發(fā)光二極管（英語(yǔ)：Light-Emitting Diode，簡(jiǎn)稱(chēng)LED） 是一種能將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日能發(fā)出的 光已遍及可見(jiàn)光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛�。而用途也由初時(shí)作為指示燈、顯示板等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管已被廣泛地應(yīng)用于顯示 器、電視機(jī)采光裝飾和照明。由含鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二 極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光。因化學(xué)性 質(zhì)又分有機(jī)發(fā)光二極管OLED和無(wú)機(jī)發(fā)光二極管LED它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具 有單向?qū)щ娦�。�?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù) 合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波 長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)二極管的 電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：R=（E－UF）/IF式中E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的正常工作電流。發(fā)光二極管的核心部分是 由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流 子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制 作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱(chēng)LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。

白光LED燈

1993年，當(dāng)時(shí)在日本Nichia Corporation（日亞化工）工作的中村修二（Shuji Nakura） 發(fā)明了基于寬禁帶半導(dǎo)體材料氮化鎵（GaN）和銦氮化稼（InGaN）的具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的藍(lán)光LED，這類(lèi)LED在1990 年代后期得到廣泛應(yīng)用。理論上藍(lán)光LED結(jié)合原有的紅光LED和綠光LED可產(chǎn)生白光，但白光LED卻很少是這樣造出來(lái)的�，F(xiàn)時(shí)生產(chǎn)的白光LED大部分是 通過(guò)在藍(lán)光LED(near-UV，波長(zhǎng)450nm至470nm)上覆蓋一層淡黃色熒光粉涂層制成的，這種黃色磷光體通常是通過(guò)把摻了鈰的釔鋁石榴石 (Ce3+:YAG)晶體磨成粉末后混和在一種稠密的黏合劑中而制成的。當(dāng)LED芯片發(fā)出藍(lán)光，部分藍(lán)光便會(huì)被這種晶體很高效地轉(zhuǎn)換成一個(gè)光譜較寬（光譜 中心約為580nm）的主要為黃色的光。（實(shí)際上單晶的摻Ce的YAG被視為閃爍器多于磷光體。）由于黃光會(huì)刺激肉眼中的紅光和綠光受體，再混合LED本 身的藍(lán)光，使它看起來(lái)就像白色光，而其的色澤常被稱(chēng)作“月光的白色”。這種制作白光LED的方法是由Nichia Corporation所開(kāi)發(fā)并從1996年開(kāi)始用在生產(chǎn)白光LED上。若要調(diào)校淡黃色光的顏色，可用其它稀土金屬鋱或釓取代Ce3+:YAG中摻入的鈰 (Ce)，甚至可以以取代YAG中的部份或全部鋁的方式做到。而基于其光譜的特性，紅色和綠色的對(duì)象在這種LED照射下看起來(lái)會(huì)不及闊譜光源照射時(shí)那么鮮 明。另外由于生產(chǎn)條件的變異，這種LED的成品的色溫并不統(tǒng)一，從暖黃色的到冷的藍(lán)色都有，所以在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)以其出來(lái)的特性作出區(qū)分。

另一個(gè)制作的白光LED的方法則有點(diǎn)像日光燈，發(fā)出近紫外光的LED會(huì)被涂上兩種磷光體的混合物，一種是發(fā)紅光和藍(lán)光的銪

另 一種是發(fā)綠光的，摻雜了硫化鋅(ZnS)的銅和鋁。但由于紫外線會(huì)使黏合劑中的環(huán)氧樹(shù)脂裂化變質(zhì)，所以生產(chǎn)難度較高，而壽命亦較短。與第一種方法比較，它 效率較低而產(chǎn)生較多熱(因?yàn)镾tokesShift前者較大)，但好處是光譜的特性較佳，產(chǎn)生的光比較好看。而由于紫外光的LED功率較高，所以其效率雖 比較第一種方法低，出來(lái)的亮度卻相若。

最新一種制造白光LED的方法沒(méi)再用上磷光體。新的做法是在硒化鋅(ZnSe)基板上生長(zhǎng)硒化鋅的 磊晶層。通電時(shí)其活躍地帶會(huì)發(fā)出藍(lán)光而基板會(huì)發(fā)黃光，混合起來(lái)便是白色光。極性發(fā)光二極管的兩根引線中較長(zhǎng)的一根為正極，應(yīng)接電源正極。有的發(fā)光二極管的 兩根引線一樣長(zhǎng)，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。

LED單向?qū)�通性LED只能往一個(gè)方向?qū)�通（通電），叫作正向偏置（正向�?nbsp;壓），當(dāng)電流流過(guò)時(shí)，電子與空穴在其內(nèi)復(fù)合而發(fā)出單色光，這叫電致發(fā)光效 應(yīng)，而光線的波長(zhǎng)、顏色跟其所采用的半導(dǎo)體材料種類(lèi)與摻入的元素雜質(zhì)有關(guān)。具有效率高、壽命長(zhǎng)、不易破損、開(kāi)關(guān)速度高、高可靠性等傳統(tǒng)光源不及的優(yōu)點(diǎn)。白 光LED的發(fā)光效率，在近幾年來(lái)已經(jīng)有明顯的提升，同時(shí)，在每千流明的購(gòu)入價(jià)格上，也因?yàn)橥度胧袌?chǎng)的廠商相互競(jìng)爭(zhēng)的影響，而明顯下降。雖然越來(lái)越多人使用 LED照明作辦公室、家具、裝飾、招牌甚至路燈用途，但在技術(shù)上，LED在光電轉(zhuǎn)換效率(有效照度對(duì)用電量的比值)上仍然低于新型的熒光燈，是國(guó)家以后發(fā) 展民用的去向。

LED燈特性

發(fā)光二極管與白熾燈泡和 氖燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很小（有的僅零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通 過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。把它的管心 做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管可顯示0～9，10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字以及A，B，C，D，E，F(xiàn)等部分字母（必須區(qū)分大小 寫(xiě)）。

LED的光學(xué)參數(shù)

LED的光學(xué)參數(shù)中重要的幾個(gè)方面就是：光通量、發(fā)光效率、發(fā)光強(qiáng)度、光強(qiáng)分布、波長(zhǎng)。

發(fā)光效率和光通量

發(fā)光效率就是光通量與電功率之比，單位一般為lm/W。發(fā)光效率代表了光源的節(jié)能特性，這是衡量現(xiàn)代光源性能的一個(gè)重要指標(biāo)。

發(fā)光強(qiáng)度和光強(qiáng)分布

LED 發(fā)光強(qiáng)度是表征它在某個(gè)方向上的發(fā)光強(qiáng)弱，由于LED在不同的空間角度光強(qiáng)相差很多，隨之而來(lái)我們研究了LED的光強(qiáng)分布特性。這個(gè)參數(shù)實(shí)際意義很大，直 接影響到LED顯示裝置的最小觀察角度。比如體育場(chǎng)館的LED大型彩色顯示屏，如果選用的LED單管分布范圍很窄，那么面對(duì)顯示屏處于較大角度的觀眾將看 到失真的圖像。而且交通標(biāo)志燈也要求較大范圍的人能識(shí)別。

波長(zhǎng)

對(duì)于LED的光譜特性我們主要看它的單色性是否優(yōu)良，而且要注意到紅、黃、 藍(lán)、綠、白色LED等主要的顏色是否純 正。因?yàn)樵谠S多場(chǎng)合下，比如交通信號(hào)燈對(duì)顏色就要求比較嚴(yán)格，不過(guò)據(jù)觀察我國(guó)的一些LED信號(hào)燈中綠色發(fā)藍(lán)，紅色的為深紅，從這個(gè)現(xiàn)象來(lái)看我們對(duì)LED的 光譜特性進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究是非常必要而且很有意義的。

LED趨勢(shì)

隨著行業(yè)的繼續(xù)發(fā)展，技術(shù)的飛躍突破，應(yīng)用的大力推廣，LED的光效也在不 斷提高，價(jià)格不斷走低。新的組合式管芯的 出現(xiàn)，也讓單個(gè)LED管(模塊)的功率不斷提高。通過(guò)同業(yè)的不斷努力研發(fā)，新型光學(xué)設(shè)計(jì)的突破，新燈種的開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品單一的局面也有望在進(jìn)一步扭轉(zhuǎn)。控制軟 件的改進(jìn)，也使得LED照明使用更加便利。這些逐步的改變，都體現(xiàn)出了LED發(fā)光二極管在照明應(yīng)用的前景廣闊。

LED被稱(chēng)為第四代光源，具有節(jié)能、環(huán)保、安全、壽命長(zhǎng)、低功耗、低熱、高亮度、防水、微型、防震、易調(diào)光、光束集中、維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明等領(lǐng)域。

LED優(yōu)點(diǎn)：電光轉(zhuǎn)化效率高（接近60%，綠色環(huán)保、壽命長(zhǎng)（可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)）、工作電壓低（3V左右）、反復(fù)開(kāi)關(guān)無(wú)損壽命、體積小、發(fā)熱少、亮度高、堅(jiān)固耐用、易于調(diào)光、色彩多樣、光束集中穩(wěn)定、啟動(dòng)無(wú)延時(shí)；

LED缺點(diǎn)：起始成本高、顯色性差、大功率LED效率低、恒流驅(qū)動(dòng)（需專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)電路）。 相比之下，各種傳統(tǒng)照明存在一定的缺陷。

白熾燈：電光轉(zhuǎn)化效率低（10%左右）、壽命短（1000小時(shí)左右）、發(fā)熱溫度高、顏色單一且色溫低；

熒光燈：電光轉(zhuǎn)化效率不高（30%左右）、危害環(huán)境（含汞等有害元素，約3.5-5mg/只）、不可調(diào)亮度（低電壓無(wú)法啟輝發(fā)光）、紫外輻射、閃爍現(xiàn)象、啟動(dòng)較慢、稀土原料漲價(jià)（熒光粉占成本比重由10%上升到60~70%）、反復(fù)開(kāi)關(guān)影響壽命；體積大。

高壓氣體放電燈：耗電量大、使用不安全、壽命短、散熱問(wèn)題，多用于室外照明。

LED現(xiàn)狀

20 世紀(jì)90年代LED技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步,不僅是發(fā)光效率超過(guò)了白熾燈,光強(qiáng)達(dá)到了燭光級(jí),而且顏色也從紅色到藍(lán)色覆蓋了整個(gè)可見(jiàn)光譜范圍,這種從指示燈水平到 超過(guò)通用光源水平的技術(shù)革命導(dǎo)致各種新的應(yīng)用,諸如汽車(chē)信號(hào)燈、交通信號(hào)燈、室外全色大型顯示屏以及特殊的照明光源[1]  。

發(fā)光二極管應(yīng)用情況：

隨 著發(fā)光二極管高亮度化和多色化的進(jìn)展,應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展.從下邊較低光通量的指示燈到顯示屏,再?gòu)氖彝怙@示屏到 中等光通量功率信號(hào)燈和特殊照明的白光光源,最后發(fā)展到右上角的高光通量通用照明光源.2000年是時(shí)間的分界線.在2000年已解決所有顏色的信號(hào)顯示 問(wèn)題和燈飾問(wèn)題,并已開(kāi)始低、中光通量的特殊照明應(yīng)用,而作為通用照明的高光通量白光照明應(yīng)用,似乎還有待時(shí)日,需將光通量進(jìn)一步大幅度提高方能實(shí)現(xiàn).當(dāng) 然,這也是個(gè)過(guò)程,會(huì)隨亮度提高和價(jià)格下降而逐步實(shí)現(xiàn).[1]  

1. LED顯示屏

自20世紀(jì)80年代中期,就有單色和多色顯示屏問(wèn) 世,起初是文字屏或動(dòng)畫(huà)屏.90年代初,電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路 技術(shù)的發(fā)展,使得LED顯示屏的視頻技術(shù)得以實(shí)現(xiàn),電視圖像直接上屏,特別是90年代中期,藍(lán)色和綠色超高亮度LED研制成功并迅速投產(chǎn),使室外屏的應(yīng)用 大大擴(kuò)展,面積在100—300m不等.目前LED顯示屏在體育場(chǎng)館、廣場(chǎng)、會(huì)場(chǎng)甚至街道、商場(chǎng)都已廣泛應(yīng)用,美國(guó)時(shí)代廣場(chǎng)上的納斯達(dá)克全彩屏最為聞名, 該屏面積為120英尺×90英尺,相當(dāng)于1005m,由1900萬(wàn)只超高亮藍(lán)、綠、紅色LED制成.此外,在證券行情屏、銀行匯率屏、利率屏等方面應(yīng)用也 占較大比例,近期在高速公路、高架道路的信息屏方面也有較大的發(fā)展.發(fā)光二極管在這一領(lǐng)域的應(yīng)用已成規(guī)模,形成新興產(chǎn)業(yè),且可期望有較穩(wěn)定的增長(zhǎng)[1]  .

2. LED交通信號(hào)燈

航標(biāo)燈采用LED作光源已有多年,目前的工作是改進(jìn)和完善.道路交通信號(hào)燈近幾年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,技術(shù)發(fā) 展較 快,應(yīng)用發(fā)展迅猛,我國(guó)目前每年有四萬(wàn)套左右的訂單,而美國(guó)加州在去年一年內(nèi)就用LED交通信號(hào)燈更換了五萬(wàn)套傳統(tǒng)光源的信號(hào)燈,根據(jù)使用效果看,壽命 長(zhǎng)、省電和免維護(hù)效果是明顯的.目前采用LED的發(fā)光峰值波長(zhǎng)是紅色630nm,黃色590nm,綠色505nm.應(yīng)該注意的問(wèn)題是驅(qū)動(dòng)電流不應(yīng)過(guò)大,否 則夏天陽(yáng)光下的高溫條件將會(huì)影響LED的壽命 .最近,應(yīng)用于飛機(jī)場(chǎng)作為標(biāo)燈、投光燈和全向燈的LED機(jī)場(chǎng)專(zhuān)用信號(hào)燈也已獲成功并投入使用,多方反映效果很好.它具 有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),獲準(zhǔn)兩項(xiàng)專(zhuān)利,可靠性好,節(jié)省用電,免維護(hù),可推廣應(yīng)用到各種機(jī)場(chǎng),替代已沿用幾十年的舊信號(hào)燈,不僅亮度高,而且由于LED光色純度 好,特別鮮明,易于信號(hào)識(shí)別[1]  .

鐵路用的信號(hào)燈由于品種系列較多,要求光強(qiáng)和視角也各不相同,目前正加緊研制中,估計(jì)會(huì)逐步研制成功并陸續(xù)投入應(yīng)用,從數(shù)量看,也是一個(gè)頗大的市場(chǎng)[1]  .

3.LED汽車(chē)用燈

超高亮LED可以做成汽車(chē)的剎車(chē)燈、尾燈和方向燈,也可用于儀表照明和車(chē)內(nèi)照明,它在耐震動(dòng)、省電及長(zhǎng)壽命方面比白熾燈有明顯的優(yōu)勢(shì).用作剎車(chē)燈,它的響應(yīng)時(shí)間為60ns,比白熾燈的140ms要短許多,在典型的高速公路上行駛,會(huì)增加4—6m的安全距離[1]  .

4.液晶屏背光源

LED 作為液晶顯示的背光源,它不僅可作為綠色、紅色、藍(lán)色、白色,還可以作為變色背光源,已有許多產(chǎn)品進(jìn)入生產(chǎn)及 應(yīng)用階段.最近,手機(jī)上液晶顯示屏用LED制作背光源,提升了產(chǎn)品的檔次,效果很好.采用8個(gè)藍(lán)色、24個(gè)綠色、32個(gè)紅色LuxeonLED制成的 15in(1in≈2.5cm)液晶屏的背光源,可達(dá)到120W,2500 lm,亮度18000nits(尼特,cd/m2).22液晶屏背光源也已制成,僅為6mm厚,不但混色效果好,顯色指數(shù)也達(dá)到80以上.目前大型背光源 雖處于開(kāi)發(fā)階段,但潛力很大 .

5.LED燈具燈飾

由于發(fā)光二極管亮度的提高和價(jià)格的下降,再加上長(zhǎng)壽命、節(jié)電,驅(qū)動(dòng)和控制較 霓虹燈簡(jiǎn)易,不僅能閃爍,還能變色,所以 用超高亮度LED做成的單色、多色乃至變色的發(fā)光柱配以其他形狀的各色發(fā)光單元,裝飾高大建筑物、橋梁、街道及廣場(chǎng)等景觀工程效果很好,呈現(xiàn)一派色彩繽 紛、星光閃爍及流光異彩的景象.已有不少單位生產(chǎn)LED光柱達(dá)萬(wàn)米以上,彩燈幾萬(wàn)個(gè),目前正逐步推廣,估計(jì)會(huì)逐步擴(kuò)大單獨(dú)形成一種產(chǎn)業(yè)[1]  .

6.LED照明光源

作 為照明光源的LED光源應(yīng)是白光,白光LED光源分類(lèi)如表3,目前作為軍用的白光LED照明燈飾燈具,已有一些品種投 入批量生產(chǎn).由于LED光源無(wú)紅外輻射,便于隱蔽,再加上它還具有耐振動(dòng)、適合于蓄電池供電、結(jié)構(gòu)固體化及攜帶方便等優(yōu)點(diǎn),將在特殊照明光源方面會(huì)有較大 發(fā)展.作為民間使用的草坪燈、埋地?zé)粢延幸?guī)模生產(chǎn),也有用作顯微鏡視場(chǎng)照明、手電、外科醫(yī)生的頭燈、博物館或畫(huà)展的照明以及閱讀臺(tái)燈.隨著光通量的提高和 價(jià)格的下降,應(yīng)用面將逐步拓展,以完成特殊照明向通用照明的過(guò)渡,估計(jì)2005—2010年會(huì)進(jìn)入通用照明領(lǐng)域  .

LED分類(lèi) 

發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光

二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負(fù)阻發(fā)光二極管等。

LED的控制模式有恒流和恒壓兩種，有多種調(diào)光方式，比如模擬調(diào)光和PWM調(diào)光，大多數(shù)的LED都采用的是恒流控制，這樣可以保持LED電流的穩(wěn)定，不易受VF的變化，可以延長(zhǎng)LED燈具的使用壽命。

普通單色發(fā)光二極管

普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時(shí)需串接合適的限流電阻。

普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長(zhǎng)有關(guān)，而發(fā)光的波長(zhǎng)又取決于制

發(fā)光二極管造 發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料。紅色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為650~700nm，琥珀色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為630~650 nm ，橙色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為610~630 nm左右，黃色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為585 nm左右，綠色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為555~570 nm。 常用的國(guó)產(chǎn)普通單色發(fā)光二極管有BT（廠標(biāo)型號(hào)）系列、FG（部標(biāo)型號(hào)）系列和2EF系列，見(jiàn)表4-26、表4-27和表4-28。

常用的進(jìn)口普通單色發(fā)光二極管有SLR系列和SLC系列等。

高亮度單色發(fā)光二極管

高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強(qiáng)度也不同。

通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，超高亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵（GaAsInP）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（GaAsP）等材料。

常用的高亮度紅色發(fā)光二極管的主要參數(shù)見(jiàn)表4-29，常用的超高亮度單色發(fā)光二極管的主要參數(shù)見(jiàn)表4-30。

變色發(fā)光二極管

變色發(fā)光二極管是能變換發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光顏色種類(lèi)可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色（有紅、藍(lán)、綠、白四種顏色）發(fā)光二極管。

變色發(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。

常用的雙色發(fā)光二極管有2EF系列和TB系列，常用的三色發(fā)光二極管有2EF302、2EF312、2EF322等型號(hào)。

閃爍發(fā)光二極管

閃爍發(fā)光二極管（BTS）是一種由CMOS集成電路和發(fā)光二極管組成的特殊發(fā)光器件，可用于報(bào)警指示及欠壓、超壓指示。

閃爍發(fā)光二極管在使用時(shí)，無(wú)須外接其它元件，只要在其引腳兩端加上適當(dāng)?shù)闹绷鞴ぷ麟妷海?V）即可閃爍發(fā)光。

LED(發(fā)光二極管）普通發(fā)光二極管屬于電流控制型器件，在使用時(shí)需串接適當(dāng)阻值的限流電阻。電壓控制型發(fā)光二極管（BTV）是將發(fā)光二極管和限流電阻集成制作為一體，使用時(shí)可直接并接在電源兩端。使普通紅光發(fā)光二極管

電壓可以工作在3伏－10伏如YX503URC，YX304URC,YX503BRC電壓型LED發(fā)光二極管,為工程技術(shù)開(kāi)發(fā)人員提供更大的選擇。

紅外發(fā)光二極管

紅外發(fā)光二極管也稱(chēng)紅外線發(fā)射二極管，它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成紅外光（不可見(jiàn)光）并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應(yīng)用于各種光控及遙控發(fā)射電路中。

紅外發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹(shù)脂封裝。

常用的紅外發(fā)光二極管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等。

電池LED燈

iViTi On，有一個(gè)可令它發(fā)光最長(zhǎng)3小時(shí)的內(nèi)置電池。有電時(shí)，電池充電，而且燈泡正常發(fā)光。停電時(shí)，燈泡自動(dòng)切換到電池模式。

LED生產(chǎn) 

LED五大原物料分別是指：晶片，支架，銀膠，金線，環(huán)氧樹(shù)脂

晶片

晶 片的構(gòu)成：由金墊，P極，N極，PN結(jié)，背金層構(gòu)成(雙pad晶片無(wú)背金層)。晶片是由P層半導(dǎo)體元素，N層半導(dǎo) 體元素靠電子移動(dòng)而重新排列組合成的PN結(jié)合體。也正是這種變化使晶片能夠處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。在晶片被一定的電壓施加正向電極時(shí)，正向P區(qū)的空穴則 會(huì)源源不斷的游向N區(qū)，N區(qū)的電子則會(huì)相對(duì)于孔穴向P區(qū)運(yùn)動(dòng)。在電子，空穴相對(duì)移動(dòng)的同時(shí)，電子空穴互相結(jié)對(duì)，激發(fā)出光子，產(chǎn)生光能。主要分類(lèi)，表面發(fā)光 型： 光線大部分從晶片表面發(fā)出。五面發(fā)光型： 表面，側(cè)面都有較多的光線射出按發(fā)光顏色分，紅，橙，黃，黃綠，純綠，標(biāo)準(zhǔn)綠，藍(lán)綠， 藍(lán)。

支架

支架的結(jié)構(gòu)1層是鐵，2層鍍銅(導(dǎo)電性好，散熱快)，3層鍍鎳(防氧化)，4層鍍銀(反光性好，易焊線)

銀膠(因種類(lèi)較多，我們依H20E為例)

也 叫白膠，乳白色，導(dǎo)通粘合作用(烘烤溫度為：100°C/1.5H)銀粉(導(dǎo)電，散熱，固定晶片)+環(huán)氧樹(shù)脂(固 化銀粉)+稀釋劑(易于攪拌)。儲(chǔ)藏條件：銀膠的制造商一般將銀膠以-40 °C 儲(chǔ)藏，應(yīng)用單位一般將銀膠以-5 °C 儲(chǔ)藏。單劑為25 °C/1年(干燥，通風(fēng)的地方)，混合劑25 °C/72小時(shí)(但在上線作業(yè)時(shí)因其他的因素“溫濕度、通風(fēng)的條件”,為保證產(chǎn)品的質(zhì)量一般的混合劑使用時(shí)間為4小時(shí))

烘烤條件：150 °C/1.5H

攪拌條件：順一個(gè)方向均勻攪拌15分鐘

金線(依φ1.0mil為例)

LED所用到的金線有φ1.0mil、 φ1.2mil，金線的材質(zhì)，LED用金線的材質(zhì)一般含金量為99.9%，金線的用途

利用其含金量高材質(zhì)較軟、易變形且導(dǎo)電性好、散熱性好的特性，讓晶片與支架間形成一閉合電路。

環(huán)氧樹(shù)脂(以EP400為例)

組成：A、B兩組劑份:

A膠：是主劑，由環(huán)氧樹(shù)脂+消泡劑+耐熱劑+稀釋劑

B劑：是固化劑，由酸酣+離模劑+促進(jìn)劑

使用條件：

混合比：A/B=100/100(重量比)

混合粘度：500-700CPS/30 °C

膠化時(shí)間：120 °C*12分鐘或110 °C*18分鐘

可使用條件：室溫25 °C約6小時(shí)。一般根據(jù)產(chǎn)線的生產(chǎn)需要，我們將它的使用條件定為2小時(shí)。

硬化條件:初期硬化110 °C-140 °C 25 - 40分鐘

后期硬化100 °C*6-10小時(shí)(可視實(shí)際需要做機(jī)動(dòng)性調(diào)整)

工藝 

芯片檢驗(yàn)

鏡檢：材料表面是否有機(jī)械損傷及麻點(diǎn)麻坑lockhill芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求電極圖案是否完整。

LED擴(kuò)片

由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很小（約0.1mm），不利于后工序的操作。采用擴(kuò)片機(jī)對(duì)黏結(jié)芯片的膜進(jìn)行擴(kuò)張，使LED芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以采用手工擴(kuò)張，但很容易造成芯片掉落浪費(fèi)等不良問(wèn)題。

LED點(diǎn)膠

在LED支架的相應(yīng)位置點(diǎn)上銀膠或絕緣膠。對(duì)于GaAs、SiC導(dǎo)電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，采用銀膠。對(duì)于藍(lán)寶石絕緣襯底的藍(lán)光、綠光LED芯片，采用絕緣膠來(lái)固定芯片。

工藝難點(diǎn)在于點(diǎn)膠量的控制，在膠體高度、點(diǎn)膠位置均有詳細(xì)的工藝要求。由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴(yán)格的要求，提醒：銀膠的醒料、攪拌、使用時(shí)間都是工藝上必須注意的事項(xiàng)。

LED備膠

和點(diǎn)膠相反，備膠是用備膠機(jī)先把銀膠涂在LED背面電極上，然后把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠(yuǎn)高于點(diǎn)膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。

LED手工刺片

將擴(kuò)張后LED芯片（備膠或未備膠）安置在刺片臺(tái)的夾具上，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED芯片一個(gè)一個(gè)刺到相應(yīng)的位置上。手工刺片和自動(dòng)裝架相比有一個(gè)好處，便于隨時(shí)更換不同的芯片，適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品。

LED自動(dòng)裝架

自 動(dòng)裝架其實(shí)是結(jié)合了沾膠（點(diǎn)膠）和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點(diǎn)上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動(dòng)位置，再安置在相應(yīng)的支架 位置上。自動(dòng)裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時(shí)對(duì)設(shè)備的沾膠及安裝精度進(jìn)行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對(duì)LED芯片表面的損傷， 特別是藍(lán)、綠色芯片必須用膠木的。因?yàn)殇撟鞎?huì)劃傷芯片表面的電流擴(kuò)散層。

LED燒結(jié)

燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，防止批次性不良。銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150℃，燒結(jié)時(shí)間2小時(shí)。根據(jù)實(shí)際情況可以調(diào)整到170℃，1小時(shí)。絕緣膠一般150℃，1小時(shí)。

銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時(shí)（或1小時(shí)）打開(kāi)更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨意打開(kāi)。燒結(jié)烘箱不得再其他用途，防止污染。

LED壓焊

壓焊的目的是將電極引到LED芯片上，完成產(chǎn)品內(nèi)外引線的連接工作。

LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。鋁絲壓焊的過(guò)程為先在LED芯片電極上壓上第一點(diǎn)，再將鋁絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第二點(diǎn)后扯斷鋁絲。金絲球焊過(guò)程則在壓第一點(diǎn)前先燒個(gè)球，其余過(guò)程類(lèi)似。

壓焊是LED封裝技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工藝上主要需要監(jiān)控的是壓焊金絲（鋁絲）拱絲形狀，焊點(diǎn)形狀，拉力。

LED封膠

LED的封裝主要有點(diǎn)膠、灌封、模壓三種。基本上工藝控制的難點(diǎn)是氣泡、多缺料、黑點(diǎn)。設(shè)計(jì)上主要是對(duì)材料的選型，選用結(jié)合良好的環(huán)氧和支架。（一般的LED無(wú)法通過(guò)氣密性試驗(yàn)）。

LED點(diǎn)膠 TOP-LED和Side-LED適用點(diǎn)膠封裝。手動(dòng)點(diǎn)膠封裝對(duì)操作水平要求很高（特別是白光LED），主要難點(diǎn)是對(duì)點(diǎn)膠量的控制，因?yàn)榄h(huán)氧在使用過(guò)程中會(huì)變稠。白光LED的點(diǎn)膠還存在熒光粉沉淀導(dǎo)致出光色差的問(wèn)題。

LED灌膠封裝 Lamp-LED的封裝采用灌封的形式。灌封的過(guò)程是先在LED成型模腔內(nèi)注入液態(tài)環(huán)氧，然后插入壓焊好的LED支架，放入烘箱讓環(huán)氧固化后，將LED從模腔中脫出即成型。

LED模壓封裝 將壓焊好的LED支架放入模具中，將上下兩副模具用液壓機(jī)合模并抽真空，將固態(tài)環(huán)氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道中，環(huán)氧順著膠道進(jìn)入各個(gè)LED成型槽中并固化。

LED固化與后固化

固化是指封裝環(huán)氧的固化，一般環(huán)氧固化條件在135℃，1小時(shí)。模壓封裝一般在150℃，4分鐘。后固化是為了讓環(huán)氧充分固化，同時(shí)對(duì)LED進(jìn)行熱老化。后固化對(duì)于提高環(huán)氧與支架（PCB）的粘接強(qiáng)度非常重要。一般條件為120℃，4小時(shí)。

LED切筋和劃片

由于LED在生產(chǎn)中是連在一起的（不是單個(gè)），Lamp封裝LED采用切筋切斷LED支架的連筋。SMD-LED則是在一片PCB板上，需要?jiǎng)澠瑱C(jī)來(lái)完成分離工作。

LED測(cè)試

測(cè)試LED的光電參數(shù)、檢驗(yàn)外形尺寸，同時(shí)根據(jù)客戶要求對(duì)LED產(chǎn)品進(jìn)行分選。

特點(diǎn) 編輯 

電壓

LED使用低壓電源，供電電壓在直流3-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，也有少數(shù)DC36V、DC40V等，所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場(chǎng)所。

效能

消耗能量較同光效的白熾燈減少80%左右，較節(jié)能燈減少40%左右。

適用性

體積很小，每個(gè)單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境

穩(wěn)定性

10萬(wàn)小時(shí)，光衰為初始的50%

響應(yīng)時(shí)間

其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，LED燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)

環(huán)境污染

不含有害金屬汞等

顏色

發(fā)光二極管方便地通過(guò)化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和禁帶寬度，實(shí)現(xiàn)紅黃綠藍(lán)橙多色發(fā)光。紅光管工作電壓較小，顏色不同的紅、橙、黃、綠、藍(lán)的發(fā)光二極管的工作電壓依次升高。

LED價(jià)格

LED的價(jià)格越來(lái)越平民化，因LED省電的特性，也許不久的將來(lái)，人們都會(huì)把白熾燈換成LED燈。我國(guó)部分城市公路、學(xué)校、廠區(qū)等場(chǎng)所已換裝完LED路燈、節(jié)能燈等。

LED種類(lèi)發(fā)展

最早應(yīng)用半導(dǎo)體P-N結(jié)發(fā)光原理制成的LED光源問(wèn)世于20世紀(jì)60年代初。當(dāng)時(shí)所用的材料是GaAsP，發(fā)紅光（λp=650nm），在驅(qū)動(dòng)電流為20毫安時(shí)，光通量只有千分之幾個(gè)流明，相應(yīng)的發(fā)光效率約0.1流明/瓦。

70年代中期，引入元素In和N，使LED產(chǎn)生綠光（λp=555nm），黃光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。

到了80年代初，出現(xiàn)了GaAlAs的LED光源，使得紅色LED的光效達(dá)到10流明/瓦。

90 年代初，發(fā)紅光、黃光的GaAlInP和發(fā)綠、藍(lán)光的GaInN發(fā)光新（英語(yǔ)：Light-Wwwsosoledcom）兩種新材料的開(kāi)發(fā)成功，使LED 的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在紅、橙區(qū)（λp=615nm）的光效達(dá)到100流明/瓦，而后者制成的LED在綠色區(qū)域 （λp=530nm）的光效可以達(dá)到50流明/瓦。

單色光LED的應(yīng)用

最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來(lái)各種光色的LED 在交通信號(hào)燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以12英寸的紅色交通信號(hào)燈為例，在美國(guó)本來(lái)是采用長(zhǎng)壽命，低光效的 140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設(shè)計(jì)的燈中，Lumileds公司采 用了18個(gè)紅色LED光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。

汽車(chē)信號(hào)燈也是LED光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。1987年，我國(guó)開(kāi)始在汽車(chē)上安裝高位剎車(chē)燈，由于LED響應(yīng)速度快（納秒級(jí)），可以及早讓尾隨車(chē)輛的司機(jī)知道行駛狀況，減少汽車(chē)追尾事故的發(fā)生。

另外，LED燈在室外紅、綠、藍(lán)全彩顯示屏，匙扣式微型電筒等領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。[3]  

LED光衰原因

導(dǎo)致LED光衰主要有以下因素。

一、LED產(chǎn)品本身品質(zhì)問(wèn)題：

1、采用的LED芯片體質(zhì)不好，亮度衰減較快。

2、生產(chǎn)工藝存在缺陷，LED芯片散熱不能良好的從PIN腳導(dǎo)出，導(dǎo)致LED芯片溫度過(guò)高使芯片衰減加劇。

二、使用條件問(wèn)題：

1、LED為恒流驅(qū)動(dòng)，有部分LED采用電壓驅(qū)動(dòng)原因使LED衰減過(guò)快。

2、驅(qū)動(dòng)電流大于額定驅(qū)動(dòng)條件。

三個(gè)影響LED燈具質(zhì)量光衰的因素

首先，選擇什么樣的LED白燈；

其次，LED燈珠工作環(huán)境溫度；

再次，LED燈珠的工作電性參數(shù)設(shè)計(jì)。

LED測(cè)量

普通發(fā)光二極管的檢測(cè)

（1） 用萬(wàn)用表檢測(cè)。利用具有×10kΩ擋的指針式萬(wàn)用表可以大致判斷發(fā)光二極管的好壞。正常時(shí)，二極管正向電阻阻值為幾十至200kΩ,反向電阻的值為∝。如 果正向電阻值為0或?yàn)?infin;，反向電阻值很小或?yàn)?，則易損壞。這種檢測(cè)方法，不能實(shí)質(zhì)地看到發(fā)光管的發(fā)光情況，因?yàn)?times;10kΩ擋不能向LED提供較大正向電 流。

如果有兩塊指針萬(wàn)用表（最好同型號(hào)）可以較好地檢查發(fā)光二極管的發(fā)光情況。用一根導(dǎo)線將其中一塊萬(wàn)用表的“+”接線柱與另一塊表的“-”接線 柱連接。余下的“-”筆接被測(cè)發(fā)光管的 正極（P區(qū)），余下的“+”筆接被測(cè)發(fā)光管的負(fù)極（N區(qū)）。兩塊萬(wàn)用表均置×10kΩ擋。正常情況下，接通后就能正常發(fā)光。若亮度很低，甚至不發(fā)光，可將 兩塊萬(wàn)用表均撥至×1mΩ若，若仍很暗，甚至不發(fā)光，則說(shuō)明該發(fā)光二極管性能不良或損壞。應(yīng)注意，不能一開(kāi)始測(cè)量就將兩塊萬(wàn)用表置于×1mΩ，以免電流過(guò) 大，損壞發(fā)光二極管。

（2）外接電源測(cè)量。用3V穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬(wàn)用表（指針式或數(shù)字式皆可）可以較準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)光二極管的光、電特 性。為此可按圖10所示連接電路即可。如果測(cè)得VF在1.4～3V之間，且發(fā)光亮度正常，可以說(shuō)明發(fā)光正常。如果測(cè)得VF=0或VF≈3V，且不發(fā)光，說(shuō) 明發(fā)光管已壞。

紅外發(fā)光二極管的檢測(cè)

由于紅外發(fā)光二極管，它發(fā)射1～3μm的紅外光，肉眼無(wú)法看到到。通常單只紅外發(fā)光二極管發(fā)射功率只 有數(shù)mW，不同 型號(hào)的紅外LED發(fā)光強(qiáng)度角分布也不相同。紅外LED的正向壓降一般為1.3～2.5V。正由于其發(fā)射的紅外光人眼看不見(jiàn)，所以利用上述可見(jiàn)光LED的檢 測(cè)法只能判定其PN結(jié)正、反向電學(xué)特性是否正常，而無(wú)法判定其發(fā)光情況正常否。為此，最好準(zhǔn)備一只光敏器件（如2CR、2DR型硅光電池）作接收器。用萬(wàn) 用表測(cè)光電池兩端電壓的變化情況。來(lái)判斷紅外LED加上適當(dāng)正向電流后是否發(fā)射紅外光。

光強(qiáng)度 

把光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈，LED和配有V（λ）濾光片的硅光電二極管安裝和調(diào)試在光具座上，特別是嚴(yán)格地調(diào)燈絲位置，LED發(fā)光部位及接受面位置。

先用光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈校準(zhǔn)硅光電二極管，C=E/S

式中Rs=Is/Ds

Ds是標(biāo)準(zhǔn)燈與接受器之間的距離，I s是標(biāo)準(zhǔn)燈的光強(qiáng)度，R s是標(biāo)準(zhǔn)燈的響應(yīng)。

Et=C ·R t式中E t是被測(cè)LED的照度，R t是被測(cè)LED的響應(yīng)，則LED的光強(qiáng)度I t為：I t=E t ·Dt

式中Dt 是LED與接受面之距離。

對(duì) 于LED來(lái)講，其發(fā)光面是圓蓋形狀的，光分布是很特殊的，所以在不同的測(cè)量距離下，光強(qiáng)值會(huì)變化，偏離距離平方反比定律， 即使固定了測(cè)量距離，但是由于接受器接受面積不同，其光強(qiáng)值也會(huì)變化。因此，為了提高測(cè)量精度，應(yīng)該把測(cè)量距離和接受面積大小相對(duì)地給予固定為好。例如， 測(cè)量距離按照GIE推薦采用316mm，接受器面積固定為10×10mm。在同一測(cè)量距離下，LED轉(zhuǎn)角不同，其光強(qiáng)也相應(yīng)地有變化，因此為了獲得最佳 值，最好讀出最大讀數(shù)R t為佳。

光通量 

光通量測(cè)量在變角光度計(jì)的轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行，轉(zhuǎn)臺(tái)上安轉(zhuǎn)了LED，該轉(zhuǎn)臺(tái)在其水平面上繞著垂直軸旋轉(zhuǎn)±90度，LED在垂直面上繞著測(cè)光軸旋轉(zhuǎn)360度。在水平面上和垂直面上的轉(zhuǎn)角的控制是通過(guò)步進(jìn)馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)臺(tái)在導(dǎo)軌上隨意移動(dòng)，當(dāng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)燈時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)離開(kāi)導(dǎo)軌。

測(cè)量時(shí)大轉(zhuǎn)盤(pán)在水平面上繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)角度為0.9°，正方向90°，反方向90°。LED自身也在旋轉(zhuǎn)，在每一個(gè)水平角度下，垂直平面上每隔18°進(jìn)行一次信號(hào)采集，轉(zhuǎn)完360°之后共采集到20個(gè)數(shù)據(jù)，按下式計(jì)算總光通量。

發(fā)光二極管 

如 果大盤(pán)旋轉(zhuǎn)0°～90°時(shí)，小盤(pán)轉(zhuǎn)0°～360°即可。但是大盤(pán)旋轉(zhuǎn)0°～90°時(shí)，有可能LED安裝不均勻（不對(duì)稱(chēng)）而引起誤差，因此最好的解決辦法是 大盤(pán)轉(zhuǎn)－90°～0°～90°，小盤(pán)仍然轉(zhuǎn)0°～360°，把大盤(pán)0°～90°和－90°～0°兩個(gè)范圍內(nèi)絕對(duì)值相等的角度上的照度值取平均值來(lái)作為 0°～90°內(nèi)的值。

LED總光通量測(cè)量的第二種方法是積分求法。此方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，但測(cè)量精度不高。LED的總光通量計(jì)算方法如下，先計(jì)算離積分球入射窗口（入射窗口面積 A）1 距離上標(biāo)準(zhǔn)燈（光強(qiáng)值 I s）進(jìn)入積分球內(nèi)的光通量Φs，Φs=I s · A /I 2

讀出接收器上的光電流信號(hào)i s，然后把LED置于窗口上，讀出相應(yīng)的接收器光電流信號(hào)it，則LED的總光通量Φ為：

Φt=It/IsΦs·K 式中 K 為色修正系數(shù)。

LED光譜 

發(fā)光二極管的光譜功率分布測(cè)量，目的是掌握LED的光譜特性和色度，再者是為了對(duì)已測(cè)得的LED的光度量值進(jìn)行修正。

在測(cè)量LED光譜功率分布時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)，一個(gè)是在與標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度進(jìn)行比較時(shí)由于標(biāo)準(zhǔn)燈的光譜輻強(qiáng)度比LED強(qiáng)得多，為了避免這個(gè)問(wèn)題，最好在標(biāo)準(zhǔn)燈前加一個(gè)中性濾光片，使它的光譜輻強(qiáng)度接近于LED。

LED的光譜寬度很窄，為了準(zhǔn)確地描繪LED的光譜分布輪廓，最好采用窄帶波長(zhǎng)寬度的單色儀進(jìn)行測(cè)量，波長(zhǎng)間隔為1nm為好。

按下式計(jì)算LED的光譜功率分布E t。

Etλ=Esλ·Itλ/Isλ

式中 i 是標(biāo)準(zhǔn)燈在波長(zhǎng) i 處的響應(yīng)；E 是標(biāo)準(zhǔn)燈的光譜功率分布；i 是LED在波長(zhǎng)λ處的響應(yīng)。

LED 的色坐標(biāo)計(jì)算公式為：x=∫Etλ·xλdλ 、y=∫Etλ·ydλ、z=∫Etλ·ydλ色坐標(biāo)為x=X/(X+Y+Z)、y=Y/(X+Y+Z)也可計(jì)算LED的主波長(zhǎng)和色純度。發(fā)光二極管也與 普通二極管一樣由PN結(jié)構(gòu)成，也具有單向?qū)щ娦浴Ｋ鼜V泛應(yīng)用于各種電子電路、家電、儀表等設(shè)備中、作電源指示或電平指示。

發(fā)光二極管的主要特性表

* cd(坎德拉)發(fā)光強(qiáng)度的單位

LED燈性能要求 

1．高可靠性特別像LED路燈的驅(qū)動(dòng)電源，裝在高空，維修不方便，維修的花費(fèi)也大。

2．高效率LED是節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動(dòng)電源的效率要高。對(duì)于電源安裝在燈具內(nèi)的結(jié)構(gòu)，尤為重要。因?yàn)長(zhǎng)ED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下降，所以LED的散熱非常重要。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升。對(duì)延緩LED的光衰有利。

3． 高功率因素功率因素是電網(wǎng)對(duì)負(fù)載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒(méi)有強(qiáng)制性指標(biāo)。雖然功率不大的單個(gè)用電器功 率因素低一點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)的影響不大，但晚上大家點(diǎn)燈，同類(lèi)負(fù)載太集中，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染。對(duì)于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動(dòng)電源，據(jù)說(shuō)不久的將來(lái)，也許 會(huì)對(duì)功率因素方面有一定的指標(biāo)要求。

4．驅(qū)動(dòng)方式通行的有兩種：其一是一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源，每個(gè)恒流源單獨(dú)給每路LED供電。這種方式，組 合靈活， 一路LED故障，不影響其他LED的工作，但成本會(huì)略高一點(diǎn)。另一種是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn)，但靈活性差，還要解決 某個(gè)LED故障，不影響其他LED運(yùn)行的問(wèn)題。這兩種形式，在一段時(shí)間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會(huì)較好。也許是以后的主流方向。

5． 浪涌保護(hù)LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強(qiáng)這方面的保護(hù)也很重要。有些LED燈裝在戶 外，如LED路燈。由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng)，從電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)侵入各種浪涌，有些浪涌會(huì)導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動(dòng)電源要有抑制浪涌的侵入，保 護(hù)LED不被損壞的能力。

6．保護(hù)功能電源除了常規(guī)的保護(hù)功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋，防止LED溫度過(guò)高。

7．防護(hù)方面燈具外安裝型，電源結(jié)構(gòu)要防水、防潮，外殼要耐曬。

8．驅(qū)動(dòng)電源的壽命要與LED的壽命相適配。

9．要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。

LED優(yōu)點(diǎn)

一、體積小

LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹(shù)脂里面，所以它非常的小，非常的輕。[4]  

二、電壓低

LED耗電相當(dāng)?shù)�，一般�?lái)說(shuō)LED的工作電壓是2-3.6V。只需要極微弱電流即可正常發(fā)光。

三、使用壽命長(zhǎng)

在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合�，LED的使用壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)。

四、高亮度、低熱量

LED使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比同等功率普通照明燈具低很多。

五、環(huán)保

LED是由無(wú)毒的材料構(gòu)成，不像熒光燈含水銀會(huì)造成污染，同時(shí)LED也可以回收再利用。

LED應(yīng)用

在LED于20世紀(jì)60年代問(wèn)世到80年代之前這10多年中，LED只有紅、黃、綠幾種顏色，發(fā)光效率很低(僅約1 lm/W)，亮度比較低，而且價(jià)格高，人們只是將其用作電子產(chǎn)品的指示燈。從LED發(fā)展和應(yīng)用歷程上看，這一時(shí)期為L(zhǎng)ED的指示應(yīng)用階段。

1 交流電源指示燈

。該電路只要連接220V/50Hz的交流供電線路，LED就會(huì)被點(diǎn)亮，指示電源接通。限流電阻R的阻值為220V/IF。

2 交流開(kāi)關(guān)指示燈

用LED作白熾燈開(kāi)關(guān)指示燈的電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)燈泡熄滅時(shí)，電流經(jīng)R、LED 和燈泡EL形成回路，LED亮，方便人們?cè)诤诎抵姓业介_(kāi)關(guān)。此時(shí)曲于回路中的電流很小，燈泡是不會(huì)亮的。當(dāng)接通開(kāi)關(guān)時(shí)，燈泡被點(diǎn)亮，而LED則熄滅。

3 交流電源插座指示燈

用雙色(共陰極) LED作交流電源插座指示燈的電路。插座的供電由開(kāi)關(guān)S控制。當(dāng)紅光LED亮?xí)r，插座無(wú)電;當(dāng)綠光LED亮?xí)r，插座有電。

4 保險(xiǎn)管座指示燈

LED用作工廠設(shè)備配電箱保險(xiǎn)管座指示燈的電路。當(dāng)保險(xiǎn)管完好時(shí)，LED不亮;當(dāng)保險(xiǎn)管熔斷時(shí)，LED會(huì)被點(diǎn)亮，以指示用戶是哪一個(gè)熔斷器已被燒斷，以便更換。這對(duì)于用肉眼無(wú)法觀察好壞的瓷芯式熔斷器來(lái)說(shuō)是非常方便的。

5 LED廣告招牌燈

6 LED單色或者彩色顯示屏

一般單色顯示屏用于顯示單行漢字，彩色顯示屏用于戶外大屏幕電視。

7 LED路燈

8 LED汽車(chē)信號(hào)燈和LED電動(dòng)車(chē)照明燈