1) 光基础
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LED是发光二极体( Light Emitting Diode, LED)的简称,也被称作发光二极管,这种半导体组件发展以来一般是作为指示灯、显示板,但目前随着技术增加,已经能作为光源使用,它不但能够高效率地直接将电能转化为光能,而且拥有最长达数万小时~10 万小时的使用寿命,同时具备不若传统灯泡易碎,并能省电,同时拥有环保无汞、体积小、可应用在低温环境、光源具方向性、造成光害少与域丰富等优点。
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随着白光LED的出现与更多科技的导入,目前在家用电器及笔记本电脑的指示灯、汽车防雾灯、室内照明等照明设备日渐蓬勃,LED的应用越来越普遍。
LED的发明
在1955年时,美国无线电公司(Radio Corporation of America)的Rubin Braunstein发现了砷化鎵(GaAs)与及其他半导体合金的红外线放射作用,而1962年美国通用电气公司(GE)的Nick Holonyak Jr则开发出可见光的LEDLED。不过,LED真正的起飞是在1990年
代白光LED出现后,才开始渐渐被重视,而应用面越来越广。
LED的发光原理俞小凡老公
LED是一种可以将电能转化为光能的电子零件,并同时具备二极体的特性,也就是具备一正极一负极,LED最特别的地方在于只有从正极通电才是会发光,故一般给予直流电时,LED会稳定地发光,但如果接上交流电,LED会呈现闪烁的型态,闪亮的频率依据输入交流电的频率而定。LED的发光原理是外加电压,让电子与电洞在半导体内结合后,将能量以光的形式释放。目前全球产业所发展出的不同种类LED能够发出从红外线到蓝之间不同波长的光线,而业界也有紫~紫外线的LED,近年来LED最吸引人的发展是在蓝光LED上涂上萤光粉,将蓝光转化成白光的白光LED产品。LED之所以被称为世纪新光源,原因在于LED具备点光源与固态光源的特性,能够节省能源、高耐震、寿命长、体积小响应快速、并且彩饱和度高。
LED的顏:
由于随着LED的制造材料不同,产生出来的光子拥有的能量也不同,故业界透过制造材料来控制LED发光的波长,进而产生拥有不同光谱与顏的各种LED。
全球第一颗LED采用的材料是砷(As) 化鎵(Ga),工作电压为1.424V,其发出的光线为红外光谱。之后,业界发展出以磷(P)化鎵(Ga)作为LED的材料,工作电压为2.261V,发出的光为绿光。业界早期就透过这2种型态LED所需的材料,调配出从红外线到绿光范围内所有波长的LED产品,发展出常见的红光LED、黄光LED、橙光LED等等,这3大类LED因为使用了鎵、砷、磷3种元素,故被称为3元素LED,而蓝光LED、绿光LED与红外光LED则被称为2元素LED。业界后来发展出采用混合铝(Al)、钙(Ca) 、銦(In)和氮(N)共4种元素的4元素LED,就能够发出所有可见光范围与部份紫外线光谱的光线。
LED的亮度:
在讨论LED产品会看的发光亮度有3种单位,分别是照度单位勒克司(Lux)、光量单位流明(Lumen;lm)、发光强度单位烛光(Candle power;CD),3种单位各自有适合使用的领域,但是在数值上是互通的。
1 CD表示完全辐射的物体,在白金凝固点温度下,每六十分之一平方公分面积的发光强度。适合用在主动发光灯具领域,如白热灯泡。
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1 lm表示1 CD光照射在距离为1公分,面积为1平方公分平面上的光量。适合用在反射灯具与穿透灯具领域,如投影机。
1 Lux表示指1 Lm光量均匀分佈在1平方米面积上的照度。适合用在摄影领域。
一般而言,单一LED的发光强度以CD为单位,并配上视角参数,而LED的发光强度从各位数mCD到5,000mCD不等。厂商在标示LED单一产品时,其发光强度规格是说LED在20mA电流下点亮时,最佳视角上和中心位置上发光强度最大点的发光强度。
LED的节能效益
基于环保立场以及节约能源诉求,全球各国政府重视LED与节能灯具带来的经济与节能效益,而厂商也看好这次照明革命的商机而纷纷投入。除了欧盟与美国国会均 进行阶段性禁止白炙灯泡的使用外,目前已经有加拿大宣佈2010年全面禁用白炙灯泡,而美国加州在内的部份州,也要在2012年禁止白炙灯泡,而澳洲则宣 佈在2010年全面禁止贩售白炙灯泡,中国、日本也有LED的奖励方案在规划中。
虽然目前市面上已经有另一种节能灯具产品省电型萤光灯 (CFL),但由于其照明品质仍
旧不够,啟动时间较一般白炙灯泡长,而且不能调整光源输出亮度,普及度仍不够高。LED则具备更多的节能效益,并且藉由技 术的提昇,亮度已经达到让人满意的程度,但价格高昂是一大问题,未来随着全球LED厂商的量产脚步加快,价格降低后可加速LED灯具的普及程度。
LED的寿命:
一般LED的发光寿命很长,产品大多标明为100,000小时以上,但事实上LED的亮度是会衰减的,在运用一段时间后,亮度会衰捡到原本的一半或甚至更少。但所幸随着业界技术的进步,减少LED亮度衰减问题的方案很多。在生产过程中,选用如4元素LEC材料能够拥有较久的亮度衰减週期,而厂商使用的LED工艺与成品究竟能耐用多久有很大的关係,配也是LED厂的生产关键。
LED的使用寿命,比一般白炙灯泡的1,000小时、日光灯具的1万小时,LED使用寿命可达5万小时,大幅降低灯具替换的成本。这项特性帮助LED 灯具在价格竞争上,有了将一般灯泡替换成LED的好理由,更可藉由这项优势,让许多原本因经济考量而不能全天开啟的环境,藉由LED照明让公共或私人场所 更安全。比如说公共停车场、冰箱等等应用范围,美
国最大零售业者威名百货(Wal-Mart),日前就已经将该公司的冷冻设备改採省电的LED产品。
LED较明显的缺点就是散热问题,不当的散热将导致LED灯具的光度与使用寿命衰减,所幸这部份藉由新技术的加持,渐渐也有了显着的改善。
LED的应用:
除了我们熟知的各种电子产品上面的LED指示灯外,LED屏幕、LED照明、液晶屏幕用的LED背光源、手机上按键的LED背光、新世代的OLED屏幕、PLED屏幕等等各式各样关于LED的应用正逐渐稳定的发展中,部份领域的LED应用因为市场发展趋于成熟,普及的速度开始加快,也无形中创造出惊人的商机。
目前高亮度白光LED光源,是目前美欧日LED大厂竞相研发的重点,预估到了2011年后,LED将在一般照明市场中大规模普及。虽然亚洲在2006年高亮度的生产规模占全球76%市佔率,不过白光LED光源专利为日本的日亚化(Nichia)和T.G.、美国的Cree以及欧洲的Philips Lumileds和Osram五大厂所掌握;中游模组虽无标准规格,但仍为国际大厂包括Na
tional、Laminar、Osram、Lumiled、 Vishay所主导;美国与日本也开始积极制订照明应用器具安规及能源标准。
LED现阶段最大的应用是手机按键的背光源,各种电子展品的指示灯,而最近应用在广告看板的大型LED屏幕,还有应用在液晶屏幕的背光源也越来越受到瞩目,LED的应用面日趋广泛。预 估在2007下半年可以看到更多LED产品的问世,而2008年LED照明产品能够进一步地下降到部份消费者能接受的程度,未来的发展端看各国政府积极应 用LED于公共事业的速度,可望加速LED价格的下滑,当消费者采用的程度也提高,届时产生的经济效益与节能效益很可观。
2) 配光
    LED是单向点光源,若聚集点功率
3) 琉璃月歌词光能耗计算
每经过一次透射损失10-15%,经过一次反射损失25-35%
4) 删除ie光的传输
   
5) 不同场合适应光强度
   
6) 灯具产品发展史
   
7) 灯具的种类及优、缺性能
    高压钠灯
    莹光灯
    水银灯
无极灯
    LED灯
8) LED灯具结构
LED组成结构及原材料。以普通直插式LED为例(如仪表上所用的LED指示灯),通常LED由以下几部分组成:支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂外壳等。其中支架主要起导电和支撑LED的作用,不同的LED使用的支架种类也不一样;银胶的作用主要是固定晶片以及导电,晶片是由能发光的半导体材料组成,是LED最核心的部分,晶片基本上决定了整颗LED的特性;金线的作用是连接晶片PAD(焊垫)与支架,并使其能够导通。环氧树脂的作用:保护LED的内部结构,可稍微改变LED的发光颜、亮度及角度。如下图:
光源、PCB板、铝基板、铝外壳、电源、引出线、支架(隧道灯)
9) LED概验
1LED原理LEDLight Emitting Diode即发光二极管的缩写,最早于1962年由GEGeneral Electric Company)研究人员Nick Holonyak Jr.发明。其I-V特性与普通二极管比较类似,所不同的是其内部PN结具有发光特性。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,即PN结。当PN结导通时,两种不同的载流子:空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向PN结。当空穴和电子相遇而产生复合,电子会跌落到较低的能阶,同时以光子的方式释放出能量,即辐射发光。任何二极管都会有此发光的特性(通常非可见光且发光效率非常低),不同的是发光二极管通过使用特殊的材料、特殊的工艺,使得PN结发光的效率提高,发光的频率一致,从而得到可使用的特定频率的光。通常所说的LED是指能发出可见光的发光二极管。
10) LED灯具发展史
LED所用半导体材料实际在20世纪初就被发现,但实际可用的LED最早是由舒淇早期照片GE公司研究人员Nick Holonyak Jr.( 尼克何伦亚克)1962年发明,当时所用的材料为GaAsP,发红光(
λp=650nm)。到20世纪70年代中期,引入元素InN,使LED产生绿光(λp=555nm),黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm)。到1996年,日本Nichia公司(日亚)成功开发出白LEDLED光谱得以健全,此后LED产业步入高速发展的轨道。
发展到现在,LED已不单局限在小功率指示和照明范围内,随着技术水平的提高,以其节能环保长寿命发光效率高的特性,在家用照明、汽车尾灯、路灯、灯饰、背光模组、多媒体显示等领域都有高速的发展。
前面也有提到,按照LED的构成及生产环节,通常将LED产业链划分为上、中、下游三部分。上游产品主要为单晶片;中游产品主要为晶粒;下流产品即为封装好的LED
目前上游晶片主要为欧美日企业所掌控,如美国CreeLumiledsGelCore,日本NichiaToyodaGosei,德国Osram。韩国及台湾厂商主要在中低端晶片部分进行竞争。
日美这些企业几乎掌握了上游产业大部分的专利技术,代表了整个LED产业的最高水平。日亚化学(Nichia)和丰田合成(ToyodaGosei)LED发展中占有重要地位,都形成了LED完整的产业链,其中日亚化学1994年第一个生产出蓝光芯片,并在专利技术方面具有垄断优
势;CreeGelCore等都有自己成熟的技术体系,但其在产业链上只集中在外延和芯片的制备上;Lumileds则关注于大功率LED的研发,在白光照明领域实力雄厚。
上、中游产业部分,日本企业几乎占据了全球LED产能的一半。除此之外,韩国及台湾地区的企业也有相当的实力。如Samsung、晶电、杰圆、元砷、光磊等厂商。