1、LED 基础知识（一）LED 介绍LED 是取自 Light Emitting Diode 三个字的缩写，中文译为“ 发光二极管”，顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性。LED 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 结施加反向电压时，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
2、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 发光原理:发光二极管 LED (Light Emitting Diode)是利用二极管內电子与空隙结合过程中能量转换产生光的输出。是一种半导体固体发光器件，它是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引起光子发射而产生光。LED 可以直接发出 红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。（三）LED 的分类 1、 按发光管发光颜色分 按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光 等。另
3、外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。2、 按发光管出光面特征分 按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为 2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm 及 20mm 等。国外通常把 3mm 的发光二极管记作 T-1；把 5mm 的记作 T-1（3/4）；把 4.4mm 的记作 T-1（1/4） 3、从发光角度分布图来分二极管发光角度也就是其光线散射角度，主要靠二极管生产时加散射剂来控制，我们平时说的 LED 多少度多少度，就是指的它。由半值角大小可以估计圆形发光角度分布情况。（1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，
4、且不加散射剂。半值角 520或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。（2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为 2045。 （3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为 4590或更大，散射剂的量较大.插件的 LED 最大的角度为 120 多度，贴片最大的角度 145 度左右。4、按发光二极管的结构分 按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封 装等。5、按发光强度和工作电流分发光强度 IV：发光二极管的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为（1/683）W/sr 时，则
5、发光 1 坎德拉（符号为 cd） 。由于一般 LED 的发光二强度小，所以 发光强度常用坎德拉(mcd) 作单位。 按发光强度和工作电流分有 1、普通亮度的 LED（发光强度 100mcd）；2、把发光强度在 10100mcd 间的叫高亮度发光二极管。一般 LED 的工作电流在十几 mA 至几十 mA，而低电流 LED的工作电流在 2mA 以下（亮度与普通发光管相同）。除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。（四）使用 LED 注意事项1. 焊接温度在 260左右,时间控制在 3S 以内,焊接点离胶体底部在 2.5mm 以上,电烙铁一定要接地.2. 请勿带电焊接 LED.3.通
6、电情况下,避免在 80以上高温作业,如有高温作业一定要做好散热.4.静电:所有与兰、绿、白、紫 LED 相关作业人员一定要做好防静电如 : 带静电环,穿静电衣,静电鞋.带有线静电环时,静电环要接地.并且地线与市地线电位差不超过 5V 或者阻抗不超过25.作业机台及作业桌面均需加装地线.5.使用 LED 时电流最好不要超过 20mA,最好使用 15-19mA 的电流. 6.器件不可与发热组件靠得太近,工作条件不可超过其规定的极限.7.安装 LED 时,建议用导套定位 ,务必不要在引脚变形的情况下安装 .8.在焊接温度回到正常以前,应避免 LED 受到任何震动或外力 .9.如需要清洁 LED,建议
7、用超声波清洗 LED,如暂时没有超声波清洗机可暂用 酒精代替,但清洁时间不要超过一分钟.注:勿用有机溶剂(如丙酮 ,天那水) 清洗或擦拭 LED 胶体,造成发光不正常或胶体内部破裂,导至 LED 内部金线与芯片过接破坏 .10.LED 在弯脚或折脚时请不要离胶体太近,应与胶体保持 2mm 以上的距离,否则会使 LED胶体里面支架与金线分离,管脚在同一处的折迭次数不能超过三次，管脚弯成 90，再回到原位置为 1 次.（五）焊接 LED 的要求：1、所有需要碰触 LED 的操作人员必须要戴防静电环，并且防静电效果要真的有效；2、LDE 的引脚如果有折弯的需要，折弯的点离 LED 胶体必须超出 3m
8、m 以上；3、LED 的焊接正常要求是以 2603，焊接时间不得超过 2 秒，如果是过锡炉，锡炉的温度是低于 275以下，浸锡的时间不得超过 2 秒（要求操作人员动作非常的娴熟与精确） ；4、LED 过波峰焊的时候，要求波峰焊机器要完好的接地导走静电。接电线的时候，绝对不能接在市电网的地线上面，必须要接与市电网地线完全隔开的一个真正的地线。这根地线要求引线直接打入潮湿的地底下 5 米以上的深度。注意：很多使用者没有注意到这一点，从而导致波峰焊机器静电直接击穿 LED 芯片，而导致漏电而微亮或死灯。5、操作桌面必须是能导静电的材料制作，如铁皮，静电皮等，并且，所有与材料接触的地方器材都最好接上地
9、线。6、灯板做好在通电检测之前，务必确定灯板的电路没有短路，如有短路，必定会对 LED灯珠有损坏或严重损坏，或者立马就显示出来，或者要过几天或更久才显现出来，造成一种隐性的隐患，所以，务必要先认真检查电路情况，这一点特别要注意！（六）小功率 LED 白灯使用要求及其光电参数如下：1、电流：14-18mA （这是最理想的驱动电流） ；最大使用电流不能超过 20mA；2、电压：2.8-3.6V （要求灯珠的瞬间电压不能超过 5V，要不就对 LED 类珠有损坏或严重损坏而无法修复）3、环境温度-20+40 （要求灯具的散热设计做得比较好， LED 灯引脚的温度不能超过 65 度） ；湿度为 095%
10、4、每天最多允许点亮时数为 12 小时（连续点亮对 LED 灯球的损害是巨大的且无法修复的）；5、如果电流在 14-20mA 的时候，每降低 1mA 电流，其亮度相应降低 4%；6、功率在 14-15mA 的时候为 0.04W，在 16-17mA 的时候为 0.05W，在 18-20mA 的时候为0.06W；7、 正向电压(启动电压 )：不同颜色的 LED 正向电压不同红、黄、黄绿 为 1.8-2.1V白、蓝、翠绿 为 2.8-3.6V8、 正向电流：普通小功率（0.04W-0.06W）：多在 20mA，但光衰电流一般在 1518mA, 也就是 IF的 0.7-0.8 倍。中功率：0.1W,
11、0.2W, 0.3W 电流在 20100mA，0.5W 中功率：150Ma大功率：比较常用的 1W, 3W, 5W 等，电流分别为 350mA, 700mA, 1A注意：因为大功率的散热比小功率好，所电流可以用到 IF 的 0.9 倍。（七）LED 专业术语解释1、波长：光的色彩强弱变化，是可以通过数据来描述，这种数据叫波长。我们能见到的光的波长，范围在380 至780nm 之间。单位：纳米（nm ）2、波长（nm）和色温（K） ：根据芯片材料的不同，LED 可以发出红黄蓝绿紫可见光，红色620nm-660nm黄色580nm-590nm绿色510nm-530nm蓝色470nm-480nm白光没
12、有波长，我们看到的白光是红绿蓝三种颜色混合光，白光分为暖白和冷白，单位是 K (Kelvin) 暖白 2850K-3800K 冷白 4500K-10000K3、色温：（K）开尔文以绝对温度K来表示，即将一标准黑体加热，温度升高到一定程度时颜色开始由深红-浅红-橙黄-白-蓝，逐渐改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。因相关色温度事实上是以黑体辐射接近光源光色时，对该光源光色表现的评价值，并非一种精确的颜色对比，故具相同色温值的二光源，可能在光色外观上仍有些许差异。仅凭色温无法了解光源对物体的显色能力，或在该光源下物体颜色的再现如何。不同光源环境的相关色温度 光
13、源 色温北方晴空 8000-8500k阴天 6500-7500k夏日正午阳光 5500k金属卤化物灯 4000-4600k 下午日光 4000k 冷色营光灯 4000-5000k 高压汞灯 3450-3750k暖色营光灯 2500-3000k卤素灯 3000k钨丝灯 2700k高压钠灯 1950-2250k蜡烛光 2000k 光源色温不同，光色也不同：色温在 3300K 以下，光色偏红给以温暖的感觉；有稳重的气氛，温暖的感觉；色温在 3000-6000K 为中间，人在此色调下无特别明显的视觉心理效果，有爽快的感觉；故称为“中性“色温。色温超过 6000K，光色偏蓝，给人以清冷的感觉，称为冷色温
14、.a. 色温与亮度 高色温光源照射下，如亮度不高则给人们有一种阴气的气氛；低色温光源照射下，亮度过高会给人们有一种闷热感觉。b. 光色的对比 在同一空间使用两种光色差很大的光源，其对比将会出现层次效果，光色对比大时，在获得亮度层次的同时，又可获得光色的层次。采用低色温光源照射，能使红色更鲜艳；采用中色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。4、光效：单位：流明/瓦（lm/w）。光效是电能转换为光能的效率，光源发出的光通量除以光源的功率.衡量光源节能的重要指标，就是光源发出的光通量除以光源所消耗的功率。红绿蓝为三种基准色，照度与环境有关，不同环境照度不一样，光通量不变
15、。光效与电源有关，光效越高越好， 光效=光通量/功率（单位：LM/W）标准光源 A：色温为 2856K 的充气螺旋钨丝灯，其光色偏黄。标准光源 B：色温为 4874K，由 A 光源加罩 B 型 D-G 液体滤光器组成。光色相当于中午日光。标准光源 C：色温为 6774K，由 A 光源加罩 C 型 D-G 液体滤光器组成，光色相当于有云的天空光。5、光通量 单位：流明 LM光通量：光源每秒钟所发出的可见光量之总和。（Lm-光源每秒钟发出可见光量之总和流明数: 光通量的符号为普通3mm, 5mm 直插式LED，白光: 6-7lm/颗，20MA时普通1210 （3528）贴片式LED，白光: 6-7
16、lm/ 颗普通食人鱼LED ，白光 : 6-7lm/颗1W EDISON 大功率LED，白光: 60-70lm/颗 ( 不断提升中)3W CREE 大功率LED ，白光: 120140lm/ 颗( 不断提升中)光通量F是表征LED总光输出的辐射能量，它标志器件的性能优劣。F为LED向各个方向发 光的能量之和，它与工作电流直接有关。随着电流增加，LED光通量随之增大。可见光LED的光通量单位为流明（lm）。LED向外辐射的功率光通量与芯片材料、封装工艺水平及外加恒流源大小有关。目前单色LED的光通量最大约1 lm，白光LED的F1.51.8 lm（小芯片），对于1mm1mm的功率级芯片制成白光L
17、ED，其F=18 lm。 这是之前的数据，现在不至了。6、发光强度 ：（I） 发光强度的单位是 CD-坎德拉 烛光发光强度的衡量单位有照度单位（勒克司 Lux）、光通量单位（流明 Lumen）、发光强度单位（烛光 Candle power）1CD（烛光）指完全辐射的物体，在白金凝固点温度下，每六十分之一平方厘米面积的发光强度。（以前指直径为 2.2 厘米，质量为 75.5 克的鲸油烛，每小时燃烧7.78 克，火焰高度为 4.5 厘米，沿水平方向的发光强度） 1L（流明）指 1 CD 烛光照射在距离为 1 厘米，面积为 1 平方厘米的平面上的光通量。 7、LED 光照度（ E，Illuminan
18、ce）:T 单位勒克斯即 lx（以前叫 lux）1Lux（勒克司）指 1LM 的光通量均匀地分布在 1 平方米面积上的照度.它表示的是物体被照亮的程度。我们很多的时候都在用，各种灯具，我们都需要关心它的照度值。光通量与被照射面之间的比例系数即为光照度。8、显色性：单位：Ra。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“，显色指数是表征在特定条件下，经某光源照射的物体所产生的心理感官颜色与该物体在标准光源照射下的心理颜色相符合的程度的参数。国际照明委员会CIE 把太阳的显色指数定为Ra=100 ，现在LED 的显色指数在 85左右。 各类光源的显色性也是照明装饰设计上非常重要
19、的环节，这将直接影响一切装饰物品的效果。9、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方式运行，一般指内控方式的LED 灯，同步性是LED 灯实现协调变化的基本 要求。10、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 。如地埋灯要求为-IP6711、灯管型号“T”的含义及t4 灯管 t5 灯管区别先说说灯管型号中的 “T”后面数字代表意义大家经常使用的荧光灯管，现在常用的是T8、T
20、5 、T4 灯管，前两年常用的有T10、T12 。那么，这个“T”到底是什么意思呢？ T5 和T4 有啥区别呢？“T“，说白了，其实就是代表灯管的直径。每一个“T” 就是（0.125英寸）1/8 Inch(英寸)，大家都知道，一英寸等于25.4 毫米。即T5 灯管的直径为 5 * 1/8 inch(英寸) = 0.625 inch(英寸) = 15.875 mm(毫米) 。那么 T8 灯管的直径就是 25.4mm。其余的数字对应如下：T12 直径 38.1 mmT10 直径 31.8 mmT8 直径 25.4 mmT5 直径 16 mmT4 直径 12.7 mmT3.5 直径11.1 mmT2
21、 直径 6.4 mm理论上，越细的灯管效率越高，也就是说相同瓦数发光越多12、 老化老化： 老化是电子产品可靠性的重要保证，是产品生产的最后必不可少的一步。LED产品在老化后可以提升效能，并有助于后期使用的效能稳定。LED 老化测试在产品质量控制是一个非常重要的环节，但在很多时候往往被忽视，无法进行正确有效的老化。LED老化测试是根据产品的故障率曲线即浴盆曲线的特征而采取的对策, LED 老化方式包括恒流老化及恒压老化。恒流源是指电流在任何时间都恒定不变的。有频率的问题，就不是恒流了。那是交流或脉动电流。交流或脉动电流源可以设计成有效值恒定不变，但这种电源无法称做恒流源 。恒流老化是最符合 L
22、ED 电流工作特征，是最科学的 LED 老化方式；过电流冲击老化也是厂家最新采用的一种老化手段，通过使用频率可调，电流可调的恒流源进行此类老化，以期在短时间内判断 LED 的质量预期寿命，并且可挑出很多常规老化无法挑出的隐患 LED。LED 发光亮度随着长时间工作而出现光强或光亮度衰减现象。器件老化程度与外加恒流源的大小有关，可描述为 Bt=BO e-t/，Bt 为 t 时间后的亮度，BO 为初始亮度。通常把亮度降到 Bt=1/2BO 所经历的时间 t 称为二极管的寿命。测定 t 要花很长的时间，通常以推算求得寿命。测量方法：给 LED 通以一定恒流源，点燃 103 104 小时后，先后测得
23、BO ，Bt=100010000，代入 Bt=BO e-t/ 求出 ；再把Bt=1/2BO 代入，可求出寿命 t。长期以来总认为 LED 寿命为 106 小时，这是指单个 LED在 IF=20mA 下。随着功率型 LED 开发应用，国外学者认为以 LED 的光衰减百分比数值作为寿命的依据。如 LED 的光衰减为原来 35%，寿命6000h。（八）LED 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。正向工作电流 IF 正向工作电压 VF （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
24、二极管。（3）最大反向电压 VRm：所允许加的最大反向电压 。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。（4）工作环境 topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。（5）什么是 DIP?DIP 是 Double In-line Package 的缩写，双列直插式组装；（6） 什么是 SMT?什么是 SMD?SMT 就是表面组装技术 （Surface Mounted Technology 的缩写），是目前 电子组装行业里最流行的一种技术和工艺；SMD 是表面组装器件（Surface mounted device 的缩写）；（7）什么是表贴
25、模组？优点和缺点是什么？表贴也叫做 SMT，将 SMT 封装的灯通过焊接工艺焊接在 PCB 板的表面，灯脚 不用穿过 PCB 板，由这种工艺做成的模组叫做表贴模组；优点是：视角大,显示图象柔和，像素密度大，适合室内观看；缺点是亮度不够高，灯管自身散热不够好；（8） 什么是 PCB？PCB 是（Printed Circuit Board 的缩写）印刷电路板；（9） 什么是 BOM?BOM 是（Bill of material 的缩写）物料清单；（10）什么是恒流驱动？什么是恒压驱动？恒流是指在驱动 IC 允许的工作环境内，恒定的输出设计时规定的电流值；恒压是指在驱动 IC 允许的工作环境内，恒定
26、的输出设计时规定的电压值；LED 驱动最好为恒流驱动。格伦照明驱动为 6W：144MA， 8W：180MA， 9W：216MA，12W；288MA， 15W；360MA 18W：432MA 21W：504MA 24W：576MA （11）: 什么是额定工作电压？什么是工作电压？什么是供电电压？额定工作电压是指用电器正常工作时的电压；工作电压是指用电器在额定的电压范围 内、正常工作时的电压值；供电电压分交流和直流供电电压，我们的显示屏交流供电电压 都是 AC220V240V,直流供电电压都是 5V； （九）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
27、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
28、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。（十）LED 的测试需要包含的内容，LED 测试方法包括：电特性、光特性、 、颜色特性、热学特性、可靠性(寿命) 等。1、电特性 LED 是一个由半导体无机材料构成的单极性 PN 结二极管，它是半导体 PN 结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。由图 1 可知，LED 电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED 必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。通过 LED 电特性的测试可以获得 LED 的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定 LED
29、的最佳工作电功率。 在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。由 V-I 曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流IR10A 以下。 LED 电特性的测试一般利用相应的恒流恒压源供电下利用电压电流表进行测试。 2、光特性 类似于其它光源，LED 光特性的测试主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性和光谱参数等。 （1）光通量和光效 有两种方法可以用于光通量的测试，积分球法和变角光度计法。变角光度计法是测试光通量的最精确的方法，但是由于其耗时较长，所以一般采用积分球法测试光
30、通量。如图 2所示，现有的积分球法测 LED 光通量中有两种测试结构，一种是将被测 LED 放置在球心，另外一种是放在球壁。 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。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。图 2 积分球法测 LED 光通量 此外，由于积分球法测试光通量
31、时光源对光的自吸收会对测试结果造成影响，因此，往往引入辅助灯，如图 3 所示。图 3 辅助灯法消除自吸收影响 在测得光通量之后，配合电参数测试仪可以测得 LED 的发光效率。而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试。光通量的测量方法 光通量测量在变角光度计的转台上进行，转台上安转了，该转台在其水平面上绕着垂直轴旋转度，在垂直面上绕着测光轴旋转度。在水平面上和垂直面上的转角的控制是通过步进马达来实现的。转台在导轨上随意移动，当测量标准灯时，转台应离开导轨。 1、 测量时大转盘在水平面上绕垂直轴旋转，步进角度为.，正方向，反方向。自身也在旋转，在每一个水平角度下，垂直平面上每隔进
32、行一次信号采集，转完之后共采集到个数据，按下式计算总光通量。 如果大盘旋转时，小盘转即可。但是大盘旋转时，有可能安装不均匀（不对称）而引起误差，因此最好的解决办法是大盘转，小盘仍然转，把大盘和两个范围内绝对值相等的角度上的照度值取平均值来作为内的值。 2、总光通量测量的第二种方法是积分求法。此方法的优点是简单易行，但测量精度不高。的总光通量计算方法如下，先计算离积分球入射窗口（入射窗口面积）距离上标准灯（光强值 ）进入积分球内的光通量 ， 2 读出接收器上的光电流信号 s ，然后把置于窗口上，读出相应的接收器光电流信号 i t ，则的总光通量 为： 式中为色修正系数。（2）光强和光强分布特性
33、图 4 LED 光强测试中的问题 如图 4 所示，点光源光强在空间各方向均匀分布，在不同距离处用不同接收孔径的探测器接收得到的测试结果都不会改变，但是 LED 由于其光强分布的不一致使得测试结果随测试距离和探测器孔径变化。因此，CIE-127 提出了两种推荐测试条件使得各 LED 在同一条件下进行光强测试与评价，目前 CIE-127 条件已经被各 LED 制造商和检测机构引用。图 5 CIE-127 推荐 LED 光强测试条件 光强度的测量方法 把光强标准灯，LED 和配有 V（）滤光片的硅光电二极管安装和调试在光具座上，特别是严格地调灯丝位置，发光部位及接受面位置。 先用光强标准灯校准硅光电
34、二极管，E/S 式中IS/(d 2 s) 是标准灯与接受器之间的距离，是标准灯的光强度，是标准灯的响应。 式中 是被测的照度， 是被测的响应，则的光强度 为： d 2 式中 是与接受面之距离。对于来讲，其发光面是圆盖形状的，光分布是很特殊的，所以在不同的测量距离下，光强值会变化，偏离距离平方反比定律，即使固定了测量距离，但是由于接受器接受面积不同，其光强值也会变化。因此，为了提高测量精度，应该把测量距离和接受面积大小相对地给予固定为好。例如，测量距离按照推荐采用，接受器面积固定为。在同一测量距离下，转角不同其光强地有变化，因此为了获得最佳值，最好读出最大读数 为佳。 （3 ）光谱参数 LED
35、的光谱特性参数主要包括峰值发射波长、光谱辐射带宽和光谱功率分布等。单色LED 的光谱为单一波峰，特性以峰值波长和带宽表示，而白光 LED 的光谱由多种单色光谱合成。所有 LED 的光谱特性都可由光谱功率分布表示，而由 LED 的光谱功率分布还可计算得到色度参数。光谱功率分布的测试需要通过分光进行，将各色光从混合的光中区分出来进行测定，一般可以采用棱镜和光栅实现分光测定。的光谱功率分布测量方法 ： 发光二极管的光谱功率分布测量，目的是掌握的光谱特性和色度，再者是为了对已测得的的光度量值进行修正。 在测量光谱功率分布时，应注意以下几点，一个是在与标准光谱辐照度进行比较时由于标准灯的光谱辐强度比强得
36、多，为了避免这个问题，最好在标准灯前加一个中性滤光片，使它的光谱辐强度接近于。 的光谱宽度很窄，为了准确地描绘的光谱分布轮廓，最好采用窄带波长宽度的单色仪进行测量，波长间隔为为好。按下式计算的光谱功率分布。式中是标准灯在波长处的响应；是标准灯的光谱功率分布；是在波长 处的响应。 的色坐标计算公式为：色坐标为： X/(X+Y+Z) X/(X+Y+Z) 也可计算的主波长和色纯度。 图 6 白光 LED 光谱功率分布 3、开关特性 LED 开关特性是指 LED 通电和断电瞬间的光、电、色变化特性。通过 LED 开关特性的测试可以获得 LED 在通断电瞬间工作状态、物质属性等的变化规律，由此不仅可了解
37、通断电对 LED 的损耗，也可用以指导 LED 驱动模块的设计等。 4、颜色特性 LED 的颜色特性主要包括色品坐标、主波长、色纯度、色温及显色性等，LED 的颜色特性对白光 LED 尤为重要。 现有的颜色特性测试方法有分光光度法和积分法。如图 7 所示：分光光度法是通过单色仪分光测得 LED 光谱功率分布，之后利用色度加权函数积分获得对应色度参数；积分法是利用特定滤色片配合光电探测器直接测得色度参数；分光光度法的准确性要大大高于积分法。 图 7 LED 颜色特性测试方法 5、热学特性 LED 的热学特性主要指热阻和结温。热阻是指沿热流通道上的温度差与通道上耗散的功率之比。结温是指 LED 的
38、 PN 结温度。LED 的热阻和结温是影响 LED 光电性能的重要因素。现有的对 LED 结温的测试一般有两种方法：一种是采用红外测温显微镜或微型热偶测得LED 芯片表面的温度并视其为 LED 的结温，但是准确度不够；另外一种是利用确定电流下的正向偏压与结温之间反比变化的关系来判定 LED 的结温，这种方法较复杂。 LED 的光学参数与 pn 结结温有很大的关系。一般工作在小电流 IF10mA，或者 1020 mA 长时间连续点亮 LED 温升不明显。若环境温度较高，LED 的主波长或 p 就会向长波长漂移，BO 也会下降，尤其是点阵、大显示屏的温升对 LED 的可靠性、稳定性影响应专门设计散
39、射通风装置。LED 的主波长随温度关系可表示为 p（ T）=0（T0）+Tg0.1nm/，由式可知，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。这对于作为照明用的灯具光源要求小型化、密集排列以提高单位面积上的光强、光亮度的设计尤其应注意用散热好的灯具外壳或专门通用设备、确保 LED 长期工作6、可靠性 LED 的可靠性包括静电敏感度特性、寿命、环境特性等。静电敏感度特性是指 LED 能承受的静电放电电压。某些 LED 由于电阻率较高，且正负电极距离很短，若两端的静电电荷累积到一定值时，这一静电电压会击穿 PN 结，严重时可将 PN 结击穿导致 LED 失效，因此必
40、须对 LED 的静电敏感度特性进行测试，获得 LED的静电放电故障临界电压。目前一般采用人体模式、机器模式、器件充电模式来模拟现实生活中的静电放电现象。为了观察 LED 在长期连续使用情况下光性能的变化规律，需要对 LED 进行抽样试验，通过长期观察和统计获得 LED 寿命参数。对于 LED 环境特性的试验往往采用模拟 LED 在应用中遇到的各类自然侵袭，一般有：高低温冲击试验、湿度循环试验、潮湿试验、盐雾试验、沙尘试验、辐照试验、振动和冲击试验、跌落试验、离心加速度试验等。7、国家标准的制定 总结以上测试方法，半导体发光二极管测试方法国家标准对 LED 电特性、光学特性、热学特性、静电特性及
41、寿命测试都作了相应的规定。 对于电特性测试，标准分别规定了 LED 正向电压、反向电压、反向电流的测试框图；对于光通量测试，标准规定采用 2立体角测试结构；对于光强测试，标准引用了 CIE-127的推荐条件；此外，对光谱测试、热学特性测试、静电放电敏感度测试、寿命测试等都作了明确的规定。国家标准的制定总结了现有 LED 的测试方法，将其中的科学适用的方法升级为标准测试方法，很好地消除了各界在 LED 测试领域存在的分歧，也使测试结果更加真实地反映我国 LED 产业的整体水平。但是鉴于 LED 技术还在处于不断地发展之中，国家标准的制定并不是一劳永逸的，应当时刻将最新最合适的测试技术引入标准之中
42、。（十一）LED 适用范围及寿命 LED 是由超导发光晶体产生的超高强度的灯光。他发出的热量很少，不象白炽光那样浪费太多热量，不象荧光灯那样因消耗高能量而产生有毒气体，也不象霓虹灯那样要求高电压而容易损坏，已祓全球公认为一代环保高科技产品。 LED 系列可广泛应用在发光立体字；建筑景观外观发光体；高架、高楼、公路、桥梁、地标、标志建筑发光源；广告立体字、标志、标识、指示光源；商业空间、机场、建筑工程、地铁、医院、饭店、白货商场、广场、餐馆、PUB 设计灯光；汽车、运输、轮船、宣传指示警示光源；电脑、手机、通信、鼠标、信号传输应用光源。每天使用 12 小时，每年使用 365 天，它可以使用 20
43、 多年，它是将电能转换成光能在最有效方式。12V-24VDC 低电压高光效能，比传统霓虹灯节省电力至少 80%以上，绝对安全可靠。节省高耗的电力、电费，增加获利，提升您的市场竞争力。它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析，LED 的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED 的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达 8090%。记者还将 LED 与普通白炽灯、螺旋节能灯及 T5 三基色荧光灯做了一番比较，结果显示：普通白炽灯的光效为 12lmW，寿命小于 2000 小时，螺旋节能灯的光效为 60lmW，寿命小于 8000 小时，T5 荧光灯则为
44、96lmW，寿命大约为 10000 小时，而直径为 5 毫米的白光 LED 为 2028lmW，寿命可大于 100000 小时。有人还预测，未来的 LED 寿命上限将无穷大。LED 日光灯优点：(1)节能：恒流恒压驱动，超高功率因素(PF87%), 同等的照度下,使用本产品可比普通的日光灯产品节能达 80%以上。(2)环保：冷光源,长时间点亮 ,产品表面温度 45,可以安全触摸,其光谱中没有紫外线和红外线，即没有热量，也没有辐射，可减少二氧化碳二氧化硫及其他有害化学成份的排放,减少对环境污染;直流供电点亮,有效提高光线的显色指数 RA0.7,保持被照物品的色彩真实度,保护人体的视觉,属于典型的
45、绿色照明光源。(3)寿命长：使用寿命可以达到 5 万到 8 万小时，比传统光源寿命长 10 倍以上。LED 日光灯节电高达 80%以上，寿命为普通灯管的 10 倍以上，几乎是免维护，不存在要经常更换灯管、镇流器、起辉器的问题，约半年下来节省的费用就可以换回成本。绿色环保型的半导体电光源，光线柔和，光谱纯，有利于工人的视力保护及身体健康，6000K 的冷光源给人视觉上清凉的感受，有助于集中精神，提高效率。(4)安装方便:已有日光灯支架的用户，取下启辉器和镇流器 (镇流器的线剪掉,两端支架直接接 220V 交流电), 国际标准,可以安装在普通的日光灯支架上。新装用户，用灯管上的固定座直接安装，节省
46、支架。(5)低电压起动：宽电压设计 ,85V-260v 的电压范围内都可以正常点亮,有效地防止因电压过低或过高而影响工作,可适应世界各地的不同电压。安全性能高.节能 100%以上!（十二）LED 的未来发展趋势陈良惠院士算过一笔账：2003 年，全国发电量为 1.91 万亿千瓦时（度），其中照明用电占 12 ，即 2292 亿度。按照每年增长 5 计算，到 2010 年，照明用电可达 3225 亿度。按照同样亮度下固态照明用电仅为白炽灯的十分之一、并取代三分之一的白炽灯计算，届时可节约照明用电约 1000 亿度。三峡工程总工期 17 年，全部建成需 20 年，静态、动态投资合计为 3000 亿
47、元，建成后年均发电量 846.8 亿度。而用 15 年时间，投资 50 亿至 100 亿元发展固态照明产业，相当于仅用三峡工程 5 的投入再造一个“ 绿色三峡工程 ”。在美国能源部设立的半导体照明国家研究项目中，给固态照明描绘了美好的前景：2010 年有 55 的白炽灯、荧光灯被取代， 2025 年使美国照明用电（现为 6000 亿度）减少一半；从 2000 年到 2020 年，使用固态照明可累计减排 2.58 亿吨碳污染物，少建 133 座 100 万千瓦的电站，节约开支 1150 亿美元，形成每年 500 亿美元的光源产业，还带来数以百万计的高质量工作机会。日本计划 2006 年用半导体灯
48、大规模取代白炽灯，节电相当于一两座核电站的发电量，每年可以节省 10 公斤以上的原铀消耗。虽然固态照明要真正进入通用照明市场，在技术和成本上还要有重大的突破，这需要大量投资和长期努力。但它的预期市场魅力无法抗拒，难怪各国纷纷启动国家项目给予引导和支持。大功率（W 级功率）白光 LED 的制作，随着蓝光 LED 芯片技术的不断提高和封装新材料的不断出现，其封装的技术和工艺也在不断改进。 目前，市场上的大功率白光 LED 从 1 瓦到几十瓦都有，但 13W 的白光 LED 采用单芯片 LED 封装成点光源，而 5W 以上的大多数白光 LED 是由大功率蓝光 LED 芯片集成的，特别是 10W 以上大功率白光 LED 一般都直接集成在铝基板或铜基板上，然后做成条状或圆盘状的面光源。W 级功率白光
