LED光电知识Word文档格式.docx

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2、显示屏的分类：

（1）户内：

亮度低（1200CD左右）可视距小不需要防水

（2）半户外：

亮度比户内高（2500CD）可视距小不需要防水

（3）户外：

亮度高（在太阳下面都可见）（5000CD）可视距大防水（屏前IP65屏后REAR43可以防灌）

3、显示屏颜色的分类：

（1）单色：

一般单红（银行利率屏户外条屏）

（2）双色：

户内（1R1G），户外（2R1G）

（3）全彩：

户内（SMD）1R1G1B，户外（2R1G1B）直插灯

4、显示屏的组成要素：

（1）户内单，双色（￠3,￠3.75,￠5）：

用点阵块来组成单元板，单元板+电源+控制系统（单片机）

（2）半户外单，双色：

用（￠3,￠3.75,￠5）（灯组成的点阵块来组成单元板，单元板+电源+控制系统

（3）户外全彩：

用直插灯，模组+电源+风扇+控制系统

（4）户内全彩：

常规型号：

P6，P7.62，P8，P10等；

㈠SMD贴片灯：

三拼一（性价比好）常用的是0805或0603，0805的意思是指贴片灯的长度是0.08英寸，宽度是0.05英寸；

三合一（3528灯）（价格高但是是未来户内全彩屏发展的趋势）;

户内表贴全彩屏的角度是水平160度,上下120度;

㈡插灯式（亚表贴）：

三个方形的LED灯组在一起，散热不好，市场价格低，导致整体产品质量差。

基本上已被淘汰。

（5）户外全彩,常规型号：

P10，P12，P14，P16，P20，P25，P31.25等；

用灯一般是插脚灯（DIP）,是标准灯来的,常用做屏的是两种,一种叫346的,P14以下点间距的用这种灯,P14（含P14）以上的用546的灯,户外屏的角度一般是水平110,上下55度,有些特殊的灯,高速公路上用的高亮度灯的角度是水平70度,上下30度,灯的亮度与角度成反比,亮度高,角度小,反之亦然;

（6）常用的几种芯片：

NICHIA：

又称日亚，日本生产，自己生产芯片自己封装，只买灯；

CREE：

美国生产，在中国大陆惠州有自己的封装厂家（华刚，英文叫COTCO）主要封装XT系列的芯片，正波亮度高；

另外一种是MB系列的，由至威堡代理销售芯片，LED显示屏厂家买芯片来封装后再来做屏；

AXT：

也叫大连路美，以前在美国生产，现在被大连路美收购后在中国生产，国内用的很普遍；

SHILAN：

也叫士兰明芯，是在杭州生产的，跟AXT差不多，但性能更稳定一些；

也是我司除CREE外主推的产品，

最后的就是台湾的芯片，在显示屏中是比较低端的。

5、显示屏的生产流程：

加工单元，购买SMD，PCB板，驱动（IC）由贴片加工厂加工成带驱动的SMD单元板，接电源，安装风扇，装箱体（SMT机器，回流焊）

（2）户外：

原材料（PCB板+面罩+框架+灯）插灯于PCB板，灌胶，贴驱动，波峰焊，老化，测试，上屏，调试，出货。

6、我们的产品优势：

（1）材料：

我们用的是美国的CREE芯片的LED，它的优点：

①抗静电性能好，因为它用的是碳化硅做原材料，是人体静电大于1000多还。

②亮度衰减率是同类芯片中最低的，大概是5%—10%，其他的大概是20%。

③CREE芯片与其他芯片的最大区别就是在LED灯里从P级——N级打的是单线，其他的是双线。

打单线的本身就降低坏灯的概率。

③

用的是铜支架，优点：

角度大，140°

，90°

（做面积大的屏时有优势）。

铜的导热性好，铁的就要差很多。

抗静电强。

（2）灌胶：

我们用的是韩国进口胶，它耐温，高低温时不容易破裂；

防水，防震效果好。

（3）电源：

用的是明纬电源，电的利用率高，产生的热量少，从而降低了屏的整体温度，死灯率也就降低。

噪音低，稳定性好。

（4）风扇：

用的是Adda牌风扇，使用寿命为50000小时，而一般的风扇使用寿命是20000小时，噪音低，稳定性好。

产品计算公式：

单位平方像素计算：

根据点间距来计算像素：

1000mm/点间距*1000mm/点间距.

模组所用IC计算方法：

模组像素*3/扫描方式*16（1个IC是16个脚）比如：

户内P7.62，1/8扫描的：

32*16*3/8*16=12个IC，户外P16，静态的：

16*16*3/16=48个IC.（全彩实相乘以3个点，虚拟乘以4个点）

功率计算:

单位平方像素每个发光点的电流是:

静态的是0.06A,1/4扫的是0.07A,1/8扫是0.08A.1/16扫是0.04A.具体计算公式:

像素*电流*电压（5V）*扫描方式=最大功率

比如:

户外P16是:

3906点*0.06A*5V=1170W.P20是:

2500点*0.06A*5V=750W.

户内P7.62,1/8扫描是:

17222点*0.08A*5V*1/8=860W.

需要客户提供的：

1、显示屏的面积。

2、点间距大小或者单位平方像素。

3、显示屏放的位置（户内或户外）

4、主要播放内容（视频或文字）

根据客户提供的面积推荐：

1，1-6平方的，推荐做PH12的。

2，6-10平方的，推荐做PH14的，

3，10平方以上推荐做PH16虚拟的。

4，30平方以上可以推荐做PH20的。

7、LED的起源和发展

LED最开始由美国人发明，并由刚开始单一的红色—红绿—红绿蓝—全彩。

各种颜色的波长：

正红为620—630纳米，黄色为585—590纳米，兰色为460—475纳米，黄绿为565—575纳米（户内显示屏，亮度低），纯绿为515—530纳米（户外显示屏）备注：

纳米是单位长度（NM）。

附：

（一）LED发光原理

发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。

因怂哂幸话鉖-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。

此外，在一定条件下，它还具有发光特性。

在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。

进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，

（二）LED封装的特殊性

LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。

一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。

而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：

可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。

LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。

但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。

常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。

反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。

顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：

保护管芯等不受外界侵蚀；

采用不同的形状和材料性质（掺或不掺散色剂），起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；

管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。

用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。

选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。

若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED的轴线方向，相应的视角较小；

如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。

一般情况下，LED的发光波长随温度变化为0．2-0．3nm／℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。

另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1％左右，封装散热；

时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数LED的驱动电流限制在20mA左右。

但是，LED的光输出会随电流的增大而增加，目前，很多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级，需要改进封装结构，全新的LED封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善热特性。

例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导热性能好的银胶，增大金属支架的表面积，焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。

此外，在应用设计中，PCB线路板等的热设计、导热性能也十分重要。

进入21世纪后，LED的高效化、超高亮度化、全色化不断发展创新，红、橙LED光效已达到100Im／W，绿LED为501m／W，单只LED的光通量也达到数十Im。

LED芯片和封装不再沿龚传统的设计理念与制造生产模式，在增加芯片的光输出方面，研发不仅仅限于改变材料内杂质数量，晶格缺陷和位错来提高内部效率，同时，如何改善管芯及封装内部结构，增强LED内部产生光子出射的几率，提高光效，解决散热，取光和热沉优化设计，改进光学性能，加速表面贴装化SMD进程更是产业界研发的主流方向

（三）光电的基本知识

光是什么？

光是电磁波，可见光是波长为400-700纳米的电磁波。

小于400纳米的电磁波为紫外线，如X-射线；

大于700纳米的电磁波为红外线，如微波、广播无线电波。

波长单位为纳米，相当于十一分之一米。

常用照明术语

　　1、光通量φ：

发光体每秒钟所发出的光量的总和。

单位：

流明（Lm），表示发光体发光亩嗌伲⒐庥嗔髅魇蟆?

BR>

　　2、光强I：

发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量。

坎德拉（cd）。

　　3、照度E：

发光体照射在被照物体单位面积上的光通量。

勒克斯（Lux）=流明Lm/面积m2。

　　4、亮度L：

发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量。

尼脱（mcd）。

　　5、光效：

电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示。

每瓦流明（Lm/w）。

　　6、平均寿命：

指一批灯至50%的数量损坏时的小时数。

小时（h）。

　　7、经济寿命：

在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出减至特定的小时数。

室外的光源为70%，室内的光源为80%。

　　8、色温：

光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。

光源色温不同，光色也不同，色温在3000k以下有温暖的感觉，达到稳重的气氛；

色温在3000k-5000k为中间色温，有爽快的感觉；

色温在5000k以上有冷的感觉。

K。

　　9、显色性：

光源的显色性是由显色指数来表明，它表示物体在光下颜色比基准光（太阳能）照明时颜色的偏离能较全面反映光源的颜色特性。

要正确表现物体本来的颜色需使用显色指数高的光源。

Ra。

　　10、色表：

是指人眼直接观察光源时所看到的颜色。

街道高压钠灯发出的光既亮且白，但当看到被照射的人的面孔时显表灰色，这说明高压钠灯的色表并不差，但显色性不好。

　　11、眩光：

视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可以造成视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。

光的数量和质量如何确定？

　　主要通过光通量和照度来衡量。

流明输出是决定一定空间范围内有多少光的主要因素，发光愈多流明数愈大。

照度也是重量的测光指数，表示每平方有多少流明数。

LED是什么？

　　LightEmittingDiode,即发光二极管，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。

LED为何节能？

　　高亮度单色光的LED已经在市场上取得了进展。

尽管它们与传统的灯泡相比更加昂贵，但是它们的优点完全可以抵消其较高的价格，即它具有更高的性价比。

首先，一个红色LED发光达到某个亮度时所需消耗的能量是15瓦，而传统的灯泡要达到同等量度则要消耗高达150瓦的能量；

另外据科学家们测定，LED通电发光时，有10%的电能可以转化成光能，而白炽灯泡的转化效率只有7-8%，由此可见，要达到同等的照明效果，LED灯比白炽灯节能是显而易见的了。

LED为何寿命长？

白炽灯的发光机理是电能将发光钨丝进行加热而发光的，经过相当长时间的加热，钨丝就会老化甚至烧断，至此，白炽灯泡的寿命也就此告终了，而发光二极管的发光机理是由二极管特殊的组成结构决定的，二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成，当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子和多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。

其发光过程包括三个部分：

正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。

由此可见二极管主要是靠载流子的不断移动而发光的，不存在老化和烧断的现象，其特殊的发光机理决定了它的发光寿命长达5-10万个小时。