LED发光二极管的基础知识详解

发布 2019-04-30 02:37:37 阅读 6931

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。

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**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**两者之间的关系时,绿色是着重考虑的对象。

二、led防静电要求。

蓝光、纯绿光、蓝绿光、白光、紫光、紫红光发光二极管属于一级防静电敏感器件,在手持和封装生产过程中请注意采取适当的防范措施,以下仅供参考:

必须能防止静电产生:组装人员操作时需穿戴防静电服装(如防静电衣服、帽子、鞋子、指套或手套等)

必须能迅速将其表面或内部的静电散逸:组装操作人员需配戴防静电手腕带。

能提供屏蔽保护受静电突然放电或电场冲击:

① 组装台(工作台)需使用防静电台垫,且接地。

② 盛装led需使用防静电元件盒。

③ 烙铁、切脚机、锡炉(或自动回流焊设备)均需接地。

作业过程中,尽可能避免直接触摸发光管之管脚,取放时尽可能触拿胶体部分。

接地措施应完全防止静电产生,工作台、烙铁、切脚机、锡炉(或自动回流焊设备)之接地,必须用粗的铁线引入泥土内,,在铁线未端系上大铁块,埋入地表1米以下,各接地线均需与主线连接在一起,操作人员配戴的静电环若有引出线的,亦需将引出线接通埋地线上。

半成品、成品检测设备亦需接地。

三、led使用注意事项。

(1)led的特性接近稳二极管,工作电压变化0.1v,工作电流可能变化20ma左右。为了安全,普通情况下使用串联限流电阻,极大的能量损失显然不适合太阳能草坪灯,并且led亮度随工作电压而变化。

升压电路是一个好办法,也可以用简单的恒流电路,总之一定要自动限流,否则将会损坏led。

(2)一般led的峰值电流50~100ma,反向电压在6v左右,注意不可超过这个极限,尤其在太阳能电池反接或者蓄电池空载,升压电路峰值电压过高时很可能超过这个极限,损坏led。

(3)led温度特性不好,温度上升5℃,光通量下降3%,夏季使用更要注意。

(4)工作电压离散性大,同一型号,同一批次的led工作电压都有一定差别,不宜并联使用。若一定要并联使用,就应该充分考虑均流的情况。

(5)超高亮白光led色温为6400~30000k,目前低色温的超高亮白光led尚未进入市场,所以用超高亮白光led制造的太阳能草坪灯光穿透能力比较差,这点在光学设计上要引起注意。

(6)静电对超高亮白光led影响很大,在安装时要有防静电设施,工人要佩带防静电手腕,受静电伤害的超高亮白光led当时可能凭眼睛看不出来,但是使用寿命将会变短。

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