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LED產品和相關小常識

組成
　　LED（Light Emitting Diode），發光二極管，是一種固態的半導體器件，它可以直接把電能轉化為光能。 LED企業-傳奇光電LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附著在一個支架上，是負極，另一端連接電源的正極，整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。而光的波長（光的顏色），是由形成P-N結材料決定的。
　　LED(Light-Emitting-Diode中文意思為發光二極管)是一種能夠將電能轉化為光能的半導體，它改變了白熾燈鎢絲發光與節能燈三基色粉發光的原理，而采用電場發光。據分析，LED的特點非常明

LED燈泡以及燈具圖片(19張)顯，壽命長、光效高、無輻射與低功耗。白光LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發光效率可超過150lm/W（2010年）。將LED與普通白熾燈、螺旋節能燈及T5三基色熒光燈進行對比，結果顯示：普通白熾燈的光效為12lm/W，壽命小于2000小時，螺旋節能燈的光效為60lm/W，壽命小于8000小時，T5熒光燈則為96lm/W，壽命大約為10000小時，而直徑為5毫米的白光LED光效理論上可以超過150lm/W，壽命可大于100000小時。有人還預測，未來的LED壽命上限將無窮大。然而，LED燈的工作原理使得在大功率LED照明行業里散熱問題變得非常突出，許多LED照明方案不夠重視散熱，或者是技術水平有限，所以目前量產的大功率LED燈普遍存在實際使用壽命遠遠不如理論值，性價比低于傳統燈具的尷尬情況。為了提高LED燈具的使用壽命，真正做到適合商業化的量產，LED照明行業正在獨立或者和專業的導熱材料供應商合作加緊研制新型導熱材料，比如導熱塑料等等。
　　大功率LED，一般指大于0.65W，這一點不同公司內部也會有不同的標準，因為目前在大功率LED領域還沒有形成大家一致認可的行業標準。光強與流明比小功率大，但同樣散熱也很大，現在大功率大多是單顆應用，加上有效散熱面積很大的散熱片，也出現了集成在一起的LED燈矩陣，但是散熱效果不是很好。小功率一般是0.06W左右的。現在LED手電一般是用小功率用的，光散不散，取決于LED的發光角度，有大角度小角度之分，小角度不散，大角度才散。市面上的手電筒一般是用草帽頭做的。效果很好。現在就擔心有些廠家不重質量，拿的次品LED做電筒，用不了多久就有死燈。
　　LED的亮度是跟LED的發光角度有必然關系的,LED的角度越小它的亮度越高,沒有什么超亮不超亮的,那是騙小孩的,如果是質量好的LED不管是哪家LED廠家生產的大家的亮度都差不多的,只是生產工藝不一樣,使用壽命略有不同,因為大家用的都是那幾家國外的LED芯片.如果是5MM的LED180度角的白光的亮度只有幾百MCD,如果是15度角的亮度就要去到一萬多兩萬MCD的亮度了,亮度相差好幾十倍了,如果是用于照明用的,在戶外最好是用大功率的LED了,亮度就更高了,單個功率有1W,3W,5W,還有的是用多個大功率組合成一個大功率的LED,功率去到幾百都有.
　　色溫和亮度沒關系，而亮度和流明值有關
　　來看幾個相關概念：
光通量
　　（lm）
　　由于人眼對不同波長的電磁波具有不同的靈敏度，我們不能直接用光源的輻射功率或輻射通量來衡量光能量，必須采用以人眼對光的感覺量為基準的單位—-光通量來衡量。光通量用符號Φ表示，單位為流明（lm）。
發光強度
　　（cd）
　　光通量是說明某一光源向四周空間發射出的總光能量。不同光源發出的光通量在空間的分布是不同的。發光強度的單位為坎德拉，符號為cd，它表示光源在某單位球面度立體角(該物體表面對點光源形成的角)內發射出的光通量。1 cd = 1 lm/1 sr （sr：立體角的球面度單位）。
亮度
　　（cd/m2)　
　　亮度是表示眼睛從某一方向所看到物體發射光的強度。單位為坎德拉/平方米[cd/m2]，符號為L，表明發光體在特定方向單位立體角單位面積內的光通量，它等于1平方米表面上發出1坎德拉的發光強度。
色溫
　　( Color Temperature )
　　當光源所發出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時，黑體的溫度就稱為該光源的色溫，用絕對溫度K（開爾文，開氏度 = 攝氏度 + 273.15 ）表示。
　　顯色性(Color rendering property)
　　原則上，人造光線應與自然光線相同，使人的肉眼能正確辨別事物的顏色，當然，這要根據照明的位置和目的而定。
　　光源對于物體顏色呈現的程度稱為顯色性。通常叫做"顯色指數"（Ra）。顯色性是指事物的真實顏色（其自身的色澤）與某一標準光源下所顯示的顏色關系。Ra值的確定，是將DIN6169標準中定義的8種測試顏色在標準光源和被測試光源下做比較，色差越小則表明被測光源顏色的顯色性越好。
　　Ra值為100的光源表示，事物在其燈光下顯示出來的顏色與在標準光源下一致。
基本信息
　　LED（Light Emitting Diode），發光二極管，是一種固態的半導體器件，它可以直接把電能轉化為光能。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附著 LED燈株在一個支架上，是負極，另一端連接電源的正極，整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。而光的波長決定光的顏色，是由形成P-N結材料決定的。 貼片LED
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LED應用

　　鑒于LED 的自身優勢，目前主要應用于以下幾大方面：
　　(1) 顯示屏、交通訊號顯示光源的應用LED 燈具有抗震耐沖擊、光響應速度快、省電和壽命長等特點，廣泛應用于各種室內、戶外顯示屏，分為全色、雙色和單色顯示屏，全國共有100 多個單位在開發生產。交通信號燈主要用超高亮度紅、綠、黃色LED, 因為采用LED 信號燈既節能，可靠性又高，所以在全國范圍內，交通信號燈正在逐步更新換代，而且推廣速度快，市場需求量很大，是個很好的市場機會。
　　(2) 汽車工業上的應用汽車用燈包含汽車內部的儀表板、音響指示燈、開關的背光源、閱讀燈和外部的剎車燈、尾燈、側燈以及頭燈等。汽車用白熾燈不耐震動撞擊、易損壞、壽命短，需要經常更換。1987年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈。由于LED響應速度快, 可以及早提醒司機剎車，減少汽車追尾事故，在發達國家，使用LED制造的中央后置高位剎車燈已成為汽車的標準件，美國HP公司在1996年 半導體照明推出的LED汽車尾燈模組可以隨意組合成各種汽車尾燈。此外，在汽車儀表板及其他各種照明部分的光源，都可用超高亮度發光燈來擔當，所以均在逐步采用LED 顯示。我國汽車工業正處于大發展時期，是推廣超高亮度LED 的極好時機。近幾年內會形成年產10億元的產值，5 年內會形成每年30 億元的產值。
　　(3) LED背光源以高效側發光的背光源最為引人注目，LED作為LCD背光源應用，具有壽命長、發光效率高、無干擾和性價比高等特點， 已廣泛應用于電子手表、手機、BP機、電子計算器和刷卡機上，隨著便攜電子產品日趨小型化，LED背光源更具優勢，因此背光源制作技術將向更薄型、低功耗和均勻一致方面發展。LED是手機關鍵器件，一部普通手機或小靈通約需使用10 只LED器件，而一部彩屏和帶有照相功能的手機則需要使用約20 只LED器件。現階段手機背光源用量非常大，一年要用35 億只LED芯片。目前我國手機生產量很大，而且大部分LED背光源還是進口的，對于國產LED產品來說，這是個極好的市場機會。
　　(4)LED照明光源早期的產品發光效率低，光強一般只能達到幾個到幾十個mcd，適用在室內場合，在家電、儀器儀表、通訊設備、微機及玩具等方面應用。目前直接目標是LED光源替代白熾燈和熒光燈，這種替代趨勢已從局部應用領域開始發展。日本為節約能源，正在計劃替代白熾燈的發光二極管項目( 稱為" 照亮日本") ，頭五年的預算為50 億日元，如果LED替代半數的白熾燈和熒光燈，每年可節約相當于60 億升原油的能源, 相當于五個1.35 ×106kW 核電站的發電量，并可減少二氧化碳和其它溫室氣體的產生，改善人們生活居住的環境。我國也于2004 年投資50 億大力發展節能環保的半導體照明計劃。
　　(5) 其它應用例如一種受到兒童歡迎的閃光鞋，走路時內置的LED會閃爍發光，僅溫州地區一年要用5 億只發光二極管；利用發光二極管作為電動牙刷的電量指示燈，據國內正在投產的制造商介紹, 該

LED燈具(5張)公司已有少量保健牙刷上市，預計批量生產時每年需要3 億只發光燈；正在流行的LED圣誕燈，由于造型新穎、色彩豐富、不易碎破以及低壓使用的安全性，近期在香港等東南亞地區銷勢強勁，受到人們普遍的歡迎，正在威脅和替代現有電泡的圣誕市場。
　　(6)家用室內照明的LED產品越來受人歡迎，LED筒燈，LED天花燈，LED日光燈，LED光纖燈已悄悄地進入家庭！
LED照明顏色
　　LED（LightingEmittingDiode）照明即是發光二極管照明，是一種半導體固體發光器件。它是利用固體半導體芯片作為發光材料，在半導體中通過載流子發生復合放出過剩的能量而引起光子發射，直接發出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光。LED照明產品就是利用LED作為光源制造出來的照明器具。
　　照明原理
　　LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-N特性，即正向導通，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發光特性。在正向電壓下，電子由N區注入P區，空穴由P區注入N區。進入對方區域的少數載流子（少子）一部分與多數載流子（多子）復合而發光。
LED優點
　　LED的內在特征決定了它具有很多優點，諸如：
一、體積小
　　LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環氧樹脂里面，所以它非常小，非常輕。
二、耗電量低
　　LED耗電相當低，直流驅動，超低功耗（單管0.03-0.06瓦），電光功率轉換接近30%。一般來說LED的工作電壓是2-3.6V，工作電流是0.02-0.03A；這就是說，它消耗的電能不超過0.1W，相同照明效果比傳統光源節能近80%。
三、使用壽命長
　　有人稱LED光源為長壽燈。它為固體冷光源，環氧樹脂封裝，燈體內也沒有松動的部分，不存在燈絲發光易燒、熱沉積、光衰等缺點，在恰當的電流和電壓下，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上。
四、高亮度、低熱量
　　LED使用冷發光技術，發熱量比普通照明燈具低很多。
五、環保
　　LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源
六、堅固耐用
　　LED被完全封裝在環氧樹脂里面，比燈泡和熒光燈管都堅固。燈體內也沒有松動的部分，使得LED不易損壞。 LED燈
七、多變幻
　　LED光源可利用紅、綠、藍三基色原理，在計算機技術控制下使三種顏色具有256級灰度并任意混合，即可產生256×256×256=16777216種顏色，形成不同光色的組合變化多端，實現豐富多彩的動態變化效果及各種圖像。
八、技術先進
　　與傳統光源單調的發光效果相比，LED光源是低壓微電子產品。它成功融合了計算機技術、網絡通信技術、圖像處理技術、嵌入式控制技術等，所以亦是數字信息化產品，是半導體光電器件“高新尖”技術，具有在線編程、無限升級、靈活多變的特點。
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LED 缺點

　　第一點　LED發光二極管已被全球公認為最高效的人造照明技術。雖然國內還有不少人在商家誤導下認為LED是用來替代LCD液晶的顯示技術，但實際上這種高能效照明技術從上世紀六七十年代就已經開始應用，如今從各種指示燈、路燈、節日彩燈再到筆記本、電視背光都在廣泛采用LED照明。由于其高能效，人們普遍認為用LED燈取代傳統的燈泡、熒光燈是一種非常環保的做法。
　　然而，近日由美國加州大學艾爾文分校進行的一項調查卻顯示，使用LED的環保功效很可能會被其包含的有毒物質所抵消。在該校社會生態學系和公共健康項目共同進行的這項研究中，他們分析了市場上常見的圣誕樹彩燈組中的紅色、黃色、綠色和藍色的LED燈，其中既包括高亮度LED，也包括低亮度產品。
　　結果顯示，這些LED燈中包含有銻、砷、鉻、鉛以及其他多種金屬元素。其中，部分LED燈的有毒元素含量已經超過了監管部門制定的標準。比如在低亮度紅色LED燈中，研究人員發現其鉛含量超標達到8倍，鎳含量也超標2.5倍。
　　實際上在美國加州法律中，絕大多數LED燈都已經被明確定義為有毒垃圾，如果使用普通填埋的辦法處理將會污染土壤和地下水。而如果LED燈破碎，還可能會對直接接觸的人體健康造成損害。但至今，無論各國政府還是民眾都對LED燈的環境和健康危險知之甚少。
　　該報告表示，LED中的砷、鉛、鎳和銅元素對人體和環境的影響最為嚴重，未來應當進行更為細致深入的調查，以促進政府對LED產品的安全使用和回收處理制定規范。簡單的說，大家應該清楚，雖然LED的能效非常高，但它絕非完全環保的選擇，只是蘊含的潛在危險和其他照明技術不同罷了。
　　第二點 LED需要由于單個發光面比較窄，通常大規模集成在線路板上，形成一個比較大的發光源，由此會造成大量熱量積累，有時會擊穿電路板。所以LED燈的散熱一定要好。
　　第三點 人眼最不能接受的是藍光和UV光(即紫外線光)，藍光殺傷人眼活性細胞的能力是綠光的10倍，而UV光殺傷人眼活性細胞的能力又是藍光的10倍，長期接觸大量低波長的藍光能大量殺傷人眼活性細胞，最終癌化形成斑塊。而LED白光形成主要是靠450-455NM波長藍光激發熒光粉，其中波長越低擊發能力越強，通常LED的波長出廠控制在500NM之內，即450-455NM，或455-460NM，屬于傷害最強的區段，如果波長變大，那么激發熒光粉的能力就下降，效率降低。人們為了追求亮度，通常更會加強LED的藍光強度，點燈時間越久，熒光粉衰減越快，進而導致人眼接觸的藍光波段的光照越強烈，從而對人眼造成傷害。
　　所以LED燈具在道路交通的LED導航指示、LED路燈、LED臺燈的使用上具有一定的不利因素，容易讓人在使用過程中產生頭暈眼花、不舒服的感覺，甚至長期使用會變成眼晴傷害，使得患眼病的機率會有所提高。
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LED設計理念

　　LED的出現打破了傳統光源的設計方法與思路，目前有兩種最新的設計理念。
　　1.情景照明：是2008年由飛利浦提出的情景照明，以環境的需求來設計燈具。情景照明以場所為出發點，旨在營造一種漂亮、絢麗的光照環境，去烘托場景效果，使人感覺到有場景氛圍。
　　2.情調照明：是2009年由凱西歐提出的情調照明，以人的需求來設計燈具。情調照明是以人情感為出發點，從人的角度去創造一種意境般的光照環境。情調照明與情景照明有所不同，情調照明是動態的，可以滿足人的精神需求的照明方式，使人感到有情調;而情景照明是靜態的，它只能強調場景光照的需求，而不能表達人的情緒，從某種意義上說，情調照明涵蓋情景照明。情調照明包含四個方面：一是環保節能，二是健康，三是智能化，四是人性化。
　　凱西歐公司Mr.馮先生編著了一本“情調照明書”，是中國第一本引領LED照明設計潮流的書籍，打破了設計理論長期被國外巨頭壟斷的局面，使LED的應用更加容易為市場所需要。將最新的情調照明設計理念貢獻出來與大家分享，借此希望更多專家學者、設計師參與討論和提出建義。
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LED的發光原理

LED手電筒　　發光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-N特性，即正向導通，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發光特性。在正向電壓下，電子由N區注入P區，空穴由P區注入N區。進入對方區域的少數載流子（少子）一部分與多數載流子（多子）復合而發光。
　　假設發光是在P區中發生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復合而發光，或者先被發光中心捕獲后，再與空穴復合發光。除了這種發光復合外，還有些電子被非發光中心（這個中心介于導帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發光的復合量相對于非發光復合量的比例越大，光量子效率越高。由于復合是在少子擴散區內發光的，所以光僅在靠近PN結面數μm以內產生。
　　理論和實踐證明，光的峰值波長λ與發光區域的半導體材料禁帶寬度Eg有關，即
　　λ≈1240/Eg（nm）
　　式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產生可見光（波長在380nm紫光～780nm紅光），半導體材料的Eg應在3.26～1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光。現在已有紅外、紅、黃、綠及藍光發光二極管，但其中藍光二極管成本、價格很高，使用不普遍。
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照明用白光LED

　　可見光的光譜和LED白光的關系。 眾所周之，可見光光譜的波長范圍為380nm～760nm，是人眼可感受到的七色光——紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，但這七種顏色的光都各自是一種單色光。例如LED發的紅光的峰值波長為565nm。在可見光的光譜中是沒有白色光的，因為白光不是單色光，而是由多種單色光合成的復合光，正如太陽光是由七種單色光合成的白色光，而彩色電視機中的白色光也是由三基色紅、綠、藍合成。由此可見，要使LED發出白光，它的光譜特性應包括整個可見的光譜范圍。但要制造這種性能的LED，在目前的工藝條件下是不可能的。根據人們對可見光的研究，人眼睛所能見的白光，至少需兩種光的混合，即二波長發光（藍色光+黃色光）或三波長發光（藍色光+綠色光+紅色光）的模式。上述兩種模式的白光，都需要藍色光，所以攝取藍色光已成為制造白光的關鍵技術，即當前各大LED制造公司追逐的“藍光技術”。目前國際上掌握“藍光技術”的廠商僅有少數幾家，所以白光LED的推廣應用，尤其是高亮度白光LED在我國的推廣還有一個過程。
　　白光LED的工藝結構和白色光源。 對于一般照明，在工藝結構上，白光LED通常采用兩種方法形成，第一種是利用“藍光技術”與熒光粉配合形成白光；第二種是多種單色光混合方法。這兩種方法都已能成功產生白光器件。 白光LED照明新光源的應用前景。 為了說明白光LED的特點，先看看目前所用的照明燈光源的狀況。白熾燈和鹵鎢燈，其光效為12～24流明/瓦；熒光燈和HID燈的光效為50～120流明/瓦。對白光LED：在1998年，白光LED的光效只有5流明/瓦，到了1999年已達到15流明/瓦，這一指標與一般家用白熾燈相近，而在2000年時，白光LED的光效已達25流明/瓦，這一指標與鹵鎢燈相近。有公司預測，到2005年，LED的光效可達50流明/瓦，到2015年時，LED的光效可望達到150～200流明/瓦。那時的白光LED的工作電流便可達安培級。由此可見開發白光LED作家用照明光源，將成可能的現實。
　　普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價格便宜，但光效低（燈的熱效應白白耗電），壽命短，維護工作量大，但若用白光LED作照明，不僅光效高，而且壽命長（連續工作時間10000小時以上），幾乎無需維護。目前，德國Hella公司利用白光LED開發了飛機閱讀燈；澳大利亞首都堪培拉的一條街道已用了白光LED作路燈照明；我國的城市交通管理燈也正用白光LED取代早期的交通秩序指示燈。可以預見不久的將來，白光LED定會進入家庭取代現有的照明燈。
　　LED光源具有使用低壓電源、耗能少、適用性強、穩定性高、響應時間短、對環境無污染、多色發光等的優點，雖然價格較現有照明器材昂貴，仍被認為是它將不可避免地現有照明器件。
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LED的調光控制

　　傳統上，LED的調光是利用一個DC信號或濾液PWM對LED中的正向電流進行調節來完成的。減小LED電流將起到調節LED光輸出強度的作用，然而，正向電流的變化也會改變LED的彩色，因為LED的色度會隨著電流的變化而變化。許多應用（例如汽車和LCD TV背光照明）都不能允許LED發生任何的色彩漂移。在這些應用中，由于周圍環境中存在不同的光線變化，而且人眼對于光強的微小變化都很敏感，因此寬范圍調光是必需的。通過施加一個PWM信號來控制LED亮度的做法允許不改變彩色的情況下完成LED的調光。
　　人們常說的真正彩色（True Color）PWM調光是利用一個PWM信號來調節LED的亮度。
　　調節LED亮度有三種常用方法：
　　（1）使用SET電阻，在LED驅動控制IC引腳RSET兩端并聯不同的轉換電阻，使用一個直流電壓設置LED驅動控制IC引腳RSET的電流，從而改變LED的正向工作電流，達到調節ALED發光亮度的目的。
　　（2）采用PWM技術，利用PWM控制信號，通過控制LED的正向工作電流的占空比來調節ALED的發光亮度。
　　（3）線性調節，最簡便的方法是在LED驅動控制C中使用外部SET電阻來實現LED的調光控制。雖然，這種調光控制方法有效，但卻缺乏靈活性，無法讓用戶改變光強度。線性調節則會降低效率，并引起白光LED朝向黃色光譜的色彩偏移。可能是輕微的偏移，但可在敏感應用中檢測出。
　　采用數字或叫PWM的LED調光控制法以大于100HZ的開關工作頻率，以脈寬調制的方法改變LED驅動電流的脈沖占空比來實理LED的調光控制，選用大于100HZ開關調光控制頻率主要是為了避免人眼感覺到調光閃爍現象，在LED的PWM調光控制下，LED的發光亮度正比于PWM的脈沖占空比，在這種調光控制方法下，可以在高度調光比范圍內保持LED的發光顏色不變，采用PWM的LED調光控制的調光比范圍可達3000：1。
　　線性LED調光控制方法就是采用模擬調光控制方法，在模擬調光控制下，通過調節LED的正向工作電流來實現LED的調光控制，調光控制范圍可達10：1。
　　如果要進一步降低LED的正向工作電流則會產生LED發光顏色發生變化和不能準確調節控制LED的正向工作電流的問題。