LED是Light Emitting Diode 的缩写，中文译为“发光二极管”，是一种可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性。目前不同的发光二极管可以发出从红外到蓝间不同波长的光线，还有在蓝光LED上涂上荧光粉，将蓝光转化成白光的白光LED。
LED的色彩与工艺：制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或颜色。历史上第一个LED所使用的材料是砷(As)化镓(Ga) 发出的光线为红外光谱。另一种常用的LED材料为磷(P)化镓(Ga)，发出的光线为绿光。
由于制造采用了鎵、砷、磷三种元素，所以俗称这些LED为三元素发光管。而GaN（氮化镓）的蓝光 LED 、GaP 的绿光 LED和GaAs红外光LED，被称为二元素发光管。而目前最新的工艺是用混合铝(Al)、钙(Ca) 、铟(In)和氮(N)四种元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED，可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。
发光强度： 发光强度的衡量单位有照度单位（勒克司Lux）、光通量单位（流明Lumen）、发光强度单位（烛光 Candle power），
1CD（烛光）指完全辐射的物体，在白金凝固点温度下，每六十分之一平方厘米面积的发光强度。 1L（流明）指1 CD烛光照射在距离为1厘米，面积为1平方厘米的平面上的光通量。 1Lux（勒克司）指1L的光通量均匀地分布在1平方米面积上的照度。
一般主动发光体采用发光强度单位烛光 CD，如白炽灯、LED等；反射或穿透型的物体采用光通量单位流明L，如LCD投影机等；而照度单位勒克司Lux，一般用于摄影等领域。三种衡量单位在数值上是等效的，但需要从不同的角度去理解。比如：如果说一部LCD投影机的亮度（光通量）为1600流明，其投影到全反射屏幕的尺寸为60英寸（1平方米），则其照度为1600勒克司，假设其出光口距光源1厘米，出光口面积为1平方厘米，则出光口的发光强度为1600CD。而真正的LCD投影机由于光传播的损耗、反射或透光膜的损耗和光线分布不均匀，亮度将大打折扣，一般有50％的效率就很好了。
实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。对于LED显示屏这种主动发光体一般采用CD／平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外LED显示屏须达到4000CD／平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内LED，最大亮度在700～2000 CD／平方米左右。
单个LED的发光强度以CD为单位，同时配有视角参数，发光强度与LED的色彩没有关系。单管的发光强度从几个mCD到五千mCD不等。LED生产厂商所给出的发光强度指LED在20mA电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。封装LED时顶部透镜的形状和LED芯片距顶部透镜的位置决定了LED视角和光强分布。一般来说相同的LED视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。
当多个LED较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。在计算显示屏发光强度时，需根据LED视角和LED的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30％～90％不等，作为单管平均发光强度。
一般LED的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100000小时以上，实际还应注意LED的亮度衰减周期，亮度衰减周期与LED生产的材料工艺及生产厂商有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的日亚等国际品牌。
配色、白平衡： 白色是红绿蓝三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，为了达到最佳亮度和最低的成本，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灰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，下图为光谱表，表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和大致分为紫红、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。
LED照明术语：
波长：光的色彩强弱是可以通过数据来描述，这种数据叫波长。能见到的光的波长，范围在380至780nm之间。单位：纳米（nm）
亮度：亮度是指物体明暗的程度，定义是单位面积的发光强度。单位：尼特（nit） 光强：指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量。单位：烛光（cd）
光通量：光源每秒钟所发出的可见光量之总和。单位：流明（Lm）
光效：光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源节能的重要指标。单位：每瓦流明（Lm/w）。
显色性：光源对物体呈现的程度，也就是颜色的逼真程度。通常叫做\"显色指数\"。单位：Ra。 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。单位：开尔文（k）。
眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，所造成的视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。
同步性：两个或两个以上LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的同步方式运行，同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。
防护等级：IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级，由两个数字所组成，第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵人的等级（分0-6级），第二个数字代表灯具防湿气、防水侵人的密封程度（分0-8级），数字越大表示其防护等级越高。
LED照明工程前景广阔
LED在照明工程中的运用已非常普遍，过去10年来，LED在颜色种类、亮度和功率都发生了极大的变化。LED以其令人惊叹而欣喜的应用在城市室内外照明中发挥着传统光源无可比拟的作用。LED寿命长达10万小时，意味着每天工作八小时，可以有35年免维护的理论保障。低压运行，几乎可达到100％的光输出，调光时低到零输出，可以组合出成千上万种光色，而发光面积可以很小，能制作成１平方毫米。经过二次光学设计，照明灯具达到理想的光强分布。快速发展的LED技术将为照明设计与应用带来崭新的可能性，这是许多传统光源所不可能实现的。 今天似乎全世界的目光都聚焦在LED这个新型的光源上，被誉为21世纪的绿色照明产品，甚至人们预言未来会大部分取代传统的光源。因为它具有寿命长、启动时间短、结构牢固、节能、发光体接近点光源（有利于LED的灯具设计）、薄型灯具，灯具材料选择范围大，不需要加反射器，低压，没有紫外辐射，尤其在公共环境中使用更加安全等特点。再加上LED光源的生产可实现无汞化，对于环境保护和节约能源更具有重要意义。
传统的LED主要应用于信号显示领域、建筑物航空障碍灯、航标灯、汽车信号灯、仪表背光照明，如今娱乐、建筑物室内外、城市美化、景观照明中应用也越来越广泛。但是目前LED光源的寿命还不能达到所标出的100，000小时，实际寿命约在50，000小时左右，这主要与其散热方面的问题有关。在很小的空间里，随着功率的加大，半导体组件就会过热。再者，白色LED还不能达到普通灯泡所具有的亮度。 LED在照明工程中的应用方向 1、建筑物外观照明
对建筑物某个区域进行投射，无非是使用控制光束角的圆头和方头形状的投光灯具，这与传统的投光灯具概念完全一致。但是，由于LED光源小而薄，线性投射灯具的研发无疑成为LED投射灯具的一大亮点，因为许多建筑物根本没有出挑的地方放置传统的投光灯。它的安装便捷，可以水准也可以垂直方向安装，与建筑物表面更好地结合，为照明设计师带来了新的照明语汇，拓展了创作空间。并将对现代建筑和历史建筑的照明手法产生了影响。 2、景观照明
由于LED不像传统灯具光源多是玻璃泡壳，它可以与城市街道家具很好的有机结合。可以在城市的休闲空间如路径、楼梯、甲板、滨水地带、园艺进行照明。对于花卉或低矮的灌木，可以使用LED作为光源进行照明。LED隐藏式的投光灯具会特别受到青睐。固定端可以设计为插拔式，依据植物生长的高度，方便进行调节。 3、标识与指示性照明
需要进行空间限定和引导的场所，如道路路面的分隔显示、楼梯踏步的局部照明、紧急出口的指示照明，可以使用表面亮度适当的LED自发光埋地灯或嵌在垂直墙面的灯具，如影剧院观众厅内的地面引导灯或座椅侧面的指示灯，以及购物中心内楼层的引导灯等。另外，LED与霓虹灯相比，由于是低压，没有易碎的玻璃，不会因为制作中弯曲而增加费用，值得在标识设计中推广使用。
4、室内空间展示照明
就照明品质来说，由于LED光源没有热量、紫外与红外辐射，对展品或商品不会产生损害，与传统光源比较，灯具不需要附加滤光装置，照明系统简单，费用低廉，易于安装。其精确的布光，可作为博物馆光纤照明的替代品。商业照明大都会使用彩色的LED，室内装饰性的白光LED结合室内装修为室内提供辅助性照明，暗藏光带可以使用LED，对于低矮的空间特别有利。
5、娱乐场所及舞台照明
由于LED的动态、数字化控制色彩、亮度和调光，活泼的饱和色可以创造静态和动态的照明效果。从白光到全光谱中的任意颜色，LED的使用在这类空间的照明中开启了新的思路。长寿命、高流明的维持值（10，000小时后仍然维持90％的光通），与PAR灯和金卤灯的50～250小时的寿命相比，降低了维护费用和更换光源的频率。另外，LED克服了金卤灯使用一段时间后颜色偏移的现象。与PAR灯相比，没有热辐射，可以使空间变得更加舒适。目前LED彩色装饰墙面在餐饮建筑中的应用已蔚然成风。 6、视频屏幕
全彩色LED显示屏是当今世界上最为引人注目的户外大型显示装置，采用先进的数字化视频处理技术，有无可比拟的超大面积与超高亮度。根据不同的户内外环境，采用各种规格的发光像素，实现不同的亮度、色彩、分辨率，以满足各种用途。它可以动态显示图文动画信息，利用多媒体技术，可播放各类多媒体文件。世界上目前最有影响的LED显示屏，当属美国曼哈顿时代广场纽约证券交易所，总计使用了18677760只LED，面积为10736平方英尺。屏幕可以划分成多个画面，而同时显示，将华尔街股市的行情一目了然呈现在公众面前。另外崛起在上海浦东陆家嘴金融中心的震旦国际总部，整个朝向浦西的建筑立面镶上了长100ｍ的超大型LED屏，总计面积达到3600平方米。堪称世界第一。 7、与工业设计相结合
LED是近年来欧洲产品设计师的宠儿，他们将LED作为产品设计元素的一部分，驰骋于想象的空间，将光、玻璃或其它材料结合在一起，成为美轮美奂的艺术品。
户外广告将迎来LED时代
受众记忆空间的有限性和信息传播的无限性，使注意力逐渐成为一种稀缺资源，传媒已成为资本和技术之外的第三大社会力量。生活方式的变化驱动户外媒体的发展，在广播、电视、报纸、杂志的受众不断分化后，户外媒体已成为真正的大众媒体，其独特价值无可替代。 凭着高到达率低和千人成本两大优势，户外媒体已成为2005年增长最为迅速的广告媒体。根据国内领先的市场研究机构CTR数据显示2005年在报纸媒体出现1%负增长的情况下户外媒体的增长率高达79%，已占据5%的市场份额而且还将保持持续增长的强劲势头。
随着社会科技的进步和户外广告的发展，人们对户外媒体的要求也越来越高，传统的路牌、灯箱、单立柱、霓虹灯等表现形式单一的户外媒体已经无法满足受众的需 求。户外广告市场上的竞争将是品牌价值、客户管理和专业品质的较量，于是，LED开始浮出水面。LED 大型显示屏是科技与媒体的完美结合，能把该理念充分发挥，当仁不让地成为未来户外媒体发展趋势。 LED全彩显示屏是1990年代在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成的大面积显示屏幕，结合了微电子、 光学、计算机、信息处理等诸多现代高新技术，具有环境适应能力强、高节能、寿命长、多变幻、利环保、高新尖等一系列优势。LED显示屏不仅画面亮度高、对 比度大，色彩鲜艳，而且可显示动态画面和文字，它
主动光发，远距离分辨率高，即使在百米以外，视觉效果跟在家里看电视一样，已广泛用于人流量多的公共场 所、交通要道。
其功能除广告宣传外，还可发布信息，丰富人们的文化娱乐生活，是观众喜爱的信息传播媒体，在我国北京、上海、重庆等大城市已推广应用，并收到了很好的效 果。而近期，国内著名的广告公司分众传媒、东方明珠移动纷纷进军户外LED市场，则更昭示了这一市场的勃勃生机。 据专家预测，今后几年全球各类LED显示屏需求每年均会达到几十亿美元，而且还在逐年递增。而在中国，据全国光学光电子行业协会LED显示屏分会统计，去 年LED显示屏全行业的销售额约为40亿元，随着加入WTO，又借助2008奥运会和2010年上海世博会带来更多的眼球经济，以及国家对环保问题的重视 等多种利好因素的影响下，LED显示屏在体育、户外广告、交通等诸多领域的市场将有显著的增加。专家预测认为：国内市场LED全彩屏需求增长率将高达 30%以上。
目前国际上著名的LED显示屏厂商有比利时的Barco、美国的Daktronics和 Lighthouse等，国内比较好的的有上海三思、大连路明、深圳锐拓、惠州德赛等。我国LED显示屏产业的技术水平相对先进，主要产品和关键技术与 国际同行业的先进水平能保持一致，但工艺水平比较落后，在产品规范化、整体系统设计、可靠性、制造工艺、检测测试手段等方面与国际先进水平有明显的差距。
随着LED技术的发展，人们越来越意识到它和环境的协调性、美观性以及更好的心理体验，在这方面，走在同行业前列的是比利时Barco。Barco一直引 着LED显示领域的革命，为人们提供创意型的显示解决方案，使LED与各种环境相融合，为人们带来独特视觉感受的同时也带来无与伦比的心理体验，也提供了 更多的广告和互动机会。Barco在户外广告领域有很多成功案例，在国内就有重庆的解放碑和北京的中关村，这些成功案例均为Barco LED的用户带来巨大的商业价值。这些有Barco LED的地方更已成为当地方的标志性建筑之一。
LED显示屏在户外广告领域的市场应用前景是令人充满信心的。目前国内最大的难题是市场对LED的理解力还不够，主要是行业技术进步的停滞和企业战略的缺 乏，主要表现为LED显示屏过多集中于低端市场，这样就容易牺牲品质和创意单纯追求低价格；另外，很多广告商对创意型LED的视觉冲击力和商机认识也不深 刻，这些都阻碍了人们对创意型LED显示解决方案的追求。因此，Barco等国际领先厂商的使命是不仅要代表最新的技术，更要倡导全新的理念。而如何改变 传统理念，抓住市场契机，都是行业内企业需要缜密考虑的。
LED显示器件发展简史和应用趋势
新型LED显示器件有功耗低、亮度高、寿命长、尺寸小等优点，本文从LED显示器件的发展简史开始，探讨了表面贴装LED、汽车应用中的LED和照明用LED的发展趋势，对于从事显示器件开发的中国工程师有一定参考价值。
全球第一款商用化发光二极管(LED)是在1965年用锗材料作成的，其单价为45美元。随后不久Monsanto和惠普公司也推出了用GaAsP材料 制作的商用化LED。这些早期的红色LED每瓦
大约能提供0.1流明(lumens)的输出光通量，比一般的60至100瓦白炽灯的15流明要低上100 倍。
1968年，LED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦，并且能够发出红光、橙光和黄色光。到1971，业界又推出了具有相同效率的GaP绿色裸片LED。
1972年开始有少量LED显示屏用于钟表和计算器。全球首款采用LED的手表最初还是在昂贵的珠宝商店出售的，其售价竟然高达2100美元。几乎与此同时，惠普与德州仪器也推出了带7段红色LED显示屏的计算器。
到20世纪70年代，由于LED器件在家庭与办公设备中的大量应用，LED的价格直线下跌。事实上，LED是那个时代主打的数字与文字显示技术。然而在许多商用设备中，LED显示屏也逐渐受到了来自其它显示技术的激烈竞争，如液晶、等离子体和真空荧光管显示器。
这种竞争性激励LED制造商进一步拓展他们的产品类型，并积极寻求LED具有明显竞争优势的应用领域。此后LED开始应用于文字点阵显示器、背景图案用 的灯栅和条线图阵列。数字显示屏的尺寸和复杂度在不断增长，从2位数字到3位甚至4位，从7段数字到能够显示复杂的文字与图案组合的14或16段阵列。到 1980年制造商开始提供智能化的点阵LED显示屏。 80年代早期的重大技术突破是开发出了AlGaAs LED，它能以每瓦10流明的发光效率发出红光。这一技术进步使LED能够应用于室外运动信息发布以及汽车中央高位安装停止灯(CHMSL)设备。 1990年，业界又开发出了能够提供相当于最好的红色器件性能的AlInGaP技术，这比当时标准的GaAsP器件性能要高出10倍。
今天，最亮的材料应是透明基底AlInGaP。在1991年至2001年期间，材料技术、裸片尺寸和外形方面的进一步发展使商用化LED的光通量提高了将近20倍。
对高强度蓝光LED的不断研发产生了好几代亮度越来越高的器件。在1990年左右推出的基于碳化硅(SiC)裸片材料的LED效率大约是0.04流明/ 瓦，发出的光强度很少有超过15毫堪(millicandel)的。90年代中期的技术突破实现了第一个基于GaN的实用LED。现在还有许多公司在用不 同的基底如蓝宝石和SiC生产GaN LED，这些LED能够发出绿光、蓝光或紫罗兰等颜色。高亮蓝色LED的发明使真彩广告显示屏的实现成为可能，这样的显示屏能够显示真彩、全运动的视频图 像。
蓝光LED的出现使人们还能利用倒行转换的磷光材料将较高能量的蓝光部分地转换成其它颜色。将蓝光与转换磷的黄光整合 在一起就能得到白光，而整合适当数量的蓝光与红橙磷(reddish orange phospher)则可以产生略带桃色或紫色的色彩。现在仅用LED光源就能完全覆盖CIE色度曲线中的所有饱和颜色，并且各种颜色LED与磷的有机整合 几乎能够毫无限制地产生任何颜色。
在可靠性方面，LED的半衰期(即光输出量减少到最初值一半的时间)大概是1万到10万小时。相反，小型指示型白炽灯的半衰期(此处的半衰期指的是有一半数量的灯失效的时间)典型值是10万到数千小时不等，具体时间取决于灯的额定工作电流。
为了利用自动化组装技术降低制造成本，从20世纪80年代开始业界逐渐推广使用表面贴装器件(SMT)，90年代这一技术得到了进一步强化。最初的 SMT LED作为低功率器件被主要用于指示设备和手机键盘的照明，后来又开发出大功率的SMT器件用于汽车面板照明、刹车灯，并扩展用于专业和一般的照明设备。
SMT是蜂窝/PCS电话机的主要技术要求，现在看来这一市场仍具有极大的发展潜力。2001年全球手机的制造量大约有3.8 亿部，据预测今年的制造量将上升到4.3亿部，到2005年将达到5.2亿部。一部手机平均要使用10个表贴型LED，也即意味着仅手机市场对LED的需 求就达到了40亿个。
手机功能的不断升级也进一步刺激了对更高性能LED的需求。确切说，手机设计人员需要多
种多样的 LED，包括更高亮度的单色LED器件、真彩LCD显示屏(特别是第2.5代和第3代手机的LCD)背景光源用的白色LED以及实现产品差异化所需的蓝色 和紫罗兰色等特殊色LED。同时，由于手机的复杂度越来越高，体积也越来越小，有更多的用户对LED提出了更薄更小外形包装的要求。
特别是越来越多的人希望高性能LED能提供“芯片LED”的表贴封装，即工业标准的1.6×0.8mm外形尺寸。
话机制造商要求对LED的颜色与强度进行分类，以确保背景光源设备能与用户需求取得高度一致。这样做能使LED非常适合用于背景光源设备，即LCD、按键、前面板、符号与键盘背景照明等，因为这些设备上颜色与光强度的和谐统一非常重要。在汽车内外，照明设备中用得最多的还是白炽灯，但设计师与汽车制造商正在逐渐采纳LED，开始时LED可能只用于豪华型汽车，但慢慢会过渡到大多数汽车 上。
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