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LED知識概述

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LED知識概述

發布日期:2015-05-05 00:00 來源:http://www.joysel.com 點擊:


LED知識概述?


     貴州LED  LED(Light Emitting Diode),發光二極管,是一種固態的半導體器件,它可以直接把電轉化為光。LED的心髒是一個半導體的晶片,晶片的一端附在一個支架上,一端是負極,另一端連接電源的正極,使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,在它裏麵空穴占主導地位,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於這個晶片的時候,電子就會被推向P區,在P區裏電子跟空穴複合,然後就會以光子的形式發出能量,這就是LED發光的原理。而光的波長也就是光的顏色,是由形成P-N結的材料決定的。

    LED的分類

    1. 按發光管發光顏色分

    按發光管發光顏色分,可分成紅色、橙色、綠色(又細分黃綠、標準綠和純綠)、藍光等。另外,有的發光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。

    根據發光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色,上述各種顏色的發光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發光二極管和達於做指示燈用。

    2. 按發光管出光麵特征分

    按發光管出光麵特征分圓燈、方燈、矩形、麵發光管、側向管、表麵安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。國外通常把φ3mm的發光二極管記作T-1;把φ5mm的記作T-1(3/4);把φ4.4mm的記作T-1(1/4)。

    由半值角大小可以估計圓形發光強度角分布情況。從發光強度角分布圖來分有三類:

   (1)高指向性。一般為尖頭環氧封裝,或是帶金屬反射腔封裝,且不加散射劑。半值角為5°~20°或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或與光檢出器聯用以組成自動檢測係統。

   (2)標準型。通常作指示燈用,其半值角為20°~45°。

   (3)散射型。這是視角較大的指示燈,半值角為45°~90°或更大,散射劑的量較大。

    3. 按發光二極管的結構分

    按發光二極管的結構分有全環氧包封、金屬底座環氧封裝、陶瓷底座環氧封裝及玻璃封裝等結構。

    4. 按發光強度和工作電流分

按發光強度和工作電流分有普通亮度的LED(發光強度100mcd);把發光強度在10~100mcd間的叫高亮度發光二極管。一般LED的工作電流在十幾mA至幾十mA,而低電流LED的工作電流在2mA以下 (亮度與普通發光管相同)。

    除上述分類方法外,還有按芯片材料分類及按功能分類的方法。

    LED的色彩與工藝:

 

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

基於這兩種材料,早期LED工業運用GaAs1-xPx材枓結構,理論上可以生產從紅外光一直到綠光範圍內任何波長的LED,下標X代表磷元素取代砷元素的百分比。一般通過PN結壓降可以確定LED的波長顏色。其中典型的有GaAs0.6P0.4 的紅光LED,GaAs0.35P0.65 的橙光LED,GaAs0.14P0.86 的黃光 LED等。由於製造采用了鎵、砷、磷三種元素,所以俗稱這些LED為三元素發光管。而GaN(氮化镓)的藍光 LED 、GaP 的綠光 LED和GaAs紅外光LED,被稱為二元素發光管。而目前最新的工藝是用混合鋁(Al)、鈣(Ca) 、銦(In)和氮(N)四種元素的AlGaInN 的四元素材料製造的四元素LED,可以涵蓋所有可見光以及部份紫外光的光譜範圍。

    發光強度:

    發光強度的衡量單位有照度單位(勒克司Lux)、光通量單位(流明Lumen)、發光強度單位(燭光 Candle power)

1CD(燭光)指完全輻射的物體,在白金凝固點溫度下,每六十分之一平方厘米麵積的發光強度。(以前指直徑為2.2厘米,質量為75.5克的鯨油燭,每小時燃燒7.78克,火焰高度為4.5厘米,沿水平方向的發光強度)1L(流明)指1 CD燭光照射在距離為1厘米,麵積為1平方厘米的平麵上的光通量。1Lux(勒克司)指1L的光通量均勻地分布在1平方米麵積上的照度。

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

    實際使用中,光強計算常常采用比較容易測繪的數據單位或變向使用。對於LED顯示屏這種主動發光體一般采用CD/平方米作為發光強度單位,並配合觀察角度為輔助參數,其等效於屏體表麵的照度單位勒克司;將此數值與屏體有效顯示麵積相乘,得到整個屏體的在最佳視角上的發光強度,假設屏體中每個像素的發光強度在相應空間內恒定,則此數值可被認為也是整個屏體的光通量。一般室外LED顯示屏須達到4000CD/平方米以上的亮度才可在日光下有比較理想的顯示效果。普通室內LED,最大亮度在700~2000 CD/平方米左右。

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

    當多個LED較緊密規則排放,其發光球麵相互疊加,導致整個發光平麵發光強度分布比較均勻。在計算顯示屏發光強度時,需根據LED視角和LED的排放密度,將廠商提供的最大點發光強度值乘以30%~90%不等,作為單管平均發光強度。

一般LED的發光壽命很長,生產廠家一般都標明為100,000小時以上,實際還應注意LED的亮度衰減周期,如大部分用於汽車尾燈的UR紅管點亮十幾至幾十小時後,亮度就隻有原來的一半了。亮度衰減周期與LED生產的材料工藝有很大關係,一般在經濟條件許可的情況下應選用亮度衰減較緩慢的四元素LED。

    配色、白平衡:

    白色是紅綠藍三色按亮度比例混合而成,當光線中綠色的亮度為69%,紅色的亮度為21%,藍色的亮度為10%時,混色後人眼感覺到的是純白色。但LED紅綠藍三色的色品坐標因工藝過程等原因無法達到全色譜的效果,而控製原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光,稱為配色。

    當為全彩色LED顯示屏進行配色前,為了達到最佳亮度和最低的成本,應盡量選擇三原色發光強度成大致為3:6:1比例的LED器件組成像素。

白平衡要求三種原色在相同的調灰值下合成的仍舊為純正的白色。


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