LED基础知识word版

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本文部分内容来自网络整理,本司不为其真实性负责,如有异议或侵权请及时联系,本司将立即删除!== 本文为word格式,下载后可方便编辑和修改! ==led基本常识篇一:液晶基本常识液晶显示器基本常识LCD基本常识液晶显示是一种被动的显示,它不能发光,只能使用周围环境的光。

它显示图案或字符只需很小能量。

正因为低功耗和小型化使 LCD成为较佳的显示方式。

液晶显示所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物,它的棒状结构在液晶盒内一般平行排列,但在电场作用下能改变其排列方向。

对于正性TN-LCD,当未加电压到电极时,LCD处于”OFF”态,光能透过LCD呈白态;当在电极上加上电压LCD处于“ON”态,液晶分子长轴方向沿电场方向排列,光不能透过LCD,呈黑态。

有选择地在电极上施加电压,就可以显示出不同的图案。

对于STN-LCD,液晶的扭曲角更大,所以对比度更好,视角更宽。

STN-LCD是基于双折射原理进行显示,它的基色一般为黄绿色,字体兰色,成为黄绿模。

当使用紫色偏光片时,基色会变成灰色成为灰模。

当使用带补偿膜的偏光片,基色会变成接近白色,此时STN成为黑白模即为FSTN,以上三种模式的偏光片转90°,即变成了蓝模,效果会更佳。

下图是一个反射式TN型液晶显示器的结构图.从图中可以看出,液晶显示器是一个由上下两片导电玻璃制成的液晶盒,盒内充有液晶,四周用密封材料-胶框(一般为环氧树脂)密封,盒的两个外侧贴有偏光片。

液晶盒中上下玻璃片之间的间隔,即通常所说的盒厚,一般为几个微米(人的准确性直径为几十微米)。

上下玻璃片内侧,对应显示图形部分,镀有透明的氧化甸-氧化锡(简称ITO)导电薄膜,即显示电极。

电极的作用主要是使外部电信号通过其加到液晶上去。

液晶盒中玻璃片内侧的整个显示区覆盖着一层定向层。

定向层的作用是使液晶分子按特定的方向排列,这个定向层通常是一薄层高分子有机物,并经摩擦处理;也可以通过在玻璃表面以一定角度用真空蒸镀氧化硅薄膜来制备。

最全面的LED知识培训资料

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部烧坏;为弥补这一缺陷,在芯片的上表面做ITO.ITO将以 减少出光为代价。同一尺寸芯片,发光面窄,亮度低。 光利用率低:65%左右的光从正面发出,35%的光从侧面发出,靠反射来 达到出光,利用率低。 唯一的优点就是:便于集成封装。不过,它也是缺点,由于没解决好散 热,所以集成封装只有加速它的衰减,不可取。
LED应用历
推动LED产业的国家政策
刺激LED产业发展国家政策
1、2008年,财政部、国家发改委联合发布《高效照明产品推广财政补贴 资金管理暂行办法》,将重点支持高效照明产品替代在用的白炽灯和其他低 效照明产品,主要包括普通照明用自镇流荧光灯、三基色双端直管荧光灯(T8、 T5型)和金属卤化物灯、高压钠灯等电光源产品,半导体(LED)照明产品,以 及必要的配套镇流器。国家采取间接补贴方式进行推广,即统一招标确定高 效照明产品推广企业及协议供货价格,财政补贴资金补给中标企业,再由中 标企业按中标协议供货价格减去财政补贴资金后的价格销售给终端用户。 《暂行办法》规定,大宗用户中央财政按中标协议供货价格的30%给予补贴; 城乡居民用户中央财政按中标协议供货价格的50%给予补贴。
LED产业链
外延
(发光材料)
(芯片)
工程
(应用)
灯具
(应用)
史福特所在位置
史福特所在位置
光源
(封装)
史福特所在位置
LED芯片介绍
1、 LED芯片分类介绍 2、 不同结构LED芯片的性能简介 3、垂直结构LED芯片的制成
Led芯片的结构
LED芯片有两种基本结构,水平结构(Lateral)和垂直结构 (Vertical)。横向结构LED芯片的两个电极在LED芯片的同一侧, 电流在n-和p-类型限制层中横向流动不等的距离。垂直结构的LED 芯片的两个电极分别在LED外延层的两侧,由于图形化电极和全部 的p-类型限制层作为第二电极,使得电流几乎全部垂直流过LED外 延层,极少横向流动的电流,可以改善平面结构的电流分布问题, 提高发光效率,也可以解决P极的遮光问题,提升LED的发光面积。

LED基础知识讲义

LED基础知识讲义

主要参数及特性
2.7 热学特性 LED的主要热学参数有结温(Tj)和热阻(Rth)有很大的关系。
LED的许多特性参数与结温有很大的关系 ,具体如下: 2.7.1 LED的主波长随温度关系 可表示为:
由上式可知,每当结温升高10℃,则波长向长波漂移1nm,且发光的均匀性、一致性变差。
2.7.2 LED结温与寿命的关系
1.1.2 估算所需的理想光通量
◎将客户要求的参数带入下表,以估算出所需的理想总流明数
Led灯具由照度近似推算流明数的预估方法 发光角 度 (50%光 强) 32.5 90 113.1 高度 (m) 0.5 0.45 0.5 中心照 照度平 度 均度 1950 700 428.81 平均照度 流明数 流明数 理想总流明 (50%光强 (50%光强范 (50%光强外 数 范围内) 围内) 范围内) 85.6608 185.5503 234.4602 78.9532 92.7752 71.2364 164.6139 278.3255 305.6966
主要参数及特性
2.5 色品坐标、色温与显色性
色品坐标用来准确地表达光源的表观颜色. 但具体的数值很难与习惯的光色感觉联系在一起.人们经常将光色偏橙红的称为 “暖色”,比较炽白或稍偏兰的称为“冷色”,因此用色温来表示光源的光色会更 加直观。
2.5.1 色温与色品坐标的关系式近似如下:
其关系曲线如右色品图,由此可见, 不要的色品坐标可能会有 同样的色温 ,所以能唯一决定颜色的 参数是色品坐标,色温只能参考。 一般,LED封装厂都会按色品坐标不同 用不同的Bin来区分白光的颜色。以下 一典型的Bin分布图。大功率LED供应商 一般会要求四个Bin同时购买,如数量较 少时可以考虑与供应商沟通买单个Bin.

LED显示屏知识大全共18页word资料

LED显示屏知识大全共18页word资料

LED显示屏知识汇总灯都论坛一.LED显示屏的分类分类方式品种说明使用环境室内LED显示屏室内LED显示屏在室内环境下使用,此类显示屏亮度适中、视角大、混色距离近、重量轻、密度高,适合较近距离观看。

室外LED显示屏室外LED显示屏在室外环境下使用,此类显示屏亮度高、混色距离远、防护等级高、防水和抗紫外线能力强,适合远距离观看。

显示颜色单基色LED显示屏单基色LED显示屏由一种颜色的LED灯组成,仅可显示单一颜色,如红色、绿色、橙色等。

双基色LED显示屏双基色LED显示屏由红色和绿色LED灯组成,256级灰度的双基色显示屏可显示65,536种颜色(双色屏可显示红、绿、黄3种颜色)。

全彩色LED显示屏全彩色LED显示屏由红色、绿色和蓝色LED灯组成,可显示白平衡和16,777,216种颜色。

显示功能图文LED显示屏(异步屏)图文LED显示屏可显示文字文本、图形图片等信息内容。

可联网脱机显示。

视频LED显示屏(同步屏)视频LED显示屏可实时、同步地显示各种信息,如二维或三维动画、录像、电视、影碟以及现场实况等多种视频信息内容。

二.LED显示屏的基本构成1、异步屏:一般由显示单元板(模组)、条屏卡、开关电源、HUB板(可选)组成。

通过串口线与计算机连接,进行显示文字的更改,之后可以脱开计算机工作。

2、同步屏:同步屏系统比较复杂,系统可大可小,一般由计算机、DVI显卡、数据发送卡、同步数据接收卡、HUB板、网线、LED显示屏等组成。

系统始终需要联机计算机工作,将计算机上的图像文字显示在LED 大屏幕上。

三.LED显示屏涉及的名词概念1、像素:是LED显示屏的最小成像单元。

俗称“点”或“像素点”。

上图所示由2红2绿组成1个显示像素点2、显示模块:由若干个显示像素组成的,结构上独立的组成LED显示屏的最小单元。

·室内屏用的是8x8的显示模块,即每个显示模块有64个像素·室外屏使用的是单个的灯珠,通常由1-3个相同或不同颜色的灯珠组成模块的一个像素点。

(完整word版)LED显示屏尺寸

(完整word版)LED显示屏尺寸

2014年12月LED 显示屏基本知识简介一:怎样计算显示屏的尺寸和分辨率?(按单元板计算的方法)比如:墙体尺寸,长: 3.8 米,高: 1.6 米。

怎样计算室内P5 全彩屏的尺寸?1:已知单元板最小尺寸:320mm×160mm;单元板最小分辨率: 64×32.2:长单元板个数取整:3800mm÷320mm=11/12 张高单元板个数取整: 1600mm÷160mm=10 张3:显示屏尺寸:长 320mm×11=3660mm=3.52m 或许 320mm×12=3840mm高 160mm×10=1600mm显示屏尺寸:长×高 3.52m×1.6m或许 3.84m×1.6m4:屏体分辨率:长64×11=704 点长64×12= 768 点高 32 ×10=320 点5:显示屏像素点数: 704×320=225280 点768×320=245760 点二:产品分类1:按显示颜色分:单红色,单绿色,单蓝色,单黄色,单紫色,双基色:红 +绿,红 +蓝全彩色:红 +绿+蓝三色。

2:按使用功能分:图文显示屏,多媒体视频显示屏,行情显示屏,条形显示屏。

3:按使用环境分:室内显示屏,室外显示屏,半户外显示屏。

4:按发光点直径分:∮ 3.0、∮3.7、∮4.8、∮5.0、∮8.0、P8、P10、P16、P20等。

三:三合一说明三合一是指将:红,绿,蓝三种不一样颜色的LED 晶片封装在同一个胶体内。

长处是:显示成效好。

性价比高弊端是:分光分色难。

四:判定一块屏的利害要素1:平坦度:显示屏的表面平坦度要在± 1mm之内,以保证显示图像不发生歪曲,局部突出或凹进会致使显示屏的可视角度出现死角。

平坦度的利害主要由生产工艺决定。

2:亮度及可视角度:室内全彩屏的亮度要在800—2000cd/m2,室外全彩屏的亮度要在5000— 7500cd/m2,才能保证显示屏的正常工作,不然会由于亮度太低二看不清所显示的图像。

LED基本理论知识11页word文档

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LED基本理论知识半导体发光器件包括半导体发光二极管(简称LED)、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏(简称矩阵管)等。

事实上,数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。

一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用(一)LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的,其核心是PN结。

因此它具有一般P-N结的I-N特性,即正向导通,反向截止、击穿特性。

此外,在一定条件下,它还具有发光特性。

在正向电压下,电子由N区注入P区,空穴由P区注入N区。

进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光,如图1所示。

此主题相关图片如下:假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后,再与空穴复合发光。

除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获,而后再与空穴复合,每次释放的能量不大,不能形成可见光。

发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大,光量子效率越高。

由于复合是在少子扩散区内发光的,所以光仅在*近PN结面数μm以内产生。

理论和实践证明,光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关,即λ≈1240/Eg(mm)式中Eg的单位为电子伏特(eV)。

若能产生可见光(波长在380nm紫光~780nm红光),半导体材料的Eg应在3.26~1.63eV之间。

比红光波长长的光为红外光。

现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光二极管成本、价格很高,使用不普遍。

(二)LED的特性1.极限参数的意义(1)允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。

超过此值,LED发热、损坏。

(2)最大正向直流电流IFm:允许加的最大的正向直流电流。

超过此值可损坏二极管。

(3)最大反向电压VRm:所允许加的最大反向电压。

led灯具基础知识培训完整版doc

led灯具基础知识培训完整版doc

led灯具基础知识培训完整版docLED灯具基础知识培训完整版1. LED灯具简介1.1 LED灯具的定义LED灯具是利用发光二极管(LED)作为光源的照明设备。

与传统照明设备相比,LED灯具具有更高的能效、更长的使用寿命、更快的响应速度和更好的环保性能。

1.2 LED灯具的发展历程LED灯具的发展可以分为三个阶段:第一阶段是20世纪60年代至70年代,LED技术处于起步阶段,主要应用于指示灯和显示屏等小功率领域;第二阶段是20世纪80年代至90年代,LED技术逐渐应用于照明领域,但受到发光效率低、成本高等因素限制,市场推广较为缓慢;第三阶段是21世纪初至今,随着LED发光效率的提高和成本的降低,LED灯具逐渐成为主流照明产品。

2. LED灯具的原理与结构2.1 LED灯具的工作原理LED灯具的工作原理是通过电流激发LED芯片中的半导体材料,使其发光。

具体来说,当电流通过LED芯片时,电子与空穴在半导体材料中复合,释放出能量,产生光子,从而实现发光。

2.2 LED灯具的结构LED灯具主要由LED芯片、驱动电源、散热器、透镜和外壳等部分组成。

LED芯片是灯具的核心部件,负责发光;驱动电源为LED芯片提供稳定的工作电流;散热器用于散发LED芯片产生的热量,保证灯具正常工作;透镜用于调整光束形状和角度;外壳则起到保护内部元件和美观的作用。

3. LED灯具的性能特点3.1 高能效LED灯具具有高能效的特点,与传统照明设备相比,能效更高,能耗更低。

以同等光通量的LED灯具和白炽灯为例,LED灯具的能耗仅为白炽灯的1/10左右,节能效果显著。

3.2 长寿命3.3 快速响应LED灯具的响应速度非常快,从接通电源到达到最大光通量所需的时间极短,通常在纳秒级别。

这使得LED灯具在需要频繁开关的场合具有明显优势。

3.4 环保性能LED灯具具有很好的环保性能。

首先,LED灯具不含汞等有害物质,不会对环境造成污染;其次,LED灯具的能效高,可以减少能源消耗,降低碳排放;最后,LED灯具的使用寿命长,减少了灯具更换的频率,降低了废弃物产生。

led基础知识培训手册

led基础知识培训手册

led基础知识培训手册一、LED概述LED,即发光二极管,是一种固态的半导体器件,能够直接将电能转化为光能。

其基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用。

LED的抗震性能好,寿命长,色彩丰富,节能环保。

二、LED的发光原理LED的发光原理是基于半导体材料中的电子和空穴对的复合。

当电流通过LED时,电子和空穴对在半导体材料中相遇并复合,释放出能量,以光的形式表现出来。

LED的发光颜色取决于其使用的半导体材料和制造工艺。

三、LED的应用领域1. 显示器:LED显示器具有高亮度、长寿命、低能耗等优点,广泛应用于各种显示设备,如电视、电脑显示器、手机屏幕等。

2. 照明:LED灯具有高效、节能、环保等优点,广泛应用于室内外照明、舞台灯光等领域。

3. 汽车:LED在汽车领域的应用也越来越广泛,如尾灯、刹车灯、转向灯等。

4. 其他领域:除了以上应用领域,LED还广泛应用于医疗设备、航空航天等领域。

四、LED的优点1. 高效节能:LED的发光效率高,能够将电能直接转化为光能,相比传统光源更加节能。

2. 长寿命:LED的使用寿命长,一般可达数万小时以上,减少了更换灯泡的频率和成本。

3. 环保:LED不含有害物质,对环境无污染。

4. 色彩丰富:LED可以发出各种颜色的光,可以组合成各种色彩和图案。

5. 抗震性能好:由于LED的结构特点,其抗震性能较好,能够在恶劣环境下正常工作。

五、LED的分类1. 按发光颜色分类:LED可以根据发光颜色分为红、绿、蓝、黄等不同颜色的LED。

2. 按芯片尺寸分类:根据芯片尺寸的不同,LED可以分为小功率和大功率两种。

小功率LED一般用于指示和显示,而大功率LED则用于照明和背光等应用。

3. 按封装形式分类:根据封装形式的不同,LED可以分为直插式、表面贴装式、大功率模块式等。

不同的封装形式适用于不同的应用场合。

4. 按波长分类:根据发射波长的不同,LED可以分为可见光、红外线和紫外线等不同类型。

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LED培训课程计划:一、LED的认识二、LED的封装三、白光LED的制作四、LED的技术指标和测量方法五、与LED应用有关的技术问题六、LED的应用七、大功率LED的驱动八、大功率LED的应用一、LED的认识1 LED的基本概念LED(Light Emitting Diode)是发光二极管的简称。

是一种将电能转化为光能并具有二极管特性的半导体电子器件,根据加在二极管两端电压的大小,利用通过LED的电流使PN结发光,电流大小是由加在发光二极管两端的电压决定。

LED将电能转化为光能的同时也因其内阻而以热的形式辐射,光效越高的LED,其同等功率下产生的热辐射就小。

LED光的波长范围为200~1550nm(包含紫外光和红外光),人眼所感觉到的LED辐射光波长为380~760nm。

根据结构和材料的不同,LED的发光颜色也不相同,照明领域使用的LED有两大类:一类是磷化铝、磷化镓和磷化铟的合金做成的红、橙、黄色的LED;另一类是氮化铟、氮化镓的合金做成的绿、蓝、白色的LED。

1.1 LED的特点A、节能。

普通的白炽灯光效率为10lm/W,节能灯的光效为50lm/W,而LED灯依据LED 工艺的改进,现在可做的光效已达到150lm/W。

可见,LED灯发光的光效已远远超过了传统的所有照明光源,随着LED生产工艺的改进,LED的光效还在不断的提高。

B、结构牢固。

LED灯是用环氧树脂封装的全固体结构,没有玻璃、灯丝等易受振动、冲击损坏的易损部件。

C、寿命长。

普通白炽灯的寿命约为1000小时,荧光灯、金属卤化物灯的寿命不会超过1万小时,而LED的使用寿命可达数万小时到十万小时。

D、环保。

荧光灯、汞灯等光源中都含有危害人体健康的汞,这些灯的生产和废弃都会对环境造成污染,并且在使用过程中也因光效不高会产生很大的热量,而LED则没有这些问题,其发光颜色纯正,不含紫外和红外辐射,是一种“清洁”的光源。

E、发光颜色几乎覆盖整个光谱范围,可根据不同的使用场所选择,增大了其使用领域。

F、发光体接近点光源,便于灯具设计。

G、发光响应时间快,是各种信号灯的最好光源。

H、体积小,便于做成薄型灯具,节省安装空间。

1.2、LED芯片的类型1.2.2 LED按输入功率分1.2.3 LED的发展趋势由于LED的材料及生产工艺的不断改进,其光效也在不断提高,但并不是说LED芯片尺寸越大发光就越强。

当芯片大于1.666*1.666mm时,发光不会与芯片面积成正比增强,这个面积最大约是3W功率的LED芯片。

所以,要得到更大亮度的光源,就需要用多个LED组合成高亮度的光源。

白光LED在2000年只有10lm,而2008年已达到70~80lm,到2010年已达到120~150lm,这已接近专家计算的LED最终大量应用时的光通量,所以人们期待的用白光LED替代白炽灯、荧光灯的照明时代即将来临。

另外,LED白色光源的取得主要有两种途径:一是蓝光LED芯片加上RGB荧光粉激发,RGB基色按比例混合后生成白光;二是紫外光加上荧光粉激发生成白光;三是利用新型的外延材料制作发白光的LED芯片,这是最终的照明光源发展模式。

1.2.4大功率LED芯片目前,市场上常见的芯片的电流有50mA、70mA、100mA、150mA、200mA、350mA、700mA.等。

对于大功率蓝、绿光芯片,目前常见的有以蓝宝石(AL2O3)或碳化硅(SiC)为衬底的正装芯片。

目前普遍采用倒装芯片的方式封装,一是能提高出光效率;二是可以降低热阻,以利LED芯片点燃时能将热量尽快传出去。

在选用LED时,如果要求不高,就要按照颜色、芯片面积、驱动电流、裸晶亮度这些指标来选择。

如果为了确定LED芯片要选用什么支架(热沉),则要考虑LED芯片的面积和高度。

所以无论是LED封装厂还是灯具厂,如果要做出好的器件或灯具,首先要考虑的是LED芯片指标,然后再根据封装后LED器件的技术指标选择芯片。

这样才能做出好的器件和好的灯具。

大功率LED因其材料和制造工艺的影响,在封装后必须对其光通量、光强、色温、角度、热阻等指标进行测试和分档,以确保批量产品的设计参数一致。

1.2.5 大功率LED芯片制造技术的发展趋势目前,大功率LED芯片存在的问题是大部分电能消耗在发热上,所以发光效率很低,而发热却十分严重。

大功率LED最终的功率效率取决于整个生产流程中的电注入效率、内量子效率、出光效率、封装效率、光转换效率。

当前,最大的技术问题是提高内量子效率和出光效率,降低光衰(提高寿命)与降低成本。

二、LED的封装LED芯片只是一块很小的固体,它的两个电极要在显微镜下才能看见,加入电流后就会发光。

为了实现输入信号、保护芯片正常工作、输出可见光的功能,在制作工艺上除了要对LED的两个电极进行焊接,从而引出正、负电极外,同时还要对LED芯片和两个电极进行封装保护。

LED的核心发光部分是由P型和N型半导体构成的PN结芯片,当注入PN结的电子与空穴产生复合时,就会发出可见光、紫外光和近红外光。

但PN结区发出的光子是非定向的,即向各个方向发射有相同的概率,因此并不是芯片产生的所有光都可以发射出来。

发光的多少取决于半导体材料的质量、芯片结构、几何形状、封装内部材料与包封材料。

因此,对于LED 的封装,要根据LED芯片大小、功率大小来选择。

2.1 引脚式封装LED引脚式封装采用引线架作为各种封装外形的引脚,将LED芯片黏结在引线架上。

芯片的正极用金丝键合连到另一引线架上,负极用银浆黏结在支架反光杯内或用金丝和反光杯引脚相连,然后顶部用环氧树脂包封,做成直径不同的圆形外形。

LED封装的作用是保护芯片、焊线金丝不受外界侵蚀,固化后的环氧树脂可以形成不同的形状而起到透镜的功能,从而控制光的发射角。

芯片的折射率与空气折射率相差很大,使芯片内部的全反射临界角很小,因此芯片发光层产生的光只有小部分被取出,大部分在芯片内部经多次反射而被吸收。

选用相应折射率的环氧树脂作为过渡,可以提高芯片的出光效率。

环氧树脂构成的管壳具有很好的耐湿性、绝缘性和高机械强度,对芯片发出的光的折射率很高,并且可以选择不同折射率的封装材料。

芯片外形的几何开形状对出光效率的影响是不同的,出光光强的分布与芯片结构、光输出方式、封装透镜所用的材料和形状有关。

引脚封装最常用的是Φ3mm、Φ5mm、Φ8mm和Φ10mm单芯封装方式。

对于引脚封装的LED,总的要求如下:A、出光效率要高,要选择好的芯片和封装材料进行一次光学设计,采用合适的工艺,精心操作,达到理想的出光率。

B、均匀性好,合格率高,黑灯率控制在3/10000。

C、光斑均匀,色温一致,引脚干净无污点。

2.1.1 光学设计的基本概念将LED芯片封装成LED光电器件,必须进行光学设计,这种设计在业务称为一次光学设计(即封装设计)。

主要是决定发光器件的出光角度、光通量大小、光强大小、光强分布、色温范围和色温分布等。

在使用LED发光器件时,整个系统的出光效果、光强、色温的分布状况也必须进行设计,这称之为二次光学设计。

二次光学设计必须在一次光学设计的基础上进行。

一次光学设计是保证每个LED发光器件的出光质量,二次光学设计是保证整个发光系统(或灯具)的出光质量。

引脚式封装出光效率的高低、效果的好坏,关键是由一次光学设计的芯片、支架、模粒三大要素决定的:·LED芯片是发光的主体,发光多少直接与芯片的质量有关。

·支架承载着芯片,起固定芯片的作用。

支架碗的形状大小及与芯片的匹配,对出光效率起着重要作用。

·模粒灌满环氧树脂后就成为透镜,出光的角度和光斑的质量都与模粒形成的透镜有关。

根据三要素之间的关系,一次光学设计可分为折射式、反射式和折反射式三种。

折射式:折射式LED设计的主要对象就是设计折射面的面形,即模粒的形装。

聚光面可以分为球面和非球面,包容的立体角有限,有70%~80的光从封装的侧面泄漏,因此效率低。

在管芯处增加反光杯,可以将管芯侧面发出的光线收集,在一定程度上可以提高集光效率,但会增加发光面的尺寸,从而增大发散角。

如要要求光束很窄,近似平行光时,必须增大LED封装尺寸,相当于加长焦距,因而限制了应用范围。

因此,增加反光杯不能从根本上解决集光效率低的问题。

集光效率与聚光面所包容的立体角成正比,立体角越大,集光效率就越高。

折射式LED 利用单个折射面聚光,包容立体角较小,聚光能力有限。

只有采用反射式才能大幅度提高包容的立体角。

反射式:背向与正向背向反射式的反射面为一镀有反射膜的抛物面,管芯位于抛物面的焦点上,发出的光线经抛物面反射,光线的出射方向与管芯的发光方向相反。

这种方式的集光率可达80%以上,但实际使用时有两个问题:一是LED横向比纵向尺寸大四倍,只能适用于很薄的情况中;二是光束中心处发散角稍大。

另外,背向反射式电极和管芯对光线有遮挡。

正向反射式的反射面仍是抛物面,只不过使用的是抛物面的侧面部分,光线入射角大于45度,满足全反射条件,可实现80%以上的集光效率。

正向反射式LED不用镀膜,工艺简单,其横向尺寸与纵向尺寸相当,光束发散角小,并且光线没有遮挡。

折反射式:折反射式LED管芯正面发光较强且纵向尺寸小,在正向反射式的基础上增加一个折射面而起到聚光的作用。

与现有LED不同的是,这种方式将侧面泄漏的光线向前反射,从而增大了集光效率。

正向反射式和折反射式的立体角可以分别达到4.7和5,比目前的折射式LED集光效率提高两倍以上,这种新型的光学设计的LED具有出光效率高和光束质量好等优点。

要使封装的LED出光效果好,必须认真选择封装材料(环氧树脂)的折射率和透光率。

根据光折射率的规则,环氧树脂的折射率最好应在1.7~1.8之间,但是,目前环氧树脂的折射率只能达到1.5,所以对新的封装材料的研究是努力提高其折射率,使之能达到1.6以上,这样出光效率才会提高。

引脚式封装是目前LED封装中最普通,最常用的一种封装形式,但目前引脚式封装普遍存在着散热、发光效率、使用寿命及器件的一致性问题。

因此,在封装方面所使用的材料、工艺等有待提高。

目前,采用硅树脂调和荧光粉做成Ø5mm的白光LED,其使用寿命可以提高到上万小时。

2.1.2 平面发光器件的封装平面发光器件是由多个发光二极管芯片组合而成的结构型器件。

如面发光显示器、数码管、符号管、“米”字管、矩阵管、光柱等。

使用发光二极管做成的平面显示器与其它显示器件相比,具有工作电压低、省电、多色、色彩鲜明、寿命长、耐振等特点。

数码管:LED发光显示器可由数码管、“米”字管、符号管和矩阵管组成各种显示器件。

数码管有反射罩式、单片集成式,它们大都理由多个芯片以共阳极和共阴极两种电路组成。

反射罩式数码管:一般用白色塑料做成带反射腔的7段式外壳,将LED芯片黏在与反射罩的7个反射腔互相对应的印制电路板上。

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