一、LED的定义

　　LED Light Emitting Diode(发光二极管)的缩写。广泛见于日常生活中，如家用电器的指示灯，汽车后防雾灯等。LED的最显著特点是使用寿命长，光电转换效能高。LED模块 LED排列成矩阵或笔段，预制成标准大小的模块。常用的有8X8点阵模块(单色有641只或双基色有642只发光二极管)，8字七段数码模块。LED集束管为提高亮度, 增加视距，将两只以上至数十只LED集成封装成一只集束管，作为一个象素。这种LED集束管主要用于制作户外屏。又称为像素筒。LED显示屏将LED模块或集束管按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示电路，直流稳压电源，软件，框架及外装饰等，即构成一台LED显示屏。

　　二、LED的性质

　　发光二极管是一种新型固态冷光源，LED诞生于上世纪60年代初，具有结构简单、体积小、重量轻、耗能少、响应速度快、抗震性能好、使用方便等优点，在光电系统中的应用极为普遍。在同样照度下，LED灯的电能消耗和寿命比白炽灯和日光灯都有明显的优势。

　　三、LED的构成及其发光原理

　　LED是由P型半导体形成的P层和N型半导体形成的N层，以及中间的由双异质结构成的有源层组成，有源层是发光区，利用外电源向PN结注入电子，在正向偏压作用下，N区的电子将向正方向扩散，进入有源层，P区的空穴也将向负方向扩散，进入有源层，电子与空穴复合时，将产生自发辐射光，见图1-1。LED因其使用的材料不同，其二极管内中电子、空穴所占的能阶也有所不同，能阶的高低差影响结合后光子的能量而产生不同波长的光，也就是不同颜色的光，如红、橙光、黄、绿、蓝或不可见光等。

　　四、LED发光效率的主要影响因素

　　目前，市场上功率型LED最高流明效率一般在50lm/W左右，还达不到家庭日常照明的要求。因此，要使功率型白光LED真正进入照明领域，实现家庭日常照明，需要解决的问题很多，其中最重要的就是发光效率。尽管能够影响白光LED发光效率的因素有很多种，主要有过以下几种因素。

　　1、荧光粉激发光谱的宽窄也会影响出光的光效。

　　2、颗粒度比较大的荧光粉会直接降低发光强度，也成为了不少荧光粉厂的致命伤。

　　3、能直接影响白光LED的寿命是荧光粉的抗衰老性，其次是环氧树脂的抗衰老性。

　　4、LED的基板载片区或反射杯引线框架(支架)的反射效率的好坏，也是影响发光强度的关键因素。

　　此外，在现有的发光效率下，如果需要一定程度高辉度，期望因为增加电流量来产生较大亮度的话，这就必须考量如何增加LED的面积来满足所增加的电流，或者利用将数颗小型LED封装在同一个模组之中，来实现封装模组对电流量容许值的提高。在目前的发光效率下，热效应也会成比例的上升，另外，大面积LED比小面积LED的电阻来得要高，使得大面积LED本身的效应也比较大，如果单纯以现有LED为基础来提高辉度的话，将会陷入一个因LED本身价格，和散热材料的成本过高而产生的恶性循环之中，这和以低成本化为基础的市场特性是背道而驰的，而且热效应量的上升会引起封装材料的热劣化，对其使用寿命也有很大的影响。

　　综上所述，我们可以看出设计良好的出光通道，(反射腔、填充胶等的结构设计、材料选择和工艺处理)，荧光粉的选择和工艺设计，都可以有效提高LED的光效。需要指出的是，好的散热设计对提高功率型白光LED发光效率有着显著的作用，并且可以延长使用寿命。

　　由于上述理由，为了扩大未来的白光LED市场，业者就必须提高LED的外部量子效率，如果实现了LED高外部量子效率来提高发光效率的话，所出现的连锁反应就会下降，例如因为减少电流透过而使得热效应比率降低，实现成本的下降和长寿命化。关于这一方面，目前因为透过局部制程的改变、使用不同的化合物半导体材料、各种白色发光方法的开发，以及新一代荧光粉的开发，已经使得LED的发光效率可以达到100lm/W。但现在使用白光LED的发光效率，除了一部分的制品之外，产业化的大多都在30~50lm/W左右。如果要代替节能灯就需要将亮度提升到80~100lm/W，如果要代替使用在汽车头灯上的HID的话，就更需要提高到120lm/W以上的发光效率。就技术上，如果蓝光LED芯片的光输出效率如果达到360mW，配合高阶技术的封装能力，获得100lm/W的白光输出并不困难，包括Cree、日亚等的业者在2006年已开发出高亮度的蓝光LED芯片，紧接着之后的如何降低外部量子效率的损耗便是考验者封装业者的能力，如必须设法减少热阻抗、改善散热等等问题，目前的做法包括了：降低芯片的热阻抗、控制模块和印刷电路板的热阻抗、提高芯片的散热性等等。为了扩大LED特别是白光LED的用途，如何提高发光的效率、相应的辉度、延长使用寿命、降低热效应，以及降低每单位照明的成本等条件，这需要业界做出持续不断的努力。

　　在使用寿命的方面，目前已经都能够实现4万小时后才开始进入高峰衰退期的使用时间，但这却只能满足照明的最低要求，照明领域所需要的是更高的使用寿命，现在已经有客户要求LED业者提高寿命的要求，要求4万小时是达到高峰期的70%，也就是说高峰衰退期的使用时间是5.7万小时，而整体的使用寿命题将会提高到11.4万小时，比起目前的8万小时增加了近1/3。另一方面，LED的高峰衰退期是根据投入电量和点灯方法的不同有很大的变动，所以不可能明确定义，使得这一方面还是有一些问题存在。具体上白光LED的长寿命化，大多是透过封装材料的改变来达到，例如由目前的环氧树脂变为silicon来防止树脂黄变，在此同时还能够维持光通量，此外还有包括，采用D/B材料和反射结构的劣化防止技术，来达到改善热效应实现低温驱动。

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