LED裝飾燈

特點(diǎn)

　　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(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命可達(dá)10萬小時(shí)。高亮度、低熱量因?yàn)長ED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(yù)測到每瓦發(fā)出60流明，像熒光燈一樣亮的LED將會(huì)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(huì)造成污染，同時(shí)LED也可以回收再利用。堅(jiān)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(jiān)固。燈體內(nèi)也沒有松動(dòng)的部分，這些特點(diǎn)使得LED可以說是不易損壞的

　　裝飾類

　　因?yàn)樗纳屎茇S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(biāo)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(gè)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(tái)燈、花園燈等顯示屏LED的一個(gè)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(jī)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(shí)代廣場上。LED背光源因?yàn)長ED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(gè)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(jì)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(huì)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(gè)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(lán)）?；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(lán)光LED埋在一個(gè)會(huì)發(fā)黃光的熒光粉里面去。

　　亮度和視角

　　LED光輸出量會(huì)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(gè)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)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(gè)光點(diǎn)上的高度值來衡量的，并且用（MCD）燭來表示。一個(gè)有很高度度值的LED并不代表它的光輸出量就很高，要計(jì)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(gè)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(huì)有不同的亮度值。如果兩個(gè)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(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，

　　晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)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(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(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。汽車信號(hào)燈也是LED光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。

　　對(duì)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(lán)光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光射，峰值550nm。藍(lán)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(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光?，F(xiàn)在，對(duì)于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學(xué)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(lán)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(yùn)用最多。[1]編輯本段設(shè)計(jì)理念

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

　　情景照明

　　以環(huán)境的需求來設(shè)計(jì)燈具。情景照明以場所為出發(fā)點(diǎn)，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(shè)計(jì)燈具。情調(diào)照明是以人情感為出發(fā)點(diǎn)，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(dòng)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(huì)損壞LED，所以在裝配LED的時(shí)候要求帶上防靜電手套或手鐲。所有的設(shè)備都必須有接地保護(hù)。

　　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(huì)有不恰當(dāng)?shù)耐饬ψ饔糜跇渲?，所以最好用鑷子等工具輔助使用。

　　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(shí)候，焊接的溫度應(yīng)該是260度。焊接時(shí)間應(yīng)少于3秒功率低于30瓦。在用波峰焊的時(shí)候，在260度的情況下焊接時(shí)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(shí)候，不要同時(shí)焊接兩端燈腳。焊接的時(shí)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(xué)物質(zhì)去清洗LED，否則就會(huì)損壞LED的表面，如果真的需要的話請(qǐng)用酒精，或者氟立昂。在正常溫度清洗的時(shí)間要少于30秒。

　　電阻：要保證LED的良好狀況，在應(yīng)用時(shí)要加上適當(dāng)?shù)碾娮鑱肀Ｗo(hù)它。

發(fā)展

　　1962年，第一顆實(shí)用型的可見光LED出現(xiàn)，LED的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)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(yù)想隨著它的進(jìn)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?yàn)長ED的使用可以節(jié)省大量的能源、金錢和時(shí)間。

　　LED的發(fā)展可以分成三人階段：紅光LED的出現(xiàn)、藍(lán)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(huì)披上一種顏色,而不是物體本身的顏色,所以LED的應(yīng)用有一定的限制。LED發(fā)展的終極目標(biāo)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(gè)漫長而艱辛的道路,一直到日本科學(xué)家中村秀二在1993年用稼合物制造出藍(lán)光LED，這個(gè)突破在LED的發(fā)展史上有決定性的作用,基于這種藍(lán)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(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域并且被認(rèn)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(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍(lán)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(dá)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(jì)圓形發(fā)光強(qiáng)度角分布情況。

　　從發(fā)光強(qiáng)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(dòng)檢測系統(tǒng)。

　?。?）標(biāo)準(zhǔn)型。通常作指示燈用，其半值角為20°～45°。

　?。?）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(qiáng)度和工作電流分

　　按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分有普通亮度的LED（發(fā)光強(qiáng)度100mcd）；把發(fā)光強(qiáng)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(lán)、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?yàn)榘坠獠皇菃紊猓怯啥喾N單色光合成的復(fù)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(jī)中的白色光也是由三基色紅、綠、藍(lán)合成。由此可見，要使LED發(fā)出白光，它的光譜特性應(yīng)包括整個(gè)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(duì)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(lán)色光+黃色光）或三波長發(fā)光（藍(lán)色光+綠色光+紅色光）的模式。上述兩種模式的白光，都需要藍(lán)色光，所以攝取藍(lán)色光已成為制造白光的關(guān)鍵技術(shù)，即當(dāng)前各大LED制造公司追逐的“藍(lán)光技術(shù)”。目前國際上掌握“藍(lán)光技術(shù)”的廠商僅有少數(shù)幾家，所以白光LED的推廣應(yīng)用，尤其是高亮度白光LED在我國的推廣還有一個(gè)過程。

　　2．白光LED的工藝結(jié)構(gòu)和白色光源。對(duì)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(lán)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(lán)光（λp=465nm），它和YAG（釔鋁石榴石）熒光粉封裝在一起，當(dāng)熒光粉受藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光，結(jié)果，藍(lán)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(yīng)用前景。為了說明白光LED的特點(diǎn)，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(duì)白光LED：在1998年，白光LED的光效只有5流明/瓦，到了1999年已達(dá)到15流明/瓦，這一指標(biāo)與一般家用白熾燈相近，而在2000年時(shí)，白光LED的光效已達(dá)25流明/瓦，這一指標(biāo)與鹵鎢燈相近。有公司預(yù)測，到2005年，LED的光效可達(dá)50流明/瓦，到2015年時(shí)，LED的光效可望達(dá)到150～200流明/瓦。那時(shí)的白光LED的工作電流便可達(dá)安培級(jí)。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(shí)。

　　普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價(jià)格便宜，但光效低（燈的熱效應(yīng)白白耗電），壽命短，維護(hù)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(shí)間10000小時(shí)以上），幾乎無需維護(hù)。目前，德國Hella公司利用白光LED開發(fā)了飛機(jī)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(yù)見不久的將來，白光LED定會(huì)進(jìn)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(qiáng)、穩(wěn)定性高、響應(yīng)時(shí)間短、對(duì)環(huán)境無污染、多色發(fā)光等的優(yōu)點(diǎn)，雖然價(jià)格較現(xiàn)有照明器材昂貴，仍被認(rèn)為是它將不可避免地替代現(xiàn)有照明器件。