一、LED基礎知識

        LED 是取自 Light Emitting Diode 三個字的縮寫，中文譯為“發光二極管" title="發光二極管">發光二極管”，顧名思義發光二極管是一種可以將電能轉化為光能的電子器件具有二極管的特性。目前不同的發光二極管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管也已經誕生。除此之外還有在藍光LED上涂上熒光粉，將藍光轉化成白光的白光LED。

 　　LED的色彩與工藝：

         制造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。

　　基于這兩種材料，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范圍內任何波長的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。由于制造采用了鎵、砷、磷三種元素，所以俗稱這些LED為三元素發光管。而GaN（氮化鎵）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 的四元素材料制造的四元素LED，可以涵蓋所有可見光以及部份紫外光的光譜范圍。

　　LED發光強度" title="發光強度">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面積的發光強度。（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，面積為1平方厘米的平面上的光通量。

　　1Lux（勒克司）指1L的光通量均勻地分布在1平方米面積上的照度。

　　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，一般用于攝影等領域。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，出光口面積為1平方厘米，則出光口的發光強度為 1600CD。而真正的LCD投影機由于光傳播的損耗、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。對于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，并配合觀察角度為輔助參數，其等效于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。

        一、LED基礎知識

        LED 是取自 Light Emitting Diode 三個字的縮寫，中文譯為“發光二極管”，顧名思義發光二極管是一種可以將電能轉化為光能的電子器件具有二極管的特性。目前不同的發光二極管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管也已經誕生。除此之外還有在藍光LED上涂上熒光粉，將藍光轉化成白光的白光LED。

 　　LED的色彩與工藝：

         制造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。

　　基于這兩種材料，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范圍內任何波長的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。由于制造采用了鎵、砷、磷三種元素，所以俗稱這些LED為三元素發光管。而GaN（氮化鎵）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 的四元素材料制造的四元素LED，可以涵蓋所有可見光以及部份紫外光的光譜范圍。

　　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，每六十分之一平方厘米面積的發光強度。（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，面積為1平方厘米的平面上的光通量。

　　1Lux（勒克司）指1L的光通量均勻地分布在1平方米面積上的照度。

　　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，一般用于攝影等領域。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，出光口面積為1平方厘米，則出光口的發光強度為 1600CD。而真正的LCD投影機由于光傳播的損耗、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。對于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，并配合觀察角度為輔助參數，其等效于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的色彩沒有關系。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。

　　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，如大部分用于汽車尾燈的UR紅管點亮十幾至幾十小時后，亮度就只有原來的一半了。亮度衰減周期與LED生產的材料工藝有很大關系，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，混色后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，而控制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。

　　原色、基色：

　　原色指能合成各種顏色的基本顏色。色光中的原色為紅、綠、藍，下圖為光譜表，表中的三個頂點為理想的原色波長。如果原色有偏差，則可合成顏色的區域會減小，光譜表中的三角形會縮小，從視覺角度來看，色彩不僅會有偏差，豐富程度減少。

　　LED發出的紅、綠、藍光線根據其不同波長特性和大致分為紫紅、純紅、橙紅、橙、橙黃、黃、黃綠、純綠、翠綠、藍綠、純藍、藍紫等，橙紅、黃綠、藍紫色較純紅、純綠、純藍價格上便宜很多。三個原色中綠色最為重要，因為綠色占據了白色中69％的亮度，且處于色彩橫向排列表的中心。因此在權衡顏色的純度和價格兩者之間的關系時，綠色是著重考慮的對象。

　    二、LED防靜電要求

　　藍光、純綠光、藍綠光、白光、紫光、紫紅光發光二極管屬于一級防靜電敏感器件，在手持和封裝生產過程中請注意采取適當的防范措施，以下僅供參考：

　　必須能防止靜電產生：組裝人員操作時需穿戴防靜電服裝(如防靜電衣服、帽子、鞋子、指套或手套等)

　　必須能迅速將其表面或內部的靜電散逸：組裝操作人員需配戴防靜電手腕帶。

　　能提供屏蔽保護受靜電突然放電或電場沖擊：

　?、?組裝臺(工作臺)需使用防靜電臺墊，且接地。

　　② 盛裝LED需使用防靜電元件盒。

　?、?烙鐵、切腳機、錫爐（或自動回流焊設備）均需接地。

　　作業過程中，盡可能避免直接觸摸發光管之管腳，取放時盡可能觸拿膠體部分。

　　接地措施應完全防止靜電產生，工作臺、烙鐵、切腳機、錫爐(或自動回流焊設備)之接地，必須用粗的鐵線引入泥土內，,在鐵線未端系上大鐵塊，埋入地表1米以下，各接地線均需與主線連接在一起，操作人員配戴的靜電環若有引出線的，亦需將引出線接通埋地線上。

　　半成品、成品檢測設備亦需接地。

　　三、LED使用注意事項

　?。?）LED的特性接近穩二極管，工作電壓變化0.1V，工作電流可能變化20mA左右。為了安全，普通情況下使用串聯限流電阻，極大的能量損失顯然不適合太陽能草坪燈，并且LED亮度" title="LED亮度">LED亮度隨工作電壓而變化。升壓電路是一個好辦法，也可以用簡單的恒流電路，總之一定要自動限流，否則將會損壞LED。

　?。?）一般LED的峰值電流50~100mA，反向電壓在6V左右，注意不可超過這個極限，尤其在太陽能電池反接或者蓄電池空載，升壓電路峰值電壓過高時很可能超過這個極限，損壞LED。

　?。?）LED溫度特性不好，溫度上升5℃，光通量下降3%，夏季使用更要注意。

　?。?）工作電壓離散性大，同一型號，同一批次的LED工作電壓都有一定差別，不宜并聯使用。若一定要并聯使用，就應該充分考慮均流的情況。

　?。?）超高亮白光LED色溫為6400~30000k，目前低色溫的超高亮白光LED尚未進入市場，所以用超高亮白光LED制造的太陽能草坪燈光穿透能力比較差，這點在光學設計上要引起注意。

　?。?）靜電對超高亮白光LED影響很大，在安裝時要有防靜電設施，工人要佩帶防靜電手腕，受靜電傷害的超高亮白光LED當時可能憑眼睛看不出來，但是使用壽命將會變短。