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[導(dǎo)讀]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,LED技術(shù)也在不斷發(fā)展,為我們的生活帶來(lái)各種便利,為我們提供各種各樣生活信息,造福著我們?nèi)祟?lèi)??娠柡碗姼械拈_(kāi)關(guān)抑制作用技術(shù)未成熟穩(wěn)定LED產(chǎn)業(yè)閃耀背后潛藏暗局我國(guó)LED路燈應(yīng)該如何走向理性國(guó)內(nèi)LED照明企業(yè)急需國(guó)際化視野國(guó)內(nèi)彩電市場(chǎng)重回康莊大道LED背光市占超50%節(jié)能行業(yè)缺少流通企業(yè)“節(jié)能超市”被聚焦LED的發(fā)光顏色和發(fā)光效率與制作LED的材料和制程有關(guān),目前廣泛使用的有紅、綠、藍(lán)三種。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,LED技術(shù)也在不斷發(fā)展,為我們的生活帶來(lái)各種便利,為我們提供各種各樣生活信息,造福著我們?nèi)祟?lèi)??娠柡碗姼械拈_(kāi)關(guān)抑制作用技術(shù)未成熟穩(wěn)定LED產(chǎn)業(yè)閃耀背后潛藏暗局我國(guó)LED路燈應(yīng)該如何走向理性國(guó)內(nèi)LED照明企業(yè)急需國(guó)際化視野國(guó)內(nèi)彩電市場(chǎng)重回康莊大道LED背光市占超50%節(jié)能行業(yè)缺少流通企業(yè)“節(jié)能超市”被聚焦LED的發(fā)光顏色和發(fā)光效率與制作LED的材料和制程有關(guān),目前廣泛使用的有紅、綠、藍(lán)三種。

由于LED工作電壓低(僅1.5-3V),能主動(dòng)發(fā)光且有一定亮度,亮度又能用電壓(或電流)調(diào)節(jié),本身又耐沖擊、抗振動(dòng)、壽命長(zhǎng)(10萬(wàn)小時(shí))。制造LED的材料不同,可以產(chǎn)生具有不同能量的光子,藉此可以控制LED所發(fā)出光的波長(zhǎng),也就是光譜或顏色。史上第一個(gè)LED所使用的材料是砷(As)化鎵(Ga),其正向PN結(jié)壓降(VF,可以理解為點(diǎn)亮或工作電壓)為1.424V,發(fā)出的光線(xiàn)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(jié)壓降為2.261V,發(fā)出的光線(xiàn)為綠光。

基于這兩種材料,早期LED工業(yè)運(yùn)用GaAs1-xPx材枓結(jié)構(gòu),理論上可以生產(chǎn)從紅外光一直到綠光范圍內(nèi)任何波長(zhǎng)的LED,下標(biāo)X代表磷元素取代砷元素的百分比。一般通過(guò)PN結(jié)壓降可以確定LED的波長(zhǎng)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(chēng)這些LED為三元素發(fā)光管。

而GaN(氮化鎵)的藍(lán)光LED、GaP的綠光LED和GaAs紅外光LED,被稱(chēng)為二元素發(fā)光管。而目前最新的制程是用混合鋁(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(jiàn)光以及部份紫外光的光譜范圍。

發(fā)光強(qiáng)度:發(fā)光強(qiáng)度的衡量單位有照度單位(勒克司Lux)、光通量單位(流明Lumen)、發(fā)光強(qiáng)度單位(燭光 Candlepower)1CD(燭光)指完全輻射的物體,在白金凝固點(diǎn)溫度下,每六十分之一平方公分面積的發(fā)光強(qiáng)度。(以前指直徑為2.2公分,品質(zhì)為75.5克的鯨油燭,每小時(shí)燃燒7.78克,火焰高度為4.5公分,沿水準(zhǔn)方向的發(fā)光強(qiáng)度)1L(流明)指1CD燭光照射在距離為1公分,面積為1平方公分的平面上的光通量。

1Lux(勒克司)指1L的光通量均勻地分布在1平方公尺面積上的照度。一般主動(dòng)發(fā)光體采用發(fā)光強(qiáng)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(jī)等;而照度單位勒克司Lux,一般用于攝影等領(lǐng)域。三種衡量單位在數(shù)值上是等效的,但需要從不同的角度去理解。比如:如果說(shuō)一部LCD投影機(jī)的亮度(光通量)為1600流明,其投影到全反射螢?zāi)坏某叽鐬?0英寸(1平方公尺),則其照度為1600勒克司,假設(shè)其出光口距光源1公分,出光口面積為1平方公分,則出光口的發(fā)光強(qiáng)度為1600CD。而真正的LCD投影機(jī)由于光傳播的損耗、反射或透光膜的損耗和光線(xiàn)分布不均勻,亮度將大打折扣,一般有50%的效率就很好了。

實(shí)際使用中,光強(qiáng)計(jì)算常常采用比較容易測(cè)繪的資料單位或變向使用。對(duì)于LED螢?zāi)贿@種主動(dòng)發(fā)光體一般采用CD/平方公尺作為發(fā)光強(qiáng)度單位,并配合觀察角度為輔助參數(shù),其等效于屏體表面的照度單位勒克司;將此數(shù)值與屏體有效顯示面積相乘,得到整個(gè)屏體的在最佳視角上的發(fā)光強(qiáng)度,假設(shè)屏體中每個(gè)圖元的發(fā)光強(qiáng)度在相應(yīng)空間內(nèi)恒定,則此數(shù)值可被認(rèn)為也是整個(gè)屏體的光通量。一般室外LED螢?zāi)豁氝_(dá)到4000CD/平方公尺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(nèi)LED,最大亮度在700~2000CD/平方公尺左右。

單個(gè)LED的發(fā)光強(qiáng)度以CD為單位,同時(shí)配有視角參數(shù),發(fā)光強(qiáng)度與LED的色彩沒(méi)有關(guān)系。單管的發(fā)光強(qiáng)度從幾個(gè)mCD到5000mCD不等。LED生產(chǎn)廠商所給出的發(fā)光強(qiáng)度指LED在20mA電流下點(diǎn)亮,最佳視角上及中心位置上發(fā)光強(qiáng)度最大的點(diǎn)。封裝LED時(shí)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(qiáng)分布。一般來(lái)說(shuō)相同的LED視角越大,最大發(fā)光強(qiáng)度越小,但在整個(gè)立體半球面上累計(jì)的光通量不變。當(dāng)多個(gè)LED較緊密規(guī)則排放,其發(fā)光球面相互疊加,導(dǎo)致整個(gè)發(fā)光平面發(fā)光強(qiáng)度分布比較均勻。

在計(jì)算螢?zāi)话l(fā)光強(qiáng)度時(shí),需根據(jù)LED視角和LED的排放密度,將廠商提供的最大點(diǎn)發(fā)光強(qiáng)度值乘以30%~90%不等,作為單管平均發(fā)光強(qiáng)度。一般LED的發(fā)光壽命很長(zhǎng),生產(chǎn)廠家一般都標(biāo)明為100,000小時(shí)以上,實(shí)際還應(yīng)注意LED的亮度衰減周期,如大部分用于汽車(chē)尾燈的UR紅管點(diǎn)亮十幾至幾十小時(shí)后,亮度就只有原來(lái)的一半了。

亮度衰減周期與LED生產(chǎn)的材料制程有很大關(guān)系,一般在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下應(yīng)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(lán)三色按亮度比例混合而成,當(dāng)光線(xiàn)中綠色的亮度為69%,紅色的亮度為21%,藍(lán)色的亮度為10%時(shí),混色后人眼感覺(jué)到的是純白色。但LED紅綠藍(lán)三色的色品座標(biāo)因制程過(guò)程等原因無(wú)法達(dá)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(chēng)為配色。當(dāng)為全彩色LED螢?zāi)贿M(jìn)行配色前,為了達(dá)到最佳亮度和最低的成本,應(yīng)盡量選擇三原色發(fā)光強(qiáng)度成大致為3:6:1比例的LED器件組成圖素。

白平衡要求三種原色在相同的調(diào)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(lán),下圖為光譜表,表中的三個(gè)頂點(diǎn)為理想的原色波長(zhǎng)。如果原色有偏差,則可合成顏色的區(qū)域會(huì)減小,光譜表中的三角形會(huì)縮小,從視覺(jué)角度來(lái)看,色彩不僅會(huì)有偏差,豐富程度減少。

LED發(fā)出的紅、綠、藍(lán)光線(xiàn)根據(jù)其不同波長(zhǎng)特性和大致分為紫紅、純紅、橙紅、橙、橙黃、黃、黃綠、純綠、翠綠、藍(lán)綠、純藍(lán)、藍(lán)紫等,橙紅、黃綠、藍(lán)紫色較純紅、純綠、純藍(lán)價(jià)格上便宜很多。三個(gè)原色中綠色最為重要,因?yàn)榫G色占據(jù)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(quán)衡顏色的純度和價(jià)格兩者之間的三基色組成方式,在三基色設(shè)計(jì)應(yīng)用中通常是,通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)定LED電流來(lái)達(dá)到白平衡和最大的期望亮度值。我們一般將最簡(jiǎn)單、最優(yōu)化的配色方式作為,設(shè)計(jì)全彩顯示技術(shù)的顏色再現(xiàn)方法。白平衡是檢驗(yàn)顏色組成的重要標(biāo)志之一。

三基色白光一般是紅綠藍(lán)三基色按亮度比例混合而成,當(dāng)光線(xiàn)中綠色的亮度為69%,紅色的亮度為21%,藍(lán)色的亮度為10%時(shí),混色后人眼感覺(jué)到的是純白色。早前的CRT電視機(jī)到現(xiàn)在的LCD液晶顯示都是這樣組成的。以上就是LED技術(shù)的相關(guān)知識(shí),相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,未來(lái)的LED燈回越來(lái)越高效,使用壽命也會(huì)由很大的提升,為我們帶來(lái)更大便利。

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