LED基础知识

led基础知识。txt恨一个人和爱一个人的区别是：一个放在嘴边，一个藏在心里。人生三愿：一是吃得下饭，二是睡得着觉，三是笑得出来。led基础知识。

源出处：惠州华德光电。

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紫外区间不同波长的光线。除此之外还有在蓝光或紫外led上涂上荧光粉，转化成白光 led。

白光led发出的热量少，不像白炽灯光源那样浪费太多的热量，不像荧光灯光源那样因消耗高能量而产生有毒气体，也不像霓虹灯光源那样要求高电压而容易损坏，已被公认为新一代环保高科技光源产品。大功率led光源的特点如下：

1）效率高。

按照通常的光效定义，led的发光效率并不高（一般10～130lm/w），但由于led的光谱几乎全部集中于可见光频段，效率可以达到90%，而光效差不多的白炽灯其可见光效率仅为10-20%。因此，led的可见光效率高。

2）光线质量高。

由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，led属于典型的绿色照明光源。

3）光色纯。

与白炽灯全频段光谱不同，典型的led光谱狭窄，发出的光线很纯。

4）能耗小。

单体大功率led的功率一般在0.5～5w，通过集群方式可以满足不同的需要，浪费很少。尤其是需要彩色光的时候，采用白光经过滤色的方式大费周折并且浪费能源，而led固有的彩色却是得天独厚。

5）寿命长。

光通量衰减到70%的标称寿命为10万小时，实际上几乎无限。

6）可靠耐用。

没有钨丝、玻壳等等容易损坏的部件，非正常报废的可能性很小，维护费用极为低廉。

7）应用灵活。

体积小，可平面封装易开发成轻薄短小产品，做成点、线、面等各种形式的具体应用产品。

8）安全。

单体工作电压大致在1.5~5v之间，工作电流在20ma~1a之间。

9）响应时间短。

适合于频繁开关以及高频运作的场合。

10）绿色环保。

废弃物可**，没有污染，不像荧光灯含有汞成分。

11）控制灵活。

通过调整电流可以调光，不同光色的组合可以调色，加上时序控制电路可以达到多样的动态变化效果。

冷光源利用化学能、电能激发的光源，如led、el、节能灯、光纤、荧光灯等。

热光源利用热能激发的光源，如白炽灯、卤钨灯、高压汞灯、金属卤素灯等。

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所发出光线的波长，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的红外光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)四种元素的制造的algainn led，可以涵盖所有可见光以及部分紫外光的光谱范围。

发光强度：发光强度的衡量单位有，光通量单位（流明lm）、照度单位（勒克司lx）、发光强度单位（烛光 cd）

1cd（烛光）发光强度指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量。以光源发射的光通量除以空间的总立体角4π，就是该光源平均发光强度。

1lm（流明）光通量指光源在单位时间内，向周围空间辐射并引起视觉的能量。

1lx（勒克司）照度指单位面积上接受的光通量。

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lm，如lcd投影机等；而照度单位勒克司lx，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，其投影到尺寸为60英寸（1平方米）的全反射屏幕，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。对于led显示屏这种主动发光体一般采用cd／平方米(亮度单位)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，则此数值也可被认为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到几千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超亮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：

白色是红绿蓝三基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配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，色度图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可大致分为紫红、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。

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