常见 LED 的分类
1. 按发光管发光颜色分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管不适合做指示灯用。
2. 按发光管出光面特征分为圆灯、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 φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm 及 φ20mm 等。国外通常把 φ3mm的发光二极管记作 T-1;把 φ5mm 的记作 T-1(3/4);把 φ4.4mm 的记作 T-1(1/4)[6-8]。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类:
1)高指向性。一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。半值角为5°~20°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 20°~45°。
3)散射型。这是视角较大的指示灯,半值角为 45°~90°或更大,散射剂的量较大。
3. 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结构。
4. 按发光强度和工作电流分有普通亮度的 LED(发光强度小于 10mcd);超高亮度的 LED(发光强度大于 100mcd);把发光强度在 10~100mcd 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)。
白光 LED 介绍
白光LED的合成途径大体上有 2 条路可以走,{dy}条是RGB,也就是红光LED+绿光LED+蓝光LED,LED走RGB合成白光的这种办法主要的问题是绿光的转换效率底,现在红绿蓝LED转换效率分别达到 30%,10%和 25%,白光流明效率可以达到 60lm/w。通过进一步提高蓝绿光 LED 的流明效率,则白光流明效率可达到 200lm/w。由于合成白光所要求的色温和显色指数不同,对合成白光的各色 LED 流明效率有不同的。随着白光 LED 的深配色、白平衡:深入发展,人们希望用作照明光源的白光 LED 的光谱、色品坐标、显色性及相关色温等均能满足国际 CIE 和我国的有关标准,否则应认为不合格。我们对相关色温 8000 4000K 白光 LED的光色特性及其与正向电流的关系进行了总结。长期以来,低色温(<4000K)、高显色性的白光 LE D 按照当前主流方案 InGaN 蓝色 LED 芯片和 ce“xx的稀土石榴石黄色荧光体组合的方案实现难度大,成为人们攻关的难题。因为黄色荧光体的发射光谱中缺少红成份。故目前大多数报告限于有关 5000K 以上的高色温白光 LED 的工作。
尽管白光LED已有商品,但缺少低色温白光LED。5000K以上的高色温商品,显色性差,难以满足市场,目前,由蓝色芯片和荧光体组合的低色温白光LED的报告极少。因此,无论从学术上研究,还是应用需要,发展低色温(<4000K)高显色性白光LED具有重要意义。
第二条路是LED+不同色光荧光粉:{dy}个方法是用紫外或紫光LED+RGB荧光粉来合成LED,这种工作原理和日光灯是类似的,但是比日光灯的性能要优越,其中紫光LED的转换系数可达80%,各色荧光粉的量子转换效率可以达到90%,还有一个办法是用蓝光LED+红绿荧光粉,蓝光LED效率60%,荧光粉效率70%;还有是蓝光LED+黄色荧光粉来构成白光。
两种途径相比较之下,RGB三色LED合成白光综合性能好,在高显色指数下,流明效率有可能高到200lm/w,要解决的主要技术难题是提高绿光LED的电光转换效率,目前只有13%左右,同时成本高。
R、G、B 三基色组成
白色是红绿蓝三基色按亮度比例混合而成,当光线中绿色的亮度为69%,红色的亮度为21%,蓝色的亮度为10%时,混色后人眼感觉到的是纯白色。但LED 红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果,而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光,称为配色。当为全彩色LED 显示屏进行配色前,为了达到{zj0}亮度和{zd1}的成本,应尽量选择三原色发光强度成大致为3:6:1 比例的LED 器件组成像素。白平衡要求三种原色在相同的调配值下合成的仍旧为纯正的白色。 原色、基色:原色指能合成各种颜色的基本颜色。色光中的原色为红、绿、蓝,色度图中的三个顶点为理想的原色波长。如果原色有偏差,则可合成颜色的区域会减小,光谱表中的三角形会缩小,从视觉角度来看,色彩不仅会有偏差,丰富程度减少。
LED 发出的红、绿、蓝光线根据其不同波长特性可大致分为紫红、纯红、橙红、橙、橙黄、黄、黄绿、纯绿、翠绿、蓝绿、纯蓝、蓝紫等,橙红、黄绿、蓝紫色较纯红、纯绿、纯蓝价格上便宜很多。三个原色中绿色最为重要,因为绿色占据了白色中69%的亮度,且处于色彩横向排列表的中心。因此在权衡颜色的纯度和价格两者之间的关系时,绿色是着重考虑的对象。
大功率LED封装结构
随着半导体材料和封装工艺的提高,LED的光通量和出光效率逐渐提高, 从而使固体光源成为可能, 已广泛应用于交通灯、汽车照明、广告牌等特殊照明领域, 并且逐渐向普通照明领域过渡, 被公认为有望取代白炽灯、荧光灯的第四代光源。
不同应用领域对LED光源提出更高要求, 除了对LED出光效率、光色有不同的要求, 而且对出光角度、光强分布有不同的要求。这不但需要上游芯片厂开发新半导体材料, 提高芯片制作工艺, 设计出满足要求的芯片, 而且对下游封装厂提出更高要求, 设计出满足一定光强分的封装结构, 提高LED外部的光利用率。
目前封装多种多样,封装将随着今后的发展,不断改进和迎合实际需要,为LED今后在各个领域应用奠定基础。