以發(fā)出從紅外到藍(lán)間不同波長的光線，目前發(fā)出紫色乃至紫外光的發(fā)光二極管也已經(jīng)誕生,。除此之外還有在藍(lán)光LED上涂上熒光粉,，將藍(lán)光轉(zhuǎn)化成白光的白光LED。

 　　LED的色彩與工藝：

         制造LED的材料不同,，可以產(chǎn)生具有不同能量的光子,，借此可以控制LED所發(fā)出光的波長，也就是光譜或顏色,。歷史上第一個LED所使用的材料是砷(As) 化鎵(Ga) ,其正向PN結(jié)壓降(VF,，可以理解為點亮或工作電壓)為1.424V，發(fā)出的光線為紅外光譜,。另一種常用的LED材料為磷(P)化鎵(Ga),，其正向 PN結(jié)壓降為2.261V,，發(fā)出的光線為綠光。

　　基于這兩種材料,，早期 LED工業(yè)運(yùn)用GaAs1-xPx材枓結(jié)構(gòu),，理論上可以生產(chǎn)從紅外光一直到綠光范圍內(nèi)任何波長的LED，下標(biāo)X代表磷元素取代砷元素的百分比,。一般通過 PN結(jié)壓降可以確定LED的波長顏色,。其中典型的有GaAs0.6P0.4 的紅光 LED，GaAs0.35P0.65 的橙光LED,，GaAs0.14P0.86 的黃光 LED等。由于制造采用了鎵,、砷,、磷三種元素，所以俗稱這些LED為三元素發(fā)光管,。而GaN（氮化鎵）的藍(lán)光 LED ,、GaP 的綠光 LED和GaAs紅外光LED，被稱為二元素發(fā)光管,。而目前最新的工藝是用混合鋁(Al),、鈣(Ca) 、銦(In)和氮(N)四種元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED,，可以涵蓋所有可見光以及部份紫外光的光譜范圍,。

　　LED發(fā)光強(qiáng)度：

        發(fā)光強(qiáng)度的衡量單位有照度單位（勒克司Lux）、光通量單位（流明Lumen）,、發(fā)光強(qiáng)度單位（燭光　Candle power）.

　　1CD（燭光）指完全輻射的物體,，在白金凝固點溫度下，每六十分之一平方厘米面積的發(fā)光強(qiáng)度,。（以前指直徑為2.2厘米,，質(zhì)量為75.5克的鯨油燭，每小時燃燒7.78克,，火焰高度為4.5厘米,，沿水平方向的發(fā)光強(qiáng)度）

　　1L（流明）指1 CD燭光照射在距離為1厘米，面積為1平方厘米的平面上的光通量,。

　　1Lux（勒克司）指1L的光通量均勻地分布在1平方米面積上的照度,。

　　一般主動發(fā)光體采用發(fā)光強(qiáng)度單位燭光CD，如白熾燈,、LED等,；反射或穿透型的物體采用光通量單位流明L，如LCD投影機(jī)等,；而照度單位勒克司Lux,，一般用于攝影等領(lǐng)域,。三種衡量單位在數(shù)值上是等效的，但需要從不同的角度去理解,。比如：如果說一部LCD投影機(jī)的亮度（光通量）為1600流明,，其投影到全反射屏幕的尺寸為60英寸（1平方米），則其照度為1600勒克司,，假設(shè)其出光口距光源1厘米,，出光口面積為1平方厘米，則出光口的發(fā)光強(qiáng)度為 1600CD,。而真正的LCD投影機(jī)由于光傳播的損耗,、反射或透光膜的損耗和光線分布不均勻，亮度將大打折扣,，一般有50％的效率就很好了,。

　　實際使用中，光強(qiáng)計算常常采用比較容易測繪的數(shù)據(jù)單位或變向使用,。對于LED顯示屏這種主動發(fā)光體一般采用CD／平方米作為發(fā)光強(qiáng)度單位,，并配合觀察角度為輔助參數(shù)，其等效于屏體表面的照度單位勒克司,；將此數(shù)值與屏體有效顯示面積相乘,，得到整個屏體的在最佳視角上的發(fā)光強(qiáng)度，假設(shè)屏體中每個像素的發(fā)光強(qiáng)度在相應(yīng)空間內(nèi)恒定,，則此數(shù)值可被認(rèn)為也是整個屏體的光通量,。一般室外LED顯示屏須達(dá)到4000CD／平方米以上的亮度才可在日光下有比較理想的顯示效果。普通室內(nèi)LED,，最大亮度在700～2000 CD／平方米左右,。

　　單個LED的發(fā)光強(qiáng)度以CD為單位：

　　同時配有視角參數(shù)，發(fā)光強(qiáng)度與LED的色彩沒有關(guān)系,。單管的發(fā)光強(qiáng)度從幾個mCD到五千mCD不等,。LED生產(chǎn)廠商所給出的發(fā)光強(qiáng)度指LED在20mA電流下點亮，最佳視角上及中心位置上發(fā)光強(qiáng)度最大的點,。封裝LED時頂部透鏡的形狀和LED芯片距頂部透鏡的位置決定了LED視角和光強(qiáng)分布,。一般來說相同的LED視角越大，最大發(fā)光強(qiáng)度越小,，但在整個立體半球面上累計的光通量不變。

　　當(dāng)多個LED較緊密規(guī)則排放,，其發(fā)光球面相互疊加,，導(dǎo)致整個發(fā)光平面發(fā)光強(qiáng)度分布比較均勻。在計算顯示屏發(fā)光強(qiáng)度時,，需根據(jù)LED視角和LED的排放密度,，將廠商提供的最大點發(fā)光強(qiáng)度值乘以30％～90％不等,，作為單管平均發(fā)光強(qiáng)度。

　　LED的發(fā)光壽命很長：

　　生產(chǎn)廠家一般都標(biāo)明為100,000小時以上,，實際還應(yīng)注意LED的亮度衰減周期,，如大部分用于汽車尾燈的UR紅管點亮十幾至幾十小時后，亮度就只有原來的一半了,。亮度衰減周期與LED生產(chǎn)的材料工藝有很大關(guān)系,，一般在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下應(yīng)選用亮度衰減較緩慢的四元素LED。

　　配色,、白平衡：

　　白色是紅綠藍(lán)三色按亮度比例混合而成,，當(dāng)光線中綠色的亮度為69%，紅色的亮度為21％,，藍(lán)色的亮度為10％時,，混色后人眼感覺到的是純白色。但LED紅綠藍(lán)三色的色品坐標(biāo)因工藝過程等原因無法達(dá)到全色譜的效果,，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光,，稱為配色。

　　當(dāng)為全彩色LED顯示屏進(jìn)行配色前,，為了達(dá)到最佳亮度和最低的成本,，應(yīng)盡量選擇三原色發(fā)光強(qiáng)度成大致為3:6:1比例的LED器件組成像素。

　　白平衡要求三種原色在相同的調(diào)灰值下合成的仍舊為純正的白色,。

　　原色,、基色：

　　原色指能合成各種顏色的基本顏色。色光中的原色為紅,、綠,、藍(lán)，下圖為光譜表,，表中的三個頂點為理想的原色波長,。如果原色有偏差，則可合成顏色的區(qū)域會減小,，光譜表中的三角形會縮小,，從視覺角度來看，色彩不僅會有偏差,，豐富程度減少,。

　　LED發(fā)出的紅、綠,、藍(lán)光線根據(jù)其不同波長特性和大致分為紫紅,、純紅、橙紅、橙,、橙黃,、黃、黃綠,、純綠,、翠綠、藍(lán)綠,、純藍(lán),、藍(lán)紫等，橙紅,、黃綠,、藍(lán)紫色較純紅、純綠,、純藍(lán)價格上便宜很多,。三個原色中綠色最為重要，因為綠色占據(jù)了白色中69％的亮度,，且處于色彩橫向排列表的中心,。因此在權(quán)衡顏色的純度和價格兩者之間的關(guān)系時，綠色是著重考慮的對象,。

　    二,、LED防靜電要求

　　藍(lán)光、純綠光,、藍(lán)綠光,、白光、紫光,、紫紅光發(fā)光二極管屬于一級防靜電敏感器件,，在手持和封裝生產(chǎn)過程中請注意采取適當(dāng)?shù)姆婪洞胧韵聝H供參考：

　　必須能防止靜電產(chǎn)生：組裝人員操作時需穿戴防靜電服裝(如防靜電衣服,、帽子,、鞋子、指套或手套等)

　　必須能迅速將其表面或內(nèi)部的靜電散逸：組裝操作人員需配戴防靜電手腕帶,。

　　能提供屏蔽保護(hù)受靜電突然放電或電場沖擊：

　?、?組裝臺(工作臺)需使用防靜電臺墊，且接地,。

　?、?盛裝LED需使用防靜電元件盒。

　?、?烙鐵,、切腳機(jī),、錫爐（或自動回流焊設(shè)備）均需接地。

　　作業(yè)過程中,，盡可能避免直接觸摸發(fā)光管之管腳，取放時盡可能觸拿膠體部分,。

　　接地措施應(yīng)完全防止靜電產(chǎn)生,，工作臺、烙鐵,、切腳機(jī),、錫爐(或自動回流焊設(shè)備)之接地，必須用粗的鐵線引入泥土內(nèi),，,在鐵線未端系上大鐵塊,，埋入地表1米以下，各接地線均需與主線連接在一起,，操作人員配戴的靜電環(huán)若有引出線的,，亦需將引出線接通埋地線上。

　　半成品,、成品檢測設(shè)備亦需接地,。

　　三、LED使用注意事項

　?。?）LED的特性接近穩(wěn)二極管,，工作電壓變化0.1V，工作電流可能變化20mA左右,。為了安全,，普通情況下使用串聯(lián)限流電阻，極大的能量損失顯然不適合太陽能草坪燈,，并且LED亮度" title="LED亮度">LED亮度隨工作電壓而變化,。升壓電路是一個好辦法，也可以用簡單的恒流電路,，總之一定要自動限流,，否則將會損壞LED。

　?。?）一般LED的峰值電流50~100mA,，反向電壓在6V左右，注意不可超過這個極限,，尤其在太陽能電池反接或者蓄電池空載,，升壓電路峰值電壓過高時很可能超過這個極限，損壞LED,。

　?。?）LED溫度特性不好,，溫度上升5℃，光通量下降3%,，夏季使用更要注意,。

　　（4）工作電壓離散性大,，同一型號,，同一批次的LED工作電壓都有一定差別，不宜并聯(lián)使用,。若一定要并聯(lián)使用,，就應(yīng)該充分考慮均流的情況。

　?。?）超高亮白光LED色溫為6400~30000k,，目前低色溫的超高亮白光LED尚未進(jìn)入市場，所以用超高亮白光LED制造的太陽能草坪燈光穿透能力比較差,，這點在光學(xué)設(shè)計上要引起注意,。

　　（6）靜電對超高亮白光LED影響很大,，在安裝時要有防靜電設(shè)施,，工人要佩帶防靜電手腕，受靜電傷害的超高亮白光LED當(dāng)時可能憑眼睛看不出來,，但是使用壽命將會變短,。