1光明行戶外燈具縱橫談HTTP/WWWQBQCN/DISPBBSASPBOARDID29圖C中的RVI/IF式中，VI交流電壓有效值。（3）單LED電平指示電路。在放大器、振蕩器或脈沖數字電路的輸出端，可用LED表示輸出信號是否正常，如圖7所示。R為限流電阻。只有當輸出電壓大于LED的閾值電壓時，LED才可能發光。（4）單LED可充作低壓穩壓管用。由于LED正向導通后，電流隨電壓變化非常快，具有普通穩壓管穩壓特性。發光二極管的穩定電壓在143V間，應根據需要進行選擇VF，如圖8所示。（5）電平表。目前，在音響設備中大量使用LED電平表。它是利用多只發光管指示輸出信號電平的，即發光的LED數目不同，則表示輸出電平的變化。圖9是由5只發光二極管構成的電平表。當輸入信號電平很低時，全不發光。輸入信號電平增大時，首先LED1亮，再增大LED2亮。（五）發光二極管的檢測1普通發光二極管的檢測（1）用萬用表檢測利用具有10K擋的指針式萬用表可以大致判斷發光二極管的好壞。正常時，二極管正向電阻阻值為幾十至200K,反向電阻的值為。如果正向電阻值為0或為，反向電阻值很小或為0，則易損壞。這種檢測方法，不能實地看到發光管的發光情況，因為10K擋不能向LED提供較大正向電流。如果有兩塊指針萬用表（最好同型號）可以較好地檢查發光二極管的發光情況。用一根導線將其中一塊萬用表的“”接線柱與另一塊表的“”接線柱連接。余下的“”筆接被測發光管的正極（P區），余下的“”筆接被測發光管的負極（N區）。兩塊萬用表均置10擋。正常情況下，接通后就能正常發光。若亮度很低，甚至不發光，可將兩塊萬用表均撥至1若，若仍很暗，甚至不發光，則說明該發光二極管性能不良或損壞。應注意，不能一開始測量就將兩塊萬用表置于1，以免電流過大，損壞發光二極管。24（2）外接電源測量用3V穩壓源或兩節串聯的干電池及萬用表（指針式或數字式皆可）可以較準確測量發光二極管的光、電特性。為此可按圖10所示連接電路即可。如果測得VF在143V之間，且發光亮度正常，可以說明發光正常。如果測得VF0或VF3V，且不發光，說明發光管已壞。2紅外發光二極管的檢測由于紅外發光二極管，它發射13M的紅外光，人眼看不到。通常單只紅外發光二極管發射功率只有數MW，不同型號的紅外LED發光強度角分布也不相同。紅外LED的正向壓降一般為1325V。正是由于其發射的紅外光人眼看不見，所以利用上述可見光LED的檢測法只能判定其PN結正、反向電學特性是否正常，而無法判定其發光情況正常否。為此，最好準備一只光敏器件（如2CR、2DR型硅光電池）作接收器。用萬用表測光電池兩端電壓的變化情況。來判斷紅外LED加上適當正向電流后是否發射紅外光。LED原理及相關知識為了讓廣大客戶對LED顯示系統及相關產品能有一個全新的認識和理解，熟悉我公司的業務范圍。我公司特整理LED相關基礎知識給大家，便于大家共同提高專業水平，使您日后工作能順利展開。LED原理及其控制技術一、什么是LEDLED是LIGHTEMITTINGDIODE的縮寫，在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱LED。二、LED電子顯示屏的特點優勢所在LED電子顯示屏作為一種現代電子媒體，以其靈活的顯示面積（可分割、任意拼裝）、25高亮度、長壽命、大容量、數字化、實時性的特點，是其他任何一種媒體所不可替代的。LED電子顯示屏充分運用現代信息技術，將聲、光、電、機等學科整合并完美組合、集視頻、動畫、字幕、圖片于一體的高科技信息發布的終端產品。LED顯示屏還可延伸到網絡、通訊、綜合布線、監控、廣播等弱電系統。LED電子顯示屏的具體功能有哪些1）視頻播出LED顯示系統具有多種視頻、音頻輸入源，即采用視、音頻舉陣對視、音頻源進行管理。視、音頻切換舉陣具有多個視、音頻輸入和輸出，能將各種形式的視、音頻信息源引入系統（如廣播電視和衛星電視信號、攝像視頻信號、錄像機VCD視頻信號、計算機動畫信息等），實現了下列功能實時顯示視頻圖像；轉播廣播電視及衛星電視；電視、攝像、影碟等視頻信號的即時播放；視頻畫面疊加文字；特寫、慢鏡頭、特技等效果的實時編輯和播放；同時播放左右不同比例的畫面及文字；2計算機信息播出；顯示各種圖形圖像及計算機三維動畫；有多種文字和字型可供選擇；播出系統配有多媒體軟件,可靈活輸入及播出；播出方式有立即上屏、上移、下移、翻滾、閃爍、飄雪、橫開幕、豎關幕、外擴、內收、反白使單調的文字和畫面有了較強的吸引力。3其他功能配有標準網絡接口，可與其他標準網絡連網，同時播出網絡信息，實現網絡控制。通過網絡系統進入INTERNET，享受網絡無窮魅力。配有聲卡，具有聲音接口，可與廣場廣播系統連接，可達到聲像同步，極富立體感。相關知識有關單基色、多色、全彩LED電子顯示屏及灰度等級26LED的發光顏色和發光效率與制作LED的材料和工藝有關，目前有紅、綠、藍三種基本顏色。只有紅色組成的顯示屏叫單紅色顯示屏；把紅色和綠色的LED放在一起作為一個象素制作的顯示屏叫雙色屏或彩色屏；把紅、綠、藍三種LED管放在一起作為一個象素的顯示屏叫三色屏或全彩屏。制作室內LED屏的二極管尺寸有37和5矩陣塊兩種，37和5都是二極管的直徑，（單位毫米）另外常常采用把幾種不同基色的LED管芯封裝成一體室外LED屏的象素尺寸多為1232毫米，每個象素由若干個各種單色LED組成，常見的成品稱象素筒，雙色象素筒有2紅3綠、2紅4綠、4紅8綠、6紅15綠等組成，三色象素筒用2紅1綠1藍、4紅2綠1藍等組成。（這些規格完全能夠滿足客戶的各方面需要）。顯示屏屏體矩陣部分由許多的發光二極管組成的。首先將發光管集成像素，像素再集成模塊，模塊再組裝成大屏。發光管采用無色透明的大橢圓形硅膠封裝，管內安裝曲面反光碗，使亮度和對比度大大提高，色彩更加艷麗無論用LED制作雙色或三色屏，欲顯示圖象，需要構成象素的每個LED的發光亮度都必須能調節，其調節的精細程度就是顯示屏的灰度等級。灰度等級越高，顯示的圖像就越細膩，色彩也越豐富，相應的顯示控制系統也越復雜。一般256級灰度的圖像，顏色過渡已十分柔和，所以，多色及全彩LED屏當前都要求做成256級灰度，如多色屏則可顯示65536種顏色，全色屏則可顯示168兆種顏色。單色屏不存在灰度問題。有關LED電子顯示屏的分類，運用范圍及區別1顯示屏從大的方面來分可分為室內屏和室外屏兩種，兩者最大的區別在于室外屏要考慮室外各種情況可能給屏造成的影響。基于室外屏工作環境相對復雜，為保證其長時間穩定運行，常見的防護措施有防水、防靜電、防雷擊、防風、防潮、防凍。2顯示屏從控制方式分為同步屏和異步屏，所謂同步屏是指計算機屏幕顯示的內容同時逐點的顯示在大屏上，是一種即時狀態，而異步屏的實效性不及同步屏，用戶可先27編輯好圖片、文字等內容，再發送到顯示屏上顯示出來，一般同步屏適用與播放視頻信息，如球賽實況轉播等。而異步屏則顯示文字及圖片、三維動畫等。顯示屏從單色、雙基色到全彩色，從室內到室外全天候產品，廣泛運用于城市廣場，會展中心，電子廣告交易中心，招投標中心；金融證券系統應用；交通、醫院、通信、電力；工商稅務、法院、政府機關；餐飲業；交通燈，高建路，草坪燈，鐵路信號燈；工業控制；軍事基地指揮所；電視臺、娛樂場所；體育廠館顯示系統等等；LED電子顯示屏控制亮度的方法；有兩種控制LED亮度的方法一種是改變流過LED的電流，一般LED管允許連續工作電流在20毫安左右，除了紅色LED有飽和現象外，其他LED亮度基本上與流過的電流成比例；另一種方法是利用人眼的視覺惰性，用脈寬調制方法來實現灰度控制，也就是周期性改變光脈沖寬度（即占空比），只要這個重復點亮的周期足夠短（即刷新頻率足夠高），人眼是感覺不到發光象素在抖動。由于脈寬調制更適合于數字控制，所以在普遍采用微機來提供LED顯示內容的今天，幾乎所有的LED屏都是采用脈寬調制來控制灰度等級的。（鄭州安嘉電子科技有限公司研發部）LED生產工藝及封裝技術一、生產工藝1工藝A清洗采用超聲波清洗PCB或LED支架，并烘干。B裝架在LED管芯（大圓片）底部電極備上銀膠后進行擴張，將擴張后的管芯（大圓片）安置在刺晶臺上，在顯微鏡下用刺晶筆將管芯一個一個安裝在PCB或LED支架相應的焊盤上，隨后進行燒結使銀膠固化。C壓焊用鋁絲或金絲焊機將電極連接到LED管芯上，以作電流注入的引線。28LED直接安裝在PCB上的，一般采用鋁絲焊機。（制作白光TOPLED需要金線焊機）D封裝通過點膠，用環氧將LED管芯和焊線保護起來。在PCB板上點膠，對固化后膠體形狀有嚴格要求，這直接關系到背光源成品的出光亮度。這道工序還將承擔點熒光粉（白光LED）的任務。E焊接如果背光源是采用SMDLED或其它已封裝的LED，則在裝配工藝之前，需要將LED焊接到PCB板上。F切膜用沖床模切背光源所需的各種擴散膜、反光膜等。G裝配根據圖紙要求，將背光源的各種材料手工安裝正確的位置。H測試檢查背光源光電參數及出光均勻性是否良好。包裝將成品按要求包裝、入庫。二、封裝工藝1LED的封裝的任務是將外引線連接到LED芯片的電極上，同時保護好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。關鍵工序有裝架、壓焊、封裝。2LED封裝形式LED封裝形式可以說是五花八門，主要根據不同的應用場合采用相應的外形尺寸，散熱對策和出光效果。LED按封裝形式分類有LAMPLED、TOPLED、SIDELED、SMDLED、HIGHPOWERLED等。3LED封裝工藝流程。4封裝工藝說明1芯片檢驗鏡檢材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑（LOCKHILL）芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求電極圖案是否完整。2擴片由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很小（約01MM），不利于后工序的操作。我們采用擴片機對黏結芯片的膜進行擴張，是LED芯片的間距拉伸到約06MM。也可以采用手工擴張，但很容易造成芯片掉落浪費等不良問題。3點膠在LED支架的相應位置點上銀膠或絕緣膠。（對于GAAS、SIC導電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，采用銀膠。對于藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED芯片，采用絕緣膠來固定芯片。）工藝難點在于點膠量的控制，在膠體高度、點膠29位置均有詳細的工藝要求。由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴格的要求，銀膠的醒料、攪拌、使用時間都是工藝上必須注意的事項。4備膠和點膠相反，備膠是用備膠機先把銀膠涂在LED背面電極上，然后把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠高于點膠，但不是所有產品均適用備膠工藝。5手工刺片將擴張后LED芯片（備膠或未備膠）安置在刺片臺的夾具上，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED芯片一個一個刺到相應的位置上。手工刺片和自動裝架相比有一個好處，便于隨時更換不同的芯片，適用于需要安裝多種芯片的產品6自動裝架自動裝架其實是結合了沾膠（點膠）和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動位置，再安置在相應的支架位置上。自動裝架在工藝上主要要熟悉設備操作編程，同時對設備的沾膠及安裝精度進行調整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對LED芯片表面的損傷，特別是蘭、綠色芯片必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷芯片表面的電流擴散層。7燒結燒結的目的是使銀膠固化，燒結要求對溫度進行監控，防止批次性不良。銀膠燒結的溫度一般控制在150，燒結時間2小時。根據實際情況可以調整到170，1小時。絕緣膠一般150，1小時。銀膠燒結烘箱的必須按工藝要求隔2小時（或1小時）打開更換燒結的產品，中間不得隨意打開。燒結烘箱不得再其他用途，防止污染。8壓焊壓焊的目的將電極引到LED芯片上，完成產品內外引線的連接工作。LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。右圖是鋁絲壓焊的過程，先在LED芯片電極上壓上第一點，再將鋁絲拉到相應的支架上方，壓上第二點后扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球，其余過程類似。壓焊是LED封裝技術中的關鍵環節，工藝上主要需要監控的是壓焊金絲（鋁絲）拱絲形狀，焊點形狀，拉力。對壓焊工藝的深入研究涉及到多方面的問題，如金（鋁）絲材料、超聲功率、壓焊壓力、劈刀（鋼嘴）選30用、劈刀（鋼嘴）運動軌跡等等。9點膠封裝LED的封裝主要有點膠、灌封、模壓三種。基本上工藝控制的難點是氣泡、多缺料、黑點。設計上主要是對材料的選型，選用結合良好的環氧和支架。（一般的LED無法通過氣密性試驗）如右圖所示的TOPLED和SIDELED適用點膠封裝。手動點膠封裝對操作水平要求很高（特別是白光LED），主要難點是對點膠量的控制，因為環氧在使用過程中會變稠。白光LED的點膠還存在熒光粉沉淀導致出光色差的問題。10灌膠封裝LAMPLED的封裝采用灌封的形式。灌封的過程是先在LED成型模腔內注入液態環氧，然后插入壓焊好的LED支架，放入烘箱讓環氧固化后，將LED從模腔中脫出即成型。11模壓封裝將壓焊好的LED支架放入模具中，將上下兩副模具用液壓機合模并抽真空，將固態環氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道中，環氧順著膠道進入各個LED成型槽中并固化。12固化與后固化固化是指封裝環氧的固化，一般環氧固化條件在135，1小時。模壓封裝一般在150，4分鐘。13后固化后固化是為了讓環氧充分固化，同時對LED進行熱老化。后固化對于提高環氧與支架（PCB）的粘接強度非常重要。一般條件為120，4小時。14切筋和劃片由于LED在生產中是連在一起的（不是單個），LAMP封裝LED采用切筋切斷LED支架的連筋。SMDLED則是在一片PCB板上，需要劃片機來完成分離工作。15測試測試LED的光電參數、檢驗外形尺寸，同時根據客戶要求對LED產品進行分選。16包裝將成品進行計數包裝。超高亮LED需要防靜電包裝。LED的優勢31雖然不像含氙或鹵素的白熾燈那樣明亮，而三四顆LED放在一起，產生的光亮卻是普通蓄電池壽命的1020倍，因而被廣泛應用于汽車工業、交通信號燈、顯示屏等領域。相對于白熾燈而言，LED在摔或撞擊等情況下更不易受損，它能持續發光100，000小時，而傳統的白熾燈僅能維持幾百個小時。基于這些優勢，LED已經受到了騎車者和露營者的青睞，因為他們只需花30300美元便能買到340顆LED，且方便隨身攜帶。值得注意的是，發光二極管真正的潛力在于數碼電子領域的應用。作為二極體，在設計上，相對于19世紀托馬斯愛迪生發明的白熾燈而言，它們更接近于電腦奔騰處理器芯片的設計。LED特別適用于光電技術，因為白熾燈需要消耗大量能量方能達到溫度要求，而LED則更亮、更快、更有效、更可靠、顏色更純正地達到目標。綠色照明LED應用介紹LED光源在照明領域的應用，是半導體發光材料技術高速發展及“綠色照明”概念逐步深入人心的產物。“綠色照明”是國外照明領域在上世紀80年代未提出的新概念，我國“綠色照明工程”的實施始于1996年。實現這一計劃的重要步驟就是要發展和推廣高效、節能照明器具，節約照明用電，減少環境及光污染，建立一個優質高效、經濟舒適、安全可靠、有益環境的照明系統。一、LED照明概念LED（LIGHTEMITTINGDIODE），又稱發光二極管，它們利用固體半導體芯片作為發光材料，當兩端加上正向電壓，半導體中的載流子發生復合，放出過剩的能量而引起光子發射產生可見光。（一）、LED的發展歷史應用半導體PN結發光源原理制成LED問世于20世紀60年代初，1964年首先出現紅色發光二極管，之后出現黃色LED。直到1994年，藍色、綠色LED才研制成功。1996年由日本NICHIA公司（日亞）成功開發出白色LED。LED32以其固有的特點，如省電、壽命長、耐震動、響應速度快、冷光源等特點，廣泛應用于指示燈、信號燈、顯示屏、景觀照明等領域，在我們的日常生活中處處可見，家用電器、電話機、儀表板照明、汽車防霧燈、交通信號燈等。但由于其亮度差、價格昂貴等條件的限制，無法作為通用光源推廣應用。近年來，隨著人們對半導體發光材料研究的不斷深入，LED制造工藝的不斷進步和新材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發和應用，各種顏色的超高亮度LED取得了突破性進展，其發光效率提高了近1000倍，色度方面已實現了可見光波段的所有顏色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出現，使LED應用領域跨越至高效率照明光源市場成為可能。曾經有人指出，高亮度LED將是人類繼愛迪生發明白熾燈泡后，最偉大的發明之一。（二）、LED發光原理發光二極管主要由PN結芯片、電極和光學系統組成。其發光體晶片的面積為1012MIL1MIL00254平方毫米，目前國際上出現大晶片LED，晶片面積達40MIL。其發光過程包括三部分正向偏壓下的載流子注入、復合輻射和光能傳輸。微小的半導體晶片被封裝在潔凈的環氧樹脂物中，當電子經過該晶片時，帶負電的電子移動到帶正電的空穴區域并與之復合，電子和空穴消失的同時產生光子。電子和空穴之間的能量（帶隙）越大，產生的光子的能量就越高。光子的能量反過來與光的顏色對應，可見光的頻譜范圍內，藍色光、紫色光攜帶的能量最多，桔色光、紅色光攜帶的能量最少。由于不同的材料具有不同的帶隙，從而能夠發出不同顏色的光。LED照明光源的主流將是高亮度的白光LED。目前，已商品化的白光LED多是二波長，即以藍光單晶片加上YAG黃色熒光粉混合產生白光。未來較被看好的是三波長白光LED，即以無機紫外光晶片加紅、藍、綠三顏色熒光粉混合產生白光，它將取代熒光燈、緊湊型節能熒光燈泡及LED背光源等市場。（三）LED光源的基本特征1、發光效率高LED經過幾十年的技術改良，其發光效率有了較大的提升。33白熾燈、鹵鎢燈光效為1224流明/瓦，熒光燈5070流明/瓦，鈉燈90140流明/瓦，大部分的耗電變成熱量損耗。LED光效經改良后將達到達50200流明/瓦，而且其光的單色性好、光譜窄，無需過濾可直接發出有色可見光。目前，世界各國均加緊提高LED光效方面的研究，在不遠的將來其發光效率將有更大的提高。2、耗電量少LED單管功率003006瓦，采用直流驅動，單管驅動電壓1535伏，電流1518毫安，反應速度快，可在高頻操作。同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的萬分之一，熒光燈管的二分之一、日本估計，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的LED替代日本一半的白熾燈和熒光燈。每年可節約相當于60億升原油。就橋梁護欄燈例，同樣效果的一支日光燈40多瓦，而采用LED每支的功率只有8瓦，而且可以七彩變化。3、使用壽命長采用電子光場輻射發光，燈絲發光易燒、熱沉積、光衰減等缺點。而采用LED燈體積小、重量輕，環氧樹脂封裝，可承受高強度機械沖擊和震動，不易破碎。平均壽命達10萬小時。LED燈具使用壽命可達510年，可以大大降低燈具的維護費用，避免經常換燈之苦。4、安全可靠性強發熱量低，無熱輻射性，冷光源，可以安全抵摸能精確控制光型及發光角度，光色柔和，無眩光；不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質。內置微處理系統可以控制發光強度，調整發光方式，實現光與藝術結合。5、有利于環保LED為全固體發光體，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，沒有污染。光源體積小，可以隨意組合，易開發成輕便薄短小型照明產品，也便于安裝和維護。當然，節能是我們考慮使用LED光源的最主要原因，也許LED光源要比傳統光源昂貴，但是用一年時間的節能收回光源的投資，從而獲得49年中每年幾倍的節能凈收益期。二、LED照明光源技術的應用前景及趨勢長期以來，由于LED光效低的原因，其應用主要集中在各種顯示領域。隨著超高亮度LED（特別是白光LED）的出現，在照明34領域的應用成為可能。據國際權威機構預測，二十一世紀將進入以LED為代表的新型照明光源時代，被稱為第四代新光源。（一）前景及發展趨勢目前，照明消耗約占整個電力消耗的20，大大降低照明用電是節省能源的重要途徑，為實現這一目標，業界已研究開發出許多種節能照明器具，并達到了一定的成效。但是，距離“綠色照明”的要求還遠遠不夠，開發和應用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源勢在必行。LED以其固有的優越性正吸引著世界的目光。美國、日本等國家和臺灣地區對LED照明效益進行了預測，美國55的白熾燈及55的日光燈被LED取代，每年節省350億美元電費，每年減少755億噸二氧化碳排放量。日本100的白熾燈換成LED，可減少12座核電廠發電量，每年節省10億公升以上的原油消耗。臺灣地區25的白熾燈及100的日光燈被白光LED取代，每年節省110億度電。日本早在1998年就編制“21世紀計劃”，針對新世紀照明用LED光源進行實用性研究。近年來，日本日亞化工、豐田合成、SONY、佳友電工等都已有LED照明產品問世。世界著名的照明公司如飛利浦、歐司朗、GE等也投入大量的人力物力進行LED照明產品的研究開發和生產。美國GE公司和EMCORE公司合作成立新公司，專門開發白光LED，以取代白熾燈、緊湊型熒光燈、鹵鎢燈和汽車燈。德國歐司朗公司與西門子公司合作開發LED照明系統。臺灣目前的LED產量僅次于日本列在美國之前，從1998年開始投入6億臺幣進行相關開發工作。LED發展歷史已經幾十年，但在照明領域的應用還是新技術。隨著LED技術的迅猛發展，其發光效率的逐步提高，LED的應用市場將更加廣泛，特別在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，LED在照明市場的前景更備受全球矚目，被業界認為在未來10年成為最被看好的市場以及最大的市場，也將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的最大潛力商品。（二）照明應用中存在的主要技術問題近年來，LED的發光效率正在逐步提高，商品化的器件已達到白熾燈的水平，景觀燈采用的白色LED發光效率接近熒光燈的水平，35并在穩步增長中。但是，在照明普及應用方面仍存在一些技術性問題一、是光通量有待進一步提高。采用LED作為照明光源，必須可以發出更多的光，必須具有更高的能量效率。二、是LED發出的光與自然光仍有一定的差距。白熾燈具有非常強的黃色光的成分，給人一種溫暖的感覺。而白光LED發出的白光帶有藍色光的成分，在這種光的照明下，人們的視覺不很自然。三、是價格較高。這是影響LED照明普及的主要原因。但是，近年來出于晶片技術的改良，制造成本正在急劇下降，近三年來LED的價格下降了近50，其正朝著高效率、低成本的方向發展，這為LED在照明領域的應用提供了有利條件。此外，較好的性價比也可以彌補成本價格方面的不足。（三）、LED照明技術在燈光環境中的應用由于LED光源具有發光效率高、耗電量少、使用壽命長、安全可靠性強，有利于環保等特性，近幾年來在城市燈光環境中得到了廣泛的應用。目前已應用于數碼幻彩、護欄照明、廣場照明、庭院照明、投光照明、水下照明系列。許多城市利用LED光源照明技術應用于城市燈光環境建設中，產生了良好的效果，積累了豐富的經驗。隨著全國城市化的進一步發展，燈光環境（包括路燈、景觀燈、藝術燈等）建設領域將不斷擴大，LED光源的應用也將不斷發展。LED作為第四代新光源，在城市景觀燈建設領域中已得到了有效的應用，但要在路燈建設和維護中取代大功率的高壓鈉燈、高壓汞燈、金鹵燈等光源，還需進一步的研究和探討，認真解決LED光源在照明應用中存在的技術問題，還需LED光源生產廠家結合路燈行業的實際情況，生產符合路燈建設和維修所需的新產品，使第四代新光源在城市照明建設中發揮更大的作用。LED光源在工程應用中的一些常識（上）關于LED光源應用的簡介LED照明行業是一個新興的行業，它以其獨特的優點深受人們的青睞。如今在光電工程中，提高光效，節約能源和高可靠性已經成為人們共同追求的目的。我們在討論和使用LED光源時，都會想到LED的壽命長、節約能源、亮度36高等特點。也正是因為如此LED光源才倍受歡迎。LED光源雖有以上優點，卻并不如人們所說的那么神奇。只有給其配上合適、高效的LED電源、合理的電路設計、完善的防靜電措施、正確的安裝工藝才能充分發揮和利用LED光源的以上優點。下面我就LED光源在工程應用中的一些常識做簡單的介紹，供大家參考。二、LED壽命的理解LED的使用壽命，一般認為在理想狀態下有10萬小時。實際在使用過程中其光強會隨使用時間的推移逐漸衰減，即電能轉化為光能的效率逐漸降低。我們能真正使用的有效光強范圍應在其衰減到初始光強的70以上時，壽命是否可以定義為光效逐漸降低至70的時間段。目前還沒有明確的國家標準用來衡量。而且LED的使用壽命與其芯片的質量和封裝技術、工藝直接相關，據某LED封裝廠的試驗數據有些芯片在20MA條件下連續點亮4000小時后其光亮度衰減已達50。但是隨著技術、工藝的提高，光衰時間越來越緩慢，即壽命也越長。三、LED的節能及可靠性LED是電流控制元件，通過流過的電流，直接將電能轉變為光能，故也稱光電轉換器。因其不存在摩擦損耗和機械損耗，所以在節能方面比一般的光源的效率高，但是LED光源并不能像一般的普通光源一樣可以直接使用電網電壓，它必須配置一個電壓轉換裝置，提供滿足其額定的電壓、電流，才能正常使用，即LED專用電源。但是各種不同的LED電源其性能和轉換效率各不相同，所以選擇合適、高效的LED專用電源，才能真正體現LED光源高效特性。因為低效率的LED電源本身就需要消耗大量電能，在配合LED的使用過程中根本就體現不出LED的高效節能特性。而且LED電源也必須是高可靠性電源，才能使LED光源系統長壽命。照明燈具名稱的中英文對照介紹表名稱、英文、簡寫、名稱、英文、簡寫金鹵燈MH；電子鎮流器ELE,BALLAST；鈉燈SON；金鹵燈MH；汞燈HP；鈉燈SON；陶瓷金鹵燈CDM；汞燈HP；超高壓汞燈UHP；陶瓷金鹵燈37CDM；金屬鹵化物燈MHBT；超高壓汞燈UHP；歐標高色溫金鹵燈MHT；金屬鹵化物燈MHBT；彩色金屬鹵化物燈CMH；歐標高色溫金鹵燈MHT；高壓鈉燈SON；彩色金屬鹵化物燈CMH；高壓汞燈HP；高壓鈉燈SON；特殊氣體放電燈SHID；高壓汞燈HP；氙氣燈XENON；特殊氣體放電燈SHID；氪燈KR；氙氣燈XENON；頻閃燈PLUSXENON；氪燈KR；節能燈CFL；高壓球汞燈SPHHP；汽車前照明氣體放電燈HPCAR；節能燈CFL；電子鎮流器ELE,BALLAST；照明LED的應用趨勢及發展傳統LED燈中使用的芯片是025025MM大小，而照明用的LED一般都要在1010MM以上。專注于結構化裸片成型的設計工作臺式結構、倒金字塔結構和倒裝芯片設計能夠改善LED的發光效率，從而使芯片發出更多的光。封裝設計方面的革新包括將高傳導率的金屬塊用作基底、倒裝芯片設計和裸盤澆鑄式引線框等，這些方法都能設計出可高功率、低熱阻的器件，而且這些器件能比以前的器件照度更大。目前一個典型的高光通量LED器件能夠產生幾流明到數十流明的光通量。更新的設計可以在一個器件中集成更多的LED，或者在單個組裝件中安裝多個器件，從而使輸出的流明數相當于小型白熾燈。例如，一個高功率的12芯片單色LED器件能夠輸出200流明的光能量，所消耗的功率在10到15瓦之間。LED已經被廣泛應用于各種照明設備中，如電池供電的閃光燈、微型聲控燈、安全照明燈、室內室外道路和樓梯照明燈以及建筑物與標記連續照明燈。如何選擇合適的LED屏體尺寸設計在設計屏體大小時，有三個重要因素顯示內容的需要場地空間條件顯示屏單元模板尺寸（室內屏）或象素大小（戶外屏）普通LED顯示屏的分辨一般最大為38768行X1024列。特殊顯示屏可超出此限，常用辦法是用兩塊屏來組合面成；另外就是用超高速芯片設計電路，但成本較高。以下是室內屏的設計參考尺寸30MM的點間距是400MM，屏體最大尺寸約為20米（高）X3米；375MM的點間距是475MM，屏體最大尺寸約為25米（高）X4米；50MM的點間距是762MM，屏體最大尺寸約為37米（高）X6米；在設計室內顯示屏的幾何尺寸時，應以顯示單元模板的尺寸為基礎。一塊單元模板分辨率一般為32行X80列，即共有2048個象素，其幾何尺寸如下375MM單元模板尺寸為153MM（高）X382MM（寬）；5MM單元模板尺寸為244MM（高）X610MM（寬）；室內顯示屏體外邊框的尺寸可按要求確定，一般應與屏體大小成比例。外邊框尺寸通常為4CM10CM（每邊）。對于室外屏而言，首先要確定象素尺寸。象素尺寸的選定除了應考慮前面提到的顯示內容的需要和場地。空間因素外，還應考慮安裝位置和視距。若安裝位置與主體視距越遠，則象素尺寸應越大，因為象素尺寸越大，象素內的發光管就越多，亮度就越高，而有效視距也就越遠。但是，象素尺寸越大，單位面積的象素分辨率就越低，顯示的內容也就越少。耗電與電源要求顯示屏的耗電量分為平均耗電量和最大耗電量。平均耗電量又稱工作電量是平時實際耗電量。最大耗電量是啟動時或全亮等極端情況時的耗電量，最大耗電量是交流電供電（線徑，開關等）必須考慮的要素。5MM顯示屏耗電量平均耗電量220W/平方米；最大耗電量450W/平方米375MM顯示屏耗電量5MM顯示屏耗電量X25倍顯示屏屬大型精密電子設備，為了安全使用及可靠工作，其AC220V電源輸入端或與其相邊微機的AC220V電源輸入端必須接大地。注微機的AC220V電源輸入接地端已與微機機殼相連。室外屏須特別考慮的問題室外屏的主要問題如下顯示屏安裝在室外，經常日曬雨淋，風吹塵蓋，工作環境惡劣。電子設備被淋濕或嚴重受潮會引起短路甚至39起火，引發故障甚至火災，造成損失。顯示屏可能會受到雷電引起電強磁襲擊。環境溫度變化極大。顯示屏工作時本身就要產生一定的熱量，如果環境溫度過高而散熱又不良，集成電路可能工作不正常，甚至被燒毀，從而使顯示系統無法正常工作。受眾面寬，視距要求遠，視野要求廣；環境光變化大，特別是可能受到陽光直射。針對以上特殊要求，室外顯示屏心須做到屏體及屏體與建筑的結合部心須嚴格防水防漏；屏體要有良好的排水措施，一旦發生積水能順利排放。在顯示屏體及建筑物上安裝避雷裝置。顯示屏主體和外殼保持良好接地，接地電阻小于3歐姆，使雷電引起的大電流及時泄放。安裝通風設備降溫，使屏體內部溫度在10度40度之間。屏體背后上方安裝軸流風機，排出熱量。選用工作溫度在40度80度之間的工業級集成電路芯片，防止冬季溫度過低使顯示屏不能啟動。為了保證在環境光強烈的情況下遠距離可視，必須選用超高亮度發光二極管。顯示介質選用新型廣視角管，視角寬闊，色彩純正，一致協調，壽命超過10萬小時。顯示介質的外封裝為目前最流行的帶遮沿方形筒體，硅膠密封，無金屬化裝配；其外型精致美觀，堅固耐用，具有防陽光直射、防塵、防水、防高溫、防電路短路“五防”特點照明與光色測量摘要固體照明是未來照明的主導方向，而LED照明又是固體照明的主要組成部分，是理想的下一代照明器件。LED產業的發展離不開光色測量技術。文章從LED照明的發展要求出發，對LED照明的光色測量進行了介紹。關鍵詞LED照明；光色測量；照明評價；1、前言發光二極管（）作為新興的發光體，具有電光效率高、體積小、壽命長、電壓低、節能環保等優點，是新一代照明的首選器件。的發展受到國內外的普遍關40注，新產品、新技術層出不窮。近年來，產業發展迅速，光效不斷增加，亮度不斷提高。如今，已經在眾多場合得到大量應用，尤其是白光技術的不斷進步，使其在照明領域的應用也逐漸普及。LED產業的發展如圖1所示。2、的工作原理發光二極管（）是一種能把電能轉化為光能的固體器件，它的結構主要由結芯片、電極和光學等系統組成。的基本工作原理是一個電光轉換的過程，當一個正向偏壓施加于結兩端，由于結勢壘的降低，區的正電荷將向區擴散，區的電子也向區擴散，同時在兩個區域形成非平衡電荷的積累。由于電流注入產生的少數載流子相對不穩定，對于結系統，注入到價帶中的非平衡空穴要與導帶中的電子復合，其中多余的能量將以光的形式向外輻射，電子和空穴的能量差越大，產生的光子能量就越高。能量級差大小不同，產生光的頻率和波長就不同，相應的光的顏色就會不同。LED工作原理如圖2所示。3、的光參數31光通量光通量是光源在單位時間內發出的光量，即輻射功率（或輻射通量）能夠被人眼視覺系統所感受到的那部分有效當量。光通量的符號為，單位為流明（L）。根據光譜輻射通量（），由下式可確定光通量KM（）GV（）D；式中，（）相對光譜光視效率；KM輻射的光譜光視效能的最大值，單位為L/。年由國際計量委員會確定KM值為LM/W（）32光強度光源在給定方向上的發光強度I是該光源在該方向的立體角元內傳輸的光通量除以該立體角元之商，即I；發光強度的單位是坎德拉（），L/。空間各個方向的光強之和就是光通量。4133光亮度光源發光表面上某一點處的亮度L，是該面元在給定方向上的發光強度除以該面元在垂直于給定方向平面上的正投影面積之商，即L；單位為坎德拉每平方米（/）。當發光表面與測量方向垂直時，則。34光照度表面上一點的照度E是入射在包含該點面元上的光通量除以該面元面積之商。即E；單位為勒克斯（L），LL/。35其他參數LED的光參數還包括光譜、色品坐標、主波長和色純度、色溫和相關色溫、顯色性和顯色指數等。4光色測量的必要性41避免危害與傳統的照明燈不同，它具有點光源、高亮度、窄光束輸出等特點。當應用于照明器具時，如果對出光角不加以嚴格的控制就會產生強烈的眩光，某些高亮度產品甚至會對人體造成光輻射危害。光色測量可為的安全使用提供指導。42促進產業的發展的光色測量能提供大量的實驗數據，可作為判定產品合格與否的標準，并可為改進的設計、制造提供依據。5的光色測量方法51光通量的測量511積分法測得在各個方向的光強，然后對這些光強值進行計算，從而得到的總光通量（如圖3所示）。512積分球法積分球又稱為光通球，是一個中空的完整球殼。內壁涂白色漫反射層，且球內壁各點漫射均勻。光源在球壁上任意一點上產生的光照度是由多次反射光產生的光照度疊加而成的。由積分學原理可知，球面上任意一點的光照度為與光源光通量成正比，因此可利用已知光通量的標準燈與被測燈進行比較得到被測燈的光通量。42但是由于標準燈與被測燈的物理結構以及性質的不同（如吸收），在利用積分球法測試光通量時需要對測試結果進行修正，可采用輔助燈的方法。5132立體角光通量的測試利用積分球法測試光通量時還有一種測試結構，稱為前射光通量的測試或立體角光通量。該測試并不是測試的總光通量，但人們常常將其與測試的總光通量相混淆。52光強度測量對于光強的測試，規定了兩種測試條件，如圖6和表所示。53光亮度亮度的測試通常應用在測試芯片的亮度和評價光輻射安全性的過程中。測試一般采用成像法，對于芯片的測試可以采用顯微成像進行測量。54光照度測量嚴格地說，光照度實際上并不能算是的光學參數，照度是表示被照射表面受照程度的光學量，而且測試單個對某點或某面的照度沒有太大意義，因為一般情況下對實際場合的照明都是由多個共同完成的。55其他參數的測量其他如色品坐標、主波長和色純度、色溫和相關色溫、顯色性和顯色指數等參數的測試，可以利用相關色度計或者采用光譜儀進行。6的光輻射安全性測試與評價近年來，的光輻射安全受到越來越多的關注，因此本文也對此作一簡單介紹。浙江大學三色儀器有限公司在國內首先開展了光輻射安全測試的研究，并與國家電光源檢測中心共同起草了非相干光源的光生物安全性國家標準。目前，浙大三色在的光輻射安全測試方面又取得新的進展，為公司進行了照明測試工作，研究完成了具有中國自主知識產權的輻射安全檢測系統。下面以我們做的測試實例介紹光輻射安全性測試與評價的過程。61被測白光43611LED工作條件燈管電流，電壓直流，功率。612實物圖與光譜分布（如圖8所示）62表觀光源的測試如圖9所示，我們利用表觀光源測試系統對白光進行了測試，這幅圖是在（正對）和方向上間隔拍攝得到的表觀光源像。理論上我們應該按各個方向進行光安全的測試評價，但是為簡單起見，本文只對方向的情況進行測試評價（因為該方向光輸出最強），其他角度可以此類推。方向表觀光源大小為直徑的圓斑。63測試條件按照要求，首先按測試條件進行測試。白光出孔距光接收口，光接收口直徑。測試結果分析類計算的光化學危害未超過規定；的熱危害未超過規定；的未超過規定；結論該白光在測試條件下測得的光輻射輸出未超過類激光產品的規定。64測試條件白光光出射孔距光接收口，光接收口直徑為。測試結果分析（1）類計算的光化學危害超過規定；結論該白光超過類激光產品光化學危害規定，不屬于類產品。（2）類的計算44的未超過規定；的未超過規定；結論該白光在測試條件下測試未超過類激光產品規定。65輻照度或輻亮度測試條件上述測試過程中測試條件和輻照度或輻亮度測試條件的測試結構相同，而類參照類的規定，因此由以上分析可知，該白光光輻射輸出超過了類的。66結論綜合以上分析可知，被測白光產品屬于類產品，長時間直視該會傷害人眼的視網膜。但是一般情況下，由于人眼有眨眼等自然回避反應，因此不會對人眼造成傷害。通過以上介紹可知光輻射安全性的測試與評價是一個十分復雜的過程，涉及許多方面的內容。但是光輻射安全性的測試與評價已經逐漸成為產品測試中必不可少的內容，例如，目前所有銷往歐洲的產品都必須按照（等同于）標準經過嚴格的檢驗。因此，我們應該加大這一領域的研究投入。7、光色測量與照明評價照明的最終目的是取得最佳的照明效果，而判斷照明效果的好壞取決于的光色測量。71對現在照明的評價現行的照明評價主要是根據幾個主要光學基本量光通量、光亮度、光強度和光照度等，其中前三個基本量主要用于光源的評價，光照度則是對光源光輻射作用面的評價。這些光學基本量是根據人眼的生物物理特性得到的，也是一個國際照明委員會（）認可的光譜光視效率函數（）與對應的輻射度量加權積分的結果，滿足以下關系光度量（）KMGV（）輻射度量（）；式中，L/4572存在的問題與不足人眼的生物物理機理非常復雜，不同情況下對光刺激的響應也不同，大體上可以分為明視覺、暗視覺和中間視覺，其中中間視覺尤其復雜，因此上述的光譜光視效率并不能確切地表示照明的實際效果。如圖10所示，同一個光源在明視覺和暗視覺下對人眼造成的刺激值明顯不同。另外，國內現行的照明評價缺乏對光生物安全性的考慮，這可能會對人體造成不同程度的危害。73解決方法731測試方法與儀器采用全光譜法測得的光譜分布，再利用光譜儀進行分光測試。732評價方法（1）照明效果根據不同視覺條件采用不同的光譜光視效率函數加權光譜分布數據，得到被測光源光輻射在對應視覺條件下的實際照明效果。例如，暗視覺時采用暗視覺光譜光視效率函數，明視覺時采用明視覺光譜光視效率函數，中間視覺采用中間視覺光譜光視效率函數。（2）光生物安全性根據危害種類，采用對應的效果函數加權光譜分布數據得到實際危害效果。總之，照明評價應該符合人體實際的生物物理需求。8總結與展望（1）產業的發展離不開的光色測量技術，為了適應的照明應用，未來的光色測量技術應該有新的突破。（2）照明與光色測量應該以人為本，一切以適應人類的實際要求為導向。（3）當前任務加強與人體相關的生物學基礎理論的研究，促進學科的交叉合作；與國際接軌，加快規范性文件的制定與實施，努力并積極地參與、等國際知名組織的活動；加大科研投入，研發具有自主知識產權的光色測量儀器；加強各類測試技術的研究，培養專業的測試人員，加快提高質檢機構的裝備水平和檢測能46力。LED發光字的光源選擇LED可以給國家和使用者節省大量電能，給承做方節省大量工時。LED應用技術的發展，給競爭激烈的廣告業增添了新的活力。其獨有的、不同的發光形勢、被廣泛的應用在廣告產品的制作領域。不同規格的LED有著不同的發光角度和不同的亮度。那麼，如何給不同的產品選擇合適的LED,使其既能發揮最大功效，又能最大限度地降低成本呢現在我們看看南京比亞數碼科技有限公司的專業建議。LED在發光字中的應用及使用注意事項立體發光字對光源主要有以下幾點要求一、字形的復雜及不同項目的不同規格，要求光源要有不受字形限制的通用性；二、由于安裝完成的發光字維修極為不便，為降低維修成本，要求光源具有較長壽命；三、要有足夠亮度南京比亞工程部針對以上要求制作的LED發光模組，具有以上功能。比亞提供的適用于立體發光字的LED光源有兩種食人魚和小草帽。食人魚發光模組適用于字墻高度在810CM間的發光字。一般來講，3和5頭的食人魚發光角度為90度和120度左右。在這種距離下應用在吸塑字上的食人魚發光模組，光線完全可以輻射開。不但節省了模組數量，經屏幕亮度計測試，對光強的利用率也恰到好處。對于字墻較矮、字形的吸塑發光字和雕刻發光字，就要采用發光角度在160度左右的平頭食人魚模組和小草帽發光模組。較大的光輻射面積可以使模組用量降低，而較矮的字墻又提高了字體的發光亮度。兩者有機地結合起來，遵循了能量守恒定律，也體現了正確選擇LED的重要性。值得注意的是，在使用LED發光模組的過程中，一定要注意電壓降的問題。千萬不要只做一條回路，從首串聯到尾。這樣做不僅會使首尾之間由于電壓不同而導致亮度不一致，還會產生單路電流過大燒毀線路板的問題。正確的做法是盡量多并聯些回路，以保證電壓和電流的分配合理。另外，字腔內部如需使用防腐材料，最好是用白色底漆，47以增加其反光系數。LED在超薄標牌中的應用超薄發光標牌是在為提高商家場所利用率的基礎上應運而生的。以往的超薄發光標牌和超薄發光燈箱厚度大致在1530CM之間。2004年，南京比亞公司在此基礎上，獨立開發了一套厚度在0815CM之間的超薄標牌。該產品采用了導光、注塑、雕刻、背光源等多種技術。特點是表面平整，無雕刻凹凸痕，發光均勻無弦光。版面可無限做大，小到科室牌，達到高速公路的路標指示均可制作。此種超薄標牌在LED的選擇上，可根據客戶要求的厚度和版面的尺寸來選擇。厚度在8MM以下，面積在450CM2以下的超薄發光標牌，可選用貼片發光模組；厚度在8MM10MM之間，面積在500CM2400CM2之間的超薄發光標牌，可像素管發光模組；厚度在10MM以上的大型超薄發光指示牌，應選用發光角在30度以內的超高亮發光模組。總之，廣大廣