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LED的注意事項及基礎知識

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一、led基礎知識

LED的注意事項及基礎知識

led 是取自 light emitting diode三個字的縮寫,中文譯為“發光二極體”,顧名思義發光二極體是一種可以將電能轉化為光能的電子器件具有二極體的特性。目前不同的發光二極體可以發出從紅外到藍間不同波長的光線,目前發出紫色乃至紫外光的發光二極體也已經誕生。除此之外還有在藍光led上塗上熒光粉,將藍光轉化成白光的白光led。

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,藉此可以控制led所發出光的波長,也就是光譜或顏色。歷史上第一個led所使用的材料是砷(as)化鎵(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)化鎵(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 的黶光led等。由於製造採用了鎵、砷、磷三種元素,所以俗稱這些led為三元素髮光管。而gan(氮化鎵)的藍光 led 、gap 的綠光led和gaas紅外光led,被稱為二元素髮光管。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。

led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,每六十分之一平方釐米面積的發光強度。(以前指直徑為2.2釐米,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釐米,沿水平方向的發光強度)

1l(流明)指1cd燭光照射在距離為1釐米,面積為1平方釐米的平面上的光通量。

1lux(勒克司)指1l的光通量均勻地分佈在1平方米麵積上的照度。

一般主動發光體採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採用光通量單位流明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,其投影到全反射螢幕的尺寸為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釐米,出光口面積為1平方釐米,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佈不均勻,亮度將大打折扣,一般有50%的效率就很好了。

實際使用中,光強計算常常採用比較容易測繪的資料單位或變向使用。對於led顯示屏這種主動發光體一般採用cd/平方米作為發光強度單位,並配合觀察角度為輔助引數,其等效於屏體表面的照度單位勒克司;將此數值與屏體有效顯示面積相乘,得到整個屏體的在最佳視角上的發光強度,假設屏體中每個畫素的發光強度在相應空間內恆定,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700~2000cd/平方米左右。

單個led的發光強度以cd為單位:

同時配有視角引數,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晶片距頂部透鏡的位置決定了led視角和光強分佈。一般來說相同的led視角越大,最大發光強度越小,但在整個立體半球面上累計的光通量不變。

當多個led較緊密規則排放,其發光球面相互疊加,導致整個發光平面發光強度分佈比較均勻。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。

led的發光壽命很長:

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