生长LED有机层的晶圆制程

　 生长LED有机层的晶圆制程方法有气相晶圆(VPE）、液相晶圆（LPE）、金属有机化学气相淀积（MOCVD）、分子束晶圆（MBE）。它们生长LED有机层的材料分别有气相晶圆CaAsp、GaP，液相晶圆GaP，GaAlAs，金属有机物化学气相淀积InGaAlP、InCaN，分子束晶圆ZnSe等。　　气相晶圆比较简单，往往在晶圆生长后要再通过用扩散的方法制作PN结，所以效率低。　　液相晶圆已能一炉生长60-100片，生产效率较高，通过稼的重复使用成本也已降得很低，可用以制造高亮度GaP绿色发光器件和一般亮度的GaP红色发光器件，也可用它制造超高亮度GaAlAs发光器件。　　金属有机化学气相淀积法（MOCVD）是目前生产超高亮度InCaN蓝、绿色LED和InCaAIP红、黄色LED的主要方法，它既能精确控制生长厚度，又能精密控制晶圆层的组成。可用此法生长超高亮度LED结构中所需要的量子阱阶层和DBR反射结构种的20个左右的周期层，也适用于大量生产，是目前生产超高亮度LED的主要方法。　　分子束晶圆目前主要用于研制ZnSe白色发光二极管，效果很好，能生长小于10A的晶圆层，确定是生长数度较慢，每小时约1mm，装片容量也颇少，生产效率较低。 来源：Ledinside

LED结构、发光原理、光源特点及应用

一、LED的结构及发光原理　　50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。　　发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。　　二、LED光源的特点　　1.电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。　　2.效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%　　3.适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境　　4.稳定性：10万小时，光衰为初始的50%　　5.响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级　　6.对环境污染：无有害金属汞　　7.颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色　　8.价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。　　　　三、单色光LED的种类及其发展历史　　最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。　　70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。　　到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。　　90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。　　　　四、单色光LED的应用　　最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。　　汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。　　另外，LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。　　　　五、白光LED的开发　　对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。

色温小知识

色温定义:光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时,黑体的温度称为该光源的色温. 因为大部分光源所发出的光皆通称为白光,故光源的色表温度或相关色温度即用以指称其光色相对白的程度,以量化光源的光色表现.根据Max Planck的理论,将一具完全吸收与放射能力的标准黑体加热,温度逐渐升高光度亦随之改变;CIE色座标上的黑体曲线(Black body locus)显示黑体由红——橙红——黄——黄白——白——蓝白的过程.黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度,定义为该光源的相关色温度,称色温,以绝对温K(Kelvin,或称开氏温度)为单位(K=℃+273.15).因此,黑体加热至呈红色时温度约527℃即800K,其他温度影响光色变化. 光色愈偏蓝,色温愈高;偏红则色温愈低.一天当中画光的光色亦随时间变化:日出后40分钟光色较黄,色温3,000K;正午阳光雪白,上升至4,800-5,800K,阴天正午时分则约6,500K;日落前光色偏红,色温又降至纸2,200K.其他光源的相关色温度.因相关色温度事实上是以黑体辐射接近光源光色时,对该光源光色表现的评价值,并非一种精确的颜色对比,故具相同色温值的二光源,可能在光色外观上仍有些许差异.仅冯色温无法了解光源对物体的显色能力,或在该光源下物体颜色的再现如何. 不同光源环境的相关色温度光源色温 北方晴空 8000-8500k 阴天 6500-7500k 夏日正午阳光 5500k 金属卤化物灯 4000-4600k 下午日光 4000k 冷色营光灯 4000-5000k 高压汞灯 3450-3750k 暖色营光灯 2500-3000k 卤素灯 3000k 钨丝灯 2700k高压钠灯 1950-2250k 蜡烛光 2000k 光源色温不同,光色也不同,色温在3300K以下有稳重的气氛,温暖的感觉;色温在3000--5000K为中间色温,有爽快的感觉;色温在5000K以上有冷的感觉.不同光源的不同光色组成最佳环境。

LED显示屏控制系统的主要特点

　　室内全彩LED显示屏，系统采用了当今最新LED技术和控制理论，使全彩色LED显示屏价格更低、性能更稳定、功耗更低、单位面积解析度更高、色彩更逼真丰富、组成系统时电子组件更少、使得故障率降低。 1、用算法实现的256级灰度，设计中使用了颜色变换空间，“逐点动态色彩补偿技术”适合使用纯绿管或黄绿管制作的全彩色LED显示屏，该技术使LED显示画面的色彩能够保持原图像的绚丽。 2、扫描场频达到了240Hz以上，画面稳定无闪烁，在实际应用中，用摄像机拍摄显示屏，摄像机中观测到的图像十分清晰，若现场有电视转播，显示屏不会影响转播画面的质量。 3、发光管组成：1红+1纯绿+1蓝。来源：投影时代

为背光LCD和电视选择LED驱动IC

发光二极管（LED）的内在品质使它能够替代冷阴极荧光灯管（CCFL）成为下一代电视机、台式机和笔记本显示器的背光解决方案。LED的功耗远小于CCFL，寿命比后者长5倍，效率更高，显示器厚度更薄，亮度调节的精细度更小，使用低电压驱动器，而且本身就更加环保，因为LED与CCFL不同，它不含有汞或其它有害物质。不过，所有这些特性都只有在LED背光阵列与驱动IC之间实现很好的匹配之后才能得到完全的发挥。因此，设计人员只有在了解驱动IC的关键特性及功能之后，才能选出最适合应用需求的驱动IC。浏览一下驱动IC的数据单，会发现有许多参数需要考虑，本文将介绍的参数和功能是其中最重要的。参数 　　这些规范中的第一条是驱动IC能够接受的输入电压。如果输入电压范围较窄，那么它能够应用到的范围就比较小。此外，这样的IC芯片可能无法承受较大的输入电压摆幅以及在使用中总是存在的一些其它瞬态条件。　　驱动芯片的最大输出电压也很关键，因为每个LED都会产生1～4V的电压降。驱动芯片必须有足够高的输出电压，以提供阵列中多个LED所产生的电压降。最大输出电压和通道数决定了它能够支持的LED数量。　　这一结论同样适用于驱动芯片能够为每个通道提供的最大电流。它能够提供的电流必须与每种设计相匹配，重点在于所使用的LED类型。　　大多数便携式应用中所使用的LED需要20～30mA的电流，而显示器和电视中的LED通常会消耗40～120mA（不过在有些应用中LED需要高达350mA的电流）。一般而言，输出电压和输出电流的值越大越好，但是要注意到，高输出的驱动芯片的成本通常要高于低输出的同类产品，因此对驱动芯片和应用进行严格匹配可以节省设计成本。　　驱动IC可以提供的通道数是从几个到16个，甚至更多。选择几个通道数“合适”的驱动芯片完全是由系统需求所决定的。而目标是使用尽可能少的驱动芯片来满足系统需求，以降低成本和复杂性。　　但是，驱动芯片能够支持的串联LED数量不仅取决于它的通道数，也取决于芯片的最大输出电压。例如，低输出电压的16通道驱动芯片可支持80个LED，可能只能支持5个LED的串联；而高输出电压的10通道驱动芯片可支持160个LED，或许只能够支持16个LED的串联。 LED 　　根据显示器尺寸的不同，LED的数量可能从10英寸显示器的30个，到大屏幕平板电视的1000多个。因为这些LED的光输出取决于电流，所以严格地满足所有LED的电流需求是很重要的，尽管同所有其它电子零部件一样，每个LED的特性也不尽相同。　　如果不将这些差异降至最低，那么在显示器上将会出现明显的亮度不均匀。驱动IC对电流进行控制，将电流的变化维持在电流匹配规范所指定的很小的范围内。对笔记本和显示器而言，较理想的目标是±2%或更小；对电视机则是±1%。　　因为LED的许多属性会随着LED电流的变化而变化，所以亮度调节功能应该使用脉宽调制（PWM）控制来实现，保持导通状态下的电流恒定不变。虽然有些系统使用外部PWM信号（例如，有些笔记本电脑使用直接PWM控制），但是带有板载PWM发生器的驱动芯片通常是更好的选择。这样的器件不需要外部PWM发生器，能够简化系统设计。有些驱动IC同时支持这两种方式。　　许多现有背光应用中所使用的PWM频率都低于1kHz，在有些情况下，如果使用低成本的陶瓷电容器，可能会产生人耳能够听到的噪声。通过选择支持PWM频率范围宽（包括那些人耳听不到的频率）的器件，能够避免这个问题。 　　例如，飞思卡尔的10通道MC34844 LED背光驱动芯片就满足这样的要求。有些驱动芯片也提供了与其它器件或外部源进行同步的功能，以降低由器件的相互作用所产生的谐波和拍频引起噪声的可能性，并消除某些视觉假象。　　驱动芯片调节LED亮度时能够实现的粒度或精度取决于芯片的位数。这个数字越大，PWM信号能够划分的增量就越小，就能够提供更好的亮度控制。例如，MC34844 LED驱动芯片是8位，就能够将LED的亮度调节至256个等级中的任意一级。　　在驱动芯片的规范中，PWM高/低电平的转换时间应该越短越好，这样才能够保证即使在占空比很小的情况下，输出的也是精确的方波脉冲。这一点对于确保更严格的电流匹配以及线性度更好的亮度调节范围是必不可少的。 　　在高PWM速率下，如25kHz，能够提供低至1个最小有效位（LSB）的线性亮度调节的驱动芯片能够提供最好的性能。但是，转换速率也不能太快，因为更高的频率可能会引起振荡以及其它形式的电磁干扰（EMI）。50ns左右的速度能够满足这个需求，同时将效率最大化。 　　尽管有些LED驱动IC不带有通信接口，但是在许多背光应用中所使用的器件最好带有这项功能，而且这种接口对于带有板载PWM发生器的器件特别重要。这种接口简化了编程、故障监控以及其它功能，在内部集成电路（I2C）类型中最为常见。对于那些需要高速更新的系统而言，低电压差分信号（LVDS）等接口变得越来越普遍。 　　带有板载升压变换器的驱动芯片不再需要外部电路来实现这项功能。此外，最好使用集成开关，因为它消除了板载互连造成电磁干扰的可能性，简化了材料清单（BOM），节省了PCB面积，也不再需要设计人员指定能够很好地匹配驱动芯片的晶体管。所使用的升压频率变动范围是很广的，而且有时是可编程的。 　　较高频率（如1.2MHz）的优势在于能够使用更小的电感和电容。动态余量控制（DHC）模式是另一项重要的功能。它测量所有连接到升压变换器的LED串，并自动将输出电压调节到驱动这些LED串所需要的最低电压值。这样做会使得电流镜中的线性驱动芯片两端的电压降减小，驱动功耗降低，从而使总体效率升高。 　　带有光环路控制的驱动芯片使得设计人员能够使用光传感器来补偿LED的温度和寿命变化。热传感器也可以用来对热效应进行补偿。光传感器也可以用于调节背光的亮度作为对周围环境变化的响应，在黑暗的环境中调节显示的亮度。 　　理想的LED驱动IC应该包含许多对驱动芯片和LED进行保护的功能。在某个LED或LED串出现故障的时候，LED短路/开路保护能够让背光继续工作。此外，过电压，过电流以及过热保护为驱动芯片和LED提供了必要保障。欠压锁定被用来确保驱动芯片不会工作在指定范围以外，因为那样可能会造成器件无法正常工作。 最后的考虑　　记住，带有大量片上功能的驱动芯片可以减少电路所需要的PCB面积以及材料清单。它们同时也会降低设计的复杂性，因为设计人员不再需要设计外部电路或为之选择最好的零部件。当然，在不同的应用中每项功能的重要性会有所不同，并且被选中的驱动IC是根据其价格与系统性能的对比而选出的。

电子镇流器的工作

1、
对电子镇流器正常工作的要求由于气体放电灯的固有光电转换机制——负阻工作特性（V-I），电子镇流器电路必须符合这个机制的伏-安特性，并应经历以下几个工作阶段才能使灯管正常工作：
①
点火。将灯管内的惰性气体（如氩、氙等）从非导电状态激发成导电状态，这是一个强电场下的电离过程，通过在灯管两电极之间施加较高电压来实现点火。点火是高强度气体放电灯实现弧光放电的必要条件。
②
繁流。当灯管两电极之间电压继续增加时，放电气体电离子在电场加速下使更多的气体原子电离，离子繁殖是雪崩式的，导致辉光和间断弧光放电，此时灯管两电极间电压略有增加就会导致灯管放电电流迅速增长。
③ 负阻效应。当灯管电压上升到峰值时，灯管将进入具有负阻特征的亚辉光放电区，灯管两端电压随着灯工作电流的继续增长而迅速跌落。此时灯管处于恒功率工作状态。 ④
异常辉光放电。当灯管电流一直增长下去，灯管电压将跨过谷点随电流增长而逐步上升，此时灯管耗散将会显著增长，使灯管过热而使灯管寿命大大缩短。 ⑤
弧光放电。灯管电压进一步升高将发生电流击穿，在该状态下灯管呈现极低阻抗，放电电流可能激增几个数量级，此时灯管的两端电压相对稳定，放电电流为连续电流，弧光放电能够完全自持，这是由辉光放电演变为弧光放电的明显特征。
⑥ 热点火。工作中的高压气体放电灯熄灭后随即再点燃是个必须考虑的特殊问题，在热状态下高压气体放电灯的启动电压较冷态高，重新点火需要更高的点火启动电压。 ⑦
寿命因素。高压气体放电灯的寿命能达到4×104h以上，2×104h时是有关标准规定的下限。影响灯管寿命的主要因素有电极损耗、活性元素放射性的衰减和灯管过热等。归纳以上几点：点火、繁流、弧光放电等三个阶段是引燃灯管的启动过程，负阻弧光放电是灯管的正常工作区，电子镇流器的点火启动电路必须满足以上几个基本要求。气体放电的伏安（V-I）特性曲线如图1所示。实用中气体放电灯一般采用交流电供电，在交流供电下灯管两端电极损耗均匀、可以延长气体放电灯的寿命一倍（相对直流供电而言）。
2、
荧光灯的点火和多次点火正如前面所介绍的，对冷阴极的荧光灯的点火峰值电压应大于800Vrms，具体点火峰值电压值和灯管的型号有关，由于冷阴极荧光灯的点火存在阳极材料测射的问题，频繁的开关灯会明显降低灯管的使用寿命。如果采用预热启动工作方式，则会明显改善灯管的使用寿命和降低灯管点火电压，一般而言荧光灯管的阴极预热时间取0.4s左右。在荧光灯管的预热工作期间，加到荧光灯管的电压大约为250V，不足以启动荧光灯管工作，荧光灯管冷启动和预热启动的工作特性对比如图2所示，可见，环境温度对荧光灯管的启动点火电压有明显的关系。

LED导电银胶、导电胶及其封装工艺

一导电胶、导电银胶 导电胶是IED生产封装中不可或缺的一种胶水，其对导电银浆的要求是导电、导热性能要号，剪切强度要大，并且粘结力要强。 UNINWELL国际的导电胶和导电银胶导电性好、剪切力强、流变性也很好、并且吸潮性低。特别适合大功率高高亮度LED的封装。 特别是UNINWELL的6886系列导电银胶，其导热系数为：25.8剪切强度为：14.7，堪称行业之最。 二封装工艺 1.LED的封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。 2.LED封装形式 LED封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。 3.LED封装工艺流程 4．封装工艺说明 1.芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill） 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求 电极图案是否完整 2.扩片 由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。 3.点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。） 工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。 由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。 4.备胶 和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上，然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均适用备胶工艺。 5.手工刺片 将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的芯片，适用于需要安装多种芯片的产品. 6.自动装架 自动装架其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先在LED支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。 自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤，特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。 7.烧结 烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。 银胶烧结的温度一般控制在150℃，烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃，1小时。 绝缘胶一般150℃，1小时。 银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途，防止污染。 8.压焊 压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作。 LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程，先在LED芯片电极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球，其余过程类似。 压焊是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的是压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状，拉力。 对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题，如金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀（钢嘴）选用、劈刀（钢嘴）运动轨迹等等。（下图是同等条件下，两种不同的劈刀压出的焊点微观照片，两者在微观结构上存在差别，从而影响着产品质量。）我们在这里不再累述。 9.点胶封装 LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型，选用结合良好的环氧和支架。（一般的LED无法通过气密性试验）如右图所示的TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高（特别是白光LED），主要难点是对点胶量的控制，因为环氧在使用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。 10.灌胶封装 Lamp-LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的LED支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED从模腔中脱出即成型。 11.模压封装 将压焊好的LED支架放入模具中，将上下两副模具用液压机合模并抽真空，将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中，环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。 12.固化与后固化 固化是指封装环氧的固化，一般环氧固化条件在135℃，1小时。模压封装一般在150℃，4分钟。 13.后固化 后固化是为了让环氧充分固化，同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘接强度非常重要。一般条件为120℃，4小时。 14.切筋和划片 由于LED在生产中是连在一起的（不是单个），Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片pcb板上，需要划片机来完成分离工作。 15.测试 测试LED的光电参数、检验外形尺寸，同时根据客户要求对LED产品进行分选。 16.包装 将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装

LED品质的影响因素

尽管LED可以从相当广泛的渠道获得货源，但它的选择依然是需要仔细斟酌的。大部分设计者认为所有LED产品的品质都是一样的。然而，LED的制造商和供应商众多，亚洲生产商向全球供应低成本的LED。令人吃惊的是，在这些制造商中只有一少部分能够制造出高品质的LED。对于只用作简单指示作用的应用，低品质的LED就足以满足要求了。但是在许多要求一致性、可靠性、固态指示或照明等领域里必须采用高品质的LED，特别是在恶劣环境下，例如在高速公路、军用/航空，以及工业应用等。在纽约地铁站等环境中，安全要求是很苛刻的，LED必须符合高质量的要求根本因素。区分LED质量高低的因素是哪些？如何说出两种LED的差别？实际上，选择高质量的LED可以从芯片开始，直到组装完成，这期间有许多因素需要考虑。Tier-One LED制造公司能够生产优良的、指标一致的晶圆是从高品质的LED制造材料做起的，进而可以制造出优良的芯片。在决定LED所有性能指标的条件中，晶圆生产工艺所采用的化学材料是相当重要的因素。一片2英寸晶圆可以切割出6000多个LED芯片，这里面仅有个别芯片的性能指标与整体不同。而一个优秀的芯片生产商制造的芯片在颜色、亮度和电压降等方面的差异性非常小。当LED芯片封装完成后，它们的许多性能指标就有可能存在很大的差别，如视角。此外，封装材料的影响也是相当大的，例如，硅树脂就比环氧树脂的性能好。分类能力优秀的LED制造商不仅能制造高质量的芯片，而且也具有根据LED的颜色、亮度、电压降和视角的不同而对其进行分类包装的能力。高品质LED供应商会向客户提供工作特性一致的产品，而品质较低的LED供应商则只能提供类似于“混装”的LED。对于高端的、质量要求严格的应用领域，例如机场跑道的边界灯，必须满足FAA级的颜色和亮度规范，为保证性能和安全，LED包装的一致性也是被严格限定的。包装等级较差的LED被用在要求严格的应用领域会导致过早发生故障等一系列非一致性问题，很有可能酿成重大事故。为了避免设备停机和保证设计中规定的LED具有可靠的工作特性，在高端和质量要求严格的应用中避免使用“混装”产品是相当重要的。产品配套能力除了分立LED，LED的组装和供电对于它的性能、亮度和颜色等指标都有非常重要的影响。由于环境温度、工作电流、电路结构、电压尖峰和环境因素等都能够影响LED的性能指标，恰当的电路设计和组装是保护LED和保证性能的关键。LED制造商也使用多种技术和不同的材料来设计电路结构和组装，大多数情况下，LED装配者的经验高低的差别会造成同一个应用中的LED在整体性能和可靠性上存在差异。随着LED需求的迅速增长，服务全球市场的制造商和组装厂同样迅速增加。但令人遗憾的是，激增的支持厂家不仅大量采用低品质的LED，他们的封装和LED设计工程师经验也相对不足。因此，除了通过已有的经验准确筛选LED供应商外，OEM厂商也必须考察他们的电路设计和组装技术以确保满足设计规范，以及设计是否提供了足够的散热能力，因为导致LED发生故障和性能不一致的主要因素是过热。为确保满足设计要求，OEM必须检测LED的组装和电路结构第三方测试为了消除测试中存在的不公正，许多公司都委托第三方来测试LED的组装和电路结构。一个LED器件可能在苛刻环境下测试或使用数周。在测试过程中，同时进行压力、温度循环、电压固定/变化、电流固定/变化等测试，其他苛刻环境条件下的测试来决定LED是否满足应用的要求。测试前后发生的大量的参数改变都要被记录下来，同时要监视被测LED亮度、颜色和电压降的变化。加速生命周期测试是特殊应用领域内避免故障的一个关键测试。测试有助于确保筛选出那些期望至少可以工作100000小时，但仅工作1000小时就提前发生故障的LED。这种情况是可能出现的，因为低品质的LED（也可能是组装设计得不合理的高品质LED）在工作1000小时后亮度就会降低。实际上，一个低品质的LED如果有更高的驱动电流，在工作初期会比高品质的LED更亮，然而，过高的电流会使LED发热过快，最终结果是亮度变暗或烧毁。另外，组装技术在某种程度上对LED性能的影响要比芯片本身还大的例子也是有的。设计工程师应该向LED供应商索要LED的可靠性规范，并且也应该进行LED的组装测试以保证亮度比较高的确实更好。有些优秀的LED供应商可以保证他们的LED组装技术的可靠性能够持续三年或更长，并且可以进一步提供包含高品质LED和针对特殊应用而进行的恰当设计在内的最终LED产品。检测的重要性两个在运输领域内的应用有助于解释充分的测试如何防止LED在提供高度可视性的应用中发生故障。在20世纪90年代早期，LED用于轿车和卡车的刹车灯。有些LED设计很快就出现了性能指标上的不一致性，并很快烧毁了，其原因或许是由于LED的质量问题，或许完全是产品本身的设计问题。直到最近，在交通信号灯方面，当LED成为更合适的光源时，这种现象才被重视。设计布满LED的直径8英寸或12英寸的印制板的公司必须在选择LED和改善设计等方面考虑环境和应用需求。以上任何情况，如果压力测试或加速生命周期测试都已经做过了，就可以认为是高质量的LED或LED的组装是合格的，也就可以应用在需要更长使用寿命和更高可靠性的场合了。合理使用不是每个应用都需要高质量LED组装技术的。如果LED的组装不符合苛刻环境的要求，应用也不一定会出现较大的安全风险，或者，如果最终产品的维修成本不是很高，采用差一些的组装技术也许更合适。最根本的一点是LED必须是能够买得起的。因此，在成本要求限制之内，就必须考虑供应商产品的包装等级、组装设计的经验和测试等因素。满足应用及市场需求的设计是服务于最终用户的最有效手段。如果应用需要高端解决方案，那么芯片供应商的选择、设计经验，以及测试都是应该考虑的因素。如果不考虑高端产品的销售价格，就应该仔细斟酌区别好与坏LED的其他相关因素。具备对包装等级进行分类能力的LED供应商，以及能够进行可靠性、加速生命周期测试的厂商是可以进行长期合作的，这有助于制造商采用更可靠的LED开发高端产品。

LED显示屏的选用与维护

　　LED显示屏具有亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定等优点，其应用涉及社会经济生活的许多领域，如证券交易、金融信息；港口、车站旅客引导信息；体育场馆、道路交通信息；调度指挥中心信息；室内外广告等的显示。　　LED显示屏是20世纪80年代才逐渐兴起的电子产品，故部分家电维修人员对LED显示屏的选用与维护的知识还比较陌生，本文就此作一叙述。期望能激发起大家对LED显示屏及LED其他产品的兴趣。　　一、LED显示屏的分类　　1．按工作方式分主要有两大类：全功能型显示屏和智能型显示屏。两者均采用国际标准8×8LED矩阵模块拼装而成(屏体表面完全相同，基本显示功能相同)。二者主要差别在于：　　智能型显示屏平时无需连接上位机，显示屏有内置CPU，能掉电保存多幅画面，可脱离上位机独立运行。有些屏内还有时钟芯片，可自动显示日历及时钟。当需要修改显示内容时，通过RS232接口连接微机即可修改。而全功能型显示屏则必须连接一台微机才能工作。　　智能型显示屏的显示方式通常较少，只有弹出式、拉幕式、上滚式、下滚式等几种显示方式。而全功能型显示屏则显示方式多样(如果用专业软件制作播放节目，则显示方式有无限种)。　　智能型显示屏操作简单：全功能型显示屏则需有专人操作维护(如果要制作动画节目，还需专门知识)。　　2．按颜色种类分有单色和彩色显示屏。单色显示屏采用标准8×8单色发光二极管矩阵模块标准组件。一般为红色，可显示各种文字、数据、两维图形。室内单色显示屏经济实用，只是色彩有些单调。　　彩色显示屏采用标准8×8双基发光二极管矩阵模块，每一像素点内有红、绿两只发光二极管。当两管同时点亮时，则显示黄色。故双基色管显示屏可发出红、绿、黄三种颜色，可彩色显示各种文字、数据、动画等。此外，还可与各种数据设备连接，显示实时动态数据和广告，具有较佳的信息显示效用，这是目前使用最广泛的LED显示屏。　　彩色灰度显示屏采用标准8×8双基LED矩阵模块，每一像素点有红、黄、绿三种颜色，每种基色有16×16级灰度=256或256×256级灰度=64k种颜色，甚至更多种颜色。彩色灰度屏层次丰富，表现力极佳。可以显示照片、图像、三维图形、动画以及视频图像等内容，表现细腻丰富，视觉效果逼真感人。　　3．按点阵密度分主要有普通密度和高密度显示屏。显示屏的密度与像素直径有关，像素直径越小，显示屏的密度越高。在具体选型时，观看距离越近，显示屏的密度应越高；观看距离越远，对显示屏的密度可适当降低。室内型标准为8×8LED矩阵模块中，φ5mm和φ3.7mm最为常见。　　二、LED显示屏的性能要求　　1．发光管最主要是对发光管内的发光管芯的选用。目前中高档发光管管芯的生产厂家主要有日本的日亚公司、丰田公司、美国的科瑞公司、惠普公司、德围的西门子公司、台湾的国联公司、鼎元公司和光磊公司等，其中，日本、美国及欧洲的公司主要以生产纯蓝纯绿发光管芯为主，而台湾公司则以生产红绿管管芯为主。　　从目前的实际应用及红绿色彩搭配看，一红四绿的显示屏，红管采用的是四元素的红，绿管采用的是三元素的绿。在管芯的使用上，一般采用台湾国联公司的712SOL红管管芯，采用台湾鼎元公司的113YGU绿管管芯，这种管芯的搭配是目前双基色室内显示屏配置较高的一种。另外，还有2红加1纯绿的配置方式(室外双色)。　　2．集成元器件光电驱动电路接收来自计算机传至分配卡中的数字信号，驱动发光体的亮与暗，从而形成我们需要的文字或者图形，其质量是否可靠稳定，直接决定了发光体能否正常工作。从目前室外屏的运行来看，故障率出现最高的地方就在光电驱动部分，因为所选用的集成IC器件的质量直接决定了光电驱动部分的质量。目前，室外显示屏采用的通用芯片是4953和HC595配对。档次高一点的，采用专用驱动芯片和美国德州生产的6B系列的595芯片。　　3．电源LED显示屏的电源要求保证在5年故障低于1％，电源质量的好坏取决于对元器件的筛选和电源生产厂家对质量的控制情况。目前市场上电源的品牌比较多，国产的有常州创联、思达、上海衡孚及台湾的明伟。从实际使用上看，国产电源常州思达的电源稳定性好，使用寿命长。　　4．编辑系统和播放系统软件系统软件的总体要求是能提供简单和交互的节目制作／播放环境，可采用层次化、模块化的设计方法，具有良好的可靠性和可扩充性。　　三、图文显示屏的基本结构和控制方式　　1．基本结构 LED图文显示屏由屏体、计算机、控制器、点阵显示单元和电源等部分组成。图1为LED显示屏电路框图。　　(1)屏体屏体的主要部分是显示点阵，行列驱动电路，或者包括其他电路(并没有严格规定，可根据需要和印刷电路板的布置而定)。显示点阵多采用8×8单色或双色显示单元拼接而成。例如，32×128的条屏，需要所有64块8×8的显示单元，按4×16块方式组成。　　(2)智能显示单元该单元是独立完成显示任务的小系统或是整个LED图文显示屏系统的某一局部，它可显示汉字、线条以及简单图形。主控器件一般是采用单片机，并扩展有RS-485通信接口、汉字库及显示缓冲器等。每个智能显示单元都有自己的编号或地址。根据LED图文显示屏系统尺寸大小的需要，可选用相应数量的智能显示单元。　　(3)主控器它的主控器件采用单片机，并扩展有汉字库、带掉电保护的数据存储器、实时日历钟以及两个HS-485通信接口等，它们均嵌入到LED图文显示屏系统中。两个通信接口中，一个与计算机进行通信，通信距离可达数百米；另一个完成与各个智能显示单元的通信。　　主控器的主要功能有：接收计算机送来的命令和显示数据；将命令或数据传送给相应的智能显示单元，并负责各智能显示单元显示的同步。　　在实际应用中，由主控器和各智能显示单元组成的LED图文显示屏系统是可独立工作的显示系统。　　(4)计算机计算机及相应的应用软件完成的主要功能是：当需要更换显示内容时，把更新后的显示数据送到主控器中；当需要改变显示模式时，给主控器传送相应的命令；当需要联机动态显示时，给主控器传送实时显示数据。　　由于图文显示屏的显示数据只有通断信息，而不包括灰度信息，其数据量不大，加之显示内容的更新速度比较慢，所以，上、下位机之间的数据传送可以采用串行异步通信方式。串行通信接口电平可根据需要选择RS232、RS422或RS485标准。　　2．控制方式 LED图文屏的应用很广，对不同的应用环境及应用要求，可采用不同的控制方式。(1)群显式它适合于图文屏数量很多，且每个屏显示的内容是相同的场合，如商场、会场等。群显式可以用一台上位机连接多台下位机(图文屏)，如图2所示。它由上位机统一进行控制，通信采用广播方式：由上位机发出信号，各个下位机同时接收。　　当各个图文屏需要显示不同内容时，可通过对下位机编号进行区别。上位机发送信息时，在发送显示数据之前先发送需要接收信息的下位机编号，各个下位机在接收到编号后，判断自己是否应该接收下面的显示数据。这样，只有应该接收显示数据的下位机才继续接收，而其他下位机对后续数据不予理睬，可实现各个图文屏显示不同的内容。(2)红外遥控式在有一些场合，图文屏的显示内容相对简单，内容的变化也不频繁，可以考虑不要上位机。由下位机自己存储若干必需的显示数据，用红外遥控的方法，由值班人员现场选择内容。我们可以利用电视机的红外遥控器改造成为图文屏的遥控器。　　(3)无线遥控式有的应用场合，图文屏的布置非常分散，屏与屏之间的距离可能很长。在这种情况下。上位机与下位机之间的通信介质再采用有线方式。就可能很不经济或不现实了。这时，可采取无线方式进行上、下位机之间的通信。四、显示屏的选用　　选择LED显示屏要结合自身的需求、场地的限制以及投资等诸多因素来决定。例如：要看显示屏是用在室内还是室外；主要用途是主要显示文字、或主要显示简单的图片及文字、或主要播放各种视频信号、动画、图像及文字等情况；另外，显示屏的观看距离和准备采取哪种控制方式(同步控制或异步控制或无线控制等)也是非常重要的因素。　　一般来说，如果图像要求高和可视距离近，则选择点密度规格高的双基色或全彩色的显示屏；如果文字播放量大，则选择点密度低的规格。此外，还应该根据资金情况选择全色、双基色或单色显示屏，根据装修情况选择不同的外框用材，根据使用特点选择不同的控制方式。　　具体来说，选用LED显示屏应注意下面几点：　　1．尽量选用新型广视角管 它视角宽阔，色彩纯正，一致协调，寿命超过10万小时。　　2．显示屏的外封装选择目前最流行的外封装是带遮沿方形筒体，硅胶密封，无金属化装配。其外形精致美观，坚固耐用，具有防阳光直射、防尘、防水、防高温、防电路短路五防特点。　　3．根据不同LED显示屏的特点，结合用户的实际需求，选择合适的显示屏。　　(1)对于车站、码头、大市场的出入口、电梯口的人流引导，使用d5.0mm单色显示屏。具有字体清晰，价格低廉、机群控制的优点。　　(2)对于银行、商场等场合用于展示企业形象、广告等应用，要求价格低廉，使用φ3.75mm双基色显示屏。如果要求显示效果好，可使用φ5mm全彩色显示屏。　　(3)对于大厅等面积大的场合，使用φ5mm双基色显示屏。如果要求显示效果，使用φ10mm全彩色显示屏。　　(4)对于银行、邮政、电力等营业大厅，用于对服务窗口的功能定义，使用φ3mm或φ5mm显示屏显示，以便于随时更换窗口的服务功能。　　4．室外显示屏因为使用环境恶劣，对质量有更高的要求，要考虑的因素很多。　　(1)从使用角度看，全彩色屏是今后的主流。因其亮度高、色彩全、可全天侯工作，但价格偏高。(2)从应用的角度看，满足用户需求的产品就有存在的理由。双基色显示屏在显示文字、色彩要求不高，没有蓝色的场合，以其价格低廉、成熟稳定占领着很大市场。　　(3)室外屏的朝向、距离对价格起着决定性的作用。距离越远，像素越大、亮度越高。朝向东北的要比朝向西南的显示屏便宜得多。　　(4)屏体及屏体与建筑的结合部必须严格防水防漏。屏体要有良好的排水措施，一旦发生积水能顺利排放。　　(5)在显示屏及建筑物上安装避雷装置。显示屏主体和外壳保持良好接地，接地电阻小于3Ω，使雷电引起的大电流及时泄放。　　(6)安装通风设备降温，使屏体内部温度在-10℃～40℃之间。也可在屏体背后上方安装轴流风机，排出热量。　　(7)选用工作温度在-40℃～80℃之间的工业级集成电路芯片，防止冬季温度过低显示屏不能启动。　　四、常见故障及处理办法　　1．显示屏没有显示　　(1)检查屏体的供电情况，用试电笔或万用表检测开关连接处的用电器端是否有电。开关是否出现问题，或者检查线路是否断线。　　(2)与计算机同步的显示屏，首先检查计算机是否进入休眠状态；如果进入休眠，先进入控制面板，点击电源管理，将系统等待和关闭监视器的选项选择从不选项，这样，计算机不会休眠，显示屏可正常工作；如果没进入休眠，可以打开机箱，查看控制卡和通讯电缆是否插接牢靠，检查通讯电缆是否有断线。2．显示文件不全或位置不对　　(3)检查软件中的显示位置和屏体大小的参数，是否与安装工程师给的一致。如不知道参数，可先在屏体上数一下长和宽的像素点数，当屏体大小确定后，再看屏体上的显示区域相差多少，然后回到计算机处进行调节，直到位置吻合为止。　　(4)如果出现显示不全面，应检查所做的文件大小是否与屏体的屏体大小一致。　　(5)打开机箱，检查控制卡上是否有短路。 3．通讯显示屏通讯不上　　(6)检查软件中的参数是否与安装工程师给的一致。　　(7)检查串口是否接牢，通讯线是否有断线的地方。　　2．显示屏抖动，有横条　　检查连接计算机的共地线是否松动，或通讯电缆是否松动。如果操作人员不能判断问题的原因，或对计算机不是很了解，不要轻易拆开机箱，可与厂家联系后再予以处理。来源:中国电子报

大功率LED路灯技术指标

目前，LED照明技术日趋成熟，大功率LED光源功效已经达到80lm/W以上，这使得城市路灯照明节能改造成为可能。LED路灯，特别是大功率LED路灯，正以迅猛的速度冲击传统的路灯市场。 大功率LED路灯 顾名思义是功率大于30瓦以上，采用新型LED半导体光源的路灯。目前LED路灯的标准一般是路面照度均匀度（uniformity of road surfaceilluminance)的平均照度0.48。光斑比值1：2，符合道路照度。（实际1/2中心光斑达到25LUX,1/4中心光强达到15LUX，16米远的最低光强4LUX，重叠光强约6LUX。目前市场路灯透镜材料为改良光学材料，透过率≥93％，耐温-38－+90度，抗UV紫外线`黄化率30000小时无变化等特点。它在新型城市照明中有非常好的应用前景。对深度的调光，且顏色和其他特性不会因调光而变化。太阳能LED路灯就是指采用太阳能硅板为供应电源的LED路灯。目前LED路灯的标准一般是：1. 光的转化率17%，（每平方太阳能量为1000W，实际利用效率为170W）2. 目前市场路灯透镜材料为改良光学材料，透过率≥93％，耐温-38－+90度。3.LED路灯透镜 ，主要用于LED路灯的透镜，光斑为矩形，材料是PMMA光学材料，透过率≥93％，耐温-38－+90度，抗UV紫外线`黄化率30000小时无变化等，4. 路面照度均匀度（uniformity of road surfaceilluminance)的平均照度0.48。光斑比值1：25.符合道路照度。（实际1/2中心光斑达到25LUX,1/4中心光强达到15LUX，16米远的最低光强4LUX，重叠光强约6LUX。6.它在新型城市照明中有非常好的应用前景。对深度的调光，且顏色和其他特性不会因调光而变化。7.适应湿度：≤95％8.品质保证：2年儘管LED路灯的发展速度迅猛，但led路灯的标准却相对滞后。在全球范围内，LED的路灯标准也不是都没有，像LED路灯的欧洲标准现在就有。事实上，各地区对LED路灯的标准，在指标上不尽相同，我们所做的LED路灯要在标准上符合销售区的要求，因此投标LED路灯工程要深入研究当地的LED路灯标准，只有这样才会在激裂的市场竞争中佔有一席之地。来源：LEDinside

LED灯生产问题及解决方案

一、LED封装短烤离模后长烤变色。原因：1、烘箱内堆放太密集，通风不良。2、烘箱局部温度过高。3、烘箱中存在其他色污染物质。解决：改善通风。去除色污，确认烘箱内实际温度。二、LED气泡问题。原因：1.碗内气泡：支架蘸胶不良。2.支架气泡：固化温度太高，环氧固化过于激烈。3.裂胶、爆顶：固化时间短，环氧树脂固化不完全或不均匀。AB胶超出可使用时间。4.灯头表面气泡:环氧胶存在脱泡困难或用户使用真空度不够，配胶时间过长。解决：根据使用情况，改善工艺或与环氧供应商联系。三、不易脱模。原因：AB胶问题或胶未达固化硬度。解决：与供应商联系，确认固化温度和时间。四、LED黄变。原因：1、烘烤温度太高或时间过长； 2、配胶比例不对，A胶多容易黄。 解决：1、A/B在120-140度/30分钟内固化脱模，150度以上长时间烘烤易黄变。2、A/B在120-130度/30-40分钟固化脱模，超过150度或长时间烘烤会黄变。3、做大型灯头Oslash；8、Oslash；10时，要降低固化温度。五、LED支架爬胶。原因：1、支架表面凹凸不平產生毛細現象。2、AB胶中含有易挥发材料。解决：请与供应商联系。六、红墨水失效原因：AB胶固化不完全，密封性不良。解决：1、加强AB胶混合搅拌，并正确控制固化及老化温度，使AB胶固化完全。七、同一排支架上的灯，部分有着色现象或胶化时间不一，品质不均。原因：搅拌不充分。解决：充分搅拌均匀，尤其是容器的边角处要注意。八、加同一批次同一剂量的色剂，但做出的产品颜色不一样。原因：色剂浓度不均；或色剂沉淀。解决：色剂加温，搅拌均匀后再使用。来源：东方LED网

食人鱼LED的封装

可以把LED的芯片封装成图1所示的食人鱼形状，这种LED很受用户的欢迎。为什么把这种LED称为食人鱼呢？因为它的形状很像亚马孙河中的食人鱼。用食人鱼来命名LED发光器件的一种产品，也是从国外传来的。
图1 食人鱼LED
食人鱼LED产品有很多优点，由于食人鱼LED所用的支架是铜制的，面积较大，因此传热和散热快。LED点亮后，pn结产生的热量很快就可以由支架的四个支脚导出到PCB的铜带上。这种LED食人鱼管子比φ3mm、φ5mm引脚式的管子传热快，从而可以延长器件的使用寿命。一般情况下，食人鱼LED的热阻会比φ3mm、φ5mm管子的热阻小一半，所以很受用户的欢迎。
1、 食人鱼LED的封装工艺
食人鱼LED的封装有其特殊性，首先要选定食人鱼LED的支架（如图2所示）。根据每一个食人鱼管子要放几个LED芯片，需要确定食人鱼支架中冲凹下去的碗的形状大小及深浅。
图2 食人鱼的支架
在使用支架时要把它清洗干净，并将LED芯片固定在支架碗中。经过烘干后把LED芯片两极焊好，然后根据芯片的多少和出光角度的大小，选用相应的模粒。在模粒中灌满胶，把焊好LED芯片的食人鱼支架对准模粒倒插在模粒中。待胶干（用烘箱烘干）后，脱模即可。然后放到切筋模上把它切下来，接着进行测试和分选。食人鱼LED的技术指标与其他方式封装的LED的技术指标是一样的。对于多个芯片封装在一个食人鱼支架上时应考虑有关的热阻，应尽量减小热阻，以延长使用寿命。
由于食人鱼LED有四个支脚，因此为了把食人鱼LED安装在印制电路板上，应在其上留有四个洞。因为LED的两个电极连在四个支脚上，所以两个支脚连通一个电极。在安装时要确认哪两个支脚是正极，哪两个支脚是负极，然后进行PCB的设计。
食人鱼封装模粒的形状也是多种多样的，有φ3mm圆头和φ5mm圆头，也有凹型形状的平头形状。根据出光角度的要求，可选择各种封装模粒。 2、 食人鱼LED的应用
食人鱼LED越来越受到人们重视，因为它比φ5mm的LED要散热好、视角大、光衰小、寿命长。食人鱼LED非常适合制成线条灯、背光源的灯箱和大字体槽中的光源。
因为线条灯一般用来作为城市高层建筑物的轮廓灯，并且背光源的灯箱广告屏和大字体的亮灯都是放置高处，如果LED灯不亮或变暗，其维修十分困难。由于食人鱼LED的散热好，相对φ5mm的普通LED，其光衰小、寿命长，因此使用的时间也会长，这样可以节省可观的维修费用。
食人鱼LED也可用做汽车的刹车灯、转向灯、倒车灯。因为食人鱼LED的散热方面有优势，所以可承受70~80mA的电流。在行使的汽车上，往往蓄电瓶的电压高低波动较大，特别是使用刹车灯的时候，电流会突然增大，但是这种情况对食人鱼LED没有太大的影响，因此其广泛用于汽车照明中。

大功率LED二次光学设计

作为21世纪的节能新光源—半导体照明技术迅速发展，其在显示，景观照明等方面应用很广泛。半导体LED若要作为照明光源，目前LED照明光源的光通量与荧光灯等通用性光源相比，还有一定差距。因此，LED要在照明领域发展，关键是要将其发光效率、光通量提高至现有照明光源的等级。要实现这目的，首先要提高LED本身的质量，要研制高功率LED器件，另外要对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。 非成像光学理论起源于二十世纪六十年代中期，1966年，Hinterberger 和Winston 在发表的一篇提高太阳能收集效率的文献中首次提出“非成像光学”(Non.imaging Optics)一词。非成像光学应用主要目的是对光能传递的控制。然而成像并不被排除在非成像设计之外。非成像光学需要解决的两个主要辐射传递的设计问题是使传递能量最大化并且得到需要的照度分布。这两个设计领域通常被简单的称为集光和照明。 单芯片LED面光源的尺寸一般为1mm×1mm，为达到一定的光通量要求，通常采用多芯片阵列，作为面光源使用，增加LED的排列也就增加了发光有效面积，同时也会增加光源的光学扩展量，而光源的光学扩展量不能超过系统的光学扩展量。因此在选择LED光源时，要考虑LED的尺寸、排列、功率、发光角度等问题，以实现较高的光能利用率。 常用的LED面光源集光元件包括CPC（合抛物面聚光器）、TLP及TIR透镜等，下面分别介绍其各自特点和设计时的考虑。 1. CPC 2. TLP 　　光棒是照明系统中经常采用的一种匀光光学元件，结构简单，成本低，可以做成圆柱形、方形和锥形。 3. TIR透镜 　　CPC和TLP在大功率LED光束整形过程中虽然有很高的集光效率，但是为了提高均匀度，会导致系统过长，为了有效缩小集光系统尺寸，采用由非球面构成的TIR透镜代替CPC和TLP集光器。 a. 光能利用率 　　系统的光能利用率用到达目标屏幕上的光通量与LED光源所发出的光通量的比值来描述。计算公式如下： b. 均匀性　　将目标屏分为m×n个方格，计算每个方格内的照度B，求出各个区域与平均值之间的误差S: 　　样本标准误差S与样本平均值mean（Bi）就是照度均匀性： c. TIR透镜优化设计流程 对于面型比较复杂的TIR透镜，由于现有的商业照明仿真软件不具有优化功能，因此编制LED专用优化程序模块，帮助设计者提高描光和照明系统设计的效率与成效，结合成像系统优化软件可完成高性能的复杂照明系统的设计。 来源:中国半导体照明网 中国计量学院光电学院

LED光源在照明领域的应用

LED光源在照明领域的应用，是半导体发光材料技术高速发展及“绿色照明”概念逐步深入人心的产物。“绿色照明”是国外照明领域在上世纪80年代未提出的新概念，我国“绿色照明工程”的实施始于1996年。实现这一计划的重要步骤就是要发展和推广高效、节能照明器具，节约照明用电，减少环境及光污染，建立一个优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境的照明系统　　一、LED照明概念LED（LightEmittingDiode），又称发光二极管，它们利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。　　（一）LED的发展历史。　　应用半导体PN结发光源原理制成LED问世于20世纪60年代初，1964年首先出现红色发光二极管，之后出现黄色LED。直到1994年，蓝色、绿色LED才研制成功。1996年由日本Nichia公司（日亚）成功开发出白色LED。LED以其固有的特点，如省电、寿命长、耐震动、响应速度快、冷光源等特点，广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域，在我们的日常生活中处处可见，家用电器、电话机、仪表板照明、汽车防雾灯、交通信号灯等。但由于其亮度差、价格昂贵等条件的限制，无法作为通用光源推广应用。近年来，随着人们对半导体发光材料研究的不断深入，LED制造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展，其发光效率提高了近1000倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出现，使LED应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出，高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后，最伟大的发明之一。　　（二）LED发光原理发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。　　其发光体—晶片的面积为10.12mil(1mil=0.0254平方毫米)，目前国际上出现大晶片LED，晶片面积达40mil。其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。LED照明光源的主流将是高亮度的白光LED。目前，已商品化的白光LED多是二波长，即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光LED，即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光，它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LED背光源等市场。　　（三）LED光源的基本特征　　1、发光效率高LED经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12－24流明/瓦，荧光灯50～70流明/瓦，钠灯90～140流明/瓦，大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50～200流明/瓦，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。目前，世界各国均加紧提高LED光效方面的研究，在不远的将来其发光效率将有更大的提高。　　2、耗电量少LED单管功率0.03～0.06瓦，采用直流驱动，单管驱动电压1.5～3.5伏，电流15~18毫安，反应速度快，可在高频操作。同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的万分之一，荧光灯管的二分之一、日本估计，如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可节约相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯例，同样效果的一支日光灯40多瓦，而采用LED每支的功率只有8瓦，而且可以七彩变化。　　3、使用寿命长采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达5～10年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。　　4、安全可靠性强发热量低，无热辐射性，冷光源，可以安全抵摸：能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术结合。　　5、有利于环保LED为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收，没有污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。当然，节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因，也许LED光源要比传统光源昂贵，但是用一年时间的节能收回光源的投资，从而获得4～9年中每年几倍的节能净收益期。　　二、LED照明光源技术的应用前景及趋势　　长期以来，由于LED光效低的原因，其应用主要集中在各种显示领域。随着超高亮度LED（特别是白光LED）的出现，在照明领域的应用成为可能。据国际权威机构预测，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代，被称为第四代新光源。　　（一）前景及发展趋势　　目前，照明消耗约占整个电力消耗的20％，大大降低照明用电是节省能源的重要途径，为实现这一目标，业界已研究开发出许多种节能照明器具，并达到了一定的成效。但是，距离“绿色照明”的要求还远远不够，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。LED以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测，美国55％的白炽灯及55％的日光灯被LED取代，每年节省350亿美元电费，每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量。日本100％的白炽灯换成LED，可减少1～2座核电厂发电量，每年节省10亿公升以上的原油消耗。台湾地区25％的白炽灯及100％的日光灯被白光LED取代，每年节省110亿度电。日本早在1998年就编制“21世纪计划”，针对新世纪照明用LED光源进行实用性研究。近年来，日本日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电工等都已有LED照明产品问世。世界著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE等也投入大量的人力物力进行LED照明产品的研究开发和生产。美国GE公司和EMCORE公司合作成立新公司，专门开发白光LED，以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发LED照明系统。台湾目前的LED产量仅次于日本列在美国之前，从1998年开始投入6亿台币进行相关开发工作。LED发展历史已经几十年，但在照明领域的应用还是新技术。随着LED技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED的应用市场将更加广泛，特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，LED在照明市场的前景更备受全球瞩目，被业界认为在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场，也将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。　　（二）照明应用中存在的主要技术问题　　近年来，LED的发光效率正在逐步提高，商品化的器件已达到白炽灯的水平，景观灯采用的白色LED发光效率接近荧光灯的水平，并在稳步增长中。但是，在照明普及应用方面仍存在一些技术性问题：一是光通量有待进一步提高。采用LED作为照明光源，必须可以发出更多的光，必须具有更高的能量效率。二是LED发出的光与自然光仍有一定的差距。白炽灯具有非常强的黄色光的成分，给人一种温暖的感觉。而白光LED发出的白光带有蓝色光的成分，在这种光的照明下，人们的视觉不很自然。三是价格较高。这是影响LED照明普及的主要原因。但是，近年来出于晶片技术的改良，制造成本正在急剧下降，近三年来LED的价格下降了近50％，其正朝着高效率、低成本的方向发展，这为LED在照明领域的应用提供了有利条件。此外，较好的性价比也可以弥补成本价格方面的不足。　　三、LED照明技术在灯光环境中的应用　　由于LED光源具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠性强，有利于环保等特性，近几年来在城市灯光环境中得到了广泛的应用。目前已应用于数码幻彩、护栏照明、广场照明、庭院照明、投光照明、水下照明系列。许多城市利用LED光源照明技术应用于城市灯光环境建设中，产生了良好的效果，积累了丰富的经验。如广州电力大厦、广州鹤洞大桥、广州工商行大厦、珠海迎宾南路灯光工程、东莞中心城区灯光工程、郑州河南医科大立交桥、上海延安路灯光工程、湖南常德市丹阳天桥、南通市通讯塔灯光工程等。　　随着全国城市化的进一步发展，灯光环境（包括路灯、景观灯、艺术灯等）建设领域将不断扩大，LED光源的应用也将不断发展。LED作为第四代新光源，在城市景观灯建设领域中已得到了有效的应用，但要在路灯建设和维护中取代大功率的高压钠灯、高压汞灯、金卤灯等光源，还需进一步的研究和探讨，认真解决LED光源在照明应用中存在的技术问题，还需LED光源生产厂家结合路灯行业的实际情况，生产符合路灯建设和维修所需的新产品，使第四代新光源在城市照明建设中发挥更大的作用。来源：中国灯饰商贸网

浅谈LED屏幕的显示功能

由于LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。由于LED工作电压低（仅1.5-3V），能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压（或电流）调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长（10万小时），所以在大型的显示设备中，目前尚无其它的显示方式与LED显示方式匹敌。 把红色和绿色的LED放在一起作为一个像素制作的显示屏叫双色屏幕或彩色屏幕；把红、绿、蓝三种LED管放在一起作为一个像素的显示屏叫三色屏幕或全彩屏幕。制作室内LED屏幕的像素尺寸一般是2-10毫米，常常采用把几种能产生不同基色的LED管芯封装成一体，室外LED屏幕的像素尺寸多为12-26毫米，每个像素由若干个各种单色LED组成，常见的成品称像素筒，双色像素筒一般由3红2绿组成，三色像素筒用2红1绿1蓝组成。 无论用LED制作单色、双色或三色屏幕，欲显示图像需要构成像素的每个LED的发光亮度都必须能调节，其调节的精细程度就是显示屏的灰阶等阶。灰阶等阶越高，显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。一般256阶灰阶的图像，颜色过渡已十分柔和，而16阶灰阶的彩色图像，颜色过渡界线十分明显。所以，彩色LED屏幕当前都要求做成256阶灰阶以上的。 有两种控制LED亮度的方法。一种是改变流过LED的电流，一般LED管允许连续工作电流在20毫安左右，除了红色LED有饱和现象外，其它LED亮度基本上与流过的电流成比例；另一种方法是利用人眼的视觉惰性，用脉宽调制方法来实现灰阶控制，也就是周期性改变光脉冲宽度（即占空比），只要这个重复点亮的周期足够短（即刷新频率足够高），人眼是感觉不到发光像素在抖动。由于脉宽调制更适合于数字控制，所以在普遍采用计算机来提供LED显示内容的今天，几乎所有的LED屏幕都是采用脉宽调制来控制灰阶等阶的。 LED的控制系统通常由主控箱、扫描板和显控装置三大部分组成。主控箱从计算机的显示卡中获取一屏幕像素的各色亮度数据，然后重新分配给若干块扫描板，每块扫描板负责控制LED屏幕上的若干行（列），而每一行（列）上LED的显控讯号则用串行的方式传送。目前有两种串行传送显示控制讯号的方式：一种是扫描板上集中控制各像素点灰阶，扫描板将来自控制箱的各行像素的亮度值进行分解（即脉宽调制），然后将各行LED的开通讯号以脉冲形式（点亮为1，不亮为0）按行用串行方式传输到相应的LED上，控制其是否点亮。这种方式使用器件较少，但串行传输的数据量较大，因为在一个重复点亮的周期内，每个像素在16阶灰阶下需要16个脉冲，在256阶灰阶下需要256个脉冲，由于器件工作频率限制，一般只能使LED屏幕做到16阶灰阶。另一种方法是扫描板串行传输的内容不是每个LED的开关讯号而是一个8位二进制的亮度值。每个LED都有一个自己的脉宽调制器来控制点亮时间。这样，在一个重复点亮的周期内，每个像素点在16阶灰阶下只需要4个脉冲，256阶灰阶下只需8个脉冲，大大降低了串行传输频率。用这种分散控制LED灰阶的方法可以很方便地实现256阶灰阶控制。来源：中国半导体照明网

发光二极管的封装

一般最简单的LED具有如图1（a）所示的5 mm
LED结构，而Lumileds
公司的封装称其为Luxeon，其构造如图1(b)所示，采用改良的散热方法可以用大电流得到1~5W的操作，图1（c）及(d)是比较5mm LED与Luxeon
高功率LED的外部量子效率及光强度与电流的关系，可见高功率LED的性能比5mm LED要高很多。 图1 （引自F.Wall等人的论文）
图2是Nichia公司的高功率LED封装图，可以得到1.3W，同时Nichia公司有用氮气充满的金属封装，热电阻为15℃/W，如用环氧树脂封装热电阻可以达到8℃/W。
图2 Nichia公司高功率LED封装图 F.Wall等人将5mm LED、Luxeon LED 及白炽灯泡、HID灯的光特性E’tendue作比较，
E’tendue=πAn2sin2θ 式中，A是面积；n是LED附近材料的折射率，例如空气n=1，环氧树脂n=1.5等；θ是辐射角，E’tendue
是有关光的大小（Optical
Size），将面积、辐射角都考虑在内，其应用有关投影（Projection）时，可以计算其限制，尤其是用在车灯或其他直接辐射光。由表1可知，LED加上环氧树脂封装增加光强度，但因此而面积增加减少光的亮度（Brightness）。如果做成列阵（Array）增加LED的数目，如表2中所列，虽然光强度增加，但是亮度仍然一样无法增加。不过，如果增加LED的驱动功率，则可以增加亮度，如表3所示，所以LED需要适当封装以增加亮度。
当驱动功率增加时，光输出功率、发光效率及色温均增加，图3是F.Wall等人预测白光的性能与时间的关系，图中并有红光进展的趋势。 图3
白光LED的性能推测，图中并有红光的趋势（引自F.Wall等人的论文） 表4列举目前不同LED的光输出功率及热电阻特性，表中Luxeon
LED用同样的封装加大电流得到三倍的光强度，其未来计划是将热电阻减至小于3℃/W。 G.E.公司的M.Arik等人将散热叶片用在散热器（Heat
Sink）上来增加热的传散，图4（a）是散热器最高温度、热电阻与散热叶片高度的关系，当叶片高度超过3英寸（1英寸=2.54cm）时温度与热传导系数的关系，当热传导系数大于200W/（m·K）时，效能减低。
图4 （引自M.Arik等人的论文） E.Hong等人研究一批AlGaInP
LED的结温度与波长的关系，其结果如图5(a)所示，图5（b）是波峰改变与结温度的关系，都是直线关系，由此可知，测量波长的变化就可知道pn结温度。图6(a)是Y.Gu等人研究的蓝光GaN
LED在不同周围温度（25℃、40℃及70℃）时波峰与结温度的关系。当温度上升，波长开始减少然后随温度的上升而增加，但是改变不多，图6(b)是YAG：Ge荧光粉产生白光及450nm蓝色相对光输出与温度的关系，由图中白光及蓝光（W/B）的光输出相对比就可以知道结温度。由此可见AlGaInP
LED比较简单，因为其波长改变与结温度是一直线关系，而GaN LED则因为波长改变与结温度非直线关系，所以要研究白光与蓝光（W/B）之比才可以知道结温度。 图5
（引自E.Hong等人的论文） 图6 （引自Y.Gu等人的论文）
Y.Gu等人研究蓝光LED在不同温度（25℃、45℃及55℃）时结温度W/B的关系，其关系呈直线如图7所示，但是一般商品的波长不同，所以又用波长466nm、461nm及460nm研究其结温度与W/B的关系，其结果绘在图8都是直线关系。
图7 结温度与W/B的关系（引自Y.Gu等人的论文） 图8 三个LED样品的结温度与W/B的关系（引自Y.Gu等人的论文）
C.Zweben为了要得到好的封装，先将一般半导体、陶瓷衬底及光纤特性列在表5中，并将常用的封装材料特性列在表6中，然后将先进的低热膨胀系数及中等热传导材料的特性列在表7中，表8则是低热膨胀系数、高热传导的先进材料的特性，这些数据中将有益于设计封装者。
N.Narendran等人测量不同颜色LED的生命期，其结果如图9(a)所示，其中红光LED的寿命最长，白光LED最差，因为环氧树脂表面可能逐渐变黄而减少白光的输出，但是最近用的高功率LED封装可以增加10~20倍的光输出，比5mm的封装要高很多，图9(b)中的高功率白光LED的生命期增加很多，图中并有钨丝灯、日光灯及MH灯以及5mm白光LED的寿命曲线。由图可知，高功率白光比5mm白光LED的生命高很多，又比其他灯类高。F.M.Steranke等人也比较高功率蓝光LED、5mm白光LED及钨丝灯的生命期如图10所示，同样高功率蓝光LED的寿命最长。
图 9 （引自N.Narendran等人的论文） 图10 荧光灯、5mm白光LED及高功率蓝光InGaN
LED的相对光输出与时间的关系（引自F.M.Steranka等人的论文）

led灯带、led筒灯、led射灯的异同

以下内容来自网络，供参考。灯带就是吊顶时，四周发光的。正常人家考虑省电，都不要灯带，要是有条件，点亮灯带确实很漂亮啊！而LED灯带能解除大家这方面的顾虑，因为LED灯带是用LED发光，这样就使LED灯带的使用寿命加长了可以达到5-10万不间断使用，而且比普通的灯带要节能75%的电能，LED灯带表面温度很低这样也增长了LED灯带的使用寿命。 LED灯带则是指把LED组装在带状的FPC（柔性线路板）或PCB硬板上，因其产品形状象一条带子一样而得名。LED灯带又分柔性LED灯带和LED硬灯条两种，其区别如下：　　1、柔性LED灯带是采用FPC做组装线路板，用贴片LED进行组装，使产品的厚度仅为一枚硬币的厚度，不占空间；普遍规格有30cm长18颗LED、24颗LED以及50cm长15颗LED、24颗LED、30颗LED等。还有60cm、80cm等，不同的用户有不同的规格。并且可以随意剪断、也可以任意延长而发光不受影响。而FPC材质柔软，可以任意弯曲、折叠、卷绕，可在三维空间随意移动及伸缩而不会折断。适合于不规则的地方和空间狭小的地方使用，也因其可以任意的弯曲和卷绕，适合于在广告装饰中任意组合各种图案。　　2、LED硬灯条是用PCB硬板做组装线路板，LED有用贴片LED进行组装的，也有用直插LED进行组装的，视需要不同而采用不同的元件。硬灯条的优点是比较容易固定，加工和安装都比较方便；缺点是不能随意弯曲，不适合不规则的地方。硬灯条用贴片LED的有18颗LED、24颗LED、30颗LED、36颗LED、40颗LED等好多种规格；用直插LED的有18颗、24颗、36颗、48颗等不同规格，有正面的也有侧面的，侧面发光的又叫长城灯条。　　LED灯带、LED灯条因为长寿命（一般正常寿命在8~10万小时）、绿色环保而逐渐在各种装饰行业中崭露头角。LED灯带、LED灯条现在已经广泛应用于家具、汽车、广告、照明、轮船等行业。　　灯带。是LED灯带的简称，大部分人说的时候不习惯名词太长，于是把前面的LED给省略了，直接就叫灯带。这样灯带的叫法也包含了以前很多大二线、大三线、圆二线等等的直接用线材连接LED而不用FPC或PCB的老式灯带，当然也就包含了柔性灯带和硬灯带。　　灯条。这是PCB硬灯条和长城灯条的简称。　　LED Strip 。这是LED灯带的英文名称。Strip在Yahoo翻译的解释是“带钢”，在Google翻译的解释是“小条”，但LED灯带在国外客户嘴里的名词就是LED Strip　　Flex LED Strip。这是柔性LED灯带的英文名称。Flex在Google翻译的解释是“挠性”，在Yahoo翻译的解释却成了“导电线”。但国外客户说的Flex LED Strip就是我们国内大家所说的柔性LED灯带。　　LED Light Bar。这是LED灯条的英文名词。Light Bar在Yahoo翻译的解释是“光带”，在Google翻译的解释却成了“鉴于酒吧”。看来每个翻译都不一样啊，不过国外客户习惯叫LED灯条为LED Light Bar。 LED筒灯是装饰用的，发出微弱的光，不过会越点越亮，很温馨。筒灯是一种相对于普通明装的灯具更具有聚光性的灯具，一般是用于普通照明或辅助照明。射灯是一种高度聚光的灯具，它的光线照射是具有可指定特定目标的。主要是用于特殊的照明，比如强调某个很有味道或者是很有新意的地方。 LED射灯的用途就象手电筒，一般是室外用的。室内用的也有，因为品种不同，所以用途也不同。 LED射灯采用散热性能好的金属材料制成；选用各色超高亮度LED灯，经测试、老化组合而成；可连续使用3.5万个小时； 功率：1.8W，3.5W，4W（可以自己选择）； 使用电压为DC/AC12V、24V，110/220V； 射灯的特点： 　　１．省电：射灯的反光罩有强力折射功能，１０瓦左右的功率就可以产生较强的光线。 　　２．聚光：光线集中，可以重点突出或强调某物件或空间，装饰效果明显。 　　３．舒服：射灯的颜色接近自然光，将光线反射到墙面上，不会刺眼。 　　４．变化多：可利用小灯泡做出不同的投射效果。 射灯的分类： 　　１．下照射灯。可装于顶棚、床头上方、橱柜内，还可以吊挂、落地、悬空，分为全藏式和半藏式两种类型。下照射灯的特点是光源自上而下做局部照射和自由散射，光源被合拢在灯罩内，其造型有管式下照灯、套筒式下照灯、花盆式下照灯、凹形槽下照灯及下照壁灯等，可分别装于门廊、客厅、卧室。比如电视机近旁装一盏绿色瓷罩下照壁灯，既可观物清楚又不影响看电视。雕塑造型上方设一套筒式下照灯，可将人的视线引向艺术品上，便于品味观赏。选择下照灯，瓦数不宜过大，仅为照亮而已，不能强光刺眼。 　　２．路轨射灯。大都用金属喷涂或陶瓷材料制作，有纯白、米色、浅灰、金色、银色、黑色等色调；外形有长形、圆形，规格尺寸大小不一。射灯所投射的光束，可集中于一幅画、一座雕塑、一盆花、一件精品摆设等，也可以照在居室主人坐的转椅后背，创造出丰富多彩、神韵奇异的光影效果。可用于客厅、门廊或卧室、书房。可以设一盏或多盏，射灯外形与色调

照明灯饰灯具分类英语词汇（二）

烟花灯 firework lamp / light 节日灯 holiday lamp / light 圣诞灯 Christmas lamp / light 椰树灯 coconut lamp / light 卤素灯 Halide Lamps / Halogen Lamps 白炽灯泡 incandescent light bulbs 组合开关 integral switch 专业照明 illumination 舞台灯 stage lamp 应急灯 emergency lamp / light 嵌灯/嵌入灯/埋地灯 recessed light / lamp 车灯 car lamp 车头灯 head lamp 投光灯 spot light / lamp 走线灯 light linear 泛光灯 flood light / lamp 景观灯 landscape light / lamp 电子感应灯 electronic senor light / lamp 灭蚊灯 mosquito killer lamp 光源 light 灯泡 bulb 节能灯 energy saving lamp 节能灯(紧凑型荧光灯) Compact Fluorescent Lamp 荧光灯 fluorescent light /lamp 荧光灯支架 fluorescent light fixtures 电筒 flashlight/torch light / lamp 灯杯 lamp cup 金卤灯 metal halide/halogen lamp 溴钨灯 Bromine tungsten lamp 汞灯 mercury lamp 钠灯 Sodium lamp 卤钨灯 Halogen tungsten lamp 碘钨灯 iodine tungsten lamp 氖灯/霓虹灯 neon lamp 石英灯 quartz lamp 倍尔诺照明 Banner lighting company 卤素灯 halogen lamp 灯饰配件 light fittings 灯罩 lamp shade 灯头/灯座 lamp holder 灯头/灯座 lamp base 灯盘 lamp house 压克力配件 acrylic fitting 塑胶配件 plastic fitting

LED显示屏概述

LED(Light Emitting Diode发光二极管)电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的大型显示屏系统。它以其超大画面、超强视觉、灵活多变的显示方式等独具一格的优势，成为目前国际上使用广泛的显示系统。是信息传播设施划时代的产品。根据其发光波长可大致分为可见光LED、红外线LED。 可见光LED 以耗电量小、寿命长、发热量少、单色发光、反应速率快、耐冲撞机机械特性好、体积小等有别于传统光电新产品的特性，广泛应用于汽车、通讯新产品、资讯新产品、消费性新产品、号志及大型资讯显示屏等方面。红外线LED也具有可见光的特性，但其波长在不可见光范围，主要应用在遥控、无线通讯、光纤通讯、感测、自动控制等方面。 LED电子显示系统是一种崭新的高科技广告告示宣传媒体，自80年代末在中国大陆面市以来，以其质优价廉、低电耗，既可显示图文数据、以可显示视频图像，画面清晰、色彩艳、显示方式灵活多变等功能在各行各业中迅速推广应用。、经过多年发展，LED显示屏研制、生产技术已趋于成熟、稳定，新产品质量已有很大的提高，是一种成熟型新产品。目前，LED显示屏新产品种类较多。主要有：条屏、图文屏单色、双基色、全彩色电子点阵显示屏及LED电子数码管显示屏。在上述的新产品种类中，全彩色电子点阵显示屏已是现在的主流的产品之一，其它新产品种类已得到越来越广泛的应用。

LED电子显示屏基础知识简介

1、发光管 发光管最主要的部分是发光管内的发光管芯的选用，目前中高档发光管管芯的生产厂家主要有***的日亚公司，丰田公司，美国的科瑞公司，惠普公司，德国的西门子公司，台湾的国联公司，鼎元公司和光磊公司，其中***美国及欧洲的公司主要以生产纯蓝纯绿发光管芯为主，而台湾公司则以生产红绿管管芯为主，从目前的实际应用及红绿色彩搭配看，一红四绿其中红管采用的是四元素的红，而绿管采用的是三元素的绿，在管芯的使用上建议采用红管管芯台湾国联公司的712SOL，绿管管芯采用台湾鼎元公司的113YGU。这种管芯的采用及搭配是目前双基色室内显示屏配置较高的一种。 另外还有2红有1纯绿的配置。（室外双色） 2、集成元器件 光电驱动电路接收来计算机传至分配卡中的数字信号，驱动发光体的亮与暗，从而形成我们需要的文字或者图形，其质量是否可靠稳定，直接决定了发光体能否正常工作，从目前室外屏的运行来看，故障率出现最多就在光电驱动部分，因为所选用的集成IC器件的质量直接决定了光电驱动部分的质量。目前室外显示屏采用的通用芯片是4953和HC595配对。在清泰外国语电厂室外显示屏中我们建议采用专用驱动芯片，美国德州生产的6B系列的595，它具有通用芯片一倍的驱动电流，同时具有锁存和驱动的功能。 3、电源 我公司使用的电源要求保证在5年故障低于1%，即每年故障低于0.02%，电源质量的好坏在其元器件的筛选上和电源生产厂家的质量控制上，目前市场上电源的品牌也比较多，国产的有常州创联，思达，上海衡孚等，进口的主要是台湾明伟，这几家的产品我公司都用过，从实际使用上看，国产电源常州思达的电源稳定性好，使用寿命长，并且电源品牌比较响。本显示屏我公司采用通过3C认证的电源。 4、生产工艺和施工工艺 系统的工艺主要是焊接工艺和安装工艺。对焊接工艺来讲，本显示系统有多达10万个焊接点，一个虚焊就可造成至少一个象素筒的不亮，因此焊接工艺十分重要，我们采用目前先进的波峰焊接，整个焊接过程均由设备完成，以避免人工的过失。 如果室外显示屏，故对屏体的安装工艺提出了更高的要求，即要求屏体的整体结构抗台、防水、防高温。这是由于系统工作时间长、功耗大再加室外工作环境相对恶劣，要求屏体具有一定防高温、防尘、防雾功能。显示屏面积在20平方米以上时，建议采用双支撑，在20平方米以下时，建议采用单体支撑、本显示屏是安装在电厂的第二大门上有天然的支架。显示屏的整体结构采用钢结构，外立面采用台湾吉祥工业铝塑板包边。为了保证显示屏结构的安全可靠，建议结构的设计与施工由有专业施工资质的企业完成。 5、生产工艺 5.1电源、线路板的“三防”处理 室外电子显示屏长期处于露天环境，临海地处沿海，所以要求电路印制板、电源、焊点等能抗水雾、防腐蚀。我公司对室外电子显示屏系统中电路印制板、元器件、焊点等全面进行“三防”处理，采用军工技术，按海军舰载雷达“三防”标准进行三防处理，我公司是省内同行中真正按军工标准进行“三防”处理的企业。大家知道，“三防”的材料优劣对显示屏的“三防”效果至关重要，其特殊的配比使得显示屏能经得起恶劣条件的考验，我公司按军工级生产工艺采用“浸防”，能够确保显示屏的元器件都可靠地经过三防处理。我公司认为对显示屏这种使用寿命较长、使用环境较差、元器件数量繁多的系统，为保证显示屏的使用可靠性，要对显示屏的三防进行严格的过程控制，要采取“侵防”工艺。另外，采用载流焊接技术，客观上消除了手工焊锡中遗留的松香对三防的破坏，做到真正的全“三防”工艺。 5.2整体结构抗台、防水、防高温 全天候工作环境要求室外屏具备防水功能,故该屏一定要选择单元箱体结构，每个箱体都是一个独立单元。箱体材料采用1.5冷轧板，表面黑色磷化处理。 海宁地处台风多发区,每平方米显示屏在12级台风时需承受正面压力为80kg/平方米，显示屏的钢架按承受12级以上台风计算,并给出一定余量。 室外电子显示屏面积大，系统工作时间长、功耗大再加工作环境相对恶劣，要求屏体具有一定防高温、防尘、防雾功能。 我公司根据屏体大小安装若干轴流风机，既能保持屏体内空气对流，起到降温作用，又能起到净化作用。 整个钢结构四边采用钢板折边，能有效防止水滴渗透，表面装潢采用台湾吉祥双面塑铝板，色彩选择与周边环境相协调。 保证屏体表面平整度及安装间隙，我公司对箱体加工采用数控设备，框架设计委托杭州轻纺设计院设计，框架委托杭州中电十二局制作，确保整体结构可靠性、安全性、美观性。 箱体尺寸：704×352×150mm 5.3防雷接地 电子显示屏中电子元器件集成度高，其对抗干扰的敏感度也越来越高。雷电可以通过各种方式危害显示系统，一般情况下，它直接集中屏体然后经接地装置泄放入地。在雷电流经过之处造成机、电、热破坏。解决方案是等电位连接，即将未接地或未良好接地的金属外壳、电缆的金属外皮、显示屏内的金属框架与接地装置相接，防止在这些物件上由于感受高压或接地装置上雷电入地高电位的传递造成对设备内部绝缘、电缆芯线的反击。在面积大的显示屏系统中增添避雷器，避雷器能降低反击时出现在设备上的过电压，限制雷电侵入波。 6、编辑系统和播放系统的软件 系统软件的总体要求是提供简单和交互的节目制作／播放环境，实现中采用层次化，模块化的设计方法，有良好的可靠性和可扩充性。 该软件系统包括支撑环境、计算机图文显示或多媒体节目播放软件、特技软件、多媒体数据库等几个部分，以下分别就功能和性能加以说明。 支撑环境支撑环境包括操作系统、中文环境和设备驱动程序三大部分： 操作系统：Windows系列 中文环境：使用先进的TrueType字体，有近百种字体，字体无级放大，不产生锯齿、变形。 硬件驱动软件：在Windows下，系统以动态链接库的形式，支持应用软件操作。二、计算机图文显示软件 计算机图文显示软件可以将各种文字、图像以生动活泼的形式在屏幕上显示要求具有以下特点： 丰富的显示方式 有移动、翻滚、闪烁，反白、百叶窗、放缩等动态、静态显示方式，使单调的文字和画面具有较强的吸引力。 强大的编辑手段 可以通过键盘，鼠标、扫描仪等不同的输入手段输入文字。图像等信息，对输入的图像、文字可以进行放大缩小、拷贝。镜像等编辑处理，还可以将视频信号作为一种输入类型。 二维／三维动画软件 动画是计算机在广告和宣传中最有说服力，最具感染力的演示手段之一，目前制作动画的主要软件有Autodesk公司的Animator·pro（二维）和3D一studio（三维），这些软件包具有方便的界面接口，丰富的材料库，形体库和先进的渲染技术，能制作出高质量的三维动画，使广告创意成为逼真的现实。三、节目控制及播放软件（网络版） 节目播放软件是应具有完全版权的多媒体应用软件，与大屏应用密切配合，提供对声音、动画、文字、视频等多种媒体对象一致支持，且具有良好的人机界面，是宣传和新闻制作中不可多得的强大工具。软件应具有以下特点： a．自动安装各底层驱动模块，支持余程多媒体卡、声霸卡、调制解调器和其它设备，支持VGA同步，支持声音与图像同步输出。 b．软件的多个实例可同时运行，即插放窗口可以有多个（在目前硬件条件下，只能有一个视频窗日为活动窗口，其它为非视频口）。 c．可以对视频窗口的大小进行无级调节，图像不致于变形，这一特点对于LED大屏幕尤为重要，因为通常用户屏幕的行列数小于电视全屏。 d．对NTSC、PAL等制式的完全支持，并由软件识别，不需要人工调整，更不需要附加的译码器。 e．可以捕获视频图像，并能对获得的图像进行各种处理（滤波、平滑、锐化、调色等）后存储或打印输出。 f．全新表现的形式一一迭加，在多媒体技术中，可以便VGA的图像与视频同时在屏幕上出现，首先，可以产生胜似字幕机的效果，电视、录像节目为背景，在屏幕上产生滚动、移动、闪烁等文字和图像的显示效果；其次，可以将二维／三维动画与视频迭加，达到类似于真实人物与卡通人物共同表演的效果。 g．声音效果，在目前PC机上的动画，一般是没有音响的，为使系统表现形式更丰富，播放软件支持声音与二维／三维动画同步输出，使角色间可以有对话，演括时可以有解说词。背景音乐等。 h．播放过程的完全控制，与一般影碟机类似，播放时可随时跳到任何一档节目，可以用正常速度或者快速播放，也可以单步播放，在播放过程中可随时暂停播放，然后从暂停处重新开始，系统还随时指出当前时间和节目，非常便于使用。同样，还可以对亮度、对比度、颜色随时进行调整，以求最佳观看效果。 I、控制计算机配有网络接口，可与其他计算机联网，同时播出网络信息，实现网络控制。

太阳能LED灯

太阳能供电的LED就叫太阳能LED ' 从屋外看起来，它就像一个落地百叶窗，但是由太阳能电板组成，白天反面（屋外）的太阳能电板积蓄电能，晚上正面（屋内）的LED用来照明。正面（屋内）的LED灯被设计成几种灯具的图案，这样看起来不是灯具的灯泡在发光，而是整个灯具都亮着。

大功率照明级LED的封装技术

从实际应用的角度来看，安装使用简单、体积相对较小的大功率LED器件在大部分的照明应用中必将取代传统的小功率LED器件。由小功率LED组成的照明灯具为了满足照明的需要，必须集中许多个LED的光能才能达到设计要求，但带来的缺点是线路异常复杂、散热不畅，为了平衡各个LED之间的电流、电压关系，必须设计复杂的供电电路。相比之下，大功率单体LED的功率远大于若干个小功率LED的功率总和，供电线路相对简单，散热结构完善，物理特性稳定。所以说，大功率LED器件的封装方法和封装材料并不能简单地套用传统的小功率LED器件的封装方法与封装材料。大的耗散功率、大的发热量以及高的出光效率，给LED封装工艺、封装设备和封装材料提出了新的更高的要求。
1、 大功率LED芯片 要想得到大功率LED器件，就必须制备合适的大功率LED芯片。国际上通常的制造大功率LED芯片的方法有如下几种： ①
加大尺寸法。通过增大单体LED的有效发光面积和尺寸，促使流经TCL层的电流均匀分布，以达到预期的光通量。但是，简单地增大发光面积无法解决散热问题和出光问题，并不能达到预期的光通量和实际应用效果。
②
硅底板倒装法。首先制备出适合共晶焊接的大尺寸LED芯片，同时制备出相应尺寸的硅底板，并在硅底板上制作出供共晶焊接用的金导电层及引出导电层（超声金丝球焊点），再利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与硅底板焊接在一起。这样的结构较为合理，既考虑了出光问题又考虑到了散热问题，这是目前主流的大功率LED的生产方式。
美国Lumileds公司于2001年研制出了AlGaInN功率型倒装芯片（FCLED）结构，其制造流程是：首先在外延片顶部的P型GaN上淀积厚度大于500A的NiAu层，用于欧姆接触和背反射；再采用掩模选择刻蚀掉P型层和多量子阱有源层，露出N型层；经淀积、刻蚀形成N型欧姆接触层，芯片尺寸为1mm×1mm，P型欧姆接触为正方形，N型欧姆接触以梳状插入其中，这样可缩短电流扩展距离，把扩展电阻降至最小；然后将金属化凸点的AlGaInN芯片倒装焊接在具有防静电保护二极管（ESD）的硅载体上。
③
陶瓷底板倒装法。先利用LED晶片通用设备制备出具有适合共晶焊接电极结构的大出光面积的LED芯片和相应的陶瓷底板，并在陶瓷底板上制作出共晶焊接导电层及引出导电层，然后利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与陶瓷底板焊接在一起。这样的结构既考虑了出光问题也考虑到了散热问题，并且采用的陶瓷底板为高导热陶瓷板，散热效果非常理想，价格又相对较低，所以为目前较为适宜的底板材料，并可为将来的集成电路一体化封装预留空间。
④
蓝宝石衬底过渡法。按照传统的InGaN芯片制造方法在蓝宝石衬底上生长出PN结后，将蓝宝石衬底切除，再连接上传统的四元材料，制造出上下电极结构的大尺寸蓝光LED芯片。
⑤
AlGaInN碳化硅（SiC）背面出光法。美国Cree公司是全球唯一采用SiC衬底制造AlGaInN超高亮度LED的厂家，几年来其生产的AlGaInN/SiCa芯片结构不断改进，亮度不断提高。由于P型和N型电极分别位于芯片的底部和顶部，采用单引线键合，兼容性较好，使用方便，因而成为AlGaInN
LED发展的另一主流产品。 2、 功率型封装
功率LED最早始于HP公司于20世纪90年代初推出“食人鱼”封装结构的LED，该公司于1994年推出的改进型的“Snap
LED”有两种工作电流，分别为70mA和150mA，输入功率可达0.3W。功率LED的输入功率比原支架式封装的LED的输入功率提高了几倍，热阻降为原来的几分之一。瓦级功率LED是未来照明器件的核心部分，所以世界各大公司都投入了很大力量对瓦级功率LED的封装技术进行研究开发。
LED芯片及封装向大功率方向发展，在大电流下产生比φ5mm
LED大10~20倍的光通量，必须采用有效的散热与不劣化的封装材料解决光衰问题，因此，管壳及封装是其关键技术，目前能承受数瓦功率的LED封装已出现。5W系列白色、绿色、蓝绿色、蓝色的功率型LED从2003年年初开始推向市场，白光LED的光输出达187lm，光效为44.3lm/W。目前正开发出可承受10W功率的LED，采用大面积管芯，尺寸为2.5mm×2.5mm，可在5A电流下工作，光输出达200lm。
Luxeon系列功率LED是将AlGaInN功率型倒装管芯倒装焊接在具有焊料凸点的硅载体上，然后把完成倒装焊接的硅载体装入热衬与管壳中，键合引线进行封装。这种封装的取光效率、散热性能以及加大工作电流密度的设计都是最佳的。
在应用中，可将已封装产品组装在一个带有铝夹层的金属芯PCB板上，形成功率密度型LED，PCB板作为器件电极连接的布线使用，铝芯夹层则可作为热衬使用，以获得较高的光通量和光电转换效率。此外，封装好的SMD-LED体积很小，可灵活地组合起来，构成模块型、导光板型、聚光型、反射型等多姿多彩的照明光源。
超高亮度LED作为信号灯和其他辅助照明光源应用时，一般是将多个Φ5mm封装的各种单色和白光LED组装在一个灯盘或标准灯座上，使用寿命可达到10万小时。2000年已有研究指出，Φ5mm白光LED工作6000h后，其光强已降至原来的一半。事实上，采用Φ5mm白光LED阵列的发光装置，其寿命可能只有5000h。不同颜色的LED的光衰减速度不同，其中红色最慢，蓝、绿色居中，白色最快。由于Φ5mm封装的LED原来仅用于指示灯，其封装热阻高达300℃/W，不能充分地散热，致使LED芯片的温度升高，造成器件光衰减加快。此外，环氧树脂变黄也将使光输出降低。大功率LED在大电流下产生比Φ5mm白光LED大10~20倍的光通量，因此必须通过有效的散热设计和采用不劣化的封装材料来解决光衰问题，管壳及封装已成为研制大功率LED的关键技术之一。全新的LED功率型封装设计理念主要归为两类，一类为单芯片功率型封装，另一类为多芯片功率型封装。（1）
功率型LED的单芯片封装 1998年美国Lumileds公司研制出了Luxeon系列大功率LED单芯片封装结构，这种功率型单芯片LED封装结构与常规的Φ5mm
LED封装结构全然不同，它是将正面出光的LED芯片直接焊接在热衬上，或将背面出光的LED芯片先倒装在具有焊料凸点的硅载体上，然后再将其焊接在热衬上，使大面积芯片在大电流下工作的热特性得到改善。这种封装对于取光效率、散热性能和电流密度的设计都是最佳的，其主要特点有：
① 热阻低。传统环氧封装具有很高的高热阻，而这种新型封装结构的热阻一般仅为14℃/W，可减小至常规LED的1/20。 ②
可靠性高。内部填充稳定的柔性胶凝体，在40~120℃时，不会因温度骤变产生的内应力使金丝和框架引线断开。用这种硅橡胶作为光耦合的密封材料，不会出现普通光学环氧树脂那样的变黄现象，金属引线框架也不会因氧化而脏污。
③
反射杯和透镜的最佳设计使辐射可控，光学效率最高。在应用中可将它们组装在一个带有铝夹层的电路板（铝芯PCB板）上，电路板作为器件电极连接的布线用，铝芯夹层则可作为功率型LED的热衬。这样不仅可获得较高的光通量，而且还具有较高的光电转换效率。
单芯片瓦级功率LED最早是由Lumileds公司于1998年推出的Luxeon
LED，该封装结构的特点是采用热电分离的形式，将倒装片用硅载体直接焊接在热衬上，并采用反射杯、光学透镜和柔性透明胶等新结构和新材料，现可提供单芯片1W、3W和5W的大功率LED产品。OSRAM公司于2003年推出单芯片的Golden
Dragon系列LED，其结构特点是热衬与金属线路板直接接触，具有很好的散热性能，而输入功率可达1W。（2） 功率型LED的多芯片组合封装
六角形铝衬底的直径为3.175cm(1.25英寸)，发光区位于其中央部位，直径约为0.9525cm（0.375英寸），可容纳40个LED芯片。用铝板作为热衬，并使芯片的键合引线通过在衬底上做成的两个接触点与正极和负极连接。根据所需输出光功率的大小来确定衬底上排列管芯的数目，组合封装的超高亮度芯片包括AlGaInN和AlGaInP，它们的发射光可为单色、彩色（RGB）、白色（由RGB三基色合成或由蓝色和黄色二元合成）。最后采用高折射率的材料按照光学设计形状进行封装，不仅取光效率高，而且还能够使芯片和键合的引线得到保护。由40个AlGaInP(AS)芯片组合封装的LED的流明效率为20lm/W。采用RGB三基色合成白光的组合封装模块，当混色比为0：43（R）0：48（G）：0.009(B)时，光通量的典型值为100lm，CCT标准色温为4420K，色坐标x为0.3612，y为0.3529。由此可见，这种采用常规芯片进行高密度组合封装的功率型LED可以达到较高的亮度水平，具有热阻低、可在大电流下工作和光输出功率高等特点。
多芯片组合封装的大功率LED，其结构和封装形式较多。美国UOE公司于2001年推出多芯片组合封装的Norlux系列LED，其结构是采用六角形铝板作为衬底。Lanina
Ceramics公司于2003年推出了采用公司独有的金属基板上低温烧结陶瓷（LTCC-M）技术封装的大功率LED阵列。松下公司于2003年推出由64只芯片组合封装的大功率白光LED。日亚公司于2003年推出超高亮度白光LED，其光通量可达600lm，输出光束为1000lm时，耗电量为30W，最大输入功率为50W，白光LED模块的发光效率达33lm/W。我国台湾UEC（国联）公司采用金属键合（Metal
Bonding）技术封装的MB系列大功率LED的特点是，用Si代替GaAs衬底，散热效果好，并以金属粘结层作为光反射层，提高了光输出。
功率型LED的热特性直接影响到LED的工作温度、发光效率、发光波长、使用寿命等，因此，功率型LED芯片的封装设计、制造技术显得尤为重要。大功率LED封装中主要需考虑的问题有：
①
散热。散热对于功率型LED器件来说是至关重要的。如果不能将电流产生的热量及时地散出，保持PN结的结温在允许范围内，将无法获得稳定的光输出和维持正常的器件寿命。
在常用的散热材料中银的导热率最高，但是银的成本较高，不适宜作通用型散热器。铜的导热率比较接近银，且其成本较银低。铝的导热率虽然低于铜，但其综合成本最低，有利于大规模制造。
经过实验对比发现较为合适的做法是：连接芯片部分采用铜基或银基热衬，再将该热衬连接在铝基散热器上，采用阶梯型导热结构，利用铜或银的高导热率将芯片产生的热量高效地传递给铝基散热器，再通过铝基散热器将热量散出（通过风冷或热传导方式散出）。这种做法的优点是：充分考虑散热器的性价比，将不同特点的散热器结合在一起，做到高效散热并使成本控制合理化。
应注意的是：连接铜基热衬与芯片的材料的选择是十分重要的，LED行业常用的芯片连接材料为银胶。但是，经过研究发现，银胶的热阻为10~25W/(m·K)，如果采用银胶作为连接材料，就等于人为地在芯片与热衬之间加上一道热阻。另外，银胶固化后的内部基本结构为环氧树脂骨架+银粉填充式导热导电结构，这种结构的热阻极高且TG点较低，对器件的散热与物理特性的稳定极为不利。解决此问题的做法是：以锡片焊作为晶粒与热衬之间的连接材料[锡的导热系数为67W/（m·K）]，可以获得较为理想的导热效果（热阻约为16℃/W）。锡的导热效果与物理特性远优于银胶。
②
出光。传统的LED器件封装方式只能利用芯片发出的约50%的光能，由于半导体与封闭环氧树脂的折射率相差较大，致使内部的全反射临界角很小，有源层产生的光只有小部分被取出，大部分光在芯片内部经多次反射而被吸收，这是超高亮度LED芯片取光效率很低的根本原因。如何将内部不同材料间折射、反射消耗的50%光能加以利用，是设计出光系数的关键。
通过芯片的倒装技术（Flip
Chip）可以比传统的LED芯片封装技术得到更多的有效出光。但是，如果说不在芯片的发光层与电极下方增加反射层来反射出浪费的光能，则会造成约8%的光损失，所以在底板材料上必须增加反射层。芯片侧面的光也必须利用热衬的镜面加工法加以反射出，增加器件的出光率。而且在倒装芯片的蓝宝石衬底部分与环氧树脂导光结合面上应加上一层硅胶材料，以改善芯片出光的折射率。
经过上述光学封装技术的改善，可以大幅度提高大功率LED器件的出光率（光通量）。大功率LED器件顶部透镜的光学设计也是十分重要的，通常的做法是：在进行光学透镜设计时应充分考虑最终照明器具的光学设计要求，尽量配合应用照明器具的光学要求进行设计。
常用的透镜形状有：凸透镜、凹锥透镜、球镜、菲涅尔透镜以及组合式透镜等。透镜与大功率LED器件的理想装配方法是采取气密性封装，如果受透镜形状所限，也可采取半气密性封装。透镜材料应选择高透光率的玻璃或亚克力等合成材料，也可以采用传统的环氧树脂模组式封装，加上二次散热设计也基本可以达到提高出光率的效果。
3、 功率型LED的进展
功率型LED的研制起始于20世纪60年代中期的GaAs红外光源，由于其可靠性高、体积小、重量轻，可在低电压下工作，因此被首先用于军用夜视仪，以取代原有的白炽灯，20世纪80年代InGaAsP/InP双异质结红外光源被用于一些专用的测试仪器，以取代原有的体积大、寿命短的氙灯。这种红外光源的直流工作电流可达1A，脉冲工作电流可达24A。红外光源虽属早期的功率型LED，但它一直发展至今，产品不断更新换代，应用更加广泛，并成为当今可光功率型LED发展可继承的技术基础。
1991年，红、橙、黄色AlGaInP功率型LED的实用化，使LED的应用从室内走向室外，成功地用于各种交通信号灯，汽车的尾灯、方向灯以及户外信息显示屏。蓝、绿色AlGaInN超高亮度LED的相继研制成功，实现了LED的超高亮度全色化，然而用于照明则是超高亮度LED拓展的又一全新领域，用LED固体灯取代白炽灯和荧光灯等传统玻壳照明光源已成为LED发展目标。因此，功率型LED的研发和产业化将成为今后发展的另一重要方向，其技术关键是不断提高发光效率和每一器件（组件）的光通量。功率型LED所用的外延材料采用MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构，虽然其内量子效率还需进一步提高，但获得高光通量的最大障碍仍是芯片的取光效率很低。目前由于沿用了传统的指示灯型LED封装结构，工作电流一般被限定为20mA。按照这种常规理念设计和制作的功率型LED根本无法达到高效率和高光通量的要求。为了提高可见光功率型LED的发光效率和光通量，必须采用新的设计理念，一方面通过设计新型芯片结构来提高取光效率，另一方面通过增大芯片面积、加大工作电流、采用低热阻的封装结构来提高器件的光电转换效率。因此，设计和制作新型芯片和封装结构，不断提高器件的取光效率和光电转换效率，一直是功率型LED发展中至关重要的课题。
功率型LED大大扩展了LED在各种信号显示和照明光源领域中的应用，主要有汽车内外灯和各种交通信号灯，包括城市交通、铁路、公路、机场、海港灯塔、安全警示灯等。功率型白光LED作为专用照明光源已开始用于汽车和飞机内的阅读灯，在便携式照明光源（如钥匙灯、手电筒）、背光源及矿工灯等应用方面也得到越来越多的应用。白光除了由三基色合成外，还可通过将一种特制的磷光体涂敷在GaN蓝色或紫外波长的功率型LED芯片上而形成。功率型LED在建筑物装饰光源、舞台灯光、商场橱窗照明、广告灯箱照明、庭院草坪照明、城市夜景等方面与其同类产品相比显示出了它独有的特点。使用功率型RGB三基色LED，可制成结构紧凑、发光效率比传统白炽灯光源高的数字式调色调光光源，配合计算机控制技术，可得到极其丰富多彩的发光效果。功率型LED所具有的低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、可靠性高等优点，使其在军事上还可作为野战、潜水、航天、航空所需的特种固体光源。
功率型LED结构的进步，取光和热衬的优化设计使其发光效率和光通量不断提高，由多个5mm
LED组装的灯盘和灯头将被由功率型LED组装的灯芯所取代。从1970年至2000年的最近30年以来，光通量每18~24个月要增加2倍。自1998年Norlux系列功率型LED问世后，光通量的增加趋势则更快。
随着功率型LED性能的改进，LED照明光源引起了照明领域的更大的关注。普通照明市场的需求是巨大的，功率型LED白光技术将更能适应普通照明的应用。只要LED产业能持续这一开发方向，则LED固体照明在未来5~10年将会取得重大的市场突破。

LED光源与白炽灯的对比优点

1、LEDw.com/LED-lights.htm"LED光源发光效率高　 发光效率比较：白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦、荧光灯50-70流明/瓦钠灯90-140流明/瓦、大部分的耗电变成热量损耗。　 LED光效：可发到50-200流明/瓦，而且发光的单色性好，光谱窄，无需过滤，可直接发出有色可见光。 2、LED光源耗电量少　 LED单管功率0.03-0.06瓦，采用直流驱动，单管驱动电压1.5-3.5伏。电流15-18毫安反映速度快，可在高频操作，用在同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯的万分之一，荧光管的二分之一，日本估计，如采用光效比荧光灯还要高2倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯、每年可节约相当于60亿升原油，同样效果的一支日光灯40多瓦，而采用LED每支的功率只有8瓦。 3、LED光源使用寿命长　 白炽灯、荧光灯、卤钨灯是采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧，热沉积、光衰减等特点，而采用LED灯体积小，重量轻，环氧树脂封装，可承受高强机械冲击和震动，不易破碎，平均寿命达10万小时，LED灯具使用寿命可达5-10年，可以大大孤低灯具的维护费用避免经常换灯之苦。 4、LED光源安全可靠性强　　发热量低、无热辐射性、冷光源、可以安全抵摸，能精确控制光型及发光角度、光色和、无眩光、不含汞，钠元素等可能危害健康的物质。 5、LED光源有利环保 LED为全固体发光体、耐冲击不易破碎、废弃物可回收、没有污染减少大量二氧化硫及氮化物等有害气体以及二氧化碳等温室气体的产生改善人们生活居住环境，可称“绿色照明光源。” 生产白光LED技术目前有三种：一种，利用三基色原理和目前已能生产的红、绿、蓝三种超高亮度LED按光强1:2:0.38比例混合而成白色，二种，利用超高度InGan蓝色LED，其管总上加少许的钇钻石榴为主体的荧光粉、它能在蓝光激发下产生黄绿光、而此黄绿光又可与透出的蓝光合成白光，三种是不可制紫外光LED，采用紫外光激三基色荧光粉或其他荧光粉，产生多色混合而成的白光。　　6、当然，节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因，也许LED光源要比传统光源昂贵，但是用一年时间的节能收回光源的投资，从而获得4-9年中每年几倍的节能净收盖期。

DALI的控制信号

DALI的控制信号（1） DALI的控制信号的特点
DALI电子镇流器通过DALI控制信号线连接到DALI控制器，通过DALI控制器发出控制信号数据包，DALI控制信号的有效数据传输速率为1200bit/s，分别如图1和图2所示。
（2） DALI控制信号的控制电平
DALI控制信号的控制电平如图3所示。每个DALI电子镇流器的控制信号电流应不大于2mA，而每个DALI控制器的工作电流不应大于250mA。 （3）
DALI电子镇流器
DALI电子镇流器的工作原理框图如图4所示，图中的实线表示功率信号，虚线表示控制信号和检测信号，其中的微控制器（CPU）是电路的核心。利用其中的EEPROM可以存储有关电子镇流器的工作状态信息。
采用图4所示电路结构的电子镇流器具有以上优点： ① 灯功率和灯丝供电电路分开，所以可以分别控制，从而可以改善灯的工作寿命。 ②
电子镇流器的控制和有关控制信号处理都通过微控制器完成，减少了电路元器件数量，提高了电路工作可靠性，更好的控制精度和整个DALI电子镇流器的体积更小。 ③
更高的设计灵活性，仅需改变软件的设置（即修改EEPROM中的有关参数）就可以改变电子镇流器的工作状态，而无需改变硬件电路的有关参数。 ④
可以将DALI接口电路做在DALI电子镇流器电路中。 ⑤ 可以报告有关电子镇流器的工作状态信息（例如灯故障）。 4、DALI电子镇流器的控制信息的产生
DALI电子镇流器的控制信息可以按以下的方式产生。（1） 按手动的方式产生控制信息 ① 开关、按钮或电位器。 ② 红外线、按钮或电位器。 ③
连接到计算机的控制键盘，通过一定的程序控制。（2） 按自动的方式产生控制信息 ① 定时器/时钟。 ② 运动检测器。 ③ 光检测电路。 ④
数字信号输入/输出接口电路。 ⑤
计算机的控制软件。目前，一般利用调节手动电位器的方法进行调光的应用较多，而红外线遥控方式省掉了控制信号连接线，具有使用方便和安装费用低的优点。
5、DALI电子镇流器组成的控制系统典型应用电路连接图 DALI电子镇流器组成的控制系统典型应用电路连接图如图5所示。
一个完整的数控调光控制系统应含可调光电子镇流器和用于转换来自每个电子镇流器工作状态信息的控制单元，并用它按一定传输控制协议传输控制信息。实用中，照明光线既有灯光，也有日光，利用这个控制方案还可以实现室内照明的恒亮度照明控制，这在有日光照明的办公室、博物馆、展览大厅、大学、仓库、音乐厅、会议室、工作间等应用场合是很有实用意义的。
6、DALI控制信号的定义
DALI控制信号数据流的定义如图6所示。正向传输控制信息中含有1位起始比特位，8位地址比特位，8位数据比特位和2位停止比特位。8位地址比特位可用于系统中的各电子镇流器之间实现通信，每行电子镇流器（最多16个）或每个单元即每个Group，最多64个电子镇流器。8位数据比特位的正向逆向传输信息的功能如图6中的表格所示，它包括如开/关灯、灯的调光和调光时间等有关控制信息。
7、采用DALI控制系统的优点 ①通过照明节能，可节能达30%。 ②可方便地实现照明软接线(softwiring)控制。
③通过对灯工作状态和电子镇流器的中央监控可降低系统的维护费用。 ④ 系统安装简单，使用元器件较模拟控制系统少，系统成本低。 ⑤
由于采用数字控制，DALI调光控制系统可实现对每只电子镇流器的控制，而模拟系统只能实现对每组电子镇流器的控制制，所以DALI调光控制系统的灵活性很高。 ⑥
“即插即用”，各厂家产品的互换性、灵活性好。 ⑦ DALI为一开放控制系统，不同生产厂家生产的电子镇流器只要满足DALI协议均可接到DALI控制系统。

白光LED封装技术

不同颜色的φ5mm LED
随着时间变化不会以同样的方式衰减。在20mA 的电流下，φ5mm
封装LED的衰减情况如图1所示。红光LED的光输出衰减速率较白光LED慢，而绿光和蓝光LED则以中等到的速率衰减。白光LED封装在一个与外界隔离的灯具中，环境温度将影响白光LED的光输出衰减速率。
图1 φ5mm封装LED的衰减情况
不同白色光源的光输出随时间变化的规律如图2所示。高功率的白光LED有非常低的光输出劣化。根据图2中的初步数据，光线的吸收和散热已使高功率白光LED有所进展，它提供了改善的发光功效，并提高了照度的维持度。
图2 不同白色光源光输出随便时间变化的规律 丰田公司日前成功开发了封装面积只有3.4mm×2.8mm×1.2mm
的大电流型白光LED。与原产品相比，封装面积和封装厚度大约分别减至原来的1/15
和1/5，最大可通过500mA电流，可应用于各种照明设备、17.78~53.34cm
(7~21英寸)的液晶面板背光光源以及汽车灯具等。大电流白光LED能大幅减小尺寸，主要得益于通过采用陶瓷封装提高了散热性。原来的产品使用的是热传导性较差的树脂封装材料，所以需要通过加大封装尺寸来提高散热性。
近年来随着大功率白光LED封装技术的发展，可通过减小白光LED结点与插脚间的热阻抗，把封装外壳做成扁平状、缩短结点与插脚之间的距离来缩短传输的距离。同时，引线支架的直径更大，引脚增大，并使用热传导性能较好的材料制作，能使热量更快地散发出来。使用耐高温的环氧树脂，解决了高温和散热问题，因此可以利用大芯片进行封装，致使其工作电流可由一般的20mA增大到350mA、700mA甚至1000mA，其功率可以达1W、3W甚至5W。这种封装结构的辐射视角很宽，因此该白光LED的光学效率也较高。所以，信号灯中使用的白光LED只需十几只，甚至几只。常规白光LED与功率白光LED在信号灯中应用的比较结果如下：
① 所用材料不同。一般白光LED使用环氧树脂作为安装板，而功率白光LED需要使用铝基线路板（MCPCB）。 ②
生产工艺不同。一般白光LED使用波峰焊或手工焊均可，而功率白光LED需要使用贴片焊机。 ③
配套的电子元件不同。因为焊接工艺不同，所以与一般白光LED配套的电子元件也是需要使用波峰焊或手工焊的一般元件，而与功率白光LED配套的电子元件都是贴片元件。 ④
自动化程度不一样。由于生产工艺不一样，贴片式生产的自动化程度高，可以使用流水化生产线；而一般白光LED和一般元件由于外观、结构差异较大，因此有相当一部分工作（如插管等）都需手工完成。这样导致两者的加工质量也不一样。
⑤
加工性能保障不一样。由于静电防护等措施是影响白光LED使用寿命的重要因素，而一般白光LED生产的自动化程度不高，因此静电防护等措施比较难以实施。而功率白光LED的生产工艺比较容易保证其完好性。
⑥
集成化程度不一样。由于功率白光LED采用贴片式工艺，因此其电子元件可以高度集成化，可以把灯板和电源等都做得很小，而一般白光LED及其配套元件难以实现这一目标。
⑦
结构设计要求不同。虽然一般白光LED的功率小，单只白光LED发热少（当然这些白光LED承受发热的能力也低，散热效果也差），但其分布在整个发光面内，因此其散热方面的改善措施难以实施。而功率白光LED相对集中，又是使用贴片工艺安装在铝基板上，因此容易设计散热器，可把白光LED灯板直接安装在上面以改善其散热效果。
⑧
配光设计要求不一样。一般白光LED因为使用的管数多，且均匀分布在整个发光区域内，因此配光时需要针对白光LED一一对应。而功率白光LED管数使用得较少，一般300mm信号灯使用12只甚至8只LED就可达到要求，因此把整个灯板置于发光面的轴心附近，在配光时近似地将其当作集中光源来进行设计。
⑨
使用效果不一样。一般白光LED由于发出的光分布在整个发光表面的范围内，相互之间的间距较大，因此投射在发光表面的效果是能比较明显地看出点状分布的发光光源。并且由于白光LED光源本身光强分布中存在强弱，加上封装中经常存在光斑不均匀现象，整个发光表面势必存在明暗之分，同时配光时采用的是一一对应的方式，因此在有一个或一串白光LED失效的情况下会出现暗斑，从而影响整个信号灯的光效和图形。而大功率白光LED由于相对比较集中，在配光时也近似地当作集中光源进行处理，因此上述缺陷均能避免。
⑩ 使用寿命不一样。由于功率白光LED具有以下特点，因此可以延长使用寿命。
·管数少，支路少，因此容易使用支路恒流的电源，保证各只白光LED有着相同的供电环境，即使其中个别失效，也不会影响到其他白光LED的供电电流。
·散热效果好，节点温度相对就会降低，因此寿命就会延长。
·允许工作电流较大，是一般白光LED的十几倍，因此电流控制波动几个毫安，对大功率白光LED根本不会造成影响。所以，它对电源精确控制的依赖性较小，也有利于延长使用寿命。

LED显示屏的认识误区

LED显示屏寿命10万小时 LED材料厂家出具的技术资料表明LED发光体的寿命为理想状态下1 O万小时.理想状态指在实验室中恒压恒流状态下LED发光体从发光到完全不发光的时间，1 O万小时折合11年。 一个木桶的盛水的多少是由最低的木板决定的,LED显示屏目前使用的为民品级别的器件，使用寿命不超过8年。作为显示屏的功能是观看，当显示屏亮着只有晚上才能看清楚时是无法说明它是合格的、具备使用价值的。 一辆汽车可以开1 5年，如果闲置3年则报废。使用的环境和方法对产品的寿命影响很大。LED显示屏遵守国标 LED显示屏通用规范为1995年的部颁标准。 至今还有许多公司号称符合国家标准,在科技发展的8年以后再看当时的标准,已经不是标准了.比方说失控点,国标为万分之三，以φ3.75室内双基色显示屏为例。一般做640x480标准分辨率的显示屏为7平米,每平米为43264点,按国标可以有90个失控点。这样的显示屏在今天谁还买单。LED显示屏软件全免费 显示屏行业普遍存在着中国企业的通病——只生产不研发。目前只有少数企业拥有正版的软件。现在使用盗版是违法的。LED显示屏价格低廉 要看性能价格比而不是单纯看价格。灰度等级 作为双基色和全彩色显示屏的灰度是一个重要指标。目前市场上充斥着许多1 6级和64级灰度的显示屏冒充256级灰度。其控制成本只有256级灰度的控制的1/5。最简单的方法是播放一个比较激烈的运动场面的VCD查看LED显示屏上是否能够看清楚。要买就要最好的 一切购买力来源于需要，满足需要并有一定的超前。盲目的追求将浪费很多资金购买了自己不需要的功能。

LED照明知识(第四部分)：PWM调光

在本系列的第一部分中，我们了解了LED光源及其驱动需求的基本知识。在第二部分中，我们讨论了当一个常电流Buck转换器可以被用作LED转换模式驱动的时候，为什么它能成为您的首选。在第三部分中，我们研究了大型LED显示及在其它转换拓扑中的应用空间。现在，在本系列的总结篇中，作者将视角转向如何最好地实现调光功能。 不管你用Buck, Boost, Buck-Boost还是线性调节器来驱动LED，它们的共同思路都是用驱动电路来控制光的输出。一些应用只是简单地来实现“开”和“关”地功能，但是更多地应用需求是要从0到100%调节光的亮度，而且经常要有很高的精度。设计者主要有两个选择：线性调节LED电流（模拟调光），或者使用开关电路以相对于人眼识别力来说足够高的频率工作来改变光输出的平均值（数字调光）。使用脉冲宽度调制（PWM）来设置周期和占空度（图1）可能是最简单的实现数字调光的方法，并且Buck调节器拓扑往往能够提供一个最好的性能。 图1：使用PWM调光的LED驱动及其波形。 推荐的PWM调光 模拟调光通常可以很简单的来实现。我们可以通过一个控制电压来成比例地改变LED驱动的输出。模拟调光不会引入潜在的电磁兼容/电磁干扰（EMC/EMI）频率。然而，在大多数设计中要使用PWM调光，这是由于LED的一个基本性质：发射光的特性要随着平均驱动电流而偏移。对于单色LED来说，其主波长会改变。对白光LED来说，其相关颜色温度（CCT）会改变。对于人眼来说，很难察觉到红、绿或蓝LED中几纳米波长的变化，特别是在光强也在变化的时候。但是白光的颜色温度变化是很容易检测的。 大多数LED包含一个发射蓝光谱光子的区域，它透过一个磷面提供一个宽幅可见光。低电流的时候，磷光占主导，光趋近于黄色。高电流的时候，LED蓝光占主导，光呈现蓝色，从而达到了一个高CCT。当使用一个以上的白光LED的时候，相邻LED的CCT的不同会很明显也是不希望发生的。同样延伸到光源应用里，混合多个单色LED也会存在同样的问题。当我们使用一个以上的光源的时候，LED中任何的差异都会被察觉到。 LED生产商在他们的产品电气特性表中特别制定了一个驱动电流，这样就能保证只以这些特定驱动电流来产生的光波长或CCT。用PWM调光保证了LED发出设计者需要的颜色，而光的强度另当别论。这种精细控制在RGB应用中特别重要，以混合不同颜色的光来产生白光。 从驱动IC的前景来看，模拟调光面临着一个严峻的挑战，这就是输出电流精度。几乎每个LED驱动都要用到某种串联电阻来辨别电流。电流辨别电压（VSNS）通过折衷低能耗损失和高信噪比来选定。驱动中的容差、偏移和延迟导致了一个相对固定的误差。要在一个闭环系统中降低输出电流就必须降低VSNS。这样就会反过来降低输出电流的精度，最终，输出电流无法指定、控制或保证。通常来说，相对于模拟调光，PWM调光可以提高精度，线性控制光输出到更低级。 调光频率VS对比度 LED驱动对PWM调光信号的不可忽视的回应时间产生了一个设计问题。这里主要有三种主要延迟（图2）。这些延迟越长，可以达到的对比度就越低（光强的控制尺度）。 图2：调光延迟。 如图所示，tn表示从时间逻辑信号VDIM提升到足以使LED驱动开始提高输出电流的时候的过渡延迟。另外，tsu输出电流从零提升到目标级所需要的时间，相反，tsn是输出电流从目标级下降到零所需要的时间。一般来说，调光频率（fDIM）越低，对比度越高，这是因为这些固定延迟消耗了一小部分的调光周期（TDIM）。fDIM的下限大概是120Hz，低于这个下限，肉眼就不会再把脉冲混合成一个感觉起来持续的光。另外，上限是由达到最小对比度来确定的。 对比度通常由最小脉宽值的倒数来表示： CR = 1 / tON-MIN : 1 这里tON-MIN = tD + tSU。在机器视觉和工业检验应用中常常需要更高的PWM调光频率，因为高速相机和传感器需要远远快于人眼的反应时间。在这种应用中，LED光源的快速开通和关闭的目的不是为了降低输出光的平均强度，而是为了使输出光与传感器和相机时间同步。用开关调节器调光 基于开关调节器的LED驱动需要一些特别考虑，以便于每秒钟关掉和开启成百上千次。用于通常供电的调节器常常有一个开启或关掉针脚来供逻辑电平PWM信号连接，但是与此相关的延迟（tD）常常很久。这是因为硅设计强调回应时间中的低关断电流。而驱动LED的专用开关调节则相反，当开启针脚为逻辑低以最小化tD时，内部控制电路始终保持开启，然而当LED关断的时候，控制电流却很高。 用PWM来优化光源控制需要最小化上升和下降延迟，这不仅是为了达到最好的对比度，而且也为了最小化LED从零到目标电平的时间（这里主导光波长和CCT不能保证）。标准开关调节器常常会有一个缓开和缓关的过程，但是LED专用驱动可以做所有的事情，其中包括降低信号转换速率的控制。降低tSU 和 tSN要从硅设计和开关调节器拓扑两方面入手。 Buck调节器能够保持快速信号转换而又优于所有其它开关拓扑主要有两个原因。其一，Buck调节器是唯一能够在控制开关打开的时候为输出供电的开关变换器。这使电压模式或电流模式PWM（不要与PWM调光混淆）的Buck调节器的控制环比Boost调节器或者各种Buck-Boost拓扑更快。控制开关开启的过程中，电力传输同样可以轻易地适应滞环控制，甚至比最好的电压模式或电流模式的控制环还要快。其二，Buck调节器的电导在整个转换周期中连在了输出上。这样保证了一个持续输出电流，也就是说，输出电容被删减掉。没有了输出电容，Buck调节器成了一个真正的高阻抗电流源，它可以很快达到输出电压。Cuk和zeta转换器可以提供持续的输出电感，但是当更慢的控制环（和慢频）被纳入其中的时候，它们会落后。 比开启针脚更快 即使是一个单纯的无输出电容的滞后Buck调节器，也不能满足某些PWM调光系统的需要。这些应用需要高PWM调光频率和高对比度，这就分别需要快速信号转换率和短延迟时间。对于机器视觉和工业检验来说，系统实例需要很高的性能，包括LCD板的背光和投影仪。在某些应用中，PWM调光频率必须超过音频宽，达到25kHz或者更高。当总调光周期降低到微秒级时，LED电流总上升和下降时间（包括传输延迟），必须降低到纳秒级。 让我们来看看一个没有输出电容的快速Buck调节器。打开和关断输出电流的延迟来源于IC的传输延迟和输出电感的物理性质。对于真正的高速PWM调光，这两个问题都需要解决。最好的方法就是要用一个电源开关与LED链并联（图3）。要关掉LED，驱动电流要经过开关分流，这个开关就是一个典型的n-MOSFET。IC持续工作，电感电流持续流动。这个方法的主要缺点是当LED关闭的时候，电量被浪费掉了，甚至在这个过程中，输出电压下降到电流侦测电压。 图3：分流电路及其波形。 用一个分流FET调光会引起输出电压快速偏移，IC的控制环必须回应保持常电流的请求。就像逻辑针脚调光一样，控制环越快，回应越好，带有滞环控制的Buck调节器就会提供最好的回应。 用Boost和Buck-Boost的快速PWM Boost调节器和任何Buck-Boost拓扑都不适合PWM调光。这是因为在持续传导模式中（CCM），每个调节器都展示了一个右半平面零，这就使它很难达到时钟调节器需要的高控制环带宽。右半平面零的时域效应也使它更难在Boost或者Buck-Boost电路中使用滞后控制。另外，Boost调节器不允许输出电压下降到输入电压以下。这个条件需要一个输入端短电路并且使利用一个并联FET实现调光变得不可能。。在Buck-Boost拓扑中，并联FET调光仍然不可能或者不切实际，这是因为它需要一个输出电容（SEPIC，Buck-Boost和flyback），或者输出短电路（Cuk和zeta）中的未受控制得输入电感电流。当需要真正快速PWM调光的时候，最好的解决方案是一个二级系统，它利用一个Buck调节器作为第二LED驱动级。如果空间和成本不允许的时候，下一个最好的原则就是一个串联开关（图4）。 图4：带有串联DIM开关的Boost调节器。 LED电流可以被立即切断。另外，必须要特别考虑系统回应。这样一个开路事实上是一个快速外部退荷暂态，它断开了反馈环，引起了调节器输出电压的无界上升。为了避免因为过压失败，我们需要输出钳制电路和/或误差放大器。这种钳制电路很难用外部电路实现，因此，串联FET调光只能用专用Boost/Buck-Boost LED驱动IC来实现。 总而言之，LED光源的单纯控制需要设计的初始阶段就要非常小心。光源越复杂，就越要用PWM调光。这就需要系统设计者谨慎思考LED驱动拓扑。Buck调节器为PWM调光提供了很多优势。如果调光频率必须很高或者信号转换率必须很快，或者二者都需要，那么Buck调节器就是最好的选择。下页为英文原文参考： A matter of light, Part 4 --- PWM dimming By Sameh Sarhan and Chris Richardson, National Semiconductor In part one of this series, we looked at the basics of LED lighting sources and their driving requirements. In part two, we discussed why a constant-current buck converter should be your first preference when it comes to switch-mode LED drivers. In part 3, we investigated larger LED displays and the applications space for other converter topologies. Here in the concluding part of this series, the authors take a look at how to best implement the dimming function. Whether you drive LEDs with a buck, boost, buck-boost or linear regulator, the common thread is drive circuitry to control the light output. A few applications are as simple as ON and OFF, but the greater number of applications call for dimming the output between zero and 100 percent, often with fine resolution. The designer has two main choices: adjust the LED current linearly (analog dimming), or use switching circuitry that works at a frequency high enough for the eye to average the light output (digital dimming). Using pulse-width modulation (PWM) to set the period and duty cycle (Fig. 1) is perhaps the easiest way to accomplish digital dimming, and a buck regulator topology will often provide the best performance. Figure 1: LED driver using PWM dimming, with waveforms. PWM dimming preferred Analog dimming is often simpler to implement. We vary the output of the LED driver in proportion to a control voltage. Analog dimming introduces no new frequencies as potential sources of EMC/EMI. However, PWM dimming is used in most designs, owing to a fundamental property of LEDs: the character of the light emitted shifts in proportion to the average drive current. For monochromatic LEDs, the dominant wavELength changes. For white LEDs, the correlated color temperature (CCT) changes. It's difficult for the human eye to detect a change of a few nanometers in a red, green, or blue LED, especially when the light intensity is also changing. A change in color temperature of white light, however, is easily detected. Most white LEDs consist of a die that emits photons in the blue spectrum, which strike a phosphor coating that in turn emits photons over a broad range of visible light. At low currents the phosphor dominates and the light tends to be more yellow. At high currents the blue emission of the LED dominates, giving the light a blue cast, leading to a higher CCT. In applications with more than one white LED, a difference in CCT between two adjacent LEDs can be both obvious and unpleasant. That concept extends to light sources that blend light from multiple monochromatic LEDs. When we have more than one light source, any difference between them jars the senses. LED manufacturers specify a certain drive current in the electrical characteristics tables of their products, and they guarantee the dominant wavelength or CCT only at those specified currents. Dimming with PWM ensures that the LEDs emit the color that the lighting designer needs, regardless of the intensity. Such precise control is particularly important in RGB applications where we blend light of different colors to produce white. From the driver IC perspective, analog dimming presents a serious challenge to the output current accuracy. Almost every LED driver uses a resistor of some type in series with the output to sense current. The current-sense voltage, VSNS, is selected as a compromise to maintain low power dissipation while keeping a high signal-to-noise ratio (SNR). Tolerances, offsets, and delays in the driver introduce an error that remains relatively fixed. To reduce output current in a closed-loop system, VSNS, must be reduced. That in turn reduces the output current accuracy and ultimately the output current cannot be specified, controlled, or guaranteed. In general, dimming with PWM allows more accurate, linear control over the light output down to much lower levels than analog dimming. Dimming frequency vs. contrast ratio The LED driver's finite response time to a PWM dimming signal creates design issues. There are three main types of delay (Fig. 2). The longer these delays, the lower the achievable contrast ratio (a measure of control over lighting intensity). Figure 2: Dimming delays. As shown, tn represents the propagation delay from the time logic signal VDIM goes high to the time that the LED driver begins to increase the output current. In addition, tsu is the time needed for the output current to slew from zero to the target level, and tsn is the time needed for the output current to slew from the target level back down to zero. In general, the lower the dimming frequency, fDIM, the higher contrast ratio, as these fixed delays consume a smaller portion of the dimming period, TDIM.The lower limit for fDIM is approximately 120 Hz, below which the eye no longer blends the pulses into a perceived continuous light. The upper limit is determined by the minimum contrast ratio that is required. Contrast ratio is typically expressed as the inverse of the minimum on-time, i.e., CR = 1 / tON-MIN : 1 where tON-MIN = tD + tSU. Applications in machine vision and industrial inspection often require much higher PWM dimming frequencies because the high-speed cameras and sensors used respond much more quickly than the human eye. In such applications the goal of rapid turn-on and turn-off of the LED light source is not to reduce the average light output, but to synchronize the light output with the sensor or camera capture times. Dimming with a switching regulator Switching regulator-based LED drivers require special consideration in order to be shut off and turned on at hundreds or thousands of times per second. Regulators designed for standard power supplies often have an enable pin or shutdown pin to which a logic-level PWM signal can be applied, but the associated delay, tD, is often quite long. This is because the silicon design emphasizes low shutdown current over response time. Dedicated switching regulations for driving LEDs will do the opposite, keeping their internal control circuits active while the enable pin is logic low to minimize tD, while suffering a higher operating current while the LEDs are off. Optimizing light control with PWM requires minimum slew-up and slew-down delays not only for best contrast ratio, but to minimize the time that the LED spends between zero and the target level (where the dominant wavelength and CCT are not guaranteed). A standard switching regulator will have a soft-start and often a soft-shutdown, but dedicated LED drivers do everything within their control to reduce these slew rates. Reducing tSU and tSN involves both the silicon design and the topology of switching regulator that is used. Buck regulators are superior to all other switching topologies with respect to fast slew rates for two distinct reasons. First, the buck regulator is the only switching converter that delivers power to the output while the control switch is on. This makes the control loops of buck regulators with voltage-mode or current-mode PWM (not to be confused with the dimming via PWM) faster than the boost regulator or the various buck-boost topologies. Power delivery during the control switch's on-time also adapts easily to hysteretic control, which is even faster than the best voltage-mode or current-mode control loops. Second, the buck regulator's inductor is connected to the output during the entire switching cycle. This ensures a continuous output current and means that the output capacitor can be eliminated. Without an output capacitor the buck regulator becomes a true, high impedance current source, capable of slewing the output voltage very quickly. Cuk and zeta converters can claim continuous output inductors, but fall behind when their slower control loops (and lower efficiency) are factored in. Faster than the enable pin Even a pure hysteretic buck regulator without an output capacitor will not be capable of meeting the requirements of some PWM dimming systems. These applications need high PWM dimming frequency and high contrast ratio, which in turn requires fast slew rates and short delay times. Along with machine vision and industrial inspection, examples of systems that need high performance include backlighting of LCD panels and video projection. In some cases the PWM dimming frequency must be pushed to beyond the audio band, to 25 kHz or more. With the total dimming period reduced to a matter of microseconds, total rise and fall times for the LED current, including propagation delays, must be reduced to the nanosecond range. Consider a fast buck regulator with no output capacitor. The delays in turning the output current on and off come from the IC's propagation delay and the physical properties of the output inductor. For truly high speed PWM dimming, both must be bypassed. The best way to accomplish this is by using a power switch in parallel with the LED chain (Fig. 3). To turn the LEDs off, the drive current is shunted through the switch, which is typically an n-MOSFET. The IC continues to operate and the inductor current continues to flow. The main disadvantage of this method is that power is wasted while the LEDs are off, even through the output voltage drops to equal the current sense voltage during this time. Figure 3: Shunt FET circuit, with waveforms. Dimming with a shunt FET causes rapid shifts in the output voltage, to which the IC's control loop must respond in an attempt to keep the output current constant. As with logic-pin dimming, the faster the control loop, the better the response, and buck regulators with hysteretic control provide the best response. Fast PWM with boost and buck-boost Neither the boost regulator nor any of the buck-boost topologies are well suited to PWM dimming. That's because in the continuous conduction mode (CCM), each one exhibits a right-half plane zero, which makes it difficult to achieve the high control loop bandwidth needed in clocked regulators. The time-domain effects of the right-half plane zero also make it much more difficult to use hysteretic control for boost or buck-boost circuits. In addition, the boost regulator cannot tolerate an output voltage that falls below the input voltage. Such a condition causes a short circuit at the input, and makes dimming with a parallel FET impossible. Among the buck-boost topologies, parallel FET dimming is still impossible or at best impractical due to the requirement for an output capacitor (the SEPIC, buck-boost and flyback), or the uncontrolled input inductor current during output short circuits (Cuk and zeta). When true fast PWM dimming is required, the best solution is a two-stage system that uses a buck regulator as the second, LED driving stage. When space and cost do not permit this approach, the next best choice is a series switch (Fig. 4). Figure 4: Boost regulator with series DIM switch. LED current can be shut off immediately. On the other hand, special consideration must be given to the system response. Such an open circuit is in effect a fast, extreme unloading transient that also disconnects the feedback loop and will cause the regulator's output voltage to rise without bound. Clamping circuits for the output and/or the error amplifier are required to prevent failure due to over-voltage. These clamps are difficult to realize with external circuitry, hence series FET dimming is practical only with dedicated boost/buck-boost LED driver ICs. In summary, proper control of LED lighting requires careful attention right from the start of the design process. The more sophisticated the light source, the more likely that PWM dimming will be used. This in turn requires the system designer to carefully consider the LED driver topology. Buck regulators offer many advantages for PWM dimming. If the dimming frequency must be high, or the slew rates must be fast, or both, then the buck regulator is the way to go. About the authors Sameh Sarhan is a staff applications engineer for the Medium Voltage/High Voltage Power Management group in Santa Clara, CA. He has been involved with power electronics in various forms since 1998, having worked for FRC Corp. and Vicor Corp. His experience includes the design of hard/soft switching power supplies from a few watts to 600 watts. Sameh received a bachelor's degree in electronics engineering in 1996 from Cairo University (Egypt). Chris Richardson is an applications engineer in the Power Management Products group, Medium and High Voltage Division. His responsibilities are divided between lab work, bench evaluation of new ICs, written work such as datasheets and applications notes, and training for field engineers and seminars. Since joining National Semiconductor in 2001, Chris has worked mainly on synchronous buck controllers and regulators. In the last three years he has focused on products for the emerging high brightness LED market in the automotive and industrial areas. Chris holds a BSEE from the Virginia Polytechnic Institute and State University. 来源：美国国家半导体公司

LED屏幕驱动技术探讨: 交流响应

LED驱动器的交流响应特性经常被忽略，但却是相当重要的一个特性。交流响应影响LED屏幕(LED显示屏)的影像品质，如灰阶、线性度、EMI、信赖性。虽然这些特性彼此间有取捨关係，但是好的驱动器应该能够在这些特性中取得较佳的平衡。本文将探讨交流响应的重要性及LED驱动器与电路板设计技术，以协助工程师设计出影像品质良好的显示屏。 最短OE脉波宽度及线性度每个顏色超过1024个灰阶已经成为LED全彩显示屏的基本规格，为了表现更丰富的色彩，制造商们需要能够表现更多灰阶的驱动器。而OE的最短脉波宽度及反应时间 (tr / tf) 决定了灰阶数的多寡。但是许多驱动器往往为了缩短OE脉波宽度而牺牲了线性度，所谓线性度就是输入资料与输出亮度间的关係。例如图一中，的输出电压波形比OE脉波宽度还要来得短，其线性度关係如图二所示。很明显地可以看到，LED亮度与OE脉波宽度的设定不成正比，特别是在OE脉波宽度低于0.1us时，此时的线性度不佳。 Fig. 1 OE脉波宽度与输出电压波形之间的关係 Fig. 2 LED亮度与OE脉波宽度的关係目前市面上对于最短OE脉波宽度有许多不同的定义。有IC制造商将输出端可以反应的时间定义为最短OE脉波宽度，但仅仅这样的定义会忽略掉对于线性度的影响。因此还是需要加以实际量测线性度才能确保IC可以表现足够的灰阶数。抑制输出突波当LED驱动器管脚关闭瞬间产生的电压突波，经常导致IC损坏，这也影响了显示屏的信赖性。此一电压突波是来自于VLED 和 OUTn之间的寄生电感所产生的，在图三及图四中说明了此突波的实验方式与结果。在此实验中，我们刻意加入一个电感L1以模拟实际电路中的寄生电感，并勾取图三中CH1~CH3三个节点上的电压波形以示波器观察，其波形如图四所示。从图示中可以看到在输出管脚(CH3)上的电压达到26.6V之高，远高于驱动器的耐压(17V)。 Fig. 3 The circuit of overshoot experiment Fig. 4 The waveforms of different nodes on PCB 突波的电压值可以透过以下公式加以计算：V = L x di / dtV 是寄生电感所产生的突波电压，L是寄生电感感值，di / dt 是切换瞬间的电流变化率。有三种方式可以消除或抑制电压突波，第一种方法是减少寄生电感，同时因为VLED线上的突波也会累积到VOUT上面，电源线与每个输出管脚的线路必须儘可能地缩短。前述提到的均匀配置的分散式电容也可以减少VLED及VOUT的突波。第二种方法是降低输出管脚开关切换速度。由前述公式可知，切换速度(tr / tf)太快的驱动器会导致突波过高，因此选择切换速度适中且够用的驱动器即可。第三种方法是将输出突波加以分散，可以选择输出管脚间具有交错时间迟滞功能的驱动器，避免所有的输出管脚同时切换，这种方法可以减少不同管脚间的突波透过电源线互相叠加而升高的问题。 结论妥善选择驱动器并设计电路板线路可以帮助显示屏制造商改善显示屏的灰阶与信赖性，一般的驱动器产品其实可提供客户兼顾反应速度与信赖性的平衡选择，客户可以依自己对于灰阶的需求选择合适的IC。

高清电视机背光照明应该用什么类型的LED？

用来驱动白光 LED 的 LED 驱动器集成电路约占总 LED 驱动器市场的 50%，白光 LED常用来为很多电池供电型手持式便携产品的小型显示屏提供背光照明。不过，这类照明应用已经成熟，未来 5 年不会有很高的年复合增长率。就 LED 照明应用而言，年复合增长率远高于手持式产品背光照明市场的 3 个最大的市场依次是：大型平板显示屏高清电视机、汽车前灯照明和通用照明。随着消费者要求高清电视机具有更大的平板显示屏和更高的分辨率，对电视机的需求已经迅速从等离子高清电视机转向了 LED 高清电视机。根据 DisplaySearch 公司的数据，等离子高清电视机的销售高峰将出现在 2008 年，销售收入为 240 亿美元；而 2008 年 LCD 高清电视机市场将达到 750 亿美元，到 2010 年则增长到 930 亿美元。显然，LED 电视机市场已经开始“繁荣”了。从运动模糊到色彩再现，目前的 LCD 高清电视机有各种缺点。目前一代 LCD 高清电视机无法获得真正的黑色，而且所有颜色的动态范围都较小。普通高清电视机用 CCFL 管进行背光照明，只具有 450 至 650cd/m2 的对比度。这些高清电视机的主要问题是，对 CCFL 背光照明不能完全关断或不能进行局部调光。相反，采用高亮度 LED 背光照明，LED 阵列 (就 46 英寸显示屏而言，可含有多达 1600 个 LED) 可以对背光照明“组”调光或进行局部关断，从而实现比 CCFL 设计几乎高一个数量级的对比度 ( 4000cd/m2)。另外，通过调整背光照明 LED 组的亮度，可以再现更多的中间色调，从而使画面更加生动。另一个好处是能够从局部完全关断 LED，从而减轻了运动模糊问题。通过在帧之间完全关断 LED，几乎彻底消除了快速运动物体引起的模糊问题。在解决这种 CCFL 背光照明 LCD 电视机所面临的快速运动模糊问题时，LED 非常快的响应速度是至关重要的。设计师的两难处境冷阴极荧光灯 (CCFL) 常常用来为大型平板显示器提供背光照明，但是它们的色谱有限，而且色彩不够鲜明。RGB LED 实际上扩展了可见光范围。另外，在美国国家电视系统委员会 (NTSC) 定义的颜色中，CCFL 能显示出约 80%，而 RGB 可以显示出的 NTSC 色谱多达 110%，从而在显示屏上更准确地显示出图像的本原风貌。采用 3 个单色光源，如红色、绿色和蓝色 (RGB) 激光，可以获得可能实现的最广色谱。另一方面，白光 LED 背光照明非常适用于手持式和移动显示屏，因为白光 LED 外形尺寸小、简单易驱动、对机械应力不那么敏感、与 CCFL 比较预期寿命长两倍。不过，白光 LED 在色谱方面与 CCFL 有同样的缺点，因为白光 LED 等同于宽带光源。白光 LED 是蓝光二极管覆盖荧光粉形成的，它把部分蓝光转变成黄光，组合形成的光谱被视作白光。与单色光源相比，RGB LED 以较低的成本提供接近窄带的色谱。RGB LED 不仅改善了色谱，而且还提高了效率，因为 RGB LED 只按照所需要的红光、绿光和蓝光发射光能。相对而言，宽带光源 (如白光 LED 和 CCFL) 发出了较多不需要颜色的光，降低了色谱的纯度，因此损失了效率。既然不同颜色的 RGB LED 可以单独驱动，那么 RGB LED 的白光点或色温就可以校正，而 CCFL 和白光 LED 的白光点都是固定的。 LED 的调光考虑传统上，LED 调光是用 DC 信号或滤波 PWM 信号调节流经 LED 的正向电流来实现的。降低 LED 电流可调节 LED 光输出密度。不过，正向电流的变化会导致 LED 发光颜色的变化，因为 LED 的色度随电流而变。LCD 高清电视机和汽车背光照明等很多应用不容许 LED 的发光颜色有任何偏差。由于周围环境光线变化不同以及人眼能够感知光强的微小变化，因此在这些应用中需要宽调光范围。用 PWM 信号控制 LED 的光强，可以不改变发光颜色而实现 LED 调光。 “True Color PWMTM 调光” 通过 PWM 信号调节 LED 亮度。它实质上是以 PWM 频率用满电流接通和断开 LED。人眼的限制为每秒 60 帧。通过提高 PWM 频率 (例如提高到 80Hz 至 100Hz) ，人眼就感觉脉冲光源是连续接通的。另外，通过调制占空比 (“接通时间”的长度)，可以控制 LED 的光强。采用这种方法时，LED 的发光颜色保持不变，因为 LED 的电流值或者为零，或者为恒定值。很多高清电视机设计师都要求高达 3000:1 的调光比，以适应环境光线的宽范围变化。结论很明显，就高清电视机所用的大型 LCD 平板显示屏的背光照明而言，LED 已经成为主流选择。不过，系统设计师仍然需要满足其特定设计性能要求的 LED 驱动器集成电路。因此，LED 驱动器集成电路必须能够以满足输入电压范围和所需输出电压及电流要求的转换拓扑，为很多不同类型的 LED 配置提供充足的电流和电压。所以，LED 驱动器集成电路需要有以下特点，以满足设计师的需求： (1) 宽输入电压范围 (2) 宽输出电压范围 (3) 高效率转换 (4) 严格调节的 LED 电流匹配 (5) 以低噪声、恒定频率工作 (6) 独立的电流和调光控制 (7) 宽调光比 (8) 用极少的外部组件组成占板面积紧凑的小型解决方案 来源：半导体照明网

白光LED资料

　　1993年日本日亚化学公司在蓝色GaNLED技术上突破并很快产业化，于1996年实现白光LED，并申请多项专利保护。 　　1重要意义：用途广，特别是用作新光源——第四代照明光源，未来将产生巨大节能效果。 　　白光LED及组合成光源具有许多优点：固体化，体积小、寿命长(万小时)、抗震，不易破损，启动响应时间快(纳秒)耗电量小，无公害(无汞)等。各国政府和公司赋予极大热忱和高度重视，这是因为白光LED有庞大照明市场和显著节能效果的前景。为此，美国、日本、欧洲注入大量人力和财力，设立专门的机构和计划推动白光lED研发。2001年7月美国第一项主张“新一代照明首创”(NGLl)提供基金的立法议案，作为参议院能源法案S1766，Sec.1213的一部分提交给国会审议。日本政府也制定“21世纪化合物半导体”。世界著名的照明公司和半导体材料器件公司纷纷合作，重组集团，发展白光IED。 　　2实现白光LED原理和方案 　　简单地讲有三种原理可实现白光LED： 　　(1)蓝色LED芯片和可被蓝光有效激发的发黄光荧光粉有机结合组成白光LED。一部分蓝光被荧光粉吸收，激发荧光粉发射黄光。发射的黄光和剩余的蓝光混合，调控它们的强度比即可得到各种色温的白光； 　　(2)将红、绿、蓝三基色LED组成一个象素(pixEL)也可得到白光； 　　(3)像三基色节能灯那样，发紫外光LED芯片和可被紫外光有效激发而发射红、绿、蓝三基色荧光体有机结合组成白光LED。 　　英光体的选用可以是高效的无机或有机荧光体或两者结合。当前是以由蓝色InGaNLED芯片和可被蓝光有效激发的发黄光的铈激活的稀土石榴石荧光粉有机结合实现发白光LED，这是目前的主导方案，在国内外已产业化。图3表示当前典型的白光LED的发射光谱，它是由InGaN芯片发蓝光光谱及YAG：Ce体系荧光体发黄光光谱所组成。 　　3白光LED的光效和光电 　　从理论和技术发展分析，白光LED的光效可以达到2001m／w以上，白光LED短短5年中光效提高6倍，图表表示白光LED从1998-2002年光效提高和预期发展。 　　目前人们将白光LED划分为2005年和2010年两个阶段目标。2005年后开始替代白炽灯，进入商业照明；2010年进入家庭照明。达到预定目标白光LED有两个问题必须克服。 　　●　成本价格必须降到US$0.01/lm 　　●　必须提高光效和光通。　　答案是肯定的。人们正对蓝色、紫外LED芯片，LED封装(包括荧光粉涂敷工艺)及荧光粉进行改进。对芯片来说：　　(1)发展大尺寸芯片，例如最近Cree公司推出0.15W的蓝光的900900um大尺寸芯片； 　　(2)制造大功率芯片，芯片为5W的已推向市场，这比2000年战略研讨会的预计大大提前。 　　(3)芯片倒置新技术使外量子效率提高。 　　(4)积极研制波长更短的紫外LED，这样，比目前使用的YAG：Ce荧光粉效率高许多的三基色荧光粉很多，使白光LED达到新水平。最近美国南加洲大学采用四元AlInGaN多层量子阱(MQW)技术研制出发射峰可从305nm到340nm的紫外LED。这是目前最短的UVLED。图3表示这种UVLED芯片结构。对20μm×1000μm这种条状器件而言，发射峰为340nm时的输出功率高达1mw。 　　若实现第一个目标，2005-2007年开始部分取代白炽灯，对美国来说，可节约10GW电能；实现第2个目标进入家庭照明，在2010-2015年白光LED的光效达到150-200lm／w，美国可节能约25GW电能。当然，我们必须看到，实现1001m／w普及照明，还存在相当大的困难。对我国采说，遇着难得的机遇，政府积极支持，列入新绿色照明和节能规划中。但又面临相当大的挑战和知识产权的壁垒。迄今高效蓝色和蓝紫色LED芯片还不能工业化规模生产，但我国稀土荧光粉有其优势。

显示屏入门知识

LED显示屏 　　LED是lightemittingdiode发光二极管的英文缩写，简称LED。LED显示屏（LEDpanEL）是通过一定的控制方式，用于显示文字、文本、图形、图像、动画、行情等各种信息以及电视、录像信号并由LED器件阵列组成的显示屏幕。作为新一代的显示媒体，已广泛应用在展览中心、交易中心、拍卖中心、金融中心、信息中心、证券、电信、税务、供电、海关、法院、消防、车站、机场、码头、人才市场等有营业大厅的公共场合。 显示性能 　　LED显示屏按显示性能分为文本LED显示屏、图文LED显示屏，计算机视频LED显示屏，电视视频LED显示屏和行情LED显示屏等。行情LED显示屏一般包括证券、利率、期货等用途的LED显示屏。 显示颜色 　　LED显示屏按显示颜色分为单基色LED显示屏（含伪彩色LED显示屏），双基色LED显示屏和全彩色（三基色）LED显示屏。按灰度级又可分为16、32、64、128、256级灰度LED显示屏等。 　　单色屏一般由红色发光材料构成。 　　双基色屏一般由红色和黄绿色发光材料构成。 　　三基色屏分为全彩色(fullcolor),由红色，黄绿色(波长570nm)，蓝色构成；真彩色(naturecolor),由红色，纯绿色(波长525nm),蓝色构成。 基本发光点 　　非行情类LED显示屏中，室内LED显示屏按采用的LED单点直径可分为Φ3.0mm(62500点/m2)、Φ3.7mm(44100点/m2)、Φ4.8mm(27800点/m2)、Φ5mm(17200点/m2)、Φ8mm(10000点/m2)等显示屏； 　　室外LED显示屏按采用的象素直径可分为Φ8mm(10000点/m2)、Φ12mm(3906点/m2)、Φ16mm(2500点/m2)、Φ26mm(1024点/m2)等LED显示屏。行情类LED显示屏中按采用的数码管尺寸可分2.0cm(0.8inch)、2.5cm(1.0inch)、）3.0cm(1.2inch)、4.6cmm(1.8inch)、5.8cm(2.3inch)、7.6cm(3inch)等 使用环境 　　LED显示屏按使用环境分为室内LED显示屏、半室外LED显示屏、室外LED显示屏 　　户内屏面积一般从不到1平米到十几平米,点密度较高，在非阳光直射或灯光照明环境使用，观看距离在几米以外，屏体不具备密封防水能力。 　　半户外屏介于户外及户内两者之间,具有较高的发光亮度,可在非阳光直射户外下使用，屏体有一定的密封，一般在屋檐下或橱窗内。 　　户外屏面积一般从几平米到几十甚至上百平米，点密度较稀(多为1000-10000点每平米),发光亮度在3000-6000cd/平米(朝向不同，亮度要求不同)，可在阳光直射条件下使用，观看距离在几十米以外，屏体具有良好的防风抗雨及防雷能力。 安装方式 　　内嵌式、台阶式、吊装式、壁挂式、前维护、合页式 同步和异步 　　同步方式是指LED显示屏的工作方式基本等同于电脑的监视器，它以至少30场/秒的更新速率点点对应地实时映射电脑监视器上的图像,通常具有多灰度的颜色显示能力，可达到多媒体的宣传广告效果。 　　异步方式是指LED屏具有存储及自动播放的能力，在PC机上编辑好的文字及无灰度图片通过串口或其他网络接口传入LED屏,然后由LED屏脱机自动播放，一般没有多灰度显示能力，主要用于显示文字信息，可以多屏联网 采集卡的主要功能 　　LED显示屏是一种特殊的显示媒体,它不能直接接受计算机数据,需要进行一系列变换。采集卡的功能是把高速的计算机(或多媒体显示卡上)的显示数据进行采集,经过转换,并降频传输到主控器。

不同应用决定LED显示屏不同的驱动方式

线性稳压器来转换电压会面临功耗问题，开关方式则有噪声的问题，LED驱动选择何种转换方式取决于何种应用。 ——bill rypka bill rypka muzahid huda maxim hb LED驱动器产品市场经理。 　　何种转换方式 　　通过线性稳压器来转换电压会面临功耗问题，这种方式比较适合用于需要回避噪声（比如汽车音响）因而不能采用开关方式的转换电路中。而开关方式的特点是转换效率非常高，但它也有噪声的问题，所以选择何种转换方式取决于何种应用。 　　通常，电荷泵驱动方式的效率会随着输入电压的变化而变化，在电压变化范围大的应用中，其效率比较低；而在电压变化范围比较小的应用中，只有当输入和输出电压之间是整倍数关系时，它的效率才能达到最大，但这在电池供电的实际应用中很难达到。反观电感的转换效率不太受电压干扰，应用限制也比电荷泵要少，所以目前转换电路多采用电感方式。 　　如何评价性能 　　客观说，评价 hb led 驱动ic性能要根据不同应用来看，不能一概而论。比如装饰灯具应用中对rgb颜色变化的控制要求高，这一性能就成为主要指标，而在单色应用中并不要求这个。又如狭小空间的应用要求的是热散能力；汽车照明替代应用中既要求与原有的电路系统平滑结合的性能同时也要求高可靠性；在nb之类的显示应用中，对多串led亮度均衡的控制要求驱动ic对每一支路上的电流有精确的控制，如maxim的产品控制精度可以达到3%；投影仪的应用则要求高效率的驱动电路，快速调整亮度的能力以及热保护能力；在替代应用中，性能更多的是体现在整个方案而不是单个驱动ic上的。总的看，器件的集成度、控制数量、响应速度、故障诊断、耐热等都是性能的评价参考。 　　通常，高集成的目的在于提高性能，但在高功率下，高集成为了满足大电流会加大芯片面积，在加大成本的同时也面临散热的问题，所以，如何平衡功率和集成度之间的关系是驱动ic设计面临的课题。驱动ic要在改进芯片工艺满足成本的同时，改进封装解决散热的问题。

基于C8051F的OLED控制电路的设计

　　1 引言 　　有机电致发光显示，又称有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode, OLED）或有机发光显示器Organic Light Emitting Display（OLED），相较于目前市场上流行的液晶显示器（LCD）有明显的优势，主要表现为：自主发光（不需要背光源），无视角问题（视角可达170°以上），重量轻，厚度薄，亮度高，发光效率高，响应速度快（是液晶的1000倍），动态画面质量高，温度范围广（温度范围－40℃～80℃），低功耗，抗震能力强，制造成本低，可柔性显示。尤其适用于要求高亮度的仪表行业，以及条件要求更高的军工产品。与各方面已经发展成熟的LCD相比，OLED的发展还处于初级阶段，但随着以上这些优势的逐步实现，OLED将极有可能取代LCD在市场上的地位，OLED是被业界公认为最具发展前景的下一代显示器。 　　2 硬件结构设计 　　本文利用单片机C8051F023作为128×64单色OLED的控制核心器件，采用的是维信诺公司的一款屏VGG12864G，它利用Solomon公司的SSD1303为专用驱动IC。实现文字显示及图像的动静态显示。硬件整体设计结构框图如图1所示。 图 1 硬件设计结构框图 　　2.1 SSD1303 驱动及接口电路 　　VGG12864G模块的OLED显示屏为128列，64行结构。图2为SSD1303结构框图，显示了模块逻辑电路和接口电路的框图。用户只需要给接口提供电源、产生驱动指令信号和显示数据信号，就能点亮OLED屏。从图中可以看出，行、列驱动器的输出通过FPC邦定到OLED屏，剩下的MCU接口、电压和电流控制器需要是其专门设计的接口和驱动电路，模块的外部信号仅与SSD1303发生关系。所以了解了SSD1303的输入特性及指令系统，就能方便地使用本模块了。 　　SSD1303是晶门公司推出的驱动单色OLED的IC，采用TAB封装。这种基于CMOS工艺的驱动IC集成了行、列驱动器、振荡器、对比度控制器和图形数据存储器（GDDRAM），很大程度地减少了外围器件和功耗。可支持的最大分辨率为132×64，其中OLED屏底部132×16的点阵区域可以显示4色的局域色，并可编程实现64级灰度，当用于单色显示时，可编程控制256级对比度。根据所使用微处理器（MPU）的不同，它提供8位6800系列MPU并行、8位8080系列MPU并行和Serial Peripheral InteRFace (SPI)串行三种通信接口模式。 　　控制命令通过MCU接口输入到控制命令解码器进行命令解码，然后输出时钟、行同步、场同步信号，从而控制OLED显示的振荡频率、显示器件的电压转换模块以及OLED显示内容的行列偏移量的驱动模块；如果是显示数据(128×64bits)，那么显示数据由控制电路通过MCU接口输入到GDDRAM缓存，然后通过局域色解码器对数据进行解码，最后将解码后的显示数据通过行列驱动器驱动OLED显示，OLED上呈现了稳定的显示效果。 　　2.2 电源的设计 　　硬件结构设计框图如图2所示，外部硬件电路的DC-DC转换器用TPS7333芯片将5V电源转换成3.3V电源，并将输出的电源信号通过电压和电流控制器控制整个SSD1303的电压和电流。整个系统需要3.3V和12V的电源，MCU（本文采用C8051F023）需要提供3.3V的电源电压，OLED需要3.3V的逻辑电源电压和9～12V的驱动电源电压，此驱动电源电压由外部电源转换器电路提供。 图2 SSD1303结构框图 　　2.3 各种控制信号 　　再就是关于如何用MCU控制，MCU通过RES#、CS#、D/C、WR#、RD#和D0～D7共13个接口控制SSD1303驱动IC，从而控制OLED显示屏。CS#为片选信号，当CS#接低电平时MCU才能与驱动IC通信；RES#是复位使能端，当接低电平时，所有控制寄存器均被设定为出厂时的默认状态，同时图像寄存器清零；D/C为数据/命令选择信号；WR#和RD#分别为写和读选择信号，当CS#为低时，在其下降沿读写有效。通过改变D/C、WR#和RD#三个接口的高低，单片机对OLED的控制有四种状态，可由表1显示出来。 表1 读写状态一览表 　　2.4 读写的时序　　只要按照VGG12864G的时序波形图进行读和写，即可完成OLED的显示。但是，通过软件编程拼时序的话，要考虑到许多时间参数，有一定的难度。为了使得数据和命令能够更容易的顺利读写，我们采用另外一种办法。如图1所示，将WR#和RD#分别接C8051F023的/WR和/RD，即P0.7和P0.6。在C语言编程时定义指针类型为xdata型，它是指向片外存储器的，通过给指针的赋值访问片外的数据存储区，当访问片外存储器时，/RD和/WR会在读和写时自动变低，同时P3端口为数据总线，非复用方式下，地址总线的高8位使用P1口，低8位使用P2口；复用方式下，地址总线高8位仍使用P1口，低8位和数据总线复用P3口，P2口就不会受到影响。所以最好设置成复用方式（EMIOCF.4=0），P2口就可以用来作别的输出端口，自由地控制RES#、CS#、DC。虽然不需要地址总线，但访问片外存储器时地址线会被使用，所以仍要避开。实验结果的时序波形图如图3所示。只要CS#为低时，在WR#（RD#）的下降沿写入（读出）数据或命令，即可有效地完成读写的工作。 图3 时序波形图 　　3 软件程序的设计 　　整个单片机控制OLED的显示程序用C语言编写，主要程序流程图如图4所示。单片机初始化包括关闭看门狗、时钟初始化、端口初始化，以及定时器和中断的初始化。OLED初始化包括开显示、设置显示模式、设置对比度控制器、对比度设置（1～256）、设置行列起始地址、设置具体位置颜色、设置串口管脚配置。清OLED屏和OLED显示都是往GDDRAM里写数据，包括读状态、写命令、写数据子程序，清OLED屏就全写“0”，OLED显示只要写入所要显示的文字或图片的字符代码即可。每次写（命令或数据）之前都要读状态，看最高位D7是否为“0”，也称之为“忙”检测，如果为“1”，表示“忙”；反之为“闲”，在“闲”的状况下才可以写操作。 图4 程序流程图 　　4 文字和图片的显示 　　VGG12864G内置128×64 bits的显示存储器，用于存储显示数据，图5为RAM的地址结构。RAM容量为128×64＝8192 bits，它被分成8页(page0－page7)，每页8行，每页的第一列刚好是一个字节，低位在上，高位在下；显示屏上各像素点的显示状态与显示存储器的各位二进制数据一一对应，显示存储器的数据直接作为图形显示的驱动信号。数据显示为“1”，相应的像素点显示；数据显示为“0”，相应的像素点不显示。 　　所显示文字或图片的字符库，需要自己造，但人工的几乎不可能，可以选用字模提取软件——“字模提取 V2.2 ”，该软件提供两种取模方式：横向和纵向。再根据OLED显示数据的RAM地址结构，选纵向的取模方式，由于OLED模组的字节结构是高位在下低位在上，所以要设置成字节倒序，字符的字体、字形、大小和显示效果（下划线和删除线）可根据需要进行调整，然后采取C51格式（若用汇编语言编程可采取A51格式）取模生成单个字符的点阵显示代码，最后根据需要在OLED屏上的显示效果，对代码进行相应调整即可得到所需字符库。 图5 显示数据RAM的地址结构 　　根据所要显示的文字或图片生成所需字符库，通过OLED显示程序将字符代码写入并存储在SSD1303的GDDRAM模块后，就可以稳定地显示出来。通过软件编程也可实现图片的动态显示，如图6为该系统所完成的文字和图片显示。 图6 字符的显示 图7 静态图片的显示 　　5 结论 　　设计了一种基于单片机实现OLED显示的方法。针对其功能和特性，解决了相关部分的电路设计，并在所开发的系统上实现了文字、动静态图片的显示。实验证明：该设计电路简单，为该系统大大降低了成本，使该系统可以应用在小型设备上。来源;EDN CHINA

如何安装LED照明灯

用超高亮白色发光二极管做照明灯，是节电的极好方法。因为要用好多个LED才够亮，安装起来会显得麻烦，且装在客厅里还不太现实(大约100个才行)。如果装在厕所里效果就很好。因为厕所面积小，亮度要求也不高，笔者的厕所装了12个LED就够亮了，但是一定要把LED分散开再贴在天花板上，间距最好不要小于10厘米，否则效果差。 这12个LED是并联起来的，原先我打算用变压器降压。可是220V／3V的变压器不易买到。只好用电容降压经整流滤波后来供电，如图1所示。这样一来电路倒是很简单，可是上面带着220V交流市电。不安全。另外由于电容C1较大，操作开关K1时会产生火花。使用了一段时间后，我又把它改成开关电源供电．这才一劳永逸了。 图2是最终改进的电路，它由两部分组成。前半部分画在虚线框里，它是一个220V交流变成6V直流的开关电源。该电源可以用手机充电器代替，故其工作原理在此处不必赘述。后半部分是一个用6V直流降到3.2V的开关电源。 在降压开关电源中，集成电路555构成一个矩形波发生器，调节其占空比，就可以达到调节输出电压的目的。因为555输出的矩形波通过Q1对C4充电，C4两端的电压就是输出电压。矩形波占空比的大小决定了C4充电电压的高低，占空比为百分之五十时，输出电压为二分之一即3V。改变电路中R1的大小，就可改变矩形波占空比，从而实现调节输出电压的目的。因LED直接接在输出端，如果输出电压太高，就要烧坏LED，所以改变R1调整输出电压时，一定要把LED换成一个18Ω的假负载(即3.2V180mA)，并同时监测其两端电压，绝不能超过3.2V!也就是说把R1调整好，定案了，方能接上LED。 市售的LED参数参差不齐，事先要挑选一下，在3.2V下流过电流为15mA的才要，而且亮度要一致。另外．因为两只三极管都工作在开关状态，损耗很小，都不发热．所以不必加散热器。

LED与FPD的类属关系

Flat Panel Display英文的缩写，中文译为平板显示器。平板显示（FPD）已经成为未来电视的主流是大势所趋，但目前在国际上尚没有严格的定义，一般这种显示幕厚度较薄，看上去就像一款平板。FPD分为发光型和受光型两大类。发光型FPD分为：等离子体显示器（PDP）、电致发光显示器（包括ELD和LED）、场发射显示器（FED）、真空萤光显示器（VFD）等。PDP显示技术具有易于制作大屏幕显示设备和便于数位化驱动两个显着特点，另外还具有真彩显示、视角大、对比度较高，以及器件结构及制作工艺易于批量生产等特点。这些特点使得人们预计PDP在大屏幕的显示器市场将佔有比较重要的地位。受光型FPD按工作原理的不同可分为：液晶显示器（LCD）、电致变色显示器（ECD）、电泳显示器（EPID）、铁电陶瓷显示器（PLZT）等。目前在受光型FDP中，LCD已成为主流产品，它是当今最有发展前途的平板显示器件，应用领域广阔，市场前景好。所有实现了显示图元平面化的显示产品都可以称为平板显示，而以平板显示为核心的电视就是平板电视产品，以此定义等离子电视、液晶电视、液晶背投、DLP背投电视都是平板电视产品，而未来应用了OLED、FED、SED技术的电视也都属于平板电视产品。来源：LEDinside

模拟调光和数控调光

1、0~10V的模拟调光控制早期的灯光控制使用0~10V的模拟量来代表亮度0%~100%，而每一回路以一条信号线（共用公共线）来处理。而回路越多也就代表连线数越多，传送距离越远信号压降问题也就越严重。模拟可调光电子镇流器的工作原理框图如图1所示。
2、电子镇流器的数控调光由于数控照明控制系统具有便于智能控制、联网控制，在不更改系统接线的条件下，照明格局和相关控制参数（如灯发光亮度、恒亮度照明、灯故障检测等）易于修改，与其他控制系统（如空调、供水、火灾报警等楼宇智能控制系统等）易于集成，易于实现照明系统软接线（softwiring)、程控、遥控和群控等控制功能，极大地方便了照明系统的安装，使用和维护，所以数控照明控制系统是一个很看好的发展方向。数控调光电子镇流器工作框图如图2所示。
IEC929《A.C.-supplied Electronic ballasts for tubular fluorescent
lamps-Performance
requirements》在其附录E（1994.11）中对电子镇流器的调光、联网控制、组网等作出了相关的技术要求。数字式可寻址照明接口(Digitally
Addressable Lighting
Interface)标准DALI对电子镇流器的数控和相关技术特性作了具体规定。目前，DALI产品在欧洲已得到了很好的应用，通过DALI可以利用以太网（或其他形式的网络）实现对照明系统的控制，实现照明系统的软接线（softwiring），使照明系统的接线更为灵活、方便、简化和智能化，并可实现照明系统的遥控（如红外、WLAN控制）、群控、恒亮度照明、照明系统故障自诊断和照明系统工作状态的监控等控制功能，使用方便、节能效果明显。据统计使用智能调光控制可节能30%，同时DALI也可以和DMX512、TCP/IP进一步集成，组成更大的照明控制系统。目前，世界上Philips公司、ST法意半导体公司，德国的Simense、OSRAM公司，美国的IR、KINO等知名大公司均有DALI的相关产品推出，在世界范围内形成一个前景看好的智能绿色照明产业链。（1）
数控调光电子镇流器的组成与工作原理数控调光电子镇流器应含有以下几部分电路：EMI滤波器、整流器、功率因数校正、电子镇流器的输出级和数控调光控制电路，如图2所示。采用IR2159的可调光电子镇流器电路图如图3所示。
数控调光电子镇流器同时还含有一个微控制器，如图4所示，利用这个微控制器可以实现电子镇流器与计算机网络（如DALI）之间的控制数据信息传送和接收。微控制器具有以下功能：
① 存储电子镇流器的地址信息。 ② 接收用户指令。 ③ 设定调光基准电平。 ④ 接收来自电子镇流器的控制信息（如灯故障）。 ⑤
将电子镇流器的工作状态信息再传回给用户（如灯工作状态显示屏）。利用数控照明调光控制系统可以实现整个照明环境的完全和精确控制。
2、微处理器在数控照明调光控制中的应用微处理器在数控照明调光控制系统的核心，它可以接收人工指令、遥控指令及由程序设定的定时、开关灯等控制指令，从而实现对电子镇流器工作状态的控制。图4所示是采用IR2159的数控可调光电子镇流器电路原理图，在这个电路中只需3片集成电路，即PFC控制用集成电路、IR2159可调光集成电路和微处理器集成电路。

终结广色域之惑 LED背光技术解析前瞻

　　【IT168 报道】继灰阶响应时间，动态对比度之后，2008年液晶显示器的焦点技术将转移到色域上，这一点已经是所有业内人士的共识。但是目前市场上可以购买到的广色域产品还非常少，价格也相对较高一些，普通的消费者对于色域还不甚了解。 　　所谓的色域，其决定的是一台显示器的色彩丰富程度。大家知道，CRT显示器以及液晶显示器都是基于三原色成像，显示器所呈现的色彩都是三原色的部分集合，但是并没有办法表达出可见光的所有颜色，而色域值，代表的就是显示器所能呈现的色彩范围。色域越大，显示屏幕上所能表现的一种颜色的程度越丰富，色彩也就越艳丽。 　　对于液晶显示器而言，各大厂商都致力于提高液晶显示器的色域范围。目前主流液晶显示器的色域值均为NTSC 70%左右，而广色域液晶显示器则需要达到NTSC 90%以上。由于液晶本身是不发光的，而是靠透过背光的光线来显示图像，因此其色域范围主要受到背光源的影响，市售的广色域液晶显示器主要是通过改进传统CCLF的荧光物质的构成(或者是加一层涂层)来实现较高的色域范围，令其发出的光更“白”更稳定，以便达到提升NTSC色域的目的。由于这种方法的实现技术难度不大，成本也不会有太大的增加，因此得到了不少厂商的支持。但是必须看到的是，这种方法毕竟不是最佳的选择，在这种技术的帮助下，液晶显示器的色域范围也很难超过NTSC 100%。那么有什么办法可以根本地解决这一问题呢？目前看来，LED是唯一的答案！ 　　目前业界的共识就是采用LED背光才是提高液晶显示器色域范围的最佳办法。所谓的LED(Light Emitting Diode)，即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。这类LED背光技术在笔记本电脑屏幕、液晶电视上已经早有应用，但是桌面液晶显示器上还未有太多的实践。 真正完全的白色光源　　在前面已经讲到，液晶显示器的液晶本身是不会发光的，而是靠透过背光的光线来显示图像，因此LCD的背光模板对色域具有决定性的作用。目前主流的CCFL(冷阴极背光灯)由于受到发光范围限制，无法让液晶显示器达到宽广的色域显示范围，因此目前主流的液晶显示器的色域范围都只有NTSC 70%左右，即使采用改善的设计令其拥有更大一些的色域范围，但效果并不是非常理想，同时还有可能带来降低灯管寿命的后果。 　　针对CCFL(冷阴极背光灯)的缺点，LED发光二极管就被寄与了厚望。与CCLF冷阴极荧光灯相比，LED发光二极管具有宽色域、白点可调、高调光率及长寿命等优点，目前主要有反馈型LED背光源、结合型LED背光源两种。　　在大家最为关注的色彩方面，由于LED背光源可以经过一个light guide分散以后通过反射镜进行反射后达到一个统一的亮度，另外，随机携带的软件可以对色彩的背光进行全部控制，也就是说再也不需要对灯管的缺点进行补偿，就可以达到一个真正完全的白色光源的效果。另外，在内置传感器以及电路物帮助下，用户还可以根据自己的需要在SpectraView中对背光进行调节，也就是说色彩更加丰富，能够提供普通LCD不能呈现出来的色彩范围。目前采用LED背光的LCD的色域范围都可以达到110%以上。 　　除了可以解决广色域问题之外，相对于CCFL冷阴极背光灯而言，LED发光二极管还拥有更多的优势。而首先一点就是环保。 CCFL PK LED 　　在以CCLF冷阴极荧光灯作为背光源的LCD中，其所不能缺少的一个主要元素就是汞，也就是大家所熟悉的水银，而这种元素无疑是对人体有害的。虽然目前厂商方面已经尽力在降低荧光管中的汞含量，但是完全无汞的荧光管会带来一些新的技术问题，暂时看到不到实现的前景。而反现LED背光源，其优势在于完全不含汞，符合绿色环保的时尚。 CCFL PK LED CCFL PK LED CCFL PK LED 　　在环保之外，LED背光源还非常节电，其功耗要比CCFL冷阴极背光灯更低一些。LED内部驱动电压远低于CCFL，功耗和安全性均好于CCFL(CCFL交流电压要求相对较高，启动时达到1,500～1,600 Vac，然后稳定至700或800Vac)，而LED只需要在12～24Vdc或更低电压下就能工作。另外，虽然CCFL的发光效率并不比LED逊色，但是由于CCFL是散射光，在发光过程中浪费了大量的光，这样一来，反而显得LED光的效率更高。　　此外，LED背光源的使用寿命要比CCFL长。一般来说，不同CCFL的额定使用寿命(半亮)在8,000～100,000小时之间，而LED背光源则可以达到CCFL的两倍左右。当然，LED背光源的使用寿命还受到散热管理方面的影响。 　　作为取代CCFL冷阴极荧光管的最佳选择，LED发光二极管目前在桌面液晶显示器上的应用并不多，可以说正处于起步的阶段，但是从目前各大厂商的产品策略来看，在08年下半年，LED背光源LCD将会大量涌现。　　面板方面，07年初，三星电子宣布将开始生产使用LED光源的24英寸液晶显示器面板。并称其可以与高水平的电视画面质量相媲美，色域范围可以达到国电视系统委员会(National Television Standards Committee,NTSC)制式的111%，也就是所谓真正广色域。除了大屏LCD之外，奇美也在07年初推出19、22英寸的RGB LED背光面板，并将其出货给宏碁与优派。而后，友达也发布了一款采用LED背光的液晶面板，尺寸为20.1英寸，相信与友达关系密切的明基将最先得到这类LED面板。 三星SyncMaster XL20 　　产品方面，作为广色域液晶显示器的推动者，三星早在07年初就正式发售了其旗下首款采用LED背光源的LCD，型号为三星SyncMaster XL20，其色域范围达到了114%，其时在香港上市价为15990港元。当然，这款产品面向的专业级的用户。 VLED221wm 　　除了三星SyncMaster XL20之外，19英寸的宏碁AL1917L(色域值为117%)也是07年初的产物。而近期最值得的关注的则是优派推出了首款118%广色域的22吋LED背光液晶显示器VLED221wm，VLED221wm主要针对对色彩有高要求的用户，如美工、多媒体编辑者以及玩家等，这款产品预计在2月份上市，预计售价为788美元。另外，全球LCD工厂AOC也表示，将在今年第二季度发布采用LED背光源的产品。　　可以看到，各大厂商的在LED背光源LCD的研发上已经开始行动，据业内人士预测，在08下半年，LED背光源的LCD将开始大量涌现，成为市场的主力选择。　　虽然LED背光源LCD拥有更大的色域范围，但是我们也必须注意到，消费者对于广色域液晶显示器的接受程度还需要进一步加强。从目前的情况来看，一些用户就反映在对比了广色域液晶显示器与普通液晶显示器之后，虽然感觉广色域液晶显示器的色彩更加丰富鲜艳，但是感觉就是丰富鲜艳得有些假。另外，价格问题也是制约广色域LCD被市场接受的主要因素。当然，不可否认的是，作为新一代的液晶显示器焦点技术，LED背光的出现，无疑将给我们更多的选择，带领我们进入一个新的视界。 来源：IT168

发光二极管光取出原理

半导体发光二极管的辐射发光效率（Radiant
Efficiency,ηR）又被称为电光转换效率（Wall-Plug Efficiency,ηWP），是光输出功率与光输入功率之比。
式中，ηext是外部量子效率（External Quantum Efficiency）；ηv是电压效率。因为外部量子效率等于内部量子效率（Internal
Quantum Efficiency, ηint）乘以光取出效率（Extraction Efficiency，Cex），所以
内部量子效率是光子数与电子空穴复合数之比，因此 而 其中，Popt为光输出功率；I为电流；V为电压；h为普朗克常数；f为频率（Frequency）；q为电荷量。
一般ηv的范围是0.75~0.97，要增加ηv就是要减少电阻及电压与临界电流，而电阻则与LEDpn结中的p层杂质分布及电接触有关。所以
在进入功率IV一定时，要改进ηw
p就要改进内部量子效率以得到高的Popt以及高的光取出效率。而这里主要的目的就是介绍怎样增加光取出效率以得到高亮度、高效率的LED。
一般LED都以平面结构生长在有光吸收（Absorbing）功能的衬底上，上面以环氧树脂圆顶形（Epoxy
Dome）封装，这种结构的光取出效率非常低，仅为4%左右，而质量好的双异质结构的内部量子效率可高达99%，所以只有一小部分的光被放出，主要原因有：一是电流分布不当以及光被材料本身所吸收；二是光不易从高折射率(Refractive
Index)的半导体传至低折射率的外围空气（n=1）。
LED的发光是由pn结中的活性层产生，其外部量子效率是内部量子效率乘以光取出效率Cex，而Cex则有三种不同的光损失机制，由于材料本身的吸收而产生损失ηA、菲涅耳（Fresnel）损失ηFr及全反射角（Critical
Angle）损失ηc r，所以 要减少因材料本身的吸收以及电流分布不当而产生的损失，应该①要有厚的窗口层（Window Layer
）或电流分布层使电流能均匀分布并增大表面透过率；②用电流局限（Current
Blocking）技术使电流不在电接触区域下通过；③用透明、不吸收光材料作衬底（Substrate）或者在活性层下设置反射镜将反射至表面。
当光从折射率为n1的某一物质到折射率为n2的另一物质时，一部分的光会被反射回去，这种损失称作菲涅耳损失。一般反射系数R为 而透射系数（Transmission
Coefficient）T为 将此式除以n1n2，那么菲涅耳损失系数ηFr为
如果光由半导体（n1=3.4）射至空气（n2=1），那么ηFr=0.702，也就是70.2%的光可以透射半导体与空气的界面。假如半导体表面可以涂上一层材料，其折射率，那么ηFr=0.832，透射率增加了18.5%。假若用树脂材料(nx=1.5)，则ηFr=0.816，也可以增加16.2%透射率。
全反射角损失是由于斯涅耳定律的关系 n1sinθ1=n2sinθ2 只有小于临界角（Critical
Angle）θc内的光可以完成被射出，其他的光则被反射回内部或吸收，而此临界角是
如果n1=3.4，n2=1，则θc=17°，如图1(a)所示，所以只有在顶角为2θc的圆锥体内的光才可以被放出，如图1(b)所示，其他的光被反射回去。也就是说，只有2θc=34°圆锥体（Cone）中的光可“脱逃”至空气中。临界角损失系数由ηcr下式表示：
为了减少临界角损失，一种方法就是将半导体做成球形，当然这不合实际，另一种方法是做成半圆形圆顶（Semispherical
Dome），但是会增加成本。如果用一个半圆形透镜，则透镜的折射率要和半导体相同，如果透境的折射率是n
x，而半导体的折射率为n1，那么光的损失就是。目前LED大部分是用环氧树脂做成圆顶，放在LED芯片上，如图2所示，可以将临界角θc增加至26°，ηcr也增加至0.195。如果比较LED芯片与LED灯的发光效率，则
所以可以获得2.61倍的改进。
LED芯片本身发光效率与其结构有很大的关第，一般芯片多做成正方形。F.A.Kish等人研究光取出现象时以2θc角宽的圆锥形表示可以“逃脱”的光，有如图3所示的四种不同结构。图3(a)是用薄的窗口层加上有光吸收的衬底，射出的光只有上面是小圆锥，但是如果窗口层被加厚则可得到图3（b）所示的情形。除了上面的圆锥，四周尚有四个半圆锥的光可以射出，如果如图3(c)所示在衬底上有分布式布拉格反射（DBR：Distributed
Bragg
Reflector）镜，等于增加了下面的光射出。最好的情况是如图3(d)所示用厚的窗口层加上透明衬底，这样窗口屋的上、下及四周均有光射出，等于有六个圆锥的光可以射出。
一般光射出效率可以由下式表示： 式中，ns为半导体材料的折射率；n e为外面材料的折射率。例如，空气n e=1，环氧树脂n
e=1.5，用AlGaInP材料ns约为3.4，如果n e为-1.5，则nopt约为25%/用CaN材料ns约为2.5，则nopt 约为29%。
图4(a)所示是惠普公司的ALGaInP
LED的剖面结构示意图，上面有厚的CaP窗口层，下面有厚的n-GaP与活性层连接，所以上、下加四块其有六个圆锥形的光射出，如图4(b)所示。这种LED的光转换效率在635nm时可达23.7%。

影响白光LED光效的因素

1、荧光粉颗粒度的大小如果颗粒度比较大，将直接降低光强，以及点胶的难度（易沉淀），以目前荧光粉使用情况来看，国内荧光粉厂家的致命伤也在此。2、荧光粉的激发光谱 荧光粉的激发光谱的宽窄也会影响出光的光效（蓝光是否能充分激发荧光粉）。3、荧光粉的抗衰老性这个参数直接影响白光LED的寿命。4、环氧树脂的抗衰老性这个参数也直接影响白光LED的寿命5、引线框架（支架）或基板载片区反射杯的反射效率这个也是一个影响光强的关键因素，好和不好将会有20％的差距，度层的好坏是有影响的 。来源：中国半导体照明网

LED显示屏发光材料的特点

1968年HP公司就生产出红色的LED发光灯（波长660nm）,而后陆续出现了可用于显示屏的黄绿(波长570nm),蓝(波长470nm)及纯绿(波长525nm),但目前由于高亮度的蓝色及纯绿色半导体晶片制造技术主要掌握在日本，美国等少数公司手中，造成价格比较昂贵。应用于显示屏的LED发光材料有以下几种形式： ①LED发光灯(或称单灯) 一般由单个LED晶片，反光碗，金属阳极，金属阴极构成，外包具有透光聚光能力的环氧树脂外壳。可用一个或多个(不同颜色的)单灯构成一个基本像素，由于亮度高，多用于户外显示屏。 ②LED点阵模块 由若干晶片构成发光矩阵,用环氧树脂封装于塑料壳内。适合行列扫描驱动，容易构成高密度的显示屏，多用于户内显示屏。 ③贴片式LED发光灯(或称SMDLED) 就是LED发光灯的贴焊形式的封装，可用于户内全彩色显示屏，可实现单点维护，有效克服马赛克现象。来源:LED环球在线信息中心

电光源主要参数

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mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;} 光通量 Luminous Flux：
单位：流明（lm） 光源在单位时间内发出的光量总和称为光源的光通量。 光强 Luminous Intensity： 单位：坎德拉（cd）
光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量称为光源在该方向的发光强度，简称光强。 照度Illuminance： 单位：勒克斯（lx）
照度是光源照射在被照物体单位面积上的光通量。 亮度Luminance： 单位：坎德拉每平方米（cd/m 2, ），尼 特（
nt）是旧的亮度单位名称，现已废除不用。 　　光源在某一方向的亮度是光源在同一方向的光强与发光面在该方向上投影表面积之比。 光效Luminous
Efficacy of Light Source:单位：流明/瓦（lm/W） 光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效。
平均寿命Average Life: 单位：小 时（h） 指一批灯燃点，当其中有 50%的灯损坏不亮时所燃点的小时数。 色 温 CT-Color
Temperature: 当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K（kelvin）表示。
黑体辐射理论是建立在热辐射基础上的，所以白炽灯一类的热辐射光源的光谱功率分布与黑体在可见区的光谱功率分布比较接近，都是连续光谱，用色温的概念完全可以描述这类光源的颜色特性。
相关色温 CCT-Correlated Color Temperature:
当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时，黑体的温度就称为该光源的相关色温，单位为K。
由于气体放电光源一般为非连续光谱，与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合，所以都采用相关色温来近似描述其颜色特性。
色温（或相关色温）在3300K以下的光源，颜色偏红，给人一种温暖的感觉。色温超过5300K时，颜色偏兰，给人一种清冷的感觉。通常气温较高的地区，人们多采用色温高于4000K的光源，而气温较低的地区则多用4000K以下的光源。显色指数（Ra）Color
Rendering Index：
太阳光和白炽灯均辐射连续光谱，在可见光的波长（380nm-760nm）范围内，包含着红、橙、黄、绿、青、兰、紫等各种色光。物体在太阳光和白炽灯的照射下，显示出它的真实颜色，但当物体在非连续光谱的气体放电灯的照射下，颜色就会有不同程度的失真。我们把光源对物体真实颜色的呈现程度称为光源的显色性
。 为了对光源的显色性进行定量的评价，引入 显色指数 的概念。以标准光源为准，将其显色指数定为100，其余光源的显色指数均低于100。显色指数 用Ra表示，
Ra值越大，光源的显色性越好。

节能灯光源频闪的危害与对策

一、什麼是光源频闪？这里需要区别一下频闪与频闪效应：1、频闪：光源频闪就是光源发出的光随时间呈快速、重复的变化，使得光源跳动和不稳定。是指电光源光通量波动的深度。光通量波动深度越大，频闪越严重。而电光源光通量波动深度大小，与电光源的技术品质有直接关係。2、频闪效应：是指电光源由光通量的波动而产生的危害效应，即频闪产生的危害效应。电光源频闪越严重，频闪效应危害越严重。频闪与频闪效应是表徵电光源，光通量的波动深度和由此产生的危害效应（称为频闪效应）大小的两个互为因果的物理量。二、产生光源频闪的原因产生频闪的技术机理，既有供电电源的因素，也有电光源技术性能落后的因素，以及照明设计不合理的因素等等。并且是诸多因素综合作用的结果，我们仅从常用电光源技术性能的角度，进行分析。1、发光体驱动电功率频率低2、电光源供电电压波动大3、电光源性能这里需要细说一下，因为白炽灯为灯丝直接加热发光的热辐射性光源，发光体的发光功率，必然随供电电源的频率，呈正弦波规律波动。高压汞（钠）灯，直管型（电感式）日光灯，虽然是气体放电发光的电光源。但由于其啟动与点燃均采用电感式镇流器（不具备AC-DC-AC变频功能）。所以，气体放电发光体的放电功率，必然也随供电电源的频率波动而波动。电压变动产生的影响，可以用视觉敏感係数曲线和闪变电压限值曲线两个概念来量化。可以被人眼感知的光源闪烁，可以通过统计的方法来测得人眼的对光源闪烁的感觉特性。当闪烁频率40Hz以上时，感觉就不灵敏； 50Hz以上的闪烁就完全没有感觉。三、光源频闪的常见种类：1、照明週期性闪烁：如交流萤光灯的频闪以及由于电源电压波动引起的光源闪烁；2、照明非週期性闪烁：如交流萤光灯的啟动闪烁，各种故障闪烁；3、显示设备闪烁：如电视机、电脑、电子游戏机，广告屏等扫描显示引起的闪烁；4、艺术灯光闪烁：如霓虹灯，彩灯和镭射等闪烁。四、光源频闪的危害光源频闪对人的视觉系统有刺激作用，会产生不舒适的感觉。人们长期在闪烁的光线下工作或生活，还可能影响视觉系统的生理卫生和心理卫生。这种刺激作用或影响的严重程度与光源闪烁的强度、频率、持续作用时间以及长期性有关。这种影响往往是缓慢的，因此长期以来没有引起人们的重视。电光源的频闪与频闪效应，给我们的工作和生活带来了严重的危害。那麼频闪对人眼会产生哪些危害呢?1、错觉引发工伤事故在电光源的频闪频率，与运动（旋转）物体的速度（转速）成整倍数关係时。运动（旋转）物体的运动（旋转）状态，就会产生静止、倒转、运动（旋转）速度缓慢，以及上述三种状态週期性重复的错误视觉，引发工伤事故。 例如，机加工行业机床操作工，对正向旋转的车刀，错觉为倒转。而进行紧急换向操作，损坏工件、刀具，甚者造成人员伤亡。 2、危害身体健康频闪效应会引发视觉疲劳、偏头痛。特别是机械行业采用高压汞（钠）灯，和轻工、食品、印刷、电子、纺织等行业，普遍采用直管型（电感式）日光灯的照明场合尤为明显。例如，流水线上的插件操作工，容易因视觉疲劳、眼花，引起偏头痛。产生定位困难情形，生产效率低下。3、损伤青少年视力近些年来，直管型（电感式）日光灯，普遍应用于家庭、学校、图书馆等，成长中的学生受害最大，有资料表明，在频闪环境下读书，发现许多青少年表现出视力下降明显，近视眼显着增多的现象。五、解决频闪效应的对策消除电光源频闪与频闪效应的根本技术对策，是提高驱动电光源发光体放电发光的驱动电功率频率，使其达到40KHz以上。相对于节能灯而言，消除频闪与频闪效应的技术措施，是提高电子镇流器，交流－直流－交流（AC－DC－AC）变换频率。如果节能灯的频闪深度，可限制在5％以下。节能灯发出的光通量，在人的视觉中会形成平滑稳定效应，不再产生频闪效应危害。来源：LEDinside

LED应用介绍

一、 LED 基本介绍 　　LED 发光原理：发光二极管 LED (Light Emitting Diode) 是利用二极管內电子与空隙结合过程中能量转换产生光的输出。 　　LED 特性：冷性发光不产生热，元件寿命长 ( 十万小时以上 ) 、反应速度很快、体积小、功耗小、适合量产，高可 * 度。 　　LED 制作材料通常为砷、磷、镓等Ⅲ - Ⅴ族元素，制作过程包括上游的晶圆制作、磊晶成长，中游的扩散制程、金属蒸镀、晶粒制作，以及下游的产品封装及应用市场等。 二、市场概況： 　　LED 可分为可见光 (450~780nm) 与不可见光，在可见光部分传统亮度产品已是成熟型产品，产量虽大，不过由于价格低产值不高，年复合成长率也只有 10% ；高亮度LED 是目前的主流产品，主要应用在大型看板、交通标志、背光源、汽车第三刹车灯。较成熟的 AlGaInP( 红、橙、黃光 ) 应用广泛，专利问题不大，价格已与传统亮度接近，应用的领域巨大。现阶段最热门的属 GaInN ( 蓝、绿光 ) 产品，近年在蓝色背光源手机风潮下需求强劲，产品应接不暇。 GaInN+ 荧光粉 ( 白光 ) 主要应用于照明上，由于蓝光的突破全球大厂纷纷投向白光照明的研发，加上近期全彩手机风行，使白光背光源炙手可热，未来技术若有进展，将逐步取代一般照明市场，拥有庞大的商机。 　　在不可见光方面，主要用在红外线 (850~950nm) 及光通讯（ 850~1550nm ）领域，由于这方面投入较高，技术难度大，产品的价格与毛利率也较好，目前市场是美、日、欧等大厂分食的局面。 　　根据 Strategies Unlimited 的预估， 1998 年世界可见光 LED 生产值，以 10.4 亿美元及 54.1% 的占有率最高；第二是台湾 3.46 亿美元、 18% 的占有率，美国以 16.5% 、 3.18 亿美元，排名第三；欧洲地区则有 2 亿美元产值，及 10.4% 占有率 三、 LED 应用 　　LED 的应用领域非常广，包括通讯、消费性电子、汽车、照明、信号灯等，可大体区分为背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等五大领域。 　　1 、汽车部分：以汽车內装使用包括了仪表板、音箱等指示灯，及汽车外部 ( 第三刹车灯、左右尾灯、方向灯等 ) ，目前欧洲系列车种包括奥迪、宝马、福斯等品牌全系 列采用高亮度 LED ，而车厂中，丰田汽车也率先将仪表板的背光板换成高亮度 LED ，其他各车厂新车，也在陆续采用。若再加上前后车灯、刹车灯，交通标志等，与交通有关 的市场，商机非常庞大。在交通标志灯市场方面，全球约有 2000 万座交通标志灯，若每年更新 200 万座，商机可延续 10 年。 　　2 、背光源部分：主要是手机背光光源方面，是 SMD 型产品应用的最大市场。虽然近两年手机的增长速度已明显趋缓，但全年仍有 4 亿支水准，以 1 支手机要 LED 背 光源 2 颗、按键 6 颗 SMD LED 计，一年保守 4 亿支手机需求约 32 亿颗 LED 。最近韩国蓝色背光手机风潮，使蓝光 LED 的市场供不应求，显见手机在 LED 应用市场中仍占有举足轻重的地位。继蓝光手机后，目前市场已是彩屏手机 天下。以往彩屏手机是极高端产品，不过今年主要零组件价格下滑，使得彩屏手机和单色手机的价差缩小，加上厂商的大力促销，手机的换型潮悄然发生。 　　3 、显示屏 LED显示屏作为一种新兴的显示媒体，随着大规模集成电路和计算机技术的高速发展，得到了飞速发展，它与传统的显示媒体 ― 多彩霓虹灯、象素管电视墙、四色磁翻板相比较，以其亮度高、动态影像显示效果好、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富、性能价格比高 等优势，已广泛应用于各行各业。 　　4 、电子设备与照明 LED 以其功耗低，体积小，寿命长的特点，已成为各种电子设备指示灯的首选，目前几乎所有的电子设备都有 LED 的身影。 　　LED 照明已逐渐发展至商品化的初步阶段，唯在使用寿命及价格上仍有改进空间。按照厂商预测，最快在 2004 年，白光 LED 发光效率即可达到与 20W 日光灯管相 同的 60lm ／ W ，并在 2010 年提升至 100 lm ／ W ，足以取代 40W 日光灯管。至于单价则将从每颗 100 日元左右，以每年 20 ％速度向下降低。而价格的快速下滑使白光 LED 的应用面很快地增长，不过未来最被看好的还是能取代白炽钨丝灯泡及日光灯的白光 LED 。

LED路灯反光碗式和透镜式的二次光学

　　LED照明将先在道路照明中广泛应用，这样的推断是基于LED的长寿命、高效率、光线利用率高等特点。很多人对LED在道路照明中的应用已经作了很多尝试，但是不难看到这两三年来LED路灯并没有得到很好的发展，究其原因在于：成本高、寿命短、照明效果差（均匀性差）。值得庆幸的是上游产业发展迅速，LED芯片光效的提升和价格的降低，都使LED道路照明越来越近，专业的光学设计也使得照明效果有很大提升，也有更多的厂家在作这样的尝试，本文提出一个新的光学解决方案——独立单元的反光器，旨在为人们寻求一种新的LED道路照明解决方案。 　　与透镜相比，反光器的特点在于：成本低、效率高、装配容易。　　常见透镜材料为PMMA，目前的技术PMMA材料的透射率只有94%，制作成透镜后由于折返射的效果，通常会有更多的额外光损失，以以下实例说明： 　　设置了一光源，产生50000条光线： 　　未有PMMA透光板时，效率为100%，现在在正前方设置一理想状态PMMA透明平板： 效率变为94.337%。 （注：图中出现16808Rays是因为一根光线经过PMMA与空气的接口可能会同时发生折射和反射，因而增加了光线数量，但是从能量角度产生了一定损耗。） 　　若将PMMA材料制作成透镜，则损耗更大，以下列举市面上常见的PMMA材料透镜为例（考虑到透镜背部总有漏光现象，而实际上漏光是无法利用的，因此在系统背部设置了全吸收的基板，以增强数据的严谨性）： 透镜外形图： 光线经过透镜后的杂散光分析： 该透镜效率实际只有86% 　　反光式光学系统相对分析比较容易，经过对光源的出光能量分布分析，通过再分配的方式设计道路照明适合的透镜。 　　光源Lambertian出光模式（即常见的Lumileds、CREE、Edison LED），结合设计的反光器，出光的两个角度分别为50度和120度，即路灯放置于10米杆高可以在地面形成约12×30米的均匀光斑，根据照度需求增加/删减单元个数。 　　1、光线轨迹： 　　2、单颗1W照明效果图（照度分布）： 　　3、以下是模拟一段道路的照明效果： 　　道路为15米宽，采用对称式部灯，10米杆高，32米杆距，灯具安装角度为5度，悬臂长1.5米。马路表面照度均匀，90%光线集中于马路上，路边照度逐步递减，没有硬光边，不会引起驾驶人员的视觉不适。 　　效率分析： 　　经反光系统的照射光线分为“直接光线”和“反射光线”，即部分光线无需通过反光壁直接散射，而另外一部分光则经过反光壁照射到相应的位置。 　　将反射壁设置为“Perfect Absorber”，然后根据出射效率即可以得到有多少光线不需要经过光学系统直接照射： 　　由此可见：该光学系统中有41.88%的光是直接照射，不需经过光学系统，即能量损失为0，另有58.12%的光需要经过反射壁反射，反射效率取决于反射壁材料及加工工艺。通过镀增强铝膜或者银模，反射效率可以达到90%以上，因此反光系统效率可以达到并超过以下数值： 41.88%+58.12%×90%=94.19% 　　远远高于透镜方式的86%的效率，即100lm的光我们可以利用到94.19～98.84lm。 　　该反光碗最大优点是效率高，使用光源是常见的Lambertian出光模式的LED，单颗光源达到这样的效果而不是排列组合，因此可以根据路灯功率需要增减LED数量。 来源：中国半导体照明网

白光发光二极管的制作方法(二)——蓝光LED加荧光粉

最简单的白光LED是在蓝光LED上加黄色荧光粉得到的，又称其为1-PCLED（Phosphor Converted
LED），其基本构造如图1所示。因为这种LED采用了环氧树脂封装，所以光易于放出，所用荧光粉主要成分是YAG：Ce，其化学组成是（Y1-aGda）3(Al1-bGab)O12：Ce3+，Gd(Gadolinum，钆)可以改变Ce3+晶体电场，使光的波长增加而发黄光，图2(a)是465nm蓝光LED在室温20mA时的电致发光（EL：Electroluminescence）光谱，图2(b)是蓝光LED激发YAG：Ce荧光粉所产生的光谱，产生555nm黄光，此黄光与蓝光混合而成白光。图3是不同含量YAG：Ce荧光粉在色度图中的位置，图中并有蓝光LED与不同含量荧光粉所产生白光在图中的位置。
R.Mueller-Mach等人用理论计算出，当LED与荧光粉发光功率不同比例时，460nm蓝光LED加YAG：Ce荧光粉所产生白光的色温CCT值、演色性Ra值及发光效率列在图4的插表中，图4是其光谱图。当色温大于5000K时，Ra80。图5(a)是同一成分P7193荧光粉所产生白光的CCT分布图及其Ra值，图5(b)则是同一波长蓝光LED但成分不同的YAG荧光粉所产生白光的CCT分布图及其Ra值，由图可知，Ra的值均在60~80范围的值，似乎不太理想。
R.Mueller-Mach等人又用理论计算出，pn结温度对1-pcLED的影响，其结果如图6 (a)所示，图6
(b)是实验结果，两者颇为相近，由图可见，温度上升时，色温及Ra值均上升。
M.R.Kramas等人发现，如果将荧光粉随意放在LED芯片上，如图7(a)所示发光均匀性不佳，所以改变方式如图7(b)所示，将荧光粉均匀地涂在LED表面上，图7(c)则比较两者的CCT及Ra值，发现用图7(b)方法者其CCT值变动甚少。图8是Lumiled公司2002年发表的最佳白光结果，光输出在350mA时大于40
lm。 YAG：Ce荧光粉因为缺少红色，所以Ra值不高，G.O.Mueller等人加强YAG：Ce的红色使Ra值90，其光谱如图9所示。
因为一个荧光粉的Ra值较低，R.Mueller-Mach等人利用了两种荧光粉，一种荧光粉产生绿光TG：Eu(SrGa2S4：Eu2+)，另一种荧光粉产生红光SrS：Eu2+，图10是此两种荧光粉的激发及辐射光谱。图11所示是TG：Eu荧光粉特性以及激发与辐射光谱。
R.Mueller-Mach等人又用理论计算出，在蓝光LED加以上两种荧光粉后的、在不同B/G/R发光功率时的光谱，如图12所示，图中有插表，可见其Ra值大于90。图13是蓝光LED及TG：Eu与SrS：Eu荧光粉在CIE色度图中的位置。图14所示是实验结果，图14(a)是用不同R/G/B发光功率做成白光的光谱，Ra85，CCT=3200~4400K，图14(b)是2pcLED的Ra与CCT值的关系，大部分Ra大于80。
H.Wu等人用SrGaS4：Eu2+作蓝色荧光粉、用Ga1-xSrxS：Eu2+作红色荧光粉得到的白光LED的CCT约为5937K，Ra约为92.2，K约为15
lm/W。
最近R.Mueller-Mach等人用6组两种荧光粉、用Ga1-xSrxS：Eu2+作红色荧光粉得到CCT=3000K的白光，这6种组合的光谱如图15所示，图中附表是此6种组合产生的白光在3000K时的Ra及发光效率K值，并有详细的R1到R8值及平均值Ra，另附有R9值以表示其红色的反应在32~86之间，红色似乎不够高。
因为1pc缺乏红色，所以R.Mueller-Mach等人在YAG：Ce荧光粉上加深红色荧光粉CaS：Eu2+改变其比例，得到如图16所示的不同色温的光谱，图中附表有R1到R8的值及Ra平均值，以及R1至R14的R平均值，在CCT
2880K时Ra约为91.9、R约为88.9， CCT=3300K时Ra约为93.2、R约为90.9，CCT=3800K时，Ra约为94.4、R约为92.8。
Nichia公司的I.NiKi等人利用最新发展的蓝光LED（19.3mW@20mA，ηext~35.8%）与YAG荧光粉制成高功率白光LED，其光强度、发光效率与电流的关系如图17(a)所示，CCT=5470K，ηL=61.4
lm/W，在CIE色度图中的坐标是当0.333mA、0.346mA、20mA时4.22 lm(3.44V)，比白炽灯亮四倍，在低电流时ηL约为 100
lm/W。图17(b)所示是Ra值与色温CCT的关系，在色温高是Ra尚可，但是在低色温时，Ra因缺少红色而下降。本想建议用有硫（S）的荧光粉以增加红色，但因有硫的材料不稳定故另行发展了新的荧光粉，图17(c)中比较了短YAG（黄光540nm）、长YAG（黄光570nm）及新的红色荧光粉(655nm)的PLE光谱，图17(d)是短YAG、长YAG、新的红色荧光粉受蓝光激发时的放射光谱。
图18(a)中比较了高演色性白光LED与目前已商品化的白光LED的光谱，高演色性白光LED是在蓝光LED上加短YAG及新的红荧光粉而制成的。由图可知，高演色性白光LED的红色部分增加。图18(b)中比较此两种LED的演色性，可见高演色性白光LED的Ra值较高，图18(c)中则比较高功率及高演色性白光LED的光谱，这两种LED是比较暖和的白光LED，高功率白光LED在20mA时1.49
lm，CCT约为2810K，ηL约为23.1 lm/W，Ra=72.5，高演色性白光LED在20mA时1.23 lm，CCT约为2830K，ηL约为18.9
lm/W，Ra=87.5。图18(d)中比较高及高演色性白光LED的Ra值，高演色性白光LED的Ra值较高。最近H.Y.Chou等人在蓝光LED上加YAG荧光粉得到的Ra值约为70，然后再加上625nm红光LED或者617nm红橘光LED，将Ra值提高到80以上，而CCT接近3500K。

mcd、流明瓦的解释

　　“流明瓦”：单位时间光源向空间发出的使人产生光感觉的能量称为“光通量”，其单位就是“流明”。“流明瓦”是“流明/瓦”的读法，是指光源所发出的光通量与它所消耗的电功率之比，即光源的发光效率。　　“mcd”：光通量的空间密度，即单位立体角的光通量，叫发光强度，是衡量光源发光强弱的量，其中文名称为“坎德拉”，符号就是“cd”。前面那个“m”是词头，是千分之一的意思（就像长度单位，中文名称为“米”，其符号为“m”，前面再加一个“m”成为“mm”，就变成千分之一米，也就是毫米了），所以“mcd”的中文读法为“毫坎德拉”。　　

LED的特征参数

　　光强度(LuminousIntensity;IV)
　　光强度定义为单位立体角所发射出的光通量，单位为烛光(Candela,cd)。一般而言，光源会向不同方向以不同强度放射出其光通量，在特定方向单位立体角所放出之可见光辐射强度即称之为光强度。
　　色度(Chromaticity)
　　人眼对色彩的感知是一种错综复杂的过程，为了将色彩的描述加以量化，国际照明协会（CIE）根据标准观测者的视觉实验，将人眼对不同波长的辐射能所引起的视觉感加以纪录，计算出红、绿、蓝三原色的配色函数，经过数学转换后即得所谓的CIE1931ColorMatchingFunction(x((),y((),z(())，而根据此一配色函数，后续发展出数种色彩度量定义，使人们得以对色彩加以描述运用。
　　根据CIE1931配色函数，将人眼对可见光的刺激值以XYZ表示，经下列公式换算得到x,y值，即CIE1931(x,y)色度坐标，透过此统一标准，对色彩的描述便得以量化并加以控制。
　　x,y：CIE1931色度坐标值(ChromaticityCoordinates)
　　然而，由于以(x,y)色度坐标所建构之色域为非均匀性，使色差难以量化表示，所以CIE于1976年将CIE1931色度坐标加以转换，使其所形成之色域为接近均匀之色度空间，让色彩差异得以量化表示，即CIE1976UCS(UniformChromaticityScale)色度坐标，以(u’,v’)表示，计算公式如下所示：
　　主波长(λD)
　　其亦为表达颜色的方法之一，在得到待测件的色度坐标(x,y)后，将其标示于CIE色度坐标图(如下图)上，连结E光源色度点(色度坐标(x,y)=(0.333,0.333))与该点并延伸该连结线，此延长线与光谱轨迹(马蹄形)相交的波长值即称之为该待测件的主波长。惟应注意的是，此种标示方法下相同主波长将代表多个不同色度点，是以用于待测件色度点邻近光谱轨迹时较具意义，而白光LED则无法以此种方式描述其颜色特性。
　　纯度(Purity)
　　其为以主波长描述颜色时之辅助表示，以百分比计，定义为待测件色度坐标与E光源之色度坐标直线距离与E光源至该待测件主波长之光谱轨迹(SpectralLocus)色度坐标距离的百分比，纯度愈高，代表待测件的色度坐标愈接近其该主波长的光谱色，是以纯度愈高的待测件，愈适合以主波长描述其颜色特性，LED即是一例。　　色温(ColorTemperature)
　　一光源之辐射能量分布与某一绝对温度下之标准黑体(BlackBodyRadiator)辐射能量分布相同时，其光源色度与此黑体辐射之色度相同，此时光源色度以所对应之绝对温度表之，此温度称之为色温(ColorTemperature)，而在各温度下之黑体辐射所呈现之色度可在色度图上标出曲线，称之为蒲朗克轨迹(PlanckianLocus)。标准黑体的温度愈高，其辐射出的光线对人眼产生蓝色刺激愈多，红色刺激成分亦相对减少。然而在实际量测上，无任何光源具有跟黑体相同的辐射能量分布，换言之，待测光源之色度通常并未落在蒲朗克轨迹上。因此计算待测光源之色度坐标所最接近蒲朗克轨迹上某个坐标点，此点之黑体温度即定义为该光源之相关色温(CorrelatedColorTemperature;CCT)，通常以CIE1960UCS(u,v)色度图求之，并配合色差△uv加以描述。须注意的是，此种表示方式对光源色度邻近蒲朗克轨迹时方具意义，是以对于LED量测而言，仅适用于白光LED之颜色描述。

LED寿命长的原因

白炽灯的发光机理是电能将发光钨丝进行加热而发光的，经过相当长时间的加热，钨丝就会老化甚至烧断，至此，白炽灯泡的寿命也就此告终了，而发光二极管的发光机理是由二极管特殊的组成结构决定的。二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成，当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子和多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。由此可见二极管主要是靠载流子的不断移动而发光的，不存在老化和烧断的现象，其特殊的发光机理决定了它的发光寿命长达5-10万个小时。

全彩显示屏专用LED的选择和使用

一 全彩显示屏专用LED的选择 全彩LED显示屏的最关键部件是LED器件。原因有三：第一，LED是全彩屏整机中使用数量最多的关键器件，每平方米会使用几千至几万只LED；第二，LED是决定整屏光学显示性能的主体，直接影响观众对显示屏的评价；第三，LED在显示屏整体成本中所占比例最大，从30%至70%不等。 LED是全彩LED显示屏的最关键器件，相当于电脑的CPU。LED的选择已经决定了整个显示屏50%以上的质量。如果未能选择好LED，显示屏的其他部件再好也无法弥补显示屏质量的缺陷。全彩LED显示屏专用LED的品质和参数可归结为以下五大要素： 1、 失效率 由于全彩显示屏由上万甚至几十万组红、绿、蓝三种LED组成的像素点组成，任一颜色LED的失效均会影响显示屏整体视觉效果。一般来说，按行业经验，在LED显示屏开始装配至老化72小时出货前的失效率应不高于万分之三（指LED器件本身原因引起的失效）。 2、 抗静电能力 LED是半导体器件，对静电敏感，极易引致静电失效，故抗静电能力对显示屏的寿命至关重要。一般来说，LED的人体静电模式测试失效电压不应低于2000V。 3、 衰减特性 红、绿、蓝LED均具有随着工作时间的增加而亮度衰减的特性。LED芯片的优劣、辅助物料的好坏及封装工艺水平的高低决定了LED的衰减速度。一般来说，1000小时、20毫安常温点亮试验后，红色LED的衰减应小于10%，蓝、绿色LED的衰减应小于15%。红、绿、蓝衰减的一致性对全彩LED显示屏日后的白平衡影响很大，进而影响显示屏的显示保真度。 4、亮度 LED亮度是显示屏亮度的重要决定因素。LED亮度越高，使用电流的余量越大，对节省耗电、保持LED稳定有好处。LED有不同的角度值，在芯片亮度已定的情况下，角度越小，LED则越亮，但显示屏的视角则越小。一般应选择100度的LED以保证显示屏足够的视角。针对不同点间距和不同视距的显示屏，应在亮度、角度和价格上找到一个平衡点。 5、一致性 全彩显示屏是由无数个红、绿、蓝LED组成的像素拼成的，每种颜色LED的亮度、波长的一致性决定了整个显示屏的亮度一致性、白平衡一致性、色度一致性。一般来说，显示屏厂家要求器件供应商提供5nm的波长范围及1：1.3的亮度范围的LED，这些指标可由器件供应商通过分光分色机进行分级达到。电压的一致性一般不做要求。 由于LED是有角度的，故全彩LED显示屏同样具有角度方向性，即在不同角度观看时，其亮度是会递增或递减的。这样，红、绿、蓝三种颜色LED的角度一致性将严重影响不同角度白平衡的一致性，直接影响显示屏视频颜色的保真度。要做到红、绿、蓝三种LED在不同角度时亮度变化的匹配一致性，需要在封装透镜设计、原物料选择上严格进行科学设计，这取决于封装供应商的技术水平。法向方向白平衡再好的显示屏，如果LED的角度一致性不好，整屏不同角度的白平衡效果将是糟糕的。LED器件的角度一致性特性可用LED角度综合测试仪测出，对于中、高档显示屏尤为重要。二、全彩显示屏专用LED的使用： 高品质的LED也需要一个良好的使用方法和环境，归结起来有如下八大使用要点： 1、 防静电 显示屏装配工厂应有良好的防静电措施。专用防静电地、防静电地板、防静电烙铁、防静电台垫、防静电环、防静电衣、湿度控制、设备接地（尤其切脚机）等都是基本要求，并且要用静电仪定期检测。 2、 过波峰焊温度及时间 须严格控制好波锋焊的温度及过炉时间，建议为：预热温度100℃±5℃，最高不超过120℃，且预热温度上升要求平稳，焊接温度为245℃±5℃，焊接时间建议不超过3秒，过炉后切忌振动或冲击LED，直到恢复常温状态。波峰焊机的温度参数要定期检测，这是由LED的特性决定的，过热或波动的温度会直接损坏LED或造成LED质量隐患，尤其对于小尺寸如3mm的圆形和椭圆形LED。 3、 设计电流值 LED的标称电流为20mA，一般建议其最大使用电流为不超过标称值的80%，尤其对于点间距很小的显示屏，由于散热条件不佳，还应降低电流值。 根据经验，由于红、绿、蓝LED衰减速度的不一致性，有针对性地降低蓝、绿LED的电流值，以保持显示屏长时间使用后白平衡的一致性。 4、混灯 同一种颜色不同亮度档的LED需要混灯，或者按照离散规律设计的插灯图进行插灯，以保证整屏每种颜色亮度的一致性。此工序如果出现问题，会出现显示屏局部亮度不一致的现象，直接影响LED显示屏的显示效果。 5、 控制好灯的垂直度 对于直插式LED来说，过炉时要有足够的工艺技术保证LED垂直于PCB板。任何的偏差都会影响已经设置好的LED亮度一致性，出现亮度不一致的色块。 6、 散热设计 LED工作时会发热，温度过高会影响LED的衰减速度和稳定性，故PCB板的散热设计、箱体的通风散热设计都会影响LED的表现。 7、 虚焊控制 LED显示屏在出现LED不亮时，往往有超过50%概率为各种类型的虚焊引起的，如LED管脚虚焊、IC管脚虚焊、排针排母虚焊等。这些问题的改善需要严格地改善工艺并加强质量检验来解决。出厂前的振动测试也不失为一种好的检验方法。 8、 驱动电路设计 显示屏模块上的驱动电路板驱动IC的排布亦会影响到LED的亮度。由于驱动IC输出电流在PCB板上传输距离过远，会使得传输路径压降过大，影响LED的正常工作电压导致其亮度降低。我们常会发现显示屏模块四周的LED亮度比中间低一些，就是这个原因。故要保证显示屏亮度的一致性，就要设计好驱动电路分布图。以上是从选择和使用的角度介绍了全彩显示屏专用LED的相关知识，全彩LED显示屏是一个系统集成的产品，需要LED封装厂商与显示屏应用厂商的密切配合，加强技术交流。中国现在已经成为全世界LED显示屏的制造中心，正在向LED显示屏制造强国靠拢。到目前为止，中国大陆全彩屏用途LED的封装水平已有大幅度提高，很多指标已接近日本厂商的水平，个别指标已经超越，这将极大地促进我国LED显示屏事业的发展。来源：投影时代

LED发光强度的基本单位——坎德拉

　　发光强度的基本单位——坎德拉 　　发光强度的基本单位坎德拉是国际单位制的基本单位之一．本文较详细叙述了它的定义及其历史演变，简单介绍了该定义的复现原理、方法和实验装置．我国于1982年用电校准辐射计复现发光强度单位坎德拉，其总的不确定度为±0．28％．最后，对坎德拉的发展方向作了简要的说明． 　　坎德拉是发光强度单位，是国际单位制（SI）七个基本单位之一，用符号“cd”表示． 　　众所周知，光是人类、生物以至自然界赖以生存和发展的一种重要物质．科学家研究发现，人的眼睛等感觉器官，从外界接收的全部信息中，有百分之七十以上来自光．人类对光的认识，也经历了由现象到本质的发展过程，光学计量也正是伴随着这一认识过程而产生和发展的．本文仅将发光强度的定义、演变及其复现作一扼要的介绍． 　　一．发光强度的原始定义——烛光 　　发光强度的原始计量是通过人眼的感觉进行的．大约二百年前，已经使用“烛光”作为发光强度的单位．它是一支蜡烛在水平方向上的发光强度．如1860年，英国都市气灯法规所采用的“鲸蜡”．后来相继使用的标准光源还有菜油灯、戊烷灯和纯乙酸戊酯灯等． 　　与此同时，科学家从理论上探讨了发光强度．1727年，P．鲍吉尔发表他的著作《关于光分度的光学实验》，这无疑可认为是目视光度测量的第一个重要尝试．1760年，朗白在他的一部专著中，详细阐述和定义了光通量、发光强度、照度、亮度等重要的光度学参数，还阐明了它们之间的数学联系．这些研究工作对光度计量的发展具有重要意义． 　　1881年，国际电工技术委员会根据科学技术的发展和要求，把“烛光”规定为国际性单位，并定义如下： 　　将一磅鲸鱼油脂制成六支蜡烛，以每小时120格令的速度燃烧时，在水平方向的发光强度为1烛光． 　　上述定义中的格令为质量单位．从这个定义可以看出，发光强度不仅与燃料有关，而且还与灯芯、火焰高度等因素有关，因此它的复现性和稳定性都不理想． 　　1879年，维奥列为了避免火焰标准的不方便，建议采用凝固过程的纯白金槽一平方厘米表面发出的光强度作为发光强度标准．由于各种原因（例如铂的纯度不高等），使得其重复性较差，未能采用．但这种想法对后来的光度的发展有一定的影响． 　　1879年，爱迪生发明白炽灯，人工照明变成现实，同时也促进了光度计量的发展．1909年英国、法国和美国的有关研究机构，为了统一和提高国际范围的发光强度，协议采用炭丝白炽灯定义发光强度，即 　　由戊烷灯导出并用一组45个炭丝白炽灯所组成的平均发光强度．并称之为“国际烛光”． 　　炭丝白炽灯的稳定性较好，但复现性较差，几乎无法制出两个发光强度一样的白炽灯，因此这个基准不完全令人满意，只能是暂时性的． 　　二、发光强度的新定义——坎德拉 　　1908年，Waiolner和Burgess提出用浸没在盛有凝固铂的槽中的黑体作为发光强度标准．1933年，黑体的性质提供一个从理论上解决发光强度的方法，采用这个原理，新的光度单位将建立在铂凝固点温度时的黑体的光辐射上．于是，1937年，国际照明委员会（CIE）和国际计量委员会决定从1940年起使用“新烛光”为发光强度单位，并定义如下： 　　全辐射体在铂凝固温度下的亮度为60新烛光每平方厘米． 　　也就是说在铂凝固点（2042．15K）上，绝对黑体的1cm2面积的1／60部分的发光强度为1烛光．由于第二次世界大战的耽搁，这一标准没有执行． 　　1946年，国际计量委员会根据1933年第8届国际计量大会授予的权力，决定颁布： 　　1旧烛光=1．005新烛光． 　　1948年，第9届国际计量大会通过用拉丁文——candELa（坎德拉）取代新烛光，坎德拉意为“用兽油制作的蜡烛”． 　　1967年，第13届国际计量大会考虑到这个定义的措辞还欠严密，决定将坎德拉定义为： 　　坎德拉是在101325牛顿每平方米压力下，处于铂凝固温度的黑体的1／600000m2表面在垂直方向上的光强度． 　　1971年，第14届国际计量大会，通过了压力的单位牛顿每平方米的专门名称“帕斯卡”，符号为Pa．这样，坎德拉的定义改为： 　　坎德拉是在101325Pa压力下，处于铂凝固温度的黑体的1／600000m2表面在垂直方向上的光强度． 　　这个定义有两个名词需要解释一下： 　　1．铂的凝固点：我们在常识上可以理解的固体熔化就为液体，而后又形成蒸气，在这个过程中，虽然它们共存时的温度是固定的，但它们却不能固定在任何一个状态上，在给定固体加热的过程中，其温度逐渐上升，在刚一熔化时温度是固定的，固体完全熔化后又开始升温，在它们的交接处就是凝固点． 　　2．黑体：黑体是一种假想的能量辐射源，在评价其他辐射源时，用它作为比较光源和参考光源，它是一种其辐射仅依赖于温度的辐射体．这样的一种物体，它能够在任何温度下将辐射到它表面上的任何波长的能量全部吸收．换言之，在辐射体的任何温度下，绝对黑体光谱吸收率都等于1． 　　例如，如果给完全封闭的房间打上小孔射入光，光就不断地反射到墙壁上，然而都不能返回到原来的孔中，而全部辐射到里面了．如果将炽化的金属块放入空洞里，就是辐照内部，光也不会反射到外面．若将这个金属块换为在凝固点的铂放入空洞，它又辐射又不辐射，则可将这种空洞定义为黑体．具有很小的窥视孔的空洞大体接近于黑体． 　　实际上，根据物理学的表现形式，完全的发光体也就是完全的黑体． 　　按照这个发光强度定义，世界许多国家都建立了坎德拉的黑体辐射基准，并进行了国际比对． 　　三、坎德拉的最新定义 　　70年代，几个国家实验室利用黑体辐基准复现的坎德拉，其数据差异较大，从几次国际比对的结果来看，相差约为±1％．这表明各国在复现坎德拉时，可能还存在着尚未发现的某种系统误差，从而也暴露了上述坎德拉定义存在的问题．于是，人们重新开始考虑坎德拉的定义．与此同时，辐射计量技术迅速发展，有些国家已经利用它复现了坎德拉，并达到同样的准确度．1975年，W．R．Blevin等人提出重新定义坎德拉，得到了国际计量委员会和辐射度咨询委员会（CCPR）的支持，并鼓励有条件的国家用实验方法测量Km值（明视觉最大光谱光视效能，其值为6831m／W）．到1977年为止，已有10个国家（包括中国）的计量研究部门将自己的测量值通知该委员会，大多数国家的测量值接近6831m／W，从理论计算的Km值恰好也为此数．于是，CCPR决定采纳6831m／W作为Km值，这样可以保持光度单位的延续性．于是，1979年10月8日在巴黎召开的第16届国际计量大会上废除了国际计量委员会根据1933年第8届国际计量大会授权，于1946年决定并经1948年第9届国际计量大会批准和第13届国际计量大会修订的坎德拉定义．同时，通过了一项关于重新定义坎德拉的重要决定．新定义为： 　　坎德拉是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540×1012赫兹的单色辐射，而旦在此方向上的辐射强度为1／683瓦特每球面度． 　　定义中的540×1012赫兹辐射波长约为555nm，它是人眼感觉最灵敏的波长． 　　这个定义的优点是容易复现，因发光强度与辐射量之间的关系按定义固定不变，而光强度单位与其他功率单位（如瓦特），采用简单的关系就能研制出各种实验方法，并能较好地控制实验的准确度． 　　四、坎德拉的复现 　　目前，各国复现坎德拉的主要方法有两种：一是电校准辐射计法，二是光谱辐射法．前者复现准确度高，后者则由于分光后信号很弱，不易测准，故误差较大．下面简单介绍一下电校准辐射计法复现坎德拉的原理及其主要实验装置． 　　1．坎德拉的复现原理 　　由光度学基本原理可知，光源在固定距离下的光照度Ev与相应的光谱辐照度Ee,λ的关系为 　　式中Km为明视觉最大光谱效能，V（λ）为CIE标准光度观察的光谱效率． 　　当放入V（λ）滤光器时，在限制光阑处得到的辐照度由下式计算： 　　式中τ555为滤光器在555nm处的透射比，τ（λ）为相对光谱透射比，l为光源到限制光阑的距离，△为光线通过滤光器后的光程修正． 　　由上面两个公式可以看出，不放滤光器时辐射计限制光阑处的光照度为 　　式中Ek,λ为光源的相对光谱功率分布．因为在两个积分中，有绝对光谱辐照度Ek,λ共同的因子，所以不需要对它进行计算，而用相对光谱功率分布Ek,λ所代替． 　　EV求得后，根据距离平方反比定律，即可算出光源的发光强度IV： 　　IV=L2EV． 　　这就是复现发光强度坎德拉主要原理． 　　2．复现坎德拉的实验装置 　　装置如图1所示，它放在6m长的光轨上，辐射计置于一个特制的滑车支架上，其位置可精密调整．下面把实验装置中主要部分介绍如下：锥腔型辐射计3是测量辐射功率的基准，将它置于热屏蔽箱内，使锥型辐射计避免环境温度变化而产生热电势的漂移．在本实验中，用它测量标准灯在辐射计的限制光阑表面上所产生的辐照度．V（λ）滤光器4是由四片有色玻璃组成，用以修正辐射计光谱灵敏度，使其与明视觉光谱光视效率V（λ）相接近．挡屏7是用以阻挡杂散辐射进入辐射计内． 　　将灯丝平面，通水快门光闸5，6，法光器4，辐射计的限制光阑的中心精确调整在同一测量轴线上，且让灯丝平面和限制光阑垂直于该轴线，辐射计在热屏蔽箱内放置10h左右，待其温度分布均匀后，即可开始测量．