1.LED基本知识
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light emitting diode（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. LED结构图如下图所示 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. 在LED业者中，日亚化学是最早运用上述技术工艺研发出不同波长的高亮度LED，以及蓝紫光半导体激光（Laser Diode;LD），是业界握有蓝光LED专利权的重量级业者.在日亚化学取得兰色LED生产及电极构造等众多基本专利后，坚持不对外提供授权，仅采自行生产策略，意图独占市场，使得蓝光LED价格高昂.但其他已具备生产能力的业者相当不以为然，部分日系LED业者认为，日亚化工的策略，将使日本在蓝光及白光LED竞争中，逐步被欧美及其他国家的LED业者抢得先机，届时将对整体日本LED产业造成严重伤害.因此许多业者便千方百计进行蓝光LED的研发生产.目前除日亚化学和住友电工外，还有丰田合成，罗沐，东芝和夏普，美商Cree，全球3大照明厂奇异，飞利浦，欧司朗以及HP,Siemens, Research,EMCORE等都投入了该产品的研发生产，对促进白光LED产品的产业。
2.LED灯具的基础知识有哪些
一、LED灯具的特性：
LED灯珠是属于发光二极管的一种，能够将电能转化为光能的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。LED灯具可采用直流DC220V电压，不需要启辉器和镇流器。启动时间短，无闪频。 LED灯具的主要特点为：
①新型绿色环保光源：LED运用冷光源，眩光小，无辐射，使用中不产生有害物质。LED的工作电压低，采用直流驱动方式，超低功耗（单管0.03~0.06W），电光功率转换接近100%，在相同照明效果下比传统光源节能80%以上。LED的环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，而且废弃物可回收，没有污染，不含汞元素，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。
②寿命长：LED为固体冷光源，环氧树脂封装，抗震动，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万~10万小时，是传统光源使用寿命的10倍以上。LED性能稳定，可在-30~+50oC环境下正常工作。
③多变换：LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256X256X256（即16777216）种颜色，形成不同光色的组合。LED组合的光色变化多端，可实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。
④高新技术：与传统光源的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功地融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术和嵌入式控制技术等。传统LED灯中使用的芯片尺寸为0.25mmX0.25nm，而照明用LED的尺寸一般都要在1.0mmX1.0mm以上。LED裸片成型的工作台式结构、倒金字塔结构和倒装芯片设计能够改善其发光效率，从而发出更多的光。LED封装设计方面的革新包括高传导率金属块基底、倒装芯片设计和裸盘浇铸式引线框等，采用这些方法都能设计出高功率、低热阻的器件，而且这些器件的照度比传统LED产品的照度更大。
二、LED灯具产品主要参数：
光通量（单位：LM）、显色指数（单位：Ra） 、色温（单位： K）、功率因素（单位：PF）、散热能力
①光通量：主要指产品的亮度，灯具通过消耗电能而发出光能，光通量越大、发出的光能越多。因此它是表征光源发光能力的指标，当两盏灯功耗相同时，光通量越大，灯具越好。一般的LED灯具及时能达到90-110LM/W 好的灯具甚至能达到120-150LM/W。（传统白炽灯 10-15LM/W 节能灯30-65LM/W）
②显色指数：显色指数指对一个颜色的再现能力。显色指数越高，颜色越正。通过与同色温的参考或基准光源（白炽灯或画光）下物体外观颜色的比较。还原物体本真色彩的百分比，能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数高的光源，其数值接近100，显色性最好。白炽灯97-100 LED灯85-12
③色温：指光发出的颜色，色温越高发的光偏蓝，色温越低。发的光偏红。是以太阳光为参照标准。常规的色温有3种。 暖光（黄光）2700-3500K 代表符号：RN。中性白 4300-5000K 代表符合：RZ 白光（冷白）5800-6500K 代表符号：RR。
具体色温图表如下：
④功率因素：及电源转换光源的功率补偿。功率因素的大小取决于驱动电源的功率因素。功率因素越大，转换效率越好
⑤散热能力： LED产品的散热能力直接影响到产品的使用寿命，光衰率等。功率越高的产品和点亮时间越长的产品对散热的要求越高。常规的LED产品会使用金属外壳加内置或外置散热片为灯具散热。
三、LED产品与传统白炽灯、节能灯省电节能对比
假设一场所或一家庭满足其照明需要的总亮度要求是： 900-1200LM*10
3.LED灯的知识
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。
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，目前尚无其他的显示方式与LED显示
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4.LED灯的使用小常识
摘自山东普瑞斯照明官网
LED安装方法
(1)注意各类器件外线的排列，以防极性装错。器件不可与发热元件靠得太近，工作条件不要超过其规定的极限。
(2)务必不要在引脚变形的情况下安装LED。
(3)当决定在孔中安装时，计算好面孔及线路板上孔距的尺寸和公差以免支架受过度的压力。
(4)安装LED时，建意用导套定位。
(5)在焊接温度回到正常以前，必须避免使LED受到任何的震动或外力。
LED的清洗要注意什么？
当用化学品清洗胶体时必须特别小心，因为有些化学品对胶体表面有损伤并引起褪色如三氯乙烯、丙酮等。可用乙醇擦拭、浸渍，时间在常温下不超过3分钟。
LED适当的工作及储存温度：
(1)LED LAMPS发光二极管 Topr-25℃~85℃ 、Tstg-40℃~100℃
(2)LED DISPLAYS显示器 Topr-20℃~70℃ 、Tstg-20℃~85℃
(3)OUT-DOOR LED LAMPS 像素管 Topr-20℃~60℃ 、Tstg-20℃~70℃
LED产品应用常识和LED性能检测如下：
(1)烙铁焊接：烙铁（最高30W）尖端温度不超过300℃；焊接时间不超过3秒；焊接位置至少离胶体2毫米。
(2)浸焊：浸焊最高温度260℃；浸焊时间不超过5秒；浸焊位置至少离胶体2毫米。
引脚成形方法：
(1)必需离胶体2毫米才能折弯支架。
(2)支架成形必须用夹具或由专业人员来完成。
(3)支架成形必须在焊接前完成。
(4)支架成形需保证引脚和间距与线路板上一致。
5.LED屏的基本知识
1、LED亮度
发光二极管的亮度一般用发光强度（Luminous Intensity）表示，单位是坎德拉cd;1000ucd（微坎德拉）=1 mcd（毫坎德拉）， 1000mcd=1 cd。室内用单只LED的光强一般为500ucd-50 mcd，而户外用单只LED的光强一般应为100 mcd-1000 mcd，甚至1000 mcd以上。
2、LED象素模块
LED排列成矩阵或笔段，预制成标准大小的模块。室内显示屏常用的有8*8象素模块、8字7段数码模块。户外显示屏象素模块有4*4、8*8、8*16象素等规格。户外显示屏用的象素模块因为其每一象素由两只以上LED管束组成，故又称其为集管束模块。
3、象素（Pixel）与象素直径
LED显示屏中每一个可被单独控制的LED发光单元（点）称为象素（或象元）。象素直径∮是指每一象素的直径，单位是毫米。
对于室内显示屏，一般一个为单个LED，外形为圆形。室内显示屏象素直径校常见的有∮3.0、∮3.75、∮5.0、∮8.0等，其中以∮3.75和∮5.0最多。
在户外环境，为提高亮度，增加视距，一个象素含有两只以上集束LED；由于两只以上集束LED一般不为圆形，故户外显示屏象素直径一般用两两象素平均间距表示：□10、□11.5、□16、□22、□25。
4、点间距、象素密度与信息容量
LED 显示屏的两两象素的中心距或点间距（Dot Pitch）；单位面积内象素的数量称为象素密度；单位面积内所含显示内容的数量称为信息容量。这三者本质是描述同一概念：点间距是从两两象素间的距离来反映象素密度，点间距和象素密度是显示屏的物理属性；信息容量则是象素密度的信息承载能力的数量单位。
点间距越小，象素密度越高，信息容量越多，适合观看的距离越近。
点间距越大，象素密度越低，信息容量越少，适合观看的距离越远。
5、分辨率
LED显示屏象素的行列数称为LED显示屏的分辨率。分辨率是显示屏的象素总量，它决定了一台显示屏的信息容量。
6、LED显示屏（LED Panel）
将LED象素模块按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示驱动电路，直流稳压电源，软件，框架以及外装饰等，即构成一台LED显示屏。
7、灰度
灰度是指象素发光明暗变化的程度，一种基色的灰度一般有8级至1024级。例如，若每种基色的灰度为256级，对于双基色彩色屏，其显示颜色为256*256=64K色，亦称该屏为256色显示屏。
8、双基色
现今大多数彩色LED显示屏是双基色彩色屏，即每一个象素有两个LED管芯：一为红光管芯，一为绿光管芯。红光管芯亮时该象素为红色，绿光管芯亮时该象素为绿色，红绿两管芯同时亮时则该象素为黄色。其中红，绿称为基色。
9、全彩色
红绿双基色再加上蓝基色，三种基色就构成全彩色。由于构成全彩色的蓝色管和纯绿色管芯的技术现在已经成熟，故市面基本都用全彩色。
