LED裝飾燈

特點

　　LED的內(nèi)在特征決定了它是最理想的光源去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源,它有著廣泛的用途。

        體積小

　　LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面,所以它非常的小,非常的輕。耗電量低LED耗電非常抵，一般來說LED的工作電壓是2-3.6V。工作電流是0.2-0.03A。這就是說：它消耗的電不超過0.1W。使用壽命長在恰當?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命可達10萬小時。高亮度、低熱量因為LED特別的構(gòu)成材料在電子轉(zhuǎn)移的過程中LED釋放的能量主要集中在可見光的范圍內(nèi)，不像其他的鎢絲燈泡，它發(fā)出的電磁能很多集中在紅外線區(qū)，這些令人感覺到非常的熱，也就是說LED幾乎把所有的電能都轉(zhuǎn)化為光能，所以LED是高效能、低熱量的產(chǎn)品?，F(xiàn)在市面上最好的LED是每瓦32流明，這幾科是鎢絲燈泡的兩倍，而且人們可以預測到每瓦發(fā)出60流明，像熒光燈一樣亮的LED將會在2004年出現(xiàn)。環(huán)保LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含有水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。堅固耐用LED是被完全的封裝在環(huán)氧樹脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅固。燈體內(nèi)也沒有松動的部分，這些特點使得LED可以說是不易損壞的

　　裝飾類

　　因為它的色彩很豐富，體積小、耐用、節(jié)能，LED非常的適合于裝飾用途。

　　把它安裝在電路板上或者柔性電纜上或者其他的材料上，LED可以用做字母燈、標志牌、軌道燈、燈管等等的光源。照明隨著LED技術(shù)的發(fā)展，一個組合LED以某種方式安裝起來，它可以發(fā)出足夠于室內(nèi)照明的光線，例如可以用做：夜燈、臺燈、花園燈等顯示屏LED的一個很典型的用途是用做信息的顯示和大屏幕顯示，它們都廣泛的用于體育場、機場、商業(yè)中心等等。目前世界上最大的LED顯示器是在紐約曼哈頓時代廣場上。LED背光源因為LED的體積非常小、耗電低，所以很適合作為液晶顯示的背光源。顏色顏色的單一性是LED的內(nèi)在特征，它在一個很窄的頻率內(nèi)發(fā)出很純的顏色，這種顏色是用波長（LPK）來計算（NM）的。波長是LED晶片材料的一種內(nèi)在的特性，不同的材料會有不同的波長，也就是有不同的顏色。我們知道白光是所有顏色的一個綜合休，但是人們的眼睛不需要光譜里所有顏色的綜合，僅需要三種色（紅、綠、藍）?；谶@種原理，人們想了很多方法去制造白光LED，最典型的一種制造方法就是把稼鋅型的藍光LED埋在一個會發(fā)黃光的熒光粉里面去。

　　亮度和視角

　　LED光輸出量會隨著它的芯片的類型和封裝方法的不同以及其他的一些區(qū)別而變化。但是在國際上沒一個有統(tǒng)一的標準去衡量它的亮度。一般來說LED的發(fā)光總量是以軸向的一個光點上的高度值來衡量的，并且用（MCD）燭來表示。一個有很高度度值的LED并不代表它的光輸出量就很高，要計算出它的光總輸出量，就必須把它的發(fā)光角度考慮在內(nèi)。LED的視角也是LED芯片類型的一個功能以及它的環(huán)氧樹脂外殼的分光或散光的功能。不同芯片和封裝外殼的LED就會有不同的亮度值。如果兩個LED有同樣的亮度值，那么發(fā)光角度越大就是光輸出量越大的。

結(jié)構(gòu)原理

　　LED（LightEmittingDiode），發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，

　　晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結(jié)。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，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。而在新設計的燈中，Lumileds公司采用了18個紅色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。汽車信號燈也是LED光源應用的重要領(lǐng)域。

　　對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發(fā)白光的LED開發(fā)成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發(fā)藍光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫燒結(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發(fā)后發(fā)出黃色光射，峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔

　　中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。LED基片發(fā)出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。現(xiàn)在，對于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過藍光LED得到白光的方法，構(gòu)造簡單、成本低廉、技術(shù)成熟度高，因此運用最多。[1]編輯本段設計理念

　　LED的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)光源的設計方法與思路，目前有兩種最新的設計理念。

　　情景照明

　　以環(huán)境的需求來設計燈具。情景照明以場所為出發(fā)點，旨在營造一種漂亮、絢麗的光照環(huán)境，去烘托場景效果，使人感覺到有場景氛圍。

　　情調(diào)照明

　　以人的需求來設計燈具。情調(diào)照明是以人情感為出發(fā)點，從人的角度去創(chuàng)造一種意境般的光照環(huán)境。情調(diào)照明與情景照明有所不同，情調(diào)照明是動態(tài)的，可以滿足人的精神需求的照明方式，使人感到有情調(diào)。

使用

　　靜電和電壓的突然變化，靜電和電壓的突然增加都會損壞LED，所以在裝配LED的時候要求帶上防靜電手套或手鐲。所有的設備都必須有接地保護。

　　燈腳的整形，如果需要做燈腳整形的話，它必須要在焊接之前完成，燈腳彎曲的地方與樹脂封蓋的距離不得小于5毫米，而且保證不會有不恰當?shù)耐饬ψ饔糜跇渲宰詈糜描囎拥裙ぞ咻o助使用。

　　焊接，環(huán)氧樹脂的底部離焊接表面最小要1.6毫米，防止在焊接過程中有外力作用于燈體。焊接之后要避免重新再焊。在手工焊接的時候，焊接的溫度應該是260度。焊接時間應少于3秒功率低于30瓦。在用波峰焊的時候，在260度的情況下焊接時間不要超過5秒。如果用烙鐵焊接一串的LED在印刷電路板上的時候，不要同時焊接兩端燈腳。焊接的時候也要用金屬的鑷子去拿著燈腳，這樣有利于熱量的散發(fā)。

　　清洗：不要用沒有指定的化學物質(zhì)去清洗LED，否則就會損壞LED的表面，如果真的需要的話請用酒精，或者氟立昂。在正常溫度清洗的時間要少于30秒。

　　電阻：要保證LED的良好狀況，在應用時要加上適當?shù)碾娮鑱肀Ｗo它。

發(fā)展

　　1962年，第一顆實用型的可見光LED出現(xiàn)，LED的發(fā)展已經(jīng)達到了一個很高的程度，LED已經(jīng)被廣泛用作燈泡、霓虹燈和光管的最理想的代替物。而人們預想隨著它的進一步發(fā)展LED將完全代替上述的光源。人類的未來將更加的光明。因為LED的使用可以節(jié)省大量的能源、金錢和時間。

　　LED的發(fā)展可以分成三人階段：紅光LED的出現(xiàn)、藍光LED的出現(xiàn)以及白光LED的出現(xiàn)。紅光和綠光LED已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年,但它們都是單色的LED。如果讓它作光源的話,被照物就會披上一種顏色,而不是物體本身的顏色,所以LED的應用有一定的限制。LED發(fā)展的終極目標就是亮度高的白光LED,完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源。這是一個漫長而艱辛的道路,一直到日本科學家中村秀二在1993年用稼合物制造出藍光LED，這個突破在LED的發(fā)展史上有決定性的作用,基于這種藍光LED的作用,白光LED很快就在1997年被發(fā)明出來。從此LED產(chǎn)品被新廣泛的應用于各個領(lǐng)域并且被認為是未來的照明光源。

分類

　　1、按發(fā)光管發(fā)光顏色分

　　按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細分黃綠、標準綠和純綠）、藍光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。

　　根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達于做指示燈用。

　　2、按發(fā)光管出光面特征分

　　按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。國外通常把φ3mm的發(fā)光二極管記作T-1；把φ5mm的記作T-1（3/4）；把φ4.4mm的記作T-1（1/4）。

　　由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強度角分布情況。

　　從發(fā)光強度角分布圖來分有三類：

　　（1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。

　　（2）標準型。通常作指示燈用，其半值角為20°～45°。

　　（3）散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為45°～90°或更大，散射劑的量較大。

　　3、按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分

　　按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。

　　4、按發(fā)光強度和工作電流分

　　按發(fā)光強度和工作電流分有普通亮度的LED（發(fā)光強度100mcd）；把發(fā)光強度在10～100mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般LED的工作電流在十幾mA至幾十mA，而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。

　　除上述分類方法外，還有按芯片材料分類及按功能分類的方法。

用途

　　1．可見光的光譜和LED白光的關(guān)系。眾所周之，可見光光譜的波長范圍為380nm～760nm，是人眼可感受到的七色光——紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，但這七種顏色的光都各自是一種單色光。例如LED發(fā)的紅光的峰值波長為565nm。在可見光的光譜中是沒有白色光的，因為白光不是單色光，而是由多種單色光合成的復合光，正如太陽光是由七種單色光合成的白色光，而彩色電視機中的白色光也是由三基色紅、綠、藍合成。由此可見，要使LED發(fā)出白光，它的光譜特性應包括整個可見的光譜范圍。但要制造這種性能的LED，在目前的工藝條件下是不可能的。根據(jù)人們對可見光的研究，人眼睛所能見的白光，至少需兩種光的混合，即二波長發(fā)光（藍色光+黃色光）或三波長發(fā)光（藍色光+綠色光+紅色光）的模式。上述兩種模式的白光，都需要藍色光，所以攝取藍色光已成為制造白光的關(guān)鍵技術(shù)，即當前各大LED制造公司追逐的“藍光技術(shù)”。目前國際上掌握“藍光技術(shù)”的廠商僅有少數(shù)幾家，所以白光LED的推廣應用，尤其是高亮度白光LED在我國的推廣還有一個過程。

　　2．白光LED的工藝結(jié)構(gòu)和白色光源。對于一般照明，在工藝結(jié)構(gòu)上，白光LED通常采用兩種方法形成，第一種是利用“藍光技術(shù)”與熒光粉配合形成白光；第二種是多種單色光混合方法。這兩種方法都已能成功產(chǎn)生白光器件。第一種方法產(chǎn)生白光的系統(tǒng)如圖1所示，圖中LEDGaM芯片發(fā)藍光（λp=465nm），它和YAG（釔鋁石榴石）熒光粉封裝在一起，當熒光粉受藍光激發(fā)后發(fā)出黃色光，結(jié)果，藍光和黃光混合形成白光（構(gòu)成LED的結(jié)構(gòu)如圖2所示）。第二種方法采用不同色光的芯片封裝在一起，通過各色光混合而產(chǎn)生白光。

　　3．白光LED照明新光源的應用前景。為了說明白光LED的特點，先看看目前所用的照明燈光源的狀況。白熾燈和鹵鎢燈，其光效為12～24流明/瓦；熒光燈和HID燈的光效為50～120流明/瓦。對白光LED：在1998年，白光LED的光效只有5流明/瓦，到了1999年已達到15流明/瓦，這一指標與一般家用白熾燈相近，而在2000年時，白光LED的光效已達25流明/瓦，這一指標與鹵鎢燈相近。有公司預測，到2005年，LED的光效可達50流明/瓦，到2015年時，LED的光效可望達到150～200流明/瓦。那時的白光LED的工作電流便可達安培級。由此可見開發(fā)白光LED作家用照明光源，將成可能的現(xiàn)實。

　　普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價格便宜，但光效低（燈的熱效應白白耗電），壽命短，維護工作量大，但若用白光LED作照明，不僅光效高，而且壽命長（連續(xù)工作時間10000小時以上），幾乎無需維護。目前，德國Hella公司利用白光LED開發(fā)了飛機閱讀燈；澳大利亞首都堪培拉的一條街道已用了白光LED作路燈照明；我國的城市交通管理燈也正用白光LED取代早期的交通秩序指示燈?？梢灶A見不久的將來，白光LED定會進入家庭取代現(xiàn)有的照明燈。

　　LED光源具有使用低壓電源、耗能少、適用性強、穩(wěn)定性高、響應時間短、對環(huán)境無污染、多色發(fā)光等的優(yōu)點，雖然價格較現(xiàn)有照明器材昂貴，仍被認為是它將不可避免地替代現(xiàn)有照明器件。