户外灯具和电池和led知识纵横谈

1光明行户外灯具纵横谈HTTP/WWWQBQCN/DISPBBSASPBOARDID29图C中的RVI/IF式中，VI交流电压有效值。（3）单LED电平指示电路。在放大器、振荡器或脉冲数字电路的输出端，可用LED表示输出信号是否正常，如图7所示。R为限流电阻。只有当输出电压大于LED的阈值电压时，LED才可能发光。（4）单LED可充作低压稳压管用。由于LED正向导通后，电流随电压变化非常快，具有普通稳压管稳压特性。发光二极管的稳定电压在143V间，应根据需要进行选择VF，如图8所示。（5）电平表。目前，在音响设备中大量使用LED电平表。它是利用多只发光管指示输出信号电平的，即发光的LED数目不同，则表示输出电平的变化。图9是由5只发光二极管构成的电平表。当输入信号电平很低时，全不发光。输入信号电平增大时，首先LED1亮，再增大LED2亮。（五）发光二极管的检测1普通发光二极管的检测（1）用万用表检测利用具有10K挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200K,反向电阻的值为。如果正向电阻值为0或为，反向电阻值很小或为0，则易损坏。这种检测方法，不能实地看到发光管的发光情况，因为10K挡不能向LED提供较大正向电流。如果有两块指针万用表（最好同型号）可以较好地检查发光二极管的发光情况。用一根导线将其中一块万用表的“”接线柱与另一块表的“”接线柱连接。余下的“”笔接被测发光管的正极（P区），余下的“”笔接被测发光管的负极（N区）。两块万用表均置10挡。正常情况下，接通后就能正常发光。若亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至1若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于1，以免电流过大，损坏发光二极管。24（2）外接电源测量用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示连接电路即可。如果测得VF在143V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。如果测得VF0或VF3V，且不发光，说明发光管已坏。2红外发光二极管的检测由于红外发光二极管，它发射13M的红外光，人眼看不到。通常单只红外发光二极管发射功率只有数MW，不同型号的红外LED发光强度角分布也不相同。红外LED的正向压降一般为1325V。正是由于其发射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光LED的检测法只能判定其PN结正、反向电学特性是否正常，而无法判定其发光情况正常否。为此，最好准备一只光敏器件（如2CR、2DR型硅光电池）作接收器。用万用表测光电池两端电压的变化情况。来判断红外LED加上适当正向电流后是否发射红外光。LED原理及相关知识为了让广大客户对LED显示系统及相关产品能有一个全新的认识和理解，熟悉我公司的业务范围。我公司特整理LED相关基础知识给大家，便于大家共同提高专业水平，使您日后工作能顺利展开。LED原理及其控制技术一、什么是LEDLED是LIGHTEMITTINGDIODE的缩写，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。二、LED电子显示屏的特点优势所在LED电子显示屏作为一种现代电子媒体，以其灵活的显示面积（可分割、任意拼装）、25高亮度、长寿命、大容量、数字化、实时性的特点，是其他任何一种媒体所不可替代的。LED电子显示屏充分运用现代信息技术，将声、光、电、机等学科整合并完美组合、集视频、动画、字幕、图片于一体的高科技信息发布的终端产品。LED显示屏还可延伸到网络、通讯、综合布线、监控、广播等弱电系统。LED电子显示屏的具体功能有哪些1）视频播出LED显示系统具有多种视频、音频输入源，即采用视、音频举阵对视、音频源进行管理。视、音频切换举阵具有多个视、音频输入和输出，能将各种形式的视、音频信息源引入系统（如广播电视和卫星电视信号、摄像视频信号、录像机VCD视频信号、计算机动画信息等），实现了下列功能实时显示视频图像；转播广播电视及卫星电视；电视、摄像、影碟等视频信号的即时播放；视频画面叠加文字；特写、慢镜头、特技等效果的实时编辑和播放；同时播放左右不同比例的画面及文字；2计算机信息播出；显示各种图形图像及计算机三维动画；有多种文字和字型可供选择；播出系统配有多媒体软件,可灵活输入及播出；播出方式有立即上屏、上移、下移、翻滚、闪烁、飘雪、横开幕、竖关幕、外扩、内收、反白使单调的文字和画面有了较强的吸引力。3其他功能配有标准网络接口，可与其他标准网络连网，同时播出网络信息，实现网络控制。通过网络系统进入INTERNET，享受网络无穷魅力。配有声卡，具有声音接口，可与广场广播系统连接，可达到声像同步，极富立体感。相关知识有关单基色、多色、全彩LED电子显示屏及灰度等级26LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前有红、绿、蓝三种基本颜色。只有红色组成的显示屏叫单红色显示屏；把红色和绿色的LED放在一起作为一个象素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏；把红、绿、蓝三种LED管放在一起作为一个象素的显示屏叫三色屏或全彩屏。制作室内LED屏的二极管尺寸有37和5矩阵块两种，37和5都是二极管的直径，（单位毫米）另外常常采用把几种不同基色的LED管芯封装成一体室外LED屏的象素尺寸多为1232毫米，每个象素由若干个各种单色LED组成，常见的成品称象素筒，双色象素筒有2红3绿、2红4绿、4红8绿、6红15绿等组成，三色象素筒用2红1绿1蓝、4红2绿1蓝等组成。（这些规格完全能够满足客户的各方面需要）。显示屏屏体矩阵部分由许多的发光二极管组成的。首先将发光管集成像素，像素再集成模块，模块再组装成大屏。发光管采用无色透明的大椭圆形硅胶封装，管内安装曲面反光碗，使亮度和对比度大大提高，色彩更加艳丽无论用LED制作双色或三色屏，欲显示图象，需要构成象素的每个LED的发光亮度都必须能调节，其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。灰度等级越高，显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。一般256级灰度的图像，颜色过渡已十分柔和，所以，多色及全彩LED屏当前都要求做成256级灰度，如多色屏则可显示65536种颜色，全色屏则可显示168兆种颜色。单色屏不存在灰度问题。有关LED电子显示屏的分类，运用范围及区别1显示屏从大的方面来分可分为室内屏和室外屏两种，两者最大的区别在于室外屏要考虑室外各种情况可能给屏造成的影响。基于室外屏工作环境相对复杂，为保证其长时间稳定运行，常见的防护措施有防水、防静电、防雷击、防风、防潮、防冻。2显示屏从控制方式分为同步屏和异步屏，所谓同步屏是指计算机屏幕显示的内容同时逐点的显示在大屏上，是一种即时状态，而异步屏的实效性不及同步屏，用户可先27编辑好图片、文字等内容，再发送到显示屏上显示出来，一般同步屏适用与播放视频信息，如球赛实况转播等。而异步屏则显示文字及图片、三维动画等。显示屏从单色、双基色到全彩色，从室内到室外全天候产品，广泛运用于城市广场，会展中心，电子广告交易中心，招投标中心；金融证券系统应用；交通、医院、通信、电力；工商税务、法院、政府机关；餐饮业；交通灯，高建路，草坪灯，铁路信号灯；工业控制；军事基地指挥所；电视台、娱乐场所；体育厂馆显示系统等等；LED电子显示屏控制亮度的方法；有两种控制LED亮度的方法一种是改变流过LED的电流，一般LED管允许连续工作电流在20毫安左右，除了红色LED有饱和现象外，其他LED亮度基本上与流过的电流成比例；另一种方法是利用人眼的视觉惰性，用脉宽调制方法来实现灰度控制，也就是周期性改变光脉冲宽度（即占空比），只要这个重复点亮的周期足够短（即刷新频率足够高），人眼是感觉不到发光象素在抖动。由于脉宽调制更适合于数字控制，所以在普遍采用微机来提供LED显示内容的今天，几乎所有的LED屏都是采用脉宽调制来控制灰度等级的。（郑州安嘉电子科技有限公司研发部）LED生产工艺及封装技术一、生产工艺1工艺A清洗采用超声波清洗PCB或LED支架，并烘干。B装架在LED管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。C压焊用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。28LED直接安装在PCB上的，一般采用铝丝焊机。（制作白光TOPLED需要金线焊机）D封装通过点胶，用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶，对固化后胶体形状有严格要求，这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉（白光LED）的任务。E焊接如果背光源是采用SMDLED或其它已封装的LED，则在装配工艺之前，需要将LED焊接到PCB板上。F切膜用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。G装配根据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。H测试检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。包装将成品按要求包装、入库。二、封装工艺1LED的封装的任务是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。2LED封装形式LED封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有LAMPLED、TOPLED、SIDELED、SMDLED、HIGHPOWERLED等。3LED封装工艺流程。4封装工艺说明1芯片检验镜检材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（LOCKHILL）芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整。2扩片由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约01MM），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED芯片的间距拉伸到约06MM。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。3点胶在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GAAS、SIC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。）工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶29位置均有详细的工艺要求。由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。4备胶和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上，然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均适用备胶工艺。5手工刺片将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的芯片，适用于需要安装多种芯片的产品6自动装架自动装架其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先在LED支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤，特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。7烧结烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150，烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170，1小时。绝缘胶一般150，1小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途，防止污染。8压焊压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作。LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程，先在LED芯片电极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球，其余过程类似。压焊是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的是压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状，拉力。对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题，如金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀（钢嘴）选30用、劈刀（钢嘴）运动轨迹等等。9点胶封装LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型，选用结合良好的环氧和支架。（一般的LED无法通过气密性试验）如右图所示的TOPLED和SIDELED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高（特别是白光LED），主要难点是对点胶量的控制，因为环氧在使用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。10灌胶封装LAMPLED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的LED支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED从模腔中脱出即成型。11模压封装将压焊好的LED支架放入模具中，将上下两副模具用液压机合模并抽真空，将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中，环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。12固化与后固化固化是指封装环氧的固化，一般环氧固化条件在135，1小时。模压封装一般在150，4分钟。13后固化后固化是为了让环氧充分固化，同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘接强度非常重要。一般条件为120，4小时。14切筋和划片由于LED在生产中是连在一起的（不是单个），LAMP封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMDLED则是在一片PCB板上，需要划片机来完成分离工作。15测试测试LED的光电参数、检验外形尺寸，同时根据客户要求对LED产品进行分选。16包装将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。LED的优势31虽然不像含氙或卤素的白炽灯那样明亮，而三四颗LED放在一起，产生的光亮却是普通蓄电池寿命的1020倍，因而被广泛应用于汽车工业、交通信号灯、显示屏等领域。相对于白炽灯而言，LED在摔或撞击等情况下更不易受损，它能持续发光100，000小时，而传统的白炽灯仅能维持几百个小时。基于这些优势，LED已经受到了骑车者和露营者的青睐，因为他们只需花30300美元便能买到340颗LED，且方便随身携带。值得注意的是，发光二极管真正的潜力在于数码电子领域的应用。作为二极体，在设计上，相对于19世纪托马斯爱迪生发明的白炽灯而言，它们更接近于电脑奔腾处理器芯片的设计。LED特别适用于光电技术，因为白炽灯需要消耗大量能量方能达到温度要求，而LED则更亮、更快、更有效、更可靠、颜色更纯正地达到目标。绿色照明LED应用介绍LED光源在照明领域的应用，是半导体发光材料技术高速发展及“绿色照明”概念逐步深入人心的产物。“绿色照明”是国外照明领域在上世纪80年代未提出的新概念，我国“绿色照明工程”的实施始于1996年。实现这一计划的重要步骤就是要发展和推广高效、节能照明器具，节约照明用电，减少环境及光污染，建立一个优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境的照明系统。一、LED照明概念LED（LIGHTEMITTINGDIODE），又称发光二极管，它们利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。（一）、LED的发展历史应用半导体PN结发光源原理制成LED问世于20世纪60年代初，1964年首先出现红色发光二极管，之后出现黄色LED。直到1994年，蓝色、绿色LED才研制成功。1996年由日本NICHIA公司（日亚）成功开发出白色LED。LED32以其固有的特点，如省电、寿命长、耐震动、响应速度快、冷光源等特点，广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域，在我们的日常生活中处处可见，家用电器、电话机、仪表板照明、汽车防雾灯、交通信号灯等。但由于其亮度差、价格昂贵等条件的限制，无法作为通用光源推广应用。近年来，随着人们对半导体发光材料研究的不断深入，LED制造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展，其发光效率提高了近1000倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出现，使LED应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出，高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后，最伟大的发明之一。（二）、LED发光原理发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光体晶片的面积为1012MIL1MIL00254平方毫米，目前国际上出现大晶片LED，晶片面积达40MIL。其发光过程包括三部分正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。LED照明光源的主流将是高亮度的白光LED。目前，已商品化的白光LED多是二波长，即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光LED，即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光，它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LED背光源等市场。（三）LED光源的基本特征1、发光效率高LED经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。33白炽灯、卤钨灯光效为1224流明/瓦，荧光灯5070流明/瓦，钠灯90140流明/瓦，大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50200流明/瓦，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。目前，世界各国均加紧提高LED光效方面的研究，在不远的将来其发光效率将有更大的提高。2、耗电量少LED单管功率003006瓦，采用直流驱动，单管驱动电压1535伏，电流1518毫安，反应速度快，可在高频操作。同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的万分之一，荧光灯管的二分之一、日本估计，如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可节约相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯例，同样效果的一支日光灯40多瓦，而采用LED每支的功率只有8瓦，而且可以七彩变化。3、使用寿命长采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达510年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。4、安全可靠性强发热量低，无热辐射性，冷光源，可以安全抵摸能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术结合。5、有利于环保LED为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收，没有污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。当然，节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因，也许LED光源要比传统光源昂贵，但是用一年时间的节能收回光源的投资，从而获得49年中每年几倍的节能净收益期。二、LED照明光源技术的应用前景及趋势长期以来，由于LED光效低的原因，其应用主要集中在各种显示领域。随着超高亮度LED（特别是白光LED）的出现，在照明34领域的应用成为可能。据国际权威机构预测，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代，被称为第四代新光源。（一）前景及发展趋势目前，照明消耗约占整个电力消耗的20，大大降低照明用电是节省能源的重要途径，为实现这一目标，业界已研究开发出许多种节能照明器具，并达到了一定的成效。但是，距离“绿色照明”的要求还远远不够，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。LED以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测，美国55的白炽灯及55的日光灯被LED取代，每年节省350亿美元电费，每年减少755亿吨二氧化碳排放量。日本100的白炽灯换成LED，可减少12座核电厂发电量，每年节省10亿公升以上的原油消耗。台湾地区25的白炽灯及100的日光灯被白光LED取代，每年节省110亿度电。日本早在1998年就编制“21世纪计划”，针对新世纪照明用LED光源进行实用性研究。近年来，日本日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电工等都已有LED照明产品问世。世界著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE等也投入大量的人力物力进行LED照明产品的研究开发和生产。美国GE公司和EMCORE公司合作成立新公司，专门开发白光LED，以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发LED照明系统。台湾目前的LED产量仅次于日本列在美国之前，从1998年开始投入6亿台币进行相关开发工作。LED发展历史已经几十年，但在照明领域的应用还是新技术。随着LED技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED的应用市场将更加广泛，特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，LED在照明市场的前景更备受全球瞩目，被业界认为在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场，也将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。（二）照明应用中存在的主要技术问题近年来，LED的发光效率正在逐步提高，商品化的器件已达到白炽灯的水平，景观灯采用的白色LED发光效率接近荧光灯的水平，35并在稳步增长中。但是，在照明普及应用方面仍存在一些技术性问题一、是光通量有待进一步提高。采用LED作为照明光源，必须可以发出更多的光，必须具有更高的能量效率。二、是LED发出的光与自然光仍有一定的差距。白炽灯具有非常强的黄色光的成分，给人一种温暖的感觉。而白光LED发出的白光带有蓝色光的成分，在这种光的照明下，人们的视觉不很自然。三、是价格较高。这是影响LED照明普及的主要原因。但是，近年来出于晶片技术的改良，制造成本正在急剧下降，近三年来LED的价格下降了近50，其正朝着高效率、低成本的方向发展，这为LED在照明领域的应用提供了有利条件。此外，较好的性价比也可以弥补成本价格方面的不足。（三）、LED照明技术在灯光环境中的应用由于LED光源具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠性强，有利于环保等特性，近几年来在城市灯光环境中得到了广泛的应用。目前已应用于数码幻彩、护栏照明、广场照明、庭院照明、投光照明、水下照明系列。许多城市利用LED光源照明技术应用于城市灯光环境建设中，产生了良好的效果，积累了丰富的经验。随着全国城市化的进一步发展，灯光环境（包括路灯、景观灯、艺术灯等）建设领域将不断扩大，LED光源的应用也将不断发展。LED作为第四代新光源，在城市景观灯建设领域中已得到了有效的应用，但要在路灯建设和维护中取代大功率的高压钠灯、高压汞灯、金卤灯等光源，还需进一步的研究和探讨，认真解决LED光源在照明应用中存在的技术问题，还需LED光源生产厂家结合路灯行业的实际情况，生产符合路灯建设和维修所需的新产品，使第四代新光源在城市照明建设中发挥更大的作用。LED光源在工程应用中的一些常识（上）关于LED光源应用的简介LED照明行业是一个新兴的行业，它以其独特的优点深受人们的青睐。如今在光电工程中，提高光效，节约能源和高可靠性已经成为人们共同追求的目的。我们在讨论和使用LED光源时，都会想到LED的寿命长、节约能源、亮度36高等特点。也正是因为如此LED光源才倍受欢迎。LED光源虽有以上优点，却并不如人们所说的那么神奇。只有给其配上合适、高效的LED电源、合理的电路设计、完善的防静电措施、正确的安装工艺才能充分发挥和利用LED光源的以上优点。下面我就LED光源在工程应用中的一些常识做简单的介绍，供大家参考。二、LED寿命的理解LED的使用寿命，一般认为在理想状态下有10万小时。实际在使用过程中其光强会随使用时间的推移逐渐衰减，即电能转化为光能的效率逐渐降低。我们能真正使用的有效光强范围应在其衰减到初始光强的70以上时，寿命是否可以定义为光效逐渐降低至70的时间段。目前还没有明确的国家标准用来衡量。而且LED的使用寿命与其芯片的质量和封装技术、工艺直接相关，据某LED封装厂的试验数据有些芯片在20MA条件下连续点亮4000小时后其光亮度衰减已达50。但是随着技术、工艺的提高，光衰时间越来越缓慢，即寿命也越长。三、LED的节能及可靠性LED是电流控制元件，通过流过的电流，直接将电能转变为光能，故也称光电转换器。因其不存在摩擦损耗和机械损耗，所以在节能方面比一般的光源的效率高，但是LED光源并不能像一般的普通光源一样可以直接使用电网电压，它必须配置一个电压转换装置，提供满足其额定的电压、电流，才能正常使用，即LED专用电源。但是各种不同的LED电源其性能和转换效率各不相同，所以选择合适、高效的LED专用电源，才能真正体现LED光源高效特性。因为低效率的LED电源本身就需要消耗大量电能，在配合LED的使用过程中根本就体现不出LED的高效节能特性。而且LED电源也必须是高可靠性电源，才能使LED光源系统长寿命。照明灯具名称的中英文对照介绍表名称、英文、简写、名称、英文、简写金卤灯MH；电子镇流器ELE,BALLAST；钠灯SON；金卤灯MH；汞灯HP；钠灯SON；陶瓷金卤灯CDM；汞灯HP；超高压汞灯UHP；陶瓷金卤灯37CDM；金属卤化物灯MHBT；超高压汞灯UHP；欧标高色温金卤灯MHT；金属卤化物灯MHBT；彩色金属卤化物灯CMH；欧标高色温金卤灯MHT；高压钠灯SON；彩色金属卤化物灯CMH；高压汞灯HP；高压钠灯SON；特殊气体放电灯SHID；高压汞灯HP；氙气灯XENON；特殊气体放电灯SHID；氪灯KR；氙气灯XENON；频闪灯PLUSXENON；氪灯KR；节能灯CFL；高压球汞灯SPHHP；汽车前照明气体放电灯HPCAR；节能灯CFL；电子镇流器ELE,BALLAST；照明LED的应用趋势及发展传统LED灯中使用的芯片是025025MM大小，而照明用的LED一般都要在1010MM以上。专注于结构化裸片成型的设计工作台式结构、倒金字塔结构和倒装芯片设计能够改善LED的发光效率，从而使芯片发出更多的光。封装设计方面的革新包括将高传导率的金属块用作基底、倒装芯片设计和裸盘浇铸式引线框等，这些方法都能设计出可高功率、低热阻的器件，而且这些器件能比以前的器件照度更大。目前一个典型的高光通量LED器件能够产生几流明到数十流明的光通量。更新的设计可以在一个器件中集成更多的LED，或者在单个组装件中安装多个器件，从而使输出的流明数相当于小型白炽灯。例如，一个高功率的12芯片单色LED器件能够输出200流明的光能量，所消耗的功率在10到15瓦之间。LED已经被广泛应用于各种照明设备中，如电池供电的闪光灯、微型声控灯、安全照明灯、室内室外道路和楼梯照明灯以及建筑物与标记连续照明灯。如何选择合适的LED屏体尺寸设计在设计屏体大小时，有三个重要因素显示内容的需要场地空间条件显示屏单元模板尺寸（室内屏）或象素大小（户外屏）普通LED显示屏的分辨一般最大为38768行X1024列。特殊显示屏可超出此限，常用办法是用两块屏来组合面成；另外就是用超高速芯片设计电路，但成本较高。以下是室内屏的设计参考尺寸30MM的点间距是400MM，屏体最大尺寸约为20米（高）X3米；375MM的点间距是475MM，屏体最大尺寸约为25米（高）X4米；50MM的点间距是762MM，屏体最大尺寸约为37米（高）X6米；在设计室内显示屏的几何尺寸时，应以显示单元模板的尺寸为基础。一块单元模板分辨率一般为32行X80列，即共有2048个象素，其几何尺寸如下375MM单元模板尺寸为153MM（高）X382MM（宽）；5MM单元模板尺寸为244MM（高）X610MM（宽）；室内显示屏体外边框的尺寸可按要求确定，一般应与屏体大小成比例。外边框尺寸通常为4CM10CM（每边）。对于室外屏而言，首先要确定象素尺寸。象素尺寸的选定除了应考虑前面提到的显示内容的需要和场地。空间因素外，还应考虑安装位置和视距。若安装位置与主体视距越远，则象素尺寸应越大，因为象素尺寸越大，象素内的发光管就越多，亮度就越高，而有效视距也就越远。但是，象素尺寸越大，单位面积的象素分辨率就越低，显示的内容也就越少。耗电与电源要求显示屏的耗电量分为平均耗电量和最大耗电量。平均耗电量又称工作电量是平时实际耗电量。最大耗电量是启动时或全亮等极端情况时的耗电量，最大耗电量是交流电供电（线径，开关等）必须考虑的要素。5MM显示屏耗电量平均耗电量220W/平方米；最大耗电量450W/平方米375MM显示屏耗电量5MM显示屏耗电量X25倍显示屏属大型精密电子设备，为了安全使用及可靠工作，其AC220V电源输入端或与其相边微机的AC220V电源输入端必须接大地。注微机的AC220V电源输入接地端已与微机机壳相连。室外屏须特别考虑的问题室外屏的主要问题如下显示屏安装在室外，经常日晒雨淋，风吹尘盖，工作环境恶劣。电子设备被淋湿或严重受潮会引起短路甚至39起火，引发故障甚至火灾，造成损失。显示屏可能会受到雷电引起电强磁袭击。环境温度变化极大。显示屏工作时本身就要产生一定的热量，如果环境温度过高而散热又不良，集成电路可能工作不正常，甚至被烧毁，从而使显示系统无法正常工作。受众面宽，视距要求远，视野要求广；环境光变化大，特别是可能受到阳光直射。针对以上特殊要求，室外显示屏心须做到屏体及屏体与建筑的结合部心须严格防水防漏；屏体要有良好的排水措施，一旦发生积水能顺利排放。在显示屏体及建筑物上安装避雷装置。显示屏主体和外壳保持良好接地，接地电阻小于3欧姆，使雷电引起的大电流及时泄放。安装通风设备降温，使屏体内部温度在10度40度之间。屏体背后上方安装轴流风机，排出热量。选用工作温度在40度80度之间的工业级集成电路芯片，防止冬季温度过低使显示屏不能启动。为了保证在环境光强烈的情况下远距离可视，必须选用超高亮度发光二极管。显示介质选用新型广视角管，视角宽阔，色彩纯正，一致协调，寿命超过10万小时。显示介质的外封装为目前最流行的带遮沿方形筒体，硅胶密封，无金属化装配；其外型精致美观，坚固耐用，具有防阳光直射、防尘、防水、防高温、防电路短路“五防”特点照明与光色测量摘要固体照明是未来照明的主导方向，而LED照明又是固体照明的主要组成部分，是理想的下一代照明器件。LED产业的发展离不开光色测量技术。文章从LED照明的发展要求出发，对LED照明的光色测量进行了介绍。关键词LED照明；光色测量；照明评价；1、前言发光二极管（）作为新兴的发光体，具有电光效率高、体积小、寿命长、电压低、节能环保等优点，是新一代照明的首选器件。的发展受到国内外的普遍关40注，新产品、新技术层出不穷。近年来，产业发展迅速，光效不断增加，亮度不断提高。如今，已经在众多场合得到大量应用，尤其是白光技术的不断进步，使其在照明领域的应用也逐渐普及。LED产业的发展如图1所示。2、的工作原理发光二极管（）是一种能把电能转化为光能的固体器件，它的结构主要由结芯片、电极和光学等系统组成。的基本工作原理是一个电光转换的过程，当一个正向偏压施加于结两端，由于结势垒的降低，区的正电荷将向区扩散，区的电子也向区扩散，同时在两个区域形成非平衡电荷的积累。由于电流注入产生的少数载流子相对不稳定，对于结系统，注入到价带中的非平衡空穴要与导带中的电子复合，其中多余的能量将以光的形式向外辐射，电子和空穴的能量差越大，产生的光子能量就越高。能量级差大小不同，产生光的频率和波长就不同，相应的光的颜色就会不同。LED工作原理如图2所示。3、的光参数31光通量光通量是光源在单位时间内发出的光量，即辐射功率（或辐射通量）能够被人眼视觉系统所感受到的那部分有效当量。光通量的符号为，单位为流明（L）。根据光谱辐射通量（），由下式可确定光通量KM（）GV（）D；式中，（）相对光谱光视效率；KM辐射的光谱光视效能的最大值，单位为L/。年由国际计量委员会确定KM值为LM/W（）32光强度光源在给定方向上的发光强度I是该光源在该方向的立体角元内传输的光通量除以该立体角元之商，即I；发光强度的单位是坎德拉（），L/。空间各个方向的光强之和就是光通量。4133光亮度光源发光表面上某一点处的亮度L，是该面元在给定方向上的发光强度除以该面元在垂直于给定方向平面上的正投影面积之商，即L；单位为坎德拉每平方米（/）。当发光表面与测量方向垂直时，则。34光照度表面上一点的照度E是入射在包含该点面元上的光通量除以该面元面积之商。即E；单位为勒克斯（L），LL/。35其他参数LED的光参数还包括光谱、色品坐标、主波长和色纯度、色温和相关色温、显色性和显色指数等。4光色测量的必要性41避免危害与传统的照明灯不同，它具有点光源、高亮度、窄光束输出等特点。当应用于照明器具时，如果对出光角不加以严格的控制就会产生强烈的眩光，某些高亮度产品甚至会对人体造成光辐射危害。光色测量可为的安全使用提供指导。42促进产业的发展的光色测量能提供大量的实验数据，可作为判定产品合格与否的标准，并可为改进的设计、制造提供依据。5的光色测量方法51光通量的测量511积分法测得在各个方向的光强，然后对这些光强值进行计算，从而得到的总光通量（如图3所示）。512积分球法积分球又称为光通球，是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射层，且球内壁各点漫射均匀。光源在球壁上任意一点上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。由积分学原理可知，球面上任意一点的光照度为与光源光通量成正比，因此可利用已知光通量的标准灯与被测灯进行比较得到被测灯的光通量。42但是由于标准灯与被测灯的物理结构以及性质的不同（如吸收），在利用积分球法测试光通量时需要对测试结果进行修正，可采用辅助灯的方法。5132立体角光通量的测试利用积分球法测试光通量时还有一种测试结构，称为前射光通量的测试或立体角光通量。该测试并不是测试的总光通量，但人们常常将其与测试的总光通量相混淆。52光强度测量对于光强的测试，规定了两种测试条件，如图6和表所示。53光亮度亮度的测试通常应用在测试芯片的亮度和评价光辐射安全性的过程中。测试一般采用成像法，对于芯片的测试可以采用显微成像进行测量。54光照度测量严格地说，光照度实际上并不能算是的光学参数，照度是表示被照射表面受照程度的光学量，而且测试单个对某点或某面的照度没有太大意义，因为一般情况下对实际场合的照明都是由多个共同完成的。55其他参数的测量其他如色品坐标、主波长和色纯度、色温和相关色温、显色性和显色指数等参数的测试，可以利用相关色度计或者采用光谱仪进行。6的光辐射安全性测试与评价近年来，的光辐射安全受到越来越多的关注，因此本文也对此作一简单介绍。浙江大学三色仪器有限公司在国内首先开展了光辐射安全测试的研究，并与国家电光源检测中心共同起草了非相干光源的光生物安全性国家标准。目前，浙大三色在的光辐射安全测试方面又取得新的进展，为公司进行了照明测试工作，研究完成了具有中国自主知识产权的辐射安全检测系统。下面以我们做的测试实例介绍光辐射安全性测试与评价的过程。61被测白光43611LED工作条件灯管电流，电压直流，功率。612实物图与光谱分布（如图8所示）62表观光源的测试如图9所示，我们利用表观光源测试系统对白光进行了测试，这幅图是在（正对）和方向上间隔拍摄得到的表观光源像。理论上我们应该按各个方向进行光安全的测试评价，但是为简单起见，本文只对方向的情况进行测试评价（因为该方向光输出最强），其他角度可以此类推。方向表观光源大小为直径的圆斑。63测试条件按照要求，首先按测试条件进行测试。白光出孔距光接收口，光接收口直径。测试结果分析类计算的光化学危害未超过规定；的热危害未超过规定；的未超过规定；结论该白光在测试条件下测得的光辐射输出未超过类激光产品的规定。64测试条件白光光出射孔距光接收口，光接收口直径为。测试结果分析（1）类计算的光化学危害超过规定；结论该白光超过类激光产品光化学危害规定，不属于类产品。（2）类的计算44的未超过规定；的未超过规定；结论该白光在测试条件下测试未超过类激光产品规定。65辐照度或辐亮度测试条件上述测试过程中测试条件和辐照度或辐亮度测试条件的测试结构相同，而类参照类的规定，因此由以上分析可知，该白光光辐射输出超过了类的。66结论综合以上分析可知，被测白光产品属于类产品，长时间直视该会伤害人眼的视网膜。但是一般情况下，由于人眼有眨眼等自然回避反应，因此不会对人眼造成伤害。通过以上介绍可知光辐射安全性的测试与评价是一个十分复杂的过程，涉及许多方面的内容。但是光辐射安全性的测试与评价已经逐渐成为产品测试中必不可少的内容，例如，目前所有销往欧洲的产品都必须按照（等同于）标准经过严格的检验。因此，我们应该加大这一领域的研究投入。7、光色测量与照明评价照明的最终目的是取得最佳的照明效果，而判断照明效果的好坏取决于的光色测量。71对现在照明的评价现行的照明评价主要是根据几个主要光学基本量光通量、光亮度、光强度和光照度等，其中前三个基本量主要用于光源的评价，光照度则是对光源光辐射作用面的评价。这些光学基本量是根据人眼的生物物理特性得到的，也是一个国际照明委员会（）认可的光谱光视效率函数（）与对应的辐射度量加权积分的结果，满足以下关系光度量（）KMGV（）辐射度量（）；式中，L/4572存在的问题与不足人眼的生物物理机理非常复杂，不同情况下对光刺激的响应也不同，大体上可以分为明视觉、暗视觉和中间视觉，其中中间视觉尤其复杂，因此上述的光谱光视效率并不能确切地表示照明的实际效果。如图10所示，同一个光源在明视觉和暗视觉下对人眼造成的刺激值明显不同。另外，国内现行的照明评价缺乏对光生物安全性的考虑，这可能会对人体造成不同程度的危害。73解决方法731测试方法与仪器采用全光谱法测得的光谱分布，再利用光谱仪进行分光测试。732评价方法（1）照明效果根据不同视觉条件采用不同的光谱光视效率函数加权光谱分布数据，得到被测光源光辐射在对应视觉条件下的实际照明效果。例如，暗视觉时采用暗视觉光谱光视效率函数，明视觉时采用明视觉光谱光视效率函数，中间视觉采用中间视觉光谱光视效率函数。（2）光生物安全性根据危害种类，采用对应的效果函数加权光谱分布数据得到实际危害效果。总之，照明评价应该符合人体实际的生物物理需求。8总结与展望（1）产业的发展离不开的光色测量技术，为了适应的照明应用，未来的光色测量技术应该有新的突破。（2）照明与光色测量应该以人为本，一切以适应人类的实际要求为导向。（3）当前任务加强与人体相关的生物学基础理论的研究，促进学科的交叉合作；与国际接轨，加快规范性文件的制定与实施，努力并积极地参与、等国际知名组织的活动；加大科研投入，研发具有自主知识产权的光色测量仪器；加强各类测试技术的研究，培养专业的测试人员，加快提高质检机构的装备水平和检测能46力。LED发光字的光源选择LED可以给国家和使用者节省大量电能，给承做方节省大量工时。LED应用技术的发展，给竞争激烈的广告业增添了新的活力。其独有的、不同的发光形势、被广泛的应用在广告产品的制作领域。不同规格的LED有着不同的发光角度和不同的亮度。那麽，如何给不同的产品选择合适的LED,使其既能发挥最大功效，又能最大限度地降低成本呢现在我们看看南京比亚数码科技有限公司的专业建议。LED在发光字中的应用及使用注意事项立体发光字对光源主要有以下几点要求一、字形的复杂及不同项目的不同规格，要求光源要有不受字形限制的通用性；二、由于安装完成的发光字维修极为不便，为降低维修成本，要求光源具有较长寿命；三、要有足够亮度南京比亚工程部针对以上要求制作的LED发光模组，具有以上功能。比亚提供的适用于立体发光字的LED光源有两种食人鱼和小草帽。食人鱼发光模组适用于字墙高度在810CM间的发光字。一般来讲，3和5头的食人鱼发光角度为90度和120度左右。在这种距离下应用在吸塑字上的食人鱼发光模组，光线完全可以辐射开。不但节省了模组数量，经屏幕亮度计测试，对光强的利用率也恰到好处。对于字墙较矮、字形的吸塑发光字和雕刻发光字，就要采用发光角度在160度左右的平头食人鱼模组和小草帽发光模组。较大的光辐射面积可以使模组用量降低，而较矮的字墙又提高了字体的发光亮度。两者有机地结合起来，遵循了能量守恒定律，也体现了正确选择LED的重要性。值得注意的是，在使用LED发光模组的过程中，一定要注意电压降的问题。千万不要只做一条回路，从首串联到尾。这样做不仅会使首尾之间由于电压不同而导致亮度不一致，还会产生单路电流过大烧毁线路板的问题。正确的做法是尽量多并联些回路，以保证电压和电流的分配合理。另外，字腔内部如需使用防腐材料，最好是用白色底漆，47以增加其反光系数。LED在超薄标牌中的应用超薄发光标牌是在为提高商家场所利用率的基础上应运而生的。以往的超薄发光标牌和超薄发光灯箱厚度大致在1530CM之间。2004年，南京比亚公司在此基础上，独立开发了一套厚度在0815CM之间的超薄标牌。该产品采用了导光、注塑、雕刻、背光源等多种技术。特点是表面平整，无雕刻凹凸痕，发光均匀无弦光。版面可无限做大，小到科室牌，达到高速公路的路标指示均可制作。此种超薄标牌在LED的选择上，可根据客户要求的厚度和版面的尺寸来选择。厚度在8MM以下，面积在450CM2以下的超薄发光标牌，可选用贴片发光模组；厚度在8MM10MM之间，面积在500CM2400CM2之间的超薄发光标牌，可像素管发光模组；厚度在10MM以上的大型超薄发光指示牌，应选用发光角在30度以内的超高亮发光模组。总之，广大广