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环保,节能光源光源概述
发表于 2007-3-18 22:11:09

一 LED的概念
     LED（Lighy Emitting Diode），又称发光二极管，它们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，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。

二 LED发光的原理
     发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光体——晶片的面积为10-12mil（1mil=0.0254平方毫米），  其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。

三 LED光源的基本特性
   １、发光效率高
 　 白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明／瓦，荧光灯50～70流明／瓦，钠灯90～140流明／瓦，大部分的耗电变成热量损耗。　 LED光效达到达50～200流明／瓦，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。

　２、耗电量少
    LED单管功率0.03～0.06瓦，采用直流驱动，单管驱动电压1.5～3.5伏，电流15～20毫安，反应速度快，可在高频操作。同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的八分之一，荧光灯管的二分之一、就桥梁护栏灯例，同样效果的一支日光灯40多瓦，而采用LED每支的功率只有8瓦，而且可以七彩变化。
    ３、使用寿命长
    采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达5～10年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。
    ４、安全可靠性强
    发热量低，无热辐射，冷光源，可以安全抵摸：能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。

５、有利于环保
    LED为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收，没有污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。
　6、可控制性高
内置微处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，呈现出绚丽多彩的七色光彩，实现光与艺术结合。

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政策、研发、应用：LED三大助推器
发表于 2007-3-14 9:12:40
虽然近几年我国LED产业发展较快，特别是高亮度LED发展迅速。但与国际上的差距还是较大的，主要问题是研究机构过于分散、研究课题重复、缺乏有自主产权的核心技术。高性能LED及功率LED产品均要依靠进口，产业化规模偏小，水平较低，缺乏竞争能力。 
 
  
      为此，如何正视这些问题，并加快发展LED产业，应从政府、研发、应用三方面来推进。

　　政府应引导和调控产业发展

　　政府要出台有利于发展LED产业的政策，在发展过程中出现不平衡时要进行引导和宏观调控。国家应把发展半导体照明产业当做节能的重大项目，出台相关优惠政策，给予重点扶植。对当前分散、重复研究的现象，用控制投入课题项目研究开发资金的办法加以引导和调控，变成集中研究、分工合作、成果共享的模式，重点支持和鼓励有自主产权的创新项目，使我国在LED领域的研究水平尽快赶上世界先进水平。同样采用政府引导和调控办法，对LED前工序规模偏小的相关企业进行整合、合并、合资，集中资源，扩大产业化水平。对后工序封装企业要引导投资，重点扶植，扩大产业化规模，使LED产业化的水平在国际上具有一定的竞争能力。

　　加强基础研究开发

　　从当前我国LED产品的性能、质量来看，还处在中下水平。分析原因主要在于我们的基础研究、开发不足，急于加工和销售LED产品。为此，提出以下七个方面内容来加强基础研究、开发工作。

　　1.加强高亮度LED及功率LED外延、芯片的研究、开发。

　　主要是提高发光的内量子效率和外量子效率，提高产品性能、稳定性、一致性和可靠性，转化为产业化的成品率。在功率LED技术上要有所突破，要有自主产权的核心技术。

　　2.白光LED及功率LED的封装技术。

　　LED封装技术当前要解决的是提高取光效率，提高衬底散热性能、降低热阻，提高抗光衰能力和工作寿命。在白光和功率LED封装中要解决出光均匀性、一致性，白光的色温、显色性、抗光衰能力、可靠性等问题。功率LED热阻希望达10℃/W以下或更低1℃～5℃/W。

　　3.高亮度及白光LED可靠性研究。

　　LED的工作寿命到底有多少，国内很少有人做过深入探讨，现在到处广告宣传为10万小时，不真实，国外较好的产品均标为3万～5万小时。2005年ASSIST(固态照明体系及科技联盟)提出了可靠性的推荐标准，主要内容是功率LED划定为工作电流100mA为限。半导体照明用的功率LED工作寿命的判据：光照明的光衰下降至70%；光色照明的光衰下降至50%；还有色温的变化指标等。希望相关部门能在这方面多进行研究，并对提高LED寿命提出指导性意见。

　　4.LED的光、电、色参数的测试。

　　LED的光、电、色参数的测试在国内还没有完全解决，特别是白光LED的光和色参数，现在很多白光LED不适合照明，希望要有深入的研究探讨，特别是适应普通照明的白光LED光、色参数要求，如色温、显色性、色纯度、光谱分布、出光均匀性、照度等等。CIE(国际照明委员会)已制定有关半导体照明的标准要求，只有深入研究，制定出相关的测试方法，并建立权威性的检测中心，开展统一标准的检测，才能推动半导体照明产品的深度发展。

　　5.LED产业发展的主要原材料配套件的基础研究。

　　目前LED产品的产业链中几种主要原材料配套还是依赖进口，一定要加强这方面的投入和研发，使它尽快国产化。包括关键原材料、外延用的衬底、有机源，封装用的高性能环氧树脂、硅胶等；白光LED封装用的荧光粉，要求提高激发效率，提高稳定性和抗光衰能力，研发激发多色的荧光粉等；LED控制和驱动集成电路，要求开发出不同场合应用的IC，适合大功率LED驱动、不同连接方式的控制和驱动IC等。

　　6.LED产业发展的关键设备装置。

　　目前国内LED生产制造的设备、测试装置等与国外的差距还是较大的。主要是外延设备MOCVD及部分前工序芯片制造设备和后工序全自动封装设备及自动化测试仪器，希望国内相关部门和企业能加强投入，加速研发，尽早为LED产业配套，形成完整的LED产业链。

　　7.LED专用灯具的设计及制造。

　　现在很多LED应用产品的灯具一是采用现有其他灯具，二是仿制国外样品制造。其LED灯的性能很不理想，在此要加强应用产品研发力量，支持鼓励自主创新的设计。其技术上要求适合LED出光特点的二次光学设计，提高出光效率，提高散热性能，设计适合不同场合应用不同聚光特性的灯具，适合多芯片组合的大功率LED灯的灯具。

　　扩大LED产品应用

　　扩大LED产品的推广应用，扩大市场是促进LED产业发展的最大动力，应给予高度重视。从目前国内LED市场来分析，还存在不少问题，主要表现在：由于没有统一的检测标准和可靠性考核指标，市场上经常出现LED产品以劣充好，价格混乱，这样会产生对LED产品的不信任感，应引起高度重视。在此呼吁相关部门尽快制定有关标准、考核办法，并建立权威性的检测中心，进行测试比对和统一计量。

　　在LED产品应用开发上，按现有状况提出如下三个方面要加以重点开发。

　　一是加速开发半导体照明的应用，这里主要指LED的光色照明(景观照明和装饰照明)、专用普通照明、安全照明、特种照明和普通照明光源(这是最大的潜在市场，将逐步进入该市场)，以及应用太阳能的LED照明产品。这些半导体照明市场潜力有上千亿元。二是加大开发各种尺寸LCD用的LED背光源，有小面积的手机、MP3、MP4、PDA、数码相机等用的背光源，中等面积约9英寸～20英寸用于终端显示器的LED背光源和大面积LCD彩电的背光源，这些潜在市场有几百亿元。三是汽车上的各种灯：前后灯、转向灯、侧灯、刹车灯、前照灯、车内照明灯及仪表盘显示器，应要全面进入开发应用，潜在市场有上百亿元。

　　只要不断扩大LED产品的应用开发，并扩大应用市场，才能确保LED产业的高速发展。
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LED基础知识
发表于 2007-3-14 9:09:02
LED 是取自 Light Emitting Diode 三个字的缩写，中文译为“发光二极管”，顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性。目前不同的发光二极管可以发出从红外到蓝间不同波长的光线，目前发出紫色乃至紫外光的发光二极管也已经诞生。除此之外还有在蓝光 LED 上涂上荧光粉，将蓝光转化成白光的白光 LED。
      LED的色彩与工艺：
 　 制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或颜色。历史上第一个LED所使用的材料是砷(As)化镓(Ga) ,其正向PN结压降(VF，可以理解为点亮或工作电压)为1.424V，发出的光线为红外光谱。另一种常用的LED材料为磷(P)化镓(Ga)，其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。基于这两种材料，早期 LED工业运用GaAs1-xPx材枓结构，理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED，下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。一般通过PN结压降可以确定LED的波长颜色。其中典型的有GaAs0.6P0.4 的红光 LED，GaAs0.35P0.65 的橙光LED，GaAs0.14P0.86 的黃光 LED等。由于制造采用了鎵、砷、磷三种元素，所以俗称这些LED为三元素发光管。而GaN（氮化镓）的蓝光 LED 、GaP 的绿光 LED和GaAs红外光LED，被称为二元素发光管。而目前最新的工艺是用混合铝(Al)、钙(Ca) 、铟(In)和氮(N)四种元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED，可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。发光强度：发光强度的衡量单位有照度单位（勒克司Lux）、光通量单位（流明Lumen）、发光强度单位（烛光　Candle power） 1CD（烛光）指完全辐射的物体，在白金凝固点温度下，每六十分之一平方厘米面积的发光强度。（以前指直径为2.2厘米，质量为75.5克的鲸油烛，每小时燃烧7.78克，火焰高度为4.5厘米，沿水平方向的发光强度） 1L（流明）指1 CD烛光照射在距离为1厘米，面积为1平方厘米的平面上的光通量。
     1Lux（勒克司）指1L的光通量均匀地分布在1平方米面积上的照度。一般主动发光体采用发光强度单位烛光　CD，如白炽灯、LED等；反射或穿透型的物体采用光通量单位流明L，如LCD投影机等；而照度单位勒克司Lux，一般用于摄影等领域。三种衡量单位在数值上是等效的，但需要从不同的角度去理解。比如：如果说一部LCD投影机的亮度（光通量）为1600流明，其投影到全反射屏幕的尺寸为60英寸（1平方米），则其照度为1600勒克司，假设其出光口距光源1厘米，出光口面积为1平方厘米，则出光口的发光强度为1600CD。而真正的LCD投影机由于光传播的损耗、反射或透光膜的损耗和光线分布不均匀，亮度将大打折扣，一般有50％的效率就很好了。实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。对于LED显示屏这种主动发光体一般采用CD／平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外LED显示屏须达到4000CD／平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内LED，最大亮度在700～2000 CD／平方米左右。
　　单个LED的发光强度以CD为单位，同时配有视角参数，发光强度与LED的色彩没有关系。单管的发光强度从几个mCD到五千mCD不等。LED生产厂商所给出的发光强度指LED在20mA电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。封装LED时顶部透镜的形状和LED芯片距顶部透镜的位置决定了LED视角和光强分布。一般来说相同的LED视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。当多个LED较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。在计算显示屏发光强度时，需根据LED视角和LED的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30％～90％不等，作为单管平均发光强度。一般LED的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100,000小时以上，实际还应注意LED的亮度衰减周期，如大部分用于汽车尾灯的UR红管点亮十几至几十小时后，亮度就只有原来的一半了。亮度衰减周期与LED生产的材料工艺有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的四元素LED。配色、白平衡：白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度为69%，红色的亮度为21％，蓝色的亮度为10％时，混色后人眼感觉到的是纯白色。但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，称为配色。当为全彩色LED显示屏进行配色前，为了达到最佳亮度和最低的成本，应尽量选择三原色发光强度成大致为3:6:1比例的LED器件组成像素。白平衡要求三种原色在相同的调灰值下合成的仍旧为纯正的白色。原色、基色：原色指能合成各种颜色的基本颜色。色光中的原色为红、绿、蓝，下图为光谱表，表中的三个顶点为理想的原色波长。如果原色有偏差，则可合成颜色的区域会减小，光谱表中的三角形会缩小，从视觉角度来看，色彩不仅会有偏差，丰富程度减少。
      LED发出的红、绿、蓝光线根据其不同波长特性和大致分为紫红、纯红、橙红、橙、橙黄、黄、黄绿、纯绿、翠绿、蓝绿、纯蓝、蓝紫等，橙红、黄绿、蓝紫色较纯红、纯绿、纯蓝价格上便宜很多。三个原色中绿色最为重要，因为绿色占据了白色中69％的亮度，且处于色彩横向排列表的中心。因此在权衡颜色的纯度和价格两者之间的关系时，绿色是着重考虑的对象。
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浅谈绿色照明LED应用介绍
发表于 2007-1-28 10:32:08

LED发光原理:发光二极管LED (Light Emitting Diode)是利用二极管內电子与空隙结合过程中能量转换产生光的输出。

LED特性: