LED的基本知识
led的基本知识
LED半导体发光二极管工作原理、特性及应用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。
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，所以光仅在靠近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灯具结构基础知识
LED灯具结构基础知识目录1. LED灯具概述 (2)1.1 LED灯具的发展历程 (2)1.2 LED灯具的分类 (3)1.3 LED灯具的优势与应用 (4)2. LED灯具的结构基础 (5)2.1 LED发光芯片 (6)2.1.1 LED芯片的原理 (8)2.1.2 LED芯片的封装技术 (9)2.2 LED发光器件 (10)2.2.1 LED发光二极管的结构 (12)2.2.2 LED发光二极管的分类 (13)2.3 电源驱动部分 (14)2.3.1 电源驱动电路 (15)2.3.2 驱动电源的选择与配置 (17)2.4 散热与防护设计 (18)2.4.1 散热设计 (19)2.4.2 防护等级标准 (21)3. LED灯具的设计与制作 (21)3.1 灯具设计流程 (23)3.2 灯具材料选择 (24)3.3 灯具外壳设计 (25)3.4 灯具组装与测试 (27)3.5 灯具质量检验 (28)4. LED灯具的安装与维护 (29)4.1 LED灯具的安装步骤 (31)4.2 正确的安装环境与位置 (32)4.3 LED灯具的日常维护 (32)4.4 LED灯具故障诊断与修理 (34)5. LED灯具的环保与安全 (35)5.1 LED灯具的环保特点 (36)5.2 LED灯具的安全性 (37)5.3 灯具的能效标准与认证 (38)6. LED灯具的未来发展 (39)6.1 新技术的应用 (41)6.2 智能控制技术 (42)6.3 LED照明行业的发展趋势 (42)1. LED灯具概述LED光源：将电能转化为光能，产生光线。
LED光源通常由半导体芯片、草胚基座、金属支架等组成。
灯罩：用于保护LED光源，防止灰尘、水分等杂质进入，同时具有装饰作用。
LED灯具的结构基础知识是学习LED灯具性能、设计、应用及发展的关键。
通过对这些基本组成部分的了解，我们可以更好地选择和使用LED灯具，实现更高效、节能的照明效果。
LED灯具结构基础知识
LED灯具结构基础知识LED灯具是一种使用LED（发光二极管）作为光源的照明设备。
它具有节能、环保、寿命长和多种颜色选择等优点，已经成为替代传统照明设备的首选方案。
要了解LED灯具的结构基础知识，需要从以下几个方面来介绍。
一、光源选择LED灯具的核心部分是LED芯片。
LED芯片的种类繁多，一般可分为单色LED和多色LED。
单色LED只能发出一种颜色的光，通常为红、绿、蓝三种颜色。
多色LED可以发出多种颜色的光，通过控制不同的颜色的LED芯片亮度来实现色彩的变化。
二、灯具结构1.灯头：灯头是连接LED灯具和灯座的部分，通常采用E26、E27、GU10等标准灯头规格。
不同的灯头适用于不同的安装方式和场景需求。
2.灯体：灯体是LED灯具大部分的承载部分，主要由灯壳、灯罩和散热材料等组成。
灯壳一般采用金属或塑料材质，具有良好的耐腐蚀和散热性能。
灯罩用来保护LED芯片和散射光线，同时还可以起到美化灯具外观的作用。
散热材料通常采用铝材或陶瓷材料，用来有效散发LED芯片产生的热量，保证LED的工作温度在合理范围内。
3.散热结构：由于LED灯具在工作过程中会产生较多的热量，所以必须采取合适的散热措施以保证LED的可靠性和寿命。
常见的散热结构包括散热片、散热鳍片、散热模组等。
这些结构可以增大LED灯具与周围环境的接触面积，提高散热效率。
4.电源：LED灯具的电源通常采用交流电源或直流电源，其中直流电源是典型的电子转换器。
电源的主要功能是将电网的交流电转换为LED所需要的直流电，并提供相应的稳定电流和电压给LED芯片工作。
同时，电源还需要具备防潮、防过压、过流和过载保护等功能。
三、常见类型根据不同的照明需求，LED灯具有多种不同的类型，如LED灯泡、LED筒灯、LED射灯、LED灯带等。
这些类型的LED灯具在结构上也有所差异，但其基础结构和原理是相似的。
综上所述，LED灯具的结构基础知识包括光源选择、灯具结构和常见类型等。
LED基础知识
（一）LED简介1、 LEDLED为Light Emitting Diode(发光二极管)的缩写。
LED是一种半导体固体器件，LED的最显著优点是使用节能，环保，和使用寿命长。
由于采用了鎵、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AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED，可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。
2.LED照明术语波长：光的色彩强弱是可以通过数据来描述，这种数据叫波长。
能见到的光的波长，范围在380至780nm之间。
单位：纳米（nm）亮度：亮度是指物体明暗的程度，定义是单位面积的发光强度。
单位：尼特（nit）光强：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。
单位：烛光（cd）光通量：光源每秒钟所发出的可见光量之总和。
单位：流明（Lm）光效：光源发出的光通量除以光源的功率。
它是衡量光源节能的重要指标。
单位：每瓦流明（Lm/w）。
显色性：光源对物体呈现的程度，也就是颜色的逼真程度。
通常叫做"显色指数"。
单位：Ra。
色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。
单位：开尔文（k）。
眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，所造成的视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。
同步性：两个或两个以上LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的同步方式运行，同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。
防护等级：IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级，由两个数字所组成，第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵人的等级（分0-6级），第二个数字代表灯具防湿气、防水侵人的密封程度（分0-8级），数字越大表示其防护等级越高。
LED中基本知识概述及计算方法
一. LED显示屏的特点：亮度高，目前户外单灯的亮度已超过6,000mcd;功耗低，具有较高的光电转换效率;寿命长，LED寿命长达200,000小时以上;响应速度快，ns级，无余灰;低电压低电流驱动，易于与计算机接口;屏幕尺寸可大可小，最大可以作到300m2;视角大，室内屏视角大于±60度，室外屏视角大于±80度;视距可通过选择不同直径与不同点距的产品来调整，小到几十厘米，大到几百米均可满足要求;组态灵活，简单到数码显示，复杂到全彩色视屏都有不同种类的产品可以满足要求，室内室外都有相应的产品;易与计算机接口，支持软件丰富。
生产成本的不断下降，价格越来越被更多人们所接受。
二. LED显示产品可广泛应用于：交通、广告、新闻、体育、金融、证券。
在商业领域，各商场都可采用LED显示屏作为商业广告和顾客引导的媒体。
电子显示屏已成为显示商场档次的标志之一。
三. LED显示屏的分类：根据应用场地区分，可分为室内屏(基本单位为模块或数码管)及户外屏(单灯)和半户外显示屏。
根据基色区分，可以分为单色屏、双基色屏(红、绿色，同时发光时显示黄色)、全彩色屏(红、绿、蓝三基色)和伪彩显示屏。
根据功能区分，可分为A ：条屏：LED窗帘屏、LED通透屏、LED镂空屏、LED网格形屏、LED灯条彩幕显示屏、LED条状显示屏等,B : 图文屏:以显示文字、符号、图片为主C :视屏:D :数码屏:仪器仪表显示数字的，不做为我们的参考E ：点阵数码混合屏：表贴型，只显示汉字、数字、图片等四. 汉字都是16*16(最小单位)点阵。
即四个模块可以显示一个汉字。
五. 室内LED显示屏的构成：模块→单元板→→LED显示屏六. 户外LED显示屏构成LED单灯→模组→→箱体→→LED显示屏→套件七. LED显示屏安装方式：贴墙式，屋顶式，镶墙式，吊挂式，落地式，立柱式一、基础知识概要1.LED显示屏专业术语解释1 ：什么是LED?LED是发光二极管的英文缩写(Light emitting diode),显示屏行业所说的“LED”，特指能发出可见光波段的LED;2 :什么是像素?LED显示屏的最小发光像素，同普通电脑显示器中说的“像素”含义相同;3：什么是像素距(点间距) ?由一个像素点中心到另一个像素点中心的距离;4：什么是LED显示模块?由若干个显示像素组成的，结构上独立、能组成LED显示屏的最小单元。
《LED灯基本知识》课件
3
更加便捷
新型LED灯具有更加便携、轻便，且寿命更长的优势，因此使用起来更加方便快捷。
如何选择LED灯
1 品牌厂家
2 性价比
购买时应优先选择质量 好的品牌厂家，同时也 要对比多个品牌和型号。
选择与定价合理的LED 灯，而不是单纯选择便 宜的产品。
3 光输出和色度
根据实际的需求选择适 当的光输出和色度，以 满足实际的使用要求。
LED灯基本知识
在本课件中，你将学到LED灯的一切基础知识，从它的简介到维护和保养， 让我们开始学习吧！
LED灯简介
什么是LED灯？
LED代表发光二极管，是电力 和照明行业的一项最先进技术。
LED灯带
LED灯带是一种非常流行的照 明方式，它可以让你在任何地 方实现亮丽的光束。
LED招牌
许多企业和商铺都选择LED招 牌，它既经济又节能，同时也 具有高亮度和长寿命等优点。
LED灯的应用领域
路灯和景观照明
LED路灯可为城市的夜景带来良好的照明效果，同时也为公共街道提供了与众不同的照明体验。
显示屏和投影仪
LED显示屏和投影仪可为电影院、会议室、体育场馆等场所提供清晰的画面和完美的视觉效果。
园艺和温室照明
由于可控性强且照射效果好，LED灯在种植业中被广泛应用，并且已成为最佳照明源之一。
LED灯的维护与保养
清洁
定期擦拭灯泡的表面以确保 清洁状态，这有助于保护灯 泡并延长使用寿命。
避免震动
LED灯比传统灯泡更脆弱， 应避免灯泡振动以免影响其 使用寿命。
环境温度
LED灯通常在适宜的环境温 度下使用效果更佳，因此应 该避免灯泡超出其工作范围 的温度范围。
水族馆照明
LED灯已经成为水族馆照明的主流方式，因为它们创造出的环境可以模拟海洋自然光。
LED基础知识介绍
8、电源座：模组/单元板上的供电端子，用于板子接入直流工作电压。
9、牛角座/排针：模组/单元板上的作信号输入端，起信号传输作用。
各材料用途/功能简介
基础 知识
10、底壳：用于装灯板，主要起固定及防水作用。
11、面罩：盖于灯面，起均衡墨色的作用，户外面罩还能保护灯管。
配套材料介绍
基础 知识
1、 转接板：简称HUB板，主要的功能是按接口定义排列信号。不同型号的单元板/模组需按照与其接口 定义相同的HUB板搭配使用，这条信息传输才不会出现异常；
坐立式安装 主要适用于户外广告led电子显示屏，安装地点主要 是建筑物的屋顶，随着建筑物高度的增加要考虑的防 风级别也要随着增加。
基础 知识
立柱式安装 多用于户外广告led显示屏的安装，视野开阔、周围比较空旷的地方，如广场、停车场等。 根据屏体面积的大小又可以分为单立柱和双立柱式的安装。
单元板/模组介绍
不同的亮度环境，模组能够智能调节不同的电流大小，实现节能减排。
各材料用途/功能简介
基础 知识
3、恒流驱动IC：16位移位锁存器，控制列信号。
芯片类型 芯片代码 芯片型号
芯片功能
芯片用处
PWM 驱动芯片
PWM-SS
1)、内建PWM高刷新算法，具备高刷新(3840Hz)、高灰阶(14-16Bit
SUM2035/ SM16259/ ICN2055
LED显示屏安装介绍
LED显示屏安装模式
基础 知识
LED屏的整屏安装有两种模式：单元板/模组（磁吸）屏，箱体屏；
单元板/模组屏、： 由显示单元板/模组、开关电源、排线、电源线、控制卡(发送卡+接收卡)、磁铁、方管(龙骨、 镀锌板、角铁、铝型材等)等。
LED灯具的结构基础知识
LED灯具结构基础知识一．概述LED灯具，既使用LED为发光源制作的应用型照明灯具。
主要应用于室外景观亮化、特种装饰亮化应用.室内装饰与照明、道路照明等。
㈠，作为新型的照明灯具，LED灯具相比于传统灯具有着巨大的优势，其主要优点有:1、节能.白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4。
2、长寿. 实际寿命可达5万小时以上,为一般光源的几倍甚至几十倍。
3、高纯度，鲜艳丰富的色彩。
目前LED产品几乎覆盖了整个可见光谱范围，且色彩纯度高。
4、固体发光，抗震性能好，牢固可靠。
5、动态的色彩控制，明暗可调，三原色的LED组合可采用PWM实现颜色的变化。
6、LED有很强的发光方向性，光通量利用率高，且体积小，易于LED灯具的外观设计和光强分布的控制。
7、LED可采用直流低压供电，安全可靠。
8、LED灯具的发光效率高，目前量产使用的白光LED最高可以做到120lm/W。
9、绿色照明，不含汞等有害物质。
㈡,LED灯具劣势：1：LED灯具造价高一套LED灯具的价格是一套节能灯具的十倍甚至几十倍。
2：大功率LED光效低3W以上大功率LED出光效率低于高压钠灯等，LED的节能只能相对于50W 以内灯具而言。
在50W以上高亮度照明上远不如高压钠灯。
3：LED发热量大特别是大功率灯具，发热量大导致LED灯具对散热器件的要求更为严格，相应增加了LED灯具的体积。
降低了大功率灯具的灵巧性。
㈢,LED灯具与传统灯具对比二、LED 灯具类型1 .按防触电保护类别划分0类灯具：依靠基本绝缘作为防触电保护，万一基本绝缘失效，防触电保护就只 好依赖环境。
I 类灯具：防触电保护不仅依靠基本绝缘，还包括附加的安全措施，即把易触及 的导电部件连接到固定线路中的保护接地导体上，使可触及的导电部件在万一基本绝 缘失效时不致带电。
（0类灯具+地线）II 类灯具：防触电保护不仅依靠基本绝缘，而且具有附加安全措施，如双重绝缘 或加强绝缘，但没有保护接地的措施或依赖安装条件。
LED 基础必备知识
LED一、基本术语：1、正向电压VF 单位：v 伏特LED从P极至N极流过20mA电流时，LED两端电压为正向电压。
2、反向电流IR 单位：uA 微安LED两端反向加5V电压，N极至P极流过的电流为反向电流。
3、亮度IV 单位：cd 坎德拉mcd 毫坎德拉人能看到的辐射线叫光。
一单位时间内发出射线的能量为1流明。
一单位立体角发出1流明的光称为1坎德拉。
4、波长入单位：nm 纳米 1 nm=10-9m光是电磁波，波长决定颜色。
人能看到的光波：380nm—780nm，波长短寿命短。
入P---峰值波长入D1/2两个半功率角的和。
以下光强分布曲线图说明该LED视角为30度。
二、日氩LED可靠性试验检测标准如下，其它LED以此作参考。
1、测试项目及结果标准及方法：JISC7021（1997）A-1三、注意事项：（一）安装条件1、安装管脚时，管脚弯曲应在距胶体底部3mm处或之外弯曲；不要将管脚的底部作为支点。
2、焊接前先插件，不要在管脚步底部施加任何压力，因力会导致对LED的破坏。
3、插件管脚与插孔要在一直线上。
（二）焊接条件1、最大允许条件焊接：烙铁≤30W，温度≤300℃，时间≤3S，焊接位置≥3mm浸锡：预热≤100℃，预热时间≤60S，浸炉温度≤260℃，浸锡时间≤5S，浸锡位置≥3mm2、高温时，不能给管脚施加压力。
3、焊接后不要改变LED位置。
4、LED焊接后恢复常温前，胶体要避免机械冲击或振动。
5、要在室温下切脚。
（三）热的产生：0.5℃/mW（四）静电和振荡会损坏LED建议：1、操作时要配戴静电环、静电手套2、仪器设备，机械接地。
3、检测最终产品是否被静电损坏。
方法：通1mA电流LED是否发光，发光即为良品，不发光即击穿。
（五）化学物质影响LED环氧树脂变质、变色。
四、LED发光二极管主要检验内容及标准（参考）1、外尺寸GB2828-87 AQL=0.65①胶体尺寸：长、宽、高是否符合规格书尺寸，误差±0.1②卡位尺寸：2002年规定误差±0.2③管脚间距：规格书±0.2④切脚尺寸：⑤管脚横截面尺寸：2、外观GB2828-87 AQL=0.65①胶体尺寸：多胶少胶±0.2②胶体颜色、管腿颜色：变色、氧化、腐蚀③偏心：芯片偏离LED中心1/2位置④气泡：＞0.2mm或＞晶片1/3尺寸NG⑤杂物：＞0.2mm NG⑥外伤：3、光学特性①发光强度IV GB2828-87 AQL=0.1分档范围：1∶（1.3～1.5）为一档通用性：可选择邻近档次混用，以20mA点亮比较为准。
LED基本知识
光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源 的光效。单位：流明 /瓦（lm/W）
光谱辐射功率最大的波长
用某一光谱色，按一定比例与一个确定的标准照明体（如CIE标准照明体A,B,C或 D65)相混合而匹配出样品色，该光谱色的波长就是样品色的主波长。
根据光谱功率分布P（λ）曲线，用分光光度法求和和来近似积分
3000K-5000K为中间色温，有爽快的感觉；色温在5000K以上有冷的感觉。
驱动发光二极管正常工作的额定正向激励电流，由LED芯片决定
通过发光二极管的正向电流为确定值时，在两极间产生的电压降
被测发光二极管的反向电流为确定值时，在两极间产生的电压降
加在发光二极管的反向电压为确定值时，通过发光二极管的电流
只40W的普通直管形荧光灯的光通量为2800lm左右，为白炽灯的6--8倍
光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量称为光源在该方向的发光强度，简 称光强
单位被照面上接收到的光通量称为照度。如果每平方米被照面上接收到的光 通量为 1（1m），则照度为1（1x）。单位：勒克斯（1x）。 1勒克斯 （1x）相当于被照面上光通量为1流明（1m）时的照度
灯具效率(又称灯具光输出比)是用来评估灯具之能源效率的一项重要标准， 其值是将装有光源的灯具所发出之光通量除以所装光源本身所发出光通量所
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LED基本知识
PENKE 1
一、
LED的结构及发光原理
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。
LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的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，
所以LED的抗震性能好。 LED结构图如下图所示
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型
半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与
多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结
加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管
叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED
阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
二、LED光源的特点
1. 电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一
个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。
2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%
3. 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，
并且适合于易变的环境
4. 稳定性：10万小时，光衰为初始的50%
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LED基本知识
PENKE 2
5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级
6. 对环境污染：无有害金属汞
7. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和
带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次
变为橙色，黄色，最后为绿色
8. 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格
相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。
三、单色光LED的种类及其发展历史
最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的
材料是GaAsP，发红光（λ
p
=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，
相应的发光效率约0.1流明/瓦。
70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和
橙光（λ
p
=610nm），光效也提高到1流明/瓦。
到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。
90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使
LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光
效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λ
p
=530nm）的光效可以达到50流明/
瓦。
四、单色光LED的应用
最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示
屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，
在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红
色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用
了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。
汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车
灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追
尾事故的发生。
另外，LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。
五、白光LED的开发 :对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED
开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝
光（λ
p
=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄
色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，
约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光
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LED基本知识
PENKE 3
混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组
成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。（如下图所示）
表一列出了目前白色LED的种类及其发光原理。目前已商品化的第一种产品为蓝光单晶
片加上YAG黄色荧光粉，其最好的发光效率约为25流明/瓦，YAG多为日本日亚公司的进口，
价格在2000元/公斤；第二种是日本住友电工亦开发出以ZnSe为材料的白光LED，不过发光
效率较差。
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LED基本知识
PENKE 4
从表中也可以看出某些种类的白色LED光源离不开四种荧光粉：即三基色稀土红、绿、
蓝粉和石榴石结构的黄色粉，在未来较被看好的是三波长光，即以无机紫外光晶片加R.G.B三
颜色荧光粉，用于封装LED白光，预计三波长白光LED今年有商品化的机机会。但此处三基
色荧光粉的粒度要求比较小，稳定性要求也高，具体应用方面还在探索之中。
表 一 白 色 LED 的 种 类 和 原 理
芯片数 激发源 发光材料 发光原理
蓝色LED InGaN/YAG InGaN的蓝光与YAG的黄光混合
成白光
蓝色LED InGaN/荧光粉 InGaN的蓝光激发的红绿蓝三基色
荧光粉发白光
蓝色LED ZnSe 由薄膜层发出的蓝光和在基板上激
发出的黄光混色成白光
1
紫外LED InGaN/荧光粉 InGaN的紫外激发的红绿蓝三基色
荧光粉发白光
2 蓝色LED 黄绿LED InGaN、GaP 将具有补色关系的两种芯片封装在
一起，构成白色LED
3
蓝色LED 绿色LED 红色LED InGaN
AlInGaP
将发三原色的三种小片封装在一
起，构成白色LED
多个 多种光色的LED InGaN、GaP AlInGaP 将遍布可见光区的多种光芯片封装
在一起，构成白色LED
采用LED光源进行照明，首先取代耗电的白炽灯，然后逐步向整个照明市场进军，将会
节约大量的电能。近期，白色LED已达到单颗用电超过1瓦，光输出25流明，也增大了它的
实用性。表二和表三列出了白色LED的效能进展。
表 二 单 颗 白 色L ED 的 效 能 进展
年份 发光效能（流明/瓦） 备注
1998 5
199 15 相若白炽灯
2001 25 相若卤钨灯
2005 50 估计
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LED基本知识
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表三 长远发展目标
单颗白色LED
输入功率 10瓦
发光效能 100流明/瓦
输出光能 1000流明/瓦
六、业界概况
在LED业者中，日亚化学是最早运用上述技术工艺研发出不同波长的高亮度LED，以及
蓝紫光半导体激光（Laser Diode；LD），是业界握有蓝光LED专利权的重量级业者。在日亚
化学取得兰色LED生产及电极构造等众多基本专利后，坚持不对外提供授权，仅采自行生产
策略，意图独占市场，使得蓝光LED价格高昂。但其他已具备生产能力的业者相当不以为然，
部分日系LED业者认为，日亚化工的策略，将使日本在蓝光及白光LED竞争中，逐步被欧美
及其他国家的LED业者抢得先机，届时将对整体日本LED产业造成严重伤害。因此许多业者
便千方百计进行蓝光LED的研发生产。目前除日亚化学和住友电工外，还有丰田合成、罗沐、
东芝和夏普，美商Cree，全球3大照明厂奇异、飞利浦、欧司朗以及HP、Siemens、 Research、
EMCORE等都投入了该产品的研发生产，对促进白光LED产品的产业化、市场化方面起到了
积极的促进作用。
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