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泓源户外照明厂不锈钢太阳能插地灯系列全不锈钢材制内制亚克力罩
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品牌/型号：b10型号：b10电压：220（V）V加工定制：是主要适用范围：公园、别墅、风景区、住宅小区等外形尺寸：100-300（mm）mm光源功率：30（W）
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不锈钢太阳能插地灯系列：材质说明：202不锈钢、304不锈钢制产品，内制亚克力灯罩透明或奶白或玻璃罩；包装1只一纸箱，24只一大包装；光源：已含LED小功率光源，含太阳能板；适用场所：公园、别墅、风景区、住宅小区、草坪等；质保：质保1年（人...
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户外灯具和电池和LED知识纵横谈
光明行――户外灯具纵横谈 http://www.qbq.cn/dispbbs.asp?boardID=29&ID=26151&page=1 “在一个伸手不见五指的夜晚，我不幸???.”，如果你没有被城市生活惯坏了 你的眼睛，理论上你可以在一个漆黑的夜晚和羚羊一样矫健的冲下一个遍布碎石和断崖 的山坡来到小溪边美美喝上一口水，同时还能注意到水边其他野兽的痕迹，但 是??????.，相信不少驴友都有在野外的夜晚有过小小的不愉快经历，起因仅仅是 因为他所携带的灯具实在不能让人满意，不方便使用、光强不够、耗电太快、过于笨重、 质量不稳定、经受不住恶虐环境的考验?..，等等等等，市场上也充斥着 N 多种各种类 型的灯具，那么，让我们通过一系列对比和分析，来看看你到底需要什么样的灯具。 第一部分：基本常识 或许绝大部分人以为灯具是一件再简单不过的东西，似乎不值得仔细分析和研究， 恰恰相反，设计制造理想的灯具需要丰富的电子、材料、机械、光学知识。理解这些基 础，有利于你正确评价灯具的好坏。 1、 白炽灯泡： 在户外的夜晚要想稍微看的远一点，没有白炽灯具是不可想象的，要使白炽灯泡又 亮又节能实在不是件容易的事情，在灯泡功率一定的情况下充入惰性气体，可以使亮度 有一定的提升，寿命延长，通常都是氪气和氙气，特殊的还有牺牲使用寿命换取高亮度 的大功率卤素灯泡。从户外使用的角度来说，考虑到使用的多面性、可靠性和长效性， 普通惰性气体灯泡是比较适宜的，当然，使用高亮度卤素灯泡的灯具也有它绝对优势的 用武之地。流行的灯具灯泡接口多见标准的卡口和双脚插口或专用灯胆，从通用性和购 买方便性来看，使用标准卡口灯泡的灯具容易补给，代替品多，价格低廉，寿命较长， 不少高端灯具也使用卡口的 Halogen 的氙气灯泡，当然，Halogen 的价格较高，在国内也 不方便购买，各大超市里的超霸灯泡也是性能相当不错的替代品。要使灯泡较为节能，1只能设法降低功率，亮度和时间永远是矛盾的，在电压一定的情况，额定电流较小的灯 泡要长久的多， PETZL SAXO AQUA 使用 6V 0.3A 的氪气灯泡， 达到了普通 6V 0.5A 灯泡的 效果，而且使用四节 AA 电池的理论时间达到 9 小时，算是亮度和时间平衡的比较成功的 典型，国产兆光灯泡的额定电流较小，是不错的替代品。当然，单纯追求强光效果的话 又另当别论， Surefire 是个典型， 流明灯头用两节锂电只能维持一个小时左右。 65 因此， 购买灯具时，检查灯具的灯泡标定值，算出它的大概功率，结合灯碗的直径大小，基本 上可以估计出大概的亮度、最大射程和使用时间，你也就不会轻易被动人的广告所迷惑。 2、 LED： 高亮度发光二极管的实用化带来了灯具界的革命， 能耗低、 寿命长是它的最大优势， 使用几节普通干电池就足以维持一个高亮度 LED 几十甚至上百小时的照明，带来的好处 实在太多了，数千小时以上的寿命使理论上不用考虑备用的问题了，但目前 LED 的最大 问题在于它的集光性很难解决， 发散式的光源导致它几乎无法照亮夜间 10 米以外的地面， 冷光色也使它对于户外的雨雾雪天穿透性急剧下降，因此通常灯具采用同时并接数个甚 至数十个 LED 的方法来尽量改善， 但效果并不明显， 尽管目前已有大功率高亮度聚光 LED 的出现，但是，性能还没有达到能完全取代白炽灯泡的地步，成本也是非常高昂的。普 通 LED 标准驱动电压在 3-3.7V 间，LED 的亮度标准以 mcd 来表示，直径有 5mm、10mm 等 几个等级，直径越大，mcd 值越高者亮度越高，普通灯具出于体积和能耗的考虑多选用 5mm 级，mcd 值在
左右，但由于 LED 生产厂家众多，很多国产 LED 管虚高标 注，标称值不大可信，一般来说，进口产品中日亚公司的 LED 性能是得到公认的，也是 名牌灯具最多选用的。由于 LED 在极小电流下都足以点亮，因此，普通 LED 灯具标称的 数十或上百小时时间实际使用中要大打折扣，也许前几个小时亮度还足以点亮整个营地， 后几十个小时用它看表都显得困难，所以，装设电压调整电路优化配置电能是高端户外 LED 灯具的标准配置。 就目前来说， 普通 LED 还是较适合用做营地或帐篷等做近光源使用，2这也是它的优势所在。 3、 灯碗： 决定照明质量的一个重要因素就是光源的反射体――灯碗，普通的灯碗是在塑料或 金属碗面上镀银，对大功率白炽灯源来说，金属灯碗更利于散热，灯碗的直径决定了理 论射程。从某种意义上来说，并非越光洁的灯碗越好，效果最好的灯碗是一圈一圈的皱 纹桔皮状，有效控制了光的衍射造成的光斑暗纹，使照明区域内光斑更集中均匀。通常， 拥有皱纹灯碗说明了灯具的专业倾向。 4、 透镜： 透镜对光线起保护灯头或兼汇聚作用，一般材质为玻璃或树脂。玻璃耐热性好，不 易划花，稳定，但户外使用强度堪忧，且加工成凸面代价太大，树脂片利于加工，强度 可靠，重量轻，但要注意保护防止过分磨花，一般来说，优秀的户外用手电的透镜应该 是加工成凸透镜形状的树脂片，可以非常有效的控制光线的汇聚。 5、 电池： 很多情况下你有可能抱怨为什么灯具很快就没电，并怪罪于灯具本身，实际上，电 池的选择也至关重要，一般来说，普通碱性电池的容量和放电电流都比较理想，价格低， 易于购买，通用性强，但大电流放电效果不理想，镍氢充电电池能量密度比更高，循环 使用比较经济，但自放电率较高，锂电池的放电电流非常理想，很适合大功率灯具使用， 只是使用经济性不佳，目前锂电价格还是比较昂贵，相匹配的灯具以大功率战术灯具为 主，因此，市面绝大部分灯具都是使用名牌碱性电池综合性能较好，从原理上，碱性电 池在低温下性能都会大打折扣，因此，使用于寒冷地区的灯具，理想的做法是连接外置 电池盒，用体温保证电池的工作温度。值得注意的是，对于某些进口灯具来说，如 PETZL 和 princeton 的某些型号，由于国外干电池的负极均为微凸起，灯具的负极触点就设计 为平的，在使用某些负极凹进的国产电池时，有接触不良的可能，解决的办法很简单，3加一小块垫片即可。 6、 材料： 金属、工塑，基本灯具都由它们组成，金属灯体坚固耐久，常见轻且坚固的铝合金 使用，必要情况下金属电筒甚至常被用做防身工具，但一般金属不耐腐蚀，过重，故不 适合潜水灯具，导热性好，利于散热的同时，也导致寒冷地区的使用不适，难以做头灯 使用，加工成本高。工程塑料种类太多，聚碳酸脂、ABS/聚酯、聚碳酸脂玻纤增强、聚 酰亚胺等等，性能也有很大差异，以聚碳酸脂玻纤增强为例，它的强度是足够应付各种 户外恶劣环境，耐腐蚀、绝缘，重量轻，是理想的头灯和潜水灯具之选，但廉价灯具上 使用的普通 ABS 塑料非常短命不耐用，选购的时候务必注意，一般来说凭用力挤压的手 感就可区分出来，工塑的一个缺点是容易老化，极端寒冷情况可能会发生脆裂。 7、 开关： 灯具开关的设置决定了其使用的方便性，类似铁皮虎头电筒的滑键式开关简单方便， 但先天性几乎无法做到彻底防水，显然是很不适合的，镁光 D 电筒上的橡胶按键式开关 较容易做到防水和便利性，但显然不适合潜水这样的场合，高水压可能会造成开关处的 渗漏。尾按式开关特别流行在小型灯具，特别方便点亮和长亮，但其结构的复杂要兼顾 密封性和可靠性实在是个难题，接触不良的情况在某些名厂灯具上也屡见不鲜。旋转灯 头开关算是最简单可靠的的开关了，但只能做到单开关功能，无法分档，很难设计聚焦 功能，动态防水性不佳（水中操作开关容易渗漏） 。旋钮式开关是较多潜水灯具所热衷使 用的，结构防水性最好，操作简便，容易分档，可靠性高，可以锁死，不能点亮。 8、 防水： 判断一款灯具的防水与否非常简单，仔细检查灯具每一个可分解部分（灯头、开关、 电池仓盖等）是否有柔软富弹性的的橡胶圈，优秀材质的橡胶圈加上合理的设计和优秀 的加工工艺，甚至可以保证防水深 1000 英尺以上，而常见的国产 L 手电的防水橡胶圈形4同虚设，大雨下都不能保证不会渗漏，原因在于橡胶弹性不够，无法保证两个面的绝对 贴合。从设计的角度来说，旋转灯头式开关和筒身旋钮开关理论上最容易防水，滑键式 和尾按式开关相对困难的多。无论哪种开关设计，在水下使用时最好都不要频繁开关， 开关的过程是最容易进水的，在潜水时，更保险的做法是在橡胶圈上抹上一点润滑脂， 可以更有效的密封，同时，润滑脂也有利于橡胶圈的保养，避免过早磨损造成的老化， 在灯具使用多年后，橡胶圈是灯具上最容易老化的部位，应该做到及时的更换以确保户 外使用的高可靠性。 9、电压调整电路： 电压调整电路应该算是高级灯具的先进性最好体现，使用电压调整电路的作用有两 个：升高电压或保持电压恒定，前者主要体现在 LED 灯具，普通 LED 的驱动电压都在 3-3.6V，意味着必须至少三节普通电池串联才能达到理想效果，无疑严重制约了灯具的 设计灵活性，后者体现了对电能的最合理使用，使电压不会随着电池的衰减而降低亮度， 始终保持在一个合理的亮度水平，当然，也方便了亮度的分档调节。有利必有弊，电压 调整电路通常会白白损耗至少 30%的电能，所以，通常用在低耗能的 LED 灯具上。代表性 的电压调整电路是 PETZL 的 MYO 5 所采用，LED 亮度分三档调节，分别保持 10 小时、30 小时、90 小时的三档 LED 平稳照明。 10、功能性： 为了使灯具不光可以照明，还可以有很多附加的功能或者更方便使用，各种各样的 设计涌现出来。很好用的头带，大多数情况下可以使小手电扮演头灯的角色，很多潜水 灯具也常采用这种固定方式。ARC AAA 上的小夹子，可以象插钢笔一样插在衬衫口袋里， 当然最实用的办法是夹在帽檐上当头灯。 手电的设计还是蛮好的， L 尾仓的四个滤镜片非 常适合夜间做信号用。PETZL DUO LED 的内藏备用灯泡，合格的户外灯具都该这么干。更 换多种电源， ARC LSHP 可以方便的根据需要使用各种电源模式， 换屁股就是， CR123A， 单5双 CR123A，双 AA 备用电源，如果你身边只有一个灯具，那么在漆黑一片的情况下换电池 常常会很要命，Black Diamond 的 Supernova 头灯自备的 6V 电源可以在更换电池过程中 或电池用光的情况下提供 10 小时 LED 照明。吸附，国产 5LED 头灯尽管我个人评价很低， 但是有磁铁可以吸附在金属表面的功能还是值得赞赏的。塘鹅的回旋炮 II，任意旋转灯 头方便做手电、头灯或各种地方的固定使用。 第二部分：灯具选择和使用 灯具的选择是个让人头大的的问题，功能、价格、重量、体积、通用性甚至外观都 会影响你的最终决定，那么，让我们还是从最基本的需要说起，在特定的时间、特定的 环境下选择特定的灯具。 1、 设想自己打算用它做什么： 如果你只是打算偶尔周末去野外露营腐败一下，你不会走夜路，也不需要用它在夜 间搜索水源，只是在营地悠闲的晚餐和玩杀人，推荐你使用太过复杂的灯具似乎有些浪 费，这种情况下用最简单的 LED 灯具就足够了，照明时间长，使用经济，方便小巧就够 了，时下最流行的 25 块的 5LED 小头灯算是廉价的选择，各种普通小手电也不错（不过 有时候你可能会埋怨为什么自己只有 2 只手，最好 DIY 个小头带）。当然，如果银子充 裕，为什么不带上一支体积极小巧，装设电压调整电路的 ARC AAA 袖珍手电或者防水性 好，装有电压调整电路，亮度分档调节的 princeton TEC AURURA 3LED 头灯呢。 如果你已经是头心玩的有点野的驴，那么，你可能少不了半夜冒雨赶山路的经历， 这种情况下推荐你使用 25 块的 LED 小头灯无疑是变相谋杀，你少不了一只有足够亮度的 白炽光源灯具，防水性和可靠性较好，比较省电，射程较远是你优先需要考虑的，总之 你需要的是一支均衡性较好的灯具，如果你想节约点银子，GP 超霸的挑战者系列、劲量 的碳纤维，国产仿 L 手电和某些国产头灯都还凑合，不过，其重量体积相对于其亮度实 在是太大了点，其实再多加点银子，你会发现特别小巧轻量可靠亮度高的6princeton TEC 40 潜水手电和手电头灯两用照明时间长的 Petzl SAXO 是这个级别中很 不错的选择。 现在，你打算做一次长途驴行，那么，你既需要足够的照明时间，也需要必须的照 明亮度，同时带两个不同类型不同电池的灯具可能会让你比较郁闷，那么，双光源灯具 是你最好的选择，很遗憾，曾经见过的几款国产双光源灯具质量都很不能让我满意，你 只好选择较为昂贵的进口产品了， 较为简单实用的有 princeton YUKON， 小巧轻量防水性 好，往复杂里说就有使用电压调整电路分档调节 LED 亮度的 PETZL MYO 5 2、 你会在什么环境下使用它： 普通户外环境下对灯具的特殊性要求并不很高，但在某些特殊环境下，我们必须对 症下药。 冬季：低温下电池性能大打折扣，除非你有力气背足够多的备用电池，北方冬季或 雪山环境下不二之选最好是有外接电池盒的双光源头灯，你必须注意头灯的操作在戴着 厚手套的情况下也能方便完成。 如果要买， spaceshot2 算是目前科技含量最高的顶级 BD 头灯，极高的亮度，拥有后备电源，相对轻巧的重量和体积，电压调整电路对 Halogen 灯泡进行三档亮度控制，我们还能要什么呢？ 潜水：潜水灯具强调绝对的防水性和可靠性，足够的照明时间和高亮度要求，最好 有可以即时使用的备用灯泡。对体积和重量的要求不很苛刻，手持灯具的使用灵活性较 好，princeton shockwave2 提供双功率、双灯泡选择保证了水中使用的最佳可靠性和实 用性 探洞：探洞所应对的环境更加险恶一些，流水、落石等要求头灯必须具备坚固防水 的特征，当然它也要方便的和头盔相结合，高亮度是必须的，为了对付过程中灯泡的突 然熄灭所造成的难以想象的困境，及时方便打开第二光源，双光源的灯具是最合适的， 而 LED 的射程显然不够，那么，双灯碗双 Halogen 灯泡的 PETZL DUO 就有了它的用武之7地。 搜索：如果是用于户外救援、搜索使用，无疑亮度、射程是摆在第一位的，那么通 常会做出两种牺牲的选择， 牺牲重量和体积， Maglite 6D 或 6C 可能是过去二十年里世界 上最经典的警用灯具了，6 节 C 电或 D 电串联，保证了极高的亮度、射程和充足的使用时 间，结实的铝合金材料和传统可靠的防水设计都无可挑剔，唯一的大麻烦是它的体积和 重量大了一点。Surefire M2 走的是另一方面的妥协，牺牲灯泡的寿命换取亮度，牺牲持 续使用时间换取小巧的体积，尽管它原本设计用来战术使用，但无疑，用做户外搜索或 高射程要求照明也是很合适的， 丰富的产品线提供了 N 种组合搭配 Fang 案， 灵活性极佳， 缺点是，你必须准备充足的备用电池和灯胆，而且对锂电的使用成本有心理准备。 3、 为你以后的升级做策划： 如果你真的对户外运动有持续高涨的兴趣，那么，建议趁早对自己的灯具采购做好 规划，世界上没有一个灯具能应付你的所有活动计划，你必须结合自己的财力、个人喜 好、活动用途和环境选择合适的灯具，并考虑到它们之间的组合搭配使用，以尽可能每 一次活动都带上最适合的灯具，同时尽量避免性能上的重复投资。以我个人为例，春夏 秋季的徒步，princeton TEC 40 手电用于夜间徒步照明，看重它的高可靠性、防水性、 轻便性和高亮度，4 节 AA 电维持 3-5 小时 Halogen 高亮度照明，带一组备用电池，以我 个人经验，足够应付 5 天左右活动中可能的夜间徒步需要，ARC AAA LE 袖珍手电兼做头 灯使用，用于夜间营地和帐篷使用，看重它的极端小巧和可靠优势，一节 AAA 电可以在 电压调整电路作用下保持平稳的 5 小时高亮度 LED 照明，带 2 节备用电池，足够 5 天的 夜间使用，两者连所有备用电池重量不到 400g，而且同时带两个灯具的好处是拥有极高 的 系 统可 靠性 ，夜 间 给一 个灯 具换 电 池的 时候 也不 至 于抓 瞎。 如果 是 冬季 上山 ， PETZL DUO BELT 保证了足够的亮度、可靠性、工作时间，有外接的防寒电池盒，使用 4 节 C 电，电量足够，连备用电池也不用带了，AEC AAA LE 重量体积忽略不计也要带上，8这样的配置同样适合探洞。平时还有把 Maglite 6C 用于长时搜索。日后计划采购 Surefire M2 用于夜间短时搜索，采购 BD Spaceshot 2 用于冬季短途使用。 4、 建立你自己的装备原则： 每个人对于灯具都有自己不同的需求，并不是说性能最好或者价格最高或者口碑最 好的就是适合你的，同样，对于方方面面的评测和广告要善于用自己的脑子分析，你可 以根据实际情况建立自己的装备原则。比如说，我对灯具的选择考虑顺序如下：可靠― 轻便―功能―升级―补给―外观―价格，具体解释就是追求在保证足够可靠性下的最大 限度轻便，功能够用即可，考虑是否有升级的可能，要方便买到备用的灯泡和电池，外 观和工艺尽可能好，之所以把价格放在最后，是因为个人认为一分钱一分货，买最贵的 东西最省钱，多花点钱换取户外运动中多 1%的安全系数也是值得的。所以，试着建立你 自己的选购原则，就能找到你理想的灯具。 第三部分：典型灯具点评 这个简单点评涉及目前国内市场流行的一些品牌，只是笔者个人的主观感受，一家 之言，拜托各品牌的 fans 和代理商不要太为难俺。 1、 PETZL： 法国的 PETZL 可能算是目前国内驴友中知名度最高的灯具品牌了,结实耐用，综合 性能平衡的不错，从整体上说，它的品质还是很不错的，ＳＡＸＯ系列和ＤＵＯ系列都 是很有特色的，堪称经典，尤其是ＤＵＯ系列在某些场合的至尊地位至今无人动摇。但 ＰＥＴＺＬ在细节上的设计似乎并不是很完美，表现在整体重量和体积都偏大，做工不 够精细，在科技含量上也是慢半拍，但实际使用还是足够的。最新的ＭＹＯ系列设计比 较全面，略嫌花哨，但主灯实际亮度似乎不及ＤＵＯ系列，给ＤＵＯ系列不停产制造了 理由。 ＰＥＴＺＬ官方网站： http://www.petzl.com/92、 Black Diamond：简称ＢＤ的这个１９５７年起家的美国顶级户外品牌的东西的品质和它的名字一 样酷,它的＂简单高效 经久耐用 品质优良＂的装备理念同样体现在其一系列灯具产品中，它的双光源灯具系列无一例外都只采用１枚高亮度ＬＥＤ，从实用的角度来说是 完全足够的，比采用多个ＬＥＤ的其他品牌同类产品显然更为简单可靠耗电少，最重要 的是体积和重量也可得到节约，在追求先进性方面，ＢＤ也一直是业界的领头羊，率先 在头灯上采用电压调整电路，率先装设备用应急电源用于更换电池或电池耗尽时使用， 都是非常实用的设计杰作。 它的 supernova 和 spaceshot２堪称目前性能最先进， 设计最 合理的户外双光源头灯，缺点是一个字：贵。 ＢＤ的官方网站： 3、 princeton ： www.bdel.com和上面两个多项经营的大户不同， princeton 是１９７８年在美国诞生的年轻的专业 灯具制造商，这使得它得以集中精力推出分类特别齐全的庞大产品线，在户外运动的各 个方面都有涉猎，尤其强于潜水灯具，这使得产品的防水密封性保持一贯的高水品。简 单、可靠、轻量是其特色，性能不算高端，但综合全面性好，是一般户外运动中不错的 选择，值得一提的是它的头灯设计，佩带舒适性相当好。代表性的有亮度和重量比最高 的ＴＥＣ４０手电和小巧先进的ＡＵＲＡＲＡ ＬＥＤ头灯 princeton 官方网站： http://www.princetontec.com 4、 ARC： 作为最具开拓性和革命性的灯具制造商，ARC 公司试图用高科技将其产品武装到牙 齿，HAIII 阳极电镀、高聚光 LED、电压调整电路、高密封尾按开关、电源仓模块化设 计????，使其仅有的 2 大产品―ARC AAA 和 ARC LS 成为有史以来亮度、持续时间/ 重量、体积比最强的灯具，ARC AAA 不但是最优秀的日常随身灯具，更适合作为户外营地10/帐篷光源， 小夹子使其非常方便作为头灯使用。 ARC LS 的高聚光 LED 使其足够夜间的行 军使用，同时模块化的电池仓（锂电或 AA 电）使你能灵活的根据实际需要进行选用。 ARC 官方网站： http://store.yahoo.com/flashlight/5、 Surefire：神火，这个响亮的名字说明了它的诞生初衷，力求以高亮度满足警察和军队的战术 需要，大功率卤素灯头使其拥有和体积不对称的高亮度，同时也带来了灯头寿命短、使 用时间短的问题，且长时间连续使用会造成灯头的极大损耗，此外，对于户外运动来说， 它的使用场合较少，普通的户外运动无需如此高的亮度，射角狭小且不能调整也对户外 的实用性有负作用。但是，其 KL 系列高聚光 LED 灯头的出现，使其户外使用实用性和灵 活性大大增加，根据需要更换灯头以适合环境的需要，使其方便成为户外运动的多面手， 也是最好玩的灯具。 Surefire 官方网站： http://www.surefire.com 6、 Maglite： 镁光电筒，这个在国内有点时尚小资味道的牌子在美国的超市里也就相当于“虎 头”在国内的地位，maglite 属于典型的一招鲜吃遍天，自从 1979 年推出以来其基本设 计就没变过，也成了过去 20 年里上镜最频繁的灯具，简单、可靠、耐用、实用。但是 LED 的出现使其 AA 和 AAA 系列性能上全面处于下风，但其 C 和 D 系列，实用性仍然是不容置 疑的，高亮度的同时使用经济可靠，全金属结构，重量和长度偏大，但这促使其一不小 心成为优秀的自卫格斗工具，所以，对于不太计较重量和体积的自驾车一族还是很适合 的。 Maglite 官方网站： 7、 Inova：11www.maglite.com大多数人知道 Inova 这个牌子估计都源于那个全身散发着金属气息太空玩具般的 X5，X5 的成功一大半是归功于它的外观和商业运作，它的实质本身其实并不理想，5 颗 LED 并非高聚光 LED，使它的射程甚至不如普通手电，没有电压调整电路，使其实际较亮 的时间也就前三四个小时，使用 2 节锂电，使其使用成本不佳，总之是个定位比较尴尬、 不太适合户外而适合家用的漂亮玩具。类似的花哨设计还出现在同厂的 24/7。但就此否 定 Inova 这样一家 1991 年才成立的年轻企业也是不合适的，至少它即将推出的 X1 让人 感觉还是很不错的，高聚光 LED，单 AA 驱动，电压调整电路、外观类似 X5，很有希望在 户外一展身手。 Inova 官方网站： 8、 塘鹅： 作为典型的潜水用具制造商，塘鹅产品的总体质量还是很让人放心的，它的产品总 体特点和 princeton 也是比较类似的，由于采用了大功率的氙气灯泡，其亮度值也非常 可观，但专用灯头寿命短，缺乏 princeton 的通用性，尤其要命的是目前国内塘鹅专用 灯头价格奇高且不方便购买，令其户外使用延续性大打折扣。 塘鹅官方网站： 9、 国产灯具： 总体而言，国产灯具品牌众多，整体性能低下，以仿制为主，靠价格争夺市场，但 注意挑选的话，还是有不少实用实惠的选择。灯泡灯具中 GP 超霸的挑战者系列手电、劲 量的碳纤维系列手电、虎头的铝合金系列都还算是性价比较高的产品，结构坚固，防水 性好，总体性能可以满足一般户外运动的需要，但灯泡光源的头灯目前还未发现十分可 靠的，主要表现在材质太差。LED 灯具目前一窝蜂而上，大同小异的 LED 头灯手电充斥市 场， 元的 5LED 小头灯是户外很实惠的选择， 25 不过购买的时候要对其内部焊接质量有足 够心理准备，用上一段时间后一两个 LED 不亮的现象非常普遍，而且一般不防水。12http://www.inovalight.com/http://www.pelican.com/非常遗憾，国内目前除了“狼眼”战术灯具有比较象样的网站外，再没有其他独立 品牌的户外灯具官方网站了，由此，目前国内户外灯具的实力和现状可见一斑，实际上， 国内很多厂家具备足够的加工和装配水平，并实际成为不少国外品牌的 OEM 商，但是， 建立自己的品牌和产品线，拿出有实力和特色的设计，仍然有很长的路需要走。 结束语：写此文的目的不是搞唯装备论，也不是抄做品牌，而是长期以来结合个人 实际使用经验以及网上交流得到的对户外灯具的一些心得和体会，尽量避免户外圈的朋 友重复自己的弯路，选择到自己满意的灯具。另，英雄无论贵贱，钱多钱少一样能玩， 尽量发挥自己装备的闪光点，做到扬长避短，是最重要的。 LED 基础知识 http://baidu-led.com/led/zhishijishu.asp?page=&findstring=%CA%E4%C8%EB%B9%D8 %BC%FC%D7%D6# LED 是取自 Light Emitting Diode 三个字的缩写，中文译为“发光二极管”，顾 名思义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，目前发出紫色乃至紫外光的发 光二极管也已经诞生。除此之外还有在蓝光 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) ,其正向 PN 结压降(VF，可以理解为点亮或工作电压)为 1.424V，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)， 其正向 PN 结压降为 2.261V， 发出的光线为绿光。基于这两种材料，早期 LED 工业运用 GaAs1-xPx 材结构，理论上 可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的 LED， 下标 X 代表磷元素取代砷元素的百 分比。 一般通过 PN 结压降可以确定 LED 的波长颜色。 其中典型的有 GaAs0.6P0.4 的红光13LED，GaAs0.35P0.65 的橙光 LED，GaAs0.14P0.86 的S光 LED 等。由于制造采用了、 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。 （以前指直径为 2.2 厘米，质量为 75.5 克的鲸油烛，每小时燃烧 7.78 克，火焰 高度为 4.5 厘米，沿水平方向的发光强度） 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14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 100,000 小时以上，实际还应注意 LED 的亮度衰减周期，如大部分 用于汽车尾灯的 UR 红管点亮十几至几十小时后，亮度就只有原来的一半了。亮度衰减周 期与 LED 生产的材料工艺有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较 缓慢的四元素 LED。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15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 基本术语 http://baidu-led.com/led/zhishijishu.asp?page=&findstring=%CA%E4%C8%EB%B9%D8 %BC%FC%D7%D6# ◇光通量(lm)：光源每秒钟发出 可见光量之总和。例如一个 100 瓦（w）的灯泡可 产生 1500lm，一支 40 瓦（w）的日光灯可产生 3500lm 的光通量。 ◇发光强度(cd） ：光源在单位立体角内发出的光通量，也就是光源所发出的光通量 在空间选定方向上分布的密度。光强的单位是坎特拉（cd） ，也称烛光。如：1 单位立体 角度内发出 1 流明的光称为 1 坎特拉(1cd） 。 ◇亮 度：发光二极管是一种发光器件，亮度系指单位面积之照度，单位为：烛光 / 平方米，发光二极管标准之驱动电流为 20mA 。 ◇色温（k） ：以绝对温度（k=℃+273.15）K 来表示，即将一黑体加热，温度升到一 定程度时，颜色逐渐由深红-浅红-橙红-黄-黄白-白-蓝白-蓝变化。当某光源与黑体的颜 色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源的色温。如：当黑体加热呈现深红时 温度约为 550℃，即色温为 823K。 ◇光效（lm/w)：光源发出的光通量除以光源所消耗的功率。它是衡量光源节能的 重要指标。 ◇显色性（ra） ：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性。也就是颜色的逼真 程度。国际照明委员会 CIE 把太阳的显色指数定为 100。各类光源的显色指数各不相同。 如：白炽灯 ra≥90，荧光灯 ra=60∽90。16◇可视角度:角度分 X 轴（左、右）Y 轴（上、下）当中心轴为 1 之亮度，左右 或上下轴亮度达 1/2 时之夹角为可视角度；例 70 °可视角度系指从中心点向上下或左 右各 35 °。 ◇ 波 长 : 二 极 发 光 管 所 发 出 光 的 波 长 ， 一 般 红 色 波 长 在 620-660nm ， 纯 绿 520-530nm ，蓝色 470-480nm ，黄色 580-890nm ，黄绿 550-570nm ，请参考色度图， 不同波长发出光之颜色不同；两种颜色之混光亦不同。 ◇四元系: 指以 ALInGaP 四个化学元素所制作成的发光二极管，可以发出黄绿 / 黄色 / 橙色 / 红色（波长 550-630nm ）之间的光，具有亮度高、衰减度低的特性，为 目前户外发光二极管之主流产品。 ◇纯绿/黄绿: 传统绿色 LED 是以黄绿为主，波长从 550-570nm ，价格低，亮度也 低，衰减快， 1994 年日本亚制造公司制造出了纯绿（波长 520-530nm）价格高，亮度 高，衰减慢，广泛在户外显示屏上使用，此两种产品有着极大的差异，设计时必须区分 清楚。 ◇单色/双基色/全彩屏: 三原色为红色 / 绿色 / 蓝色；若一颗象素管中含有此三 种发光二极管则称为全彩显示屏；若只有红 + 绿称为双基色屏，若只有一种颜色如红色 或黄色则称为单色显示屏，单色显示屏以播放纯文字内容为主，双基色则以文字 + 图案 + 动画为主，全彩屏则以播发视频信号为主。 ◇使用寿命:系指发光二极管亮度达到初始值一半的时间，又成为半衰期，不同的芯 片使用在不同的环境中会有不同的使用寿命。 ◇亮度衰减曲线: 各种芯片在一定条件下（温度、电流）亮度与时间的曲线；此曲 线可以真正了解到芯片的特性好坏。 ◇芯片/单灯/象素管: 二极发光管为半导体材料，其发光元件称芯片，用芯片封装 成可以点亮的最小单元称单灯；许多小灯组装灌胶封装成一个大颗的管子加上外罩成为17象素管。 ◇点直径: 指象素管之直径。 ◇点间距:指两相邻象素管中心间之距离，标准可分辨之灯点间距 = 灯点直径? 1.25 。 ◇可视距离:指在此距离可以清楚看出显示屏体所显示之内容，此距离与显示文字的 字高有关，简易速算公式： －－－最近可视距离：50 ? 字高高度（米） －－－最远可视距离：200 ? 字高高度（米） 。 ◇亮度自动调整: 发光二极管随着环境亮度的强弱，而对自身的亮度亦作强弱之调 整，一般以降低电流的方法来达到降低亮度的目的。 ◇点密度: 指每平方米有多少个象素管。 ◇操作温度: 显示屏可以正常使用的最低温度及最高温度。 ◆LED 光源与传统光源的比较 ： 光源种类 白炽灯泡 白英卤素灯 普通日光灯 色日光灯 LED 灯 光效（lm/w） 15 25 70 96 50-150 色温（k）
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50000LED 基本知识(一) http://baidu-led.com/led/zhishijishu.asp?page=&findstring=%CA%E4%C8%EB%B9%D8 %BC%FC%D7%D6# 半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称 LED） 、数码管、符号管、米字管及点 阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发18光单元都是一个发光二极管。 ??一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用： ??（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。因此它具有一般 P-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，如图 1 所示。 假设发光是在 P 区 中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再 与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、 介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发 光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散 区内发光的，所以光仅在靠近 PN 结面数 μ m 以内产生。 ??理论和实践证明， 光的峰值波长 λ 与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg 有关， 即： λ ≈1240/Eg（mm） ；式中 Eg 的单位为电子伏特（eV） 。若能产生可见光（波长在 380nm 紫光～780nm 红光） ，半导体材料的 Eg 应在 3.26～1.63eV 之间。比红光波长长的光为红 外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很 高，使用不普遍。 ?? （二）LED 的特性 ：?? 1．极限参数的意义： （1） 允许功耗 Pm: 允许加于 LED 两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED 发热、损坏。 （2）最大正向直流电流 IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极 管。19（3）最大反向电压 VRm： 所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被 击穿损坏。? （4）工作环境 topm: 发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。 2．电参数的意义： ??（1）光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体 按图 2 所示。 由图可见，该发光管所发之光中某一波长 λ 0 的光强最大，该波长为峰值 波长。 ??（2）发光强度 IV：发光二极管的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴 线） 方向上的发光强度。 若在该方向上辐射强度为 （1/683） W/sr 时， 则发光 1 坎德拉 （符 号为 cd） 。由于一般 LED 的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。 ??（3）光谱半宽度 Δ λ : 它表示发光管的光谱纯度.是指图 3 中 1/2 峰值光强所对应 两波长之间隔. ?? （4） 半值角 θ 1/2 和视角： θ 1/2 是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光 轴向（法向）的夹角。 半值角的 2 倍为视角（或称半功率角） 图 3 给出的二只不同型 。 号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线（法线）AO 的坐标为相对发光强度（即发 光强度与最大发光强度的之比） 。显然，法线方向上的相对发光强度为 1，离开法线方向 的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。 ??（5）正向工作电流 If： 它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择 IF 在 0.6?IFm 以下。 ??（6）正向工作电压 VF： 参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。 一般是在 IF=20mA 时测得的。发光二极管正向工作电压 VF 在 1.4～3V。在外界温度升高 时，VF 将下降。 ??20（7）V-I 特性： 发光二极管的电压与电流的关系可用图 4 表示。 在正向电压正小 于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅 速增加，发光。由 V-I 曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。 正向的发光管反向漏电流 IR 。 ??（三）LED 的分类： ?? 1． 按发光管发光颜色分： 按发光管发光颜色分，可分成红色、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。散射型发光二极管和 达于做指示灯用。 ?? 2． 按发光管出光面特征分： 按发光管出光面特征分圆灯、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 φ 2mm、φ 4.4mm、φ 5mm、φ 8mm、 φ 10mm 及 φ 20mm 等。 国外通常把 φ 3mm 的发光二极管记作 T-1； φ 5mm 的记作 T-1 3/4） 把 （ ； 把 φ 4.4mm 的记作 T-1（1/4） 。 ??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：按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧21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： ??按发光强度和工作电流分有普通亮度的 LED （发光强度 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） 。 ??除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。 ??（四）LED 的应用 ：?由于发光二极管的颜色、尺寸、形状、发光强度及透明情况 等不同，所以使用发光二极管时应根据实际需要进行恰当选择。 ??由于发光二极管具有最大正向电流 IFm、最大反向电压 VRm 的限制，使用时，应保证 不超过此值。 为安全起见， 实际电流 IF 应在 0.6IFm 以下； 应让可能出现的反向电压 VRRm。 LED 被广泛用于种电子仪器和电子设备中，可作为电源指示灯、电平指示或微光源之用。 红外发光管常被用于电视机、录像机等的遥控器中。 （1）利用高亮度或超高亮度发光 二极管制作微型手电的电路如图 5 所示。图中电阻 R 限流电阻，其值应保证电源电压最 高时应使 LED 的电流小于最大允许电流 IFm。 （2）图 6(a)、(b)、(c)分别为直流电源、 整流电源及交流电源指示电路。 ??图(a)中的电阻≈（E-VF）/IF； ??图(b)中的 R≈（1.4Vi-VF）/IF; ??图(c)中的 R≈Vi/IF ??式中，Vi――交流 电压有效值。 （3）单 LED 电平指示电路。在放大器、振荡器或脉冲数字电路的输出端， 可用 LED 表示输出信号是否正常，如图 7 所示。R 为限流电阻。只有当输出电压大于 LED 的阈值电压时，LED 才可能发光。 （4）单 LED 可充作低压稳压管用。由于 LED 正向导通 后，电流随电压变化非常快，具有普通稳压管稳压特性。发光二极管的稳定电压在 1.4～ 3V 间，应根据需要进行选择 VF，如图 8 所示。 （5）电平表。目前，在音响设备中大量使22用 LED 电平表。它是利用多只发光管指示输出信号电平的，即发光的 LED 数目不同，则 表示输出电平的变化。图 9 是由 5 只发光二极管构成的电平表。当输入信号电平很低时， 全不发光。输入信号电平增大时，首先 LED1 亮，再增大 LED2 亮??。 ? （五）发光二极管的检测 ： ?? 1．普通发光二极管的检测： ??（1）用万用表检测：利用具有?10kΩ 挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管 的好坏。正常时，二极管正向电阻阻值为几十至 200kΩ ,反向电阻的值为∝。如果正向电 阻值为 0 或为∞，反向电阻值很小或为 0，则易损坏。这种检测方法，不能实地看到发光 管的发光情况，因为?10kΩ 挡不能向 LED 提供较大正向电流。 ??如果有两块指针万用表（最好同型号）可以较好地检查发光二极管的发光情况。用 一根导线将其中一块万用表的“+”接线柱与另一块表的“-”接线柱连接。余下的“-” 笔接被测发光管的正极（P 区） ，余下的“+”笔接被测发光管的负极（N 区） 。两块万用 表均置?10Ω 挡。正常情况下，接通后就能正常发光。若亮度很低，甚至不发光，可将 两块万用表均拨至?1Ω 若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损 坏。应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于?1Ω ，以免电流过大，损坏发光二极 管。 ??（2）外接电源测量：用 3V 稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式 皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图 10 所示连接电路即可。如 果测得 VF 在 1.4～3V 之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。如果测得 VF=0 或 VF≈3V，且不发光，说明发光管已坏。 2．红外发光二极管的检测 ：?由于红外发光二极管，它发射 1～3μ m 的红外光， 人眼看不到。通常单只红外发光二极管发射功率只有数 mW，不同型号的红外 LED 发光强 度角分布也不相同。 红外 LED 的正向压降一般为 1.3～2.5V。 正是由于其发射的红外光人23眼看不见，所以利用上述可见光 LED 的检测法只能判定其 PN 结正、反向电学特性是否正 常，而无法判定其发光情况正常否。为此，最好准备一只光敏器件（如 2CR、2DR 型硅光 电池）作接收器。用万用表测光电池两端电压的变化情况。来判断红外 LED 加上适当正 向电流后是否发射红外光。 LED 原理及相关知识 为了让广大客户对 LED 显示系统及相关产品能有一个全新的认识和理解，熟悉我公 司的业务范围。我公司特整理 LED 相关基础知识给大家，便于大家共同提高专业水平， 使您日后工作能顺利展开。 LED 原理及其控制技术： 一、什么是 LED？ LED 是 light-emitting diode 的缩写，在某些半导体材料的 PN 结中，注入的少数载 流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为 光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原 理制作的二极管叫发光二极管，通称 LED。 二、LED 电子显示屏的特点优势所在 ： LED 电子显示屏作为一种现代电子媒体，以其灵活的显示面积（可分割、任意拼装） 、 高亮度、长寿命、大容量、数字化、实时性的特点，是其他任何一种媒体所不可替代的。 ? LED 电子显示屏充分运用现代信息技术，将声、光、电、机等学科整合并完美组合、集视频、动画、字幕、图片于一体的高科技信息发布的终端产品。LED 显示屏还可延伸到 网络、通讯、综合布线、监控、广播等弱电系统。 LED 电子显示屏的具体功能有哪些？ 1） 视频播出 ： LED 显示系统具有多种视频、音频输入源，即采用视、音频举阵对视、音频源进行管理。视、音频切换举阵具有多个视、音频输入和输出，能将各种形24式的视、音频信息源引入系统（如广播电视和卫星电视信号、摄像视频信号、录像机 VCD 视频信号、计算机动画信息等） ，实现了下列功能: 播广播电视及卫星电视； 画面叠加文字； ☆实时显示视频图像 ； ☆.转 ☆视频☆电视、摄像、影碟等视频信号的即时播放 ；☆特写、慢镜头、特技等效果的实时编辑和播放； 2)计算机信息播出；☆同时播放左右不同比例的画面及文字 ； 算机三维动画； 灵活输入及播出；☆显示各种图形.图像及计 ☆播出系统配有多媒体软件,可☆有多种文字和字型可供选择；☆播出方式有:立即上屏、上移、下移、翻滚、闪烁、飘雪、横开幕、竖关幕、外扩、内收、反白??使单调的文字和画面有了较强的吸引力。 3)其他功能： ☆配有标准网络接口，可与其他标准网络连网，同时播出网络信息，实现网络控制。 通过网络系统进入 INTERNET，享受网络无穷魅力。 ☆配有声卡，具有声音接口，可与广场广播系统连接，可达到声像同步，极富立体 感。 相关知识 ： 有关单基色、多色、全彩 LED 电子显示屏及灰度等级： LED 的发光颜色和发光效率与制作 LED 的材料和工艺有关，目前有红、绿、蓝三种基 本颜色。 只有红色组成的显示屏叫单红色显示屏 ；把红色和绿色的 LED 放在一起作为一个象素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏；把红、绿、蓝三种 LED 管放在一起作为 一个象素的显示屏叫三色屏或全彩屏。 制作室内 LED 屏的二极管尺寸有 φ 3.7 和 φ 5矩阵块两种，3.7 和 5 都是二极管的直径， （单位：毫米）另外常常采用把几种不同基色 的 LED 管芯封装成一体.室外 LED 屏的象素尺寸多为 12-32 毫米， 每个象素由若干个各种 单色 LED 组成，常见的成品称象素筒，双色象素筒有 2 红 3 绿、2 红 4 绿、4 红 8 绿、6 红 15 绿等组成，三色象素筒用 2 红 1 绿 1 蓝、4 红 2 绿 1 蓝等组成。 （这些规格完全能够25满足客户的各方面需要） 。 显示屏屏体矩阵部分由许多的发光二极管组成的。首先将发光管集成像素，像素再 集成模块，模块再组装成大屏。发光管采用无色透明的大椭圆形硅胶封装，管内安装曲 面反光碗，使亮度和对比度大大提高，色彩更加艳丽！ 无论用 LED 制作双色或三色屏，欲显示图象，需要构成象素的每个 LED 的发光亮度 都必须能调节，其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。灰度等级越高，显示的图像 就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。一般 256 级灰度的图像，颜 色过渡已十分柔和，所以，多色及全彩 LED 屏当前都要求做成 256 级灰度，如多色屏则 可显示 65536 种颜色，全色屏则可显示 16.8 兆种颜色。单色屏不存在灰度问题。 有关 LED 电子显示屏的分类，运用范围及区别： 1 显示屏从大的方面来分可分为室内屏和室外屏两种， 两者最大的区别在于室外屏要 考虑室外各种情况可能给屏造成的影响。基于室外屏工作环境相对复杂，为保证其长时 间稳定运行，常见的防护措施有：防水、防静电、防雷击、防风、防潮、防冻。 2 显示屏从控制方式分为同步屏和异步屏， 所谓同步屏是指计算机屏幕显示的内容同 时逐点的显示在大屏上，是一种即时状态，而异步屏的实效性不及同步屏，用户可先编 辑好图片、文字等内容，再发送到显示屏上显示出来，一般同步屏适用与播放视频信息， 如球赛实况转播等。而异步屏则显示文字及图片、三维动画等。 基色到全彩色，从室内到室外全天候产品，广泛运用于： ★城市广场，会展中心，电子广告 ★交易中心，招投标中心 ； 电力 ； ★金融证券系统应用； ★餐饮业 ； ★交通、医院、通信、 ★交通灯，高建路， ★电视台、娱 显示屏从单色、双★工商税务、法院、政府机关 ； ★工业控制 ；草坪灯，铁路信号灯； 乐场所 ；★军事基地指挥所 ；★体育厂馆显示系统等等；26LED 电子显示屏控制亮度的方法；有两种控制 LED 亮度的方法： 一种是改变流过 LED 的电流，一般 LED 管允许连续工作电流在 20 毫安左右，除了红 色 LED 有饱和现象外，其他 LED 亮度基本上与流过的电流成比例； 另一种方法是利用人眼的视觉惰性，用脉宽调制方法来实现灰度控制，也就是周期 性改变光脉冲宽度（即占空比） ，只要这个重复点亮的周期足够短（即刷新频率足够高） ， 人眼是感觉不到发光象素在抖动。由于脉宽调制更适合于数字控制，所以在普遍采用微 机来提供 LED 显示内容的今天，几乎所有的 LED 屏都是采用脉宽调制来控制灰度等级的。 （郑州安嘉电子科技有限公司研发部） LED 生产工艺及封装技术 一、生产工艺 1.工艺： a) 清洗：采用超声波清洗 PCB 或 LED 支架，并烘干。 b) 装架：在 LED 管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯 （大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在 PCB 或 LED 支 架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。 c)压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到 LED 管芯上，以作电流注入的引线。LED 直接安装在 PCB 上的，一般采用铝丝焊机。 （制作白光 TOP-LED 需要金线焊机） d)封装： 通过点胶，用环氧将 LED 管芯和焊线保护起来。在 PCB 板上点胶，对固化后胶体形状有 严格要求， 这直接关系到背光源成品的出光亮度。 这道工序还将承担点荧光粉 （白光 LED） 的任务。 e)焊接：如果背光源是采用 SMD-LED 或其它已封装的 LED，则在装配工艺之前， 需要将 LED 焊接到 PCB 板上。 f)切膜： 用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、 反光膜等。 g)装配：根据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。 h)测试：检查背光 源光电参数及出光均匀性是否良好。 包装：将成品按要求包装、入库。 二、封装工艺：271. LED 的封装的任务 是将外引线连接到 LED 芯片的电极上，同时保护好 LED 芯片， 并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。 2. LED 封装形式 LED 封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相 应的外形尺寸，散热对策和出光效果。LED 按封装形式分类有 Lamp-LED、TOP-LED、 Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED 等。 3. LED 封装工艺流程。 4．封装工艺说明 ： 1.芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑 （lockhill） 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求 电极图案是否完整 。 2.扩片 由于 LED 芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约 0.1mm） ，不利于后工序 的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是 LED 芯片的间距拉伸到约 0.6mm。 也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。 3.点胶 在 LED 支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。 （对于 GaAs、SiC 导电衬底， 具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光 LED 芯片，采用绝缘胶来固定芯片。 工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位 ） 置均有详细的工艺要求。 由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求， 银胶的醒料、 搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。 4.备胶 和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在 LED 背面电极上，然后把背部 带银胶的 LED 安装在 LED 支架上。备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均适用备胶 工艺。 5.手工刺片 将扩张后 LED 芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED 支架 放在夹具底下，在显微镜下用针将 LED 芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自 动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的芯片，适用于需要安装多种芯片的产品. 6.自动装架 自动装架其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先在 LED28支架上点上银胶（绝缘胶） ，然后用真空吸嘴将 LED 芯片吸起移动位置，再安置在相应的 支架位置上。 自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精 度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对 LED 芯片表面的损伤，特别是 兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。 7.烧结： 烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。 银胶烧结的温度一般控制在 150℃，烧结时间 2 小时。根据实际情况可以调整到 170℃， 1 小时。绝缘胶一般 150℃，1 小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔 2 小时（或 1 小 时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途，防止污染。 8.压焊 压焊的目的将电极引到 LED 芯片上，完成产品内外引线的连接工作。 LED 的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程，先在 LED 芯片电极上 压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则 在压第一点前先烧个球，其余过程类似。 压焊是 LED 封装技术中的关键环节，工艺上主 要需要监控的是压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状，拉力。 对压焊工艺的深入研究 涉及到多方面的问题，如金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀（钢嘴）选用、 劈刀（钢嘴）运动轨迹等等。 9.点胶封装 LED 的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气 泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型，选用结合良好的环氧和支架。 （一般的 LED 无法通过气密性试验） 如右图所示的 TOP-LED 和 Side-LED 适用点胶封装。 手动点胶 封装对操作水平要求很高（特别是白光 LED） ，主要难点是对点胶量的控制，因为环氧在 使用过程中会变稠。白光 LED 的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。 10.灌胶封装 Lamp-LED 的封装采用灌封的形式。 灌封的过程是先在 LED 成型模腔内 注入液态环氧，然后插入压焊好的 LED 支架，放入烘箱让环氧固化后，将 LED 从模腔中 脱出即成型。2911.模压封装： 将压焊好的 LED 支架放入模具中，将上下两副模具用液压机合模并 抽真空，将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中，环氧顺着胶道 进入各个 LED 成型槽中并固化。 12.固化与后固化： 固化是指封装环氧的固化，一般环氧固化条件在 135℃，1 小 时。模压封装一般在 150℃，4 分钟。 13.后固化： 后固化是为了让环氧充分固化，同时对 LED 进行热老化。后固化对于 提高环氧与支架（PCB）的粘接强度非常重要。一般条件为 120℃，4 小时。 14.切筋和划片： 由于 LED 在生产中是连在一起的（不是单个） ，Lamp 封装 LED 采 用切筋切断 LED 支架的连筋。 SMD-LED 则是在一片 PCB 板上， 需要划片机来完成分离工作。 15.测试： 测试 LED 的光电参数、检验外形尺寸，同时根据客户要求对 LED 产品进 行分选。 16.包装： 将成品进行计数包装。超高亮 LED 需要防静电包装。 LED 的优势？ 虽然不像含氙或卤素的白炽灯那样明亮，而三四颗 LED 放在一起，产生的光亮却是 普通蓄电池寿命的 10―20 倍， 因而被广泛应用于汽车工业、 交通信号灯、 显示屏等领域。 相对于白炽灯而言，LED 在摔或撞击等情况下更不易受损，它能持续发光 100，000 小时，而传统的白炽灯仅能维持几百个小时。基于这些优势，LED 已经受到了骑车者和露 营者的青睐，因为他们只需花 30―300 美元便能买到 3―40 颗 LED，且方便随身携带。 值得注意的是，发光二极管真正的潜力在于数码电子领域的应用。作为二极体，在 设计上，相对于 19 世纪托马斯?爱迪生发明的白炽灯而言，它们更接近于电脑奔腾处理 器芯片的设计。 LED 特别适用于光电技术， 因为白炽灯需要消耗大量能量方能达到温度要 求，而 LED 则更亮、更快、更有效、更可靠、颜色更纯正地达到目标。 绿色照明―LED 应用介绍30LED 光源在照明领域的应用， 是半导体发光材料技术高速发展及“绿色照明”概念逐 步深入人心的产物。“绿色照明”是国外照明领域在上世纪 80 年代未提出的新概念，我 国“绿色照明工程”的实施始于 1996 年。实现这一计划的重要步骤就是要发展和推广高 效、节能照明器具，节约照明用电，减少环境及光污染，建立一个优质高效、经济舒适、 安全可靠、有益环境的照明系统 。 一、 LED 照明概念 LED（Light Emitting Diode） ，又称发光二极管，它们利用固体 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，放出过 剩的能量而引起光子发射产生可见光。 （一） LED 的发展历史： 应用半导体 P?N 结发光源原理制成 LED 问世于 20 世纪 60 、 年代初，1964 年首先出现红色发光二极管，之后出现黄色 LED。直到 1994 年，蓝色、绿 色 LED 才研制成功。1996 年由日本 Nichia 公司（日亚）成功开发出白色 LED。 LED 以其 固有的特点，如省电、寿命长、耐震动、响应速度快、冷光源等特点，广泛应用于指示 灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域，在我们的日常生活中处处可见，家用电器、电 话机、仪表板照明、汽车防雾灯、交通信号灯等。但由于其亮度差、价格昂贵等条件的 限制，无法作为通用光源推广应用。近年来，随着人们对半导体发光材料研究的不断深 入，LED 制造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色 的超高亮度 LED 取得了突破性进展，其发光效率提高了近 1000 倍，色度方面已实现了可 见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光 LED 的出现，使 LED 应用领域跨越 至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出，高亮度 LED 将是人类继爱迪生发明白 炽灯泡后，最伟大的发明之一。 （二） LED 发光原理： 发光二极管主要由 PN 结芯片、电极和光学系统组成。其发光 、 体―晶片的面积为 10.12 mil ( 1 mil = 0.0254 平方毫米)，目前国际上出现大晶片 LED， 晶片面积达 40 mil。其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光31能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负 电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子 和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的 颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携 带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。 LED 照 明光源的主流将是高亮度的白光 LED。目前，已商品化的白光 LED 多是二波长，即以蓝光 单晶片加上 YAG 黄色荧光粉混合产生白光。 未来较被看好的是三波长白光 LED， 即以无机 紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光，它将取代荧光灯、紧凑型节能荧 光灯泡及 LED 背光源等市场。 （三） LED 光源的基本特征： 1、发光效率高： LED 经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。 白炽灯、 卤钨灯光效为 12－24 流明/瓦， 荧光灯 50～70 流明/瓦， 钠灯 90～140 流明/瓦， 大部分的耗电变成热量损耗。LED 光效经改良后将达到达 50～200 流明/瓦，而且其光的 单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。目前，世界各国均加紧提高 LED 光效方面的研究，在不远的将来其发光效率将有更大的提高。 2、 耗电量少： LED 单管功率 0.03～0.06 瓦，采用直流驱动，单管驱动电压 1.5～3.5 伏，电流 15~18 毫安，反应速度快，可在高频操作。同样照明效果的情况下， 耗电量是白炽灯泡的万分之一，荧光灯管的二分之一、日本估计，如采用光效比荧光灯 还要高两倍的 LED 替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可节约相当于 60 亿升原油。就 桥梁护栏灯例，同样效果的一支日光灯 40 多瓦，而采用 LED 每支的功率只有 8 瓦，而且 可以七彩变化。 3、使用寿命长： 采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等 缺点。而采用 LED 灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，32不易破碎。平均寿命达 10 万小时。LED 灯具使用寿命可达 5～10 年，可以大大降低灯具 的维护费用，避免经常换灯之苦。 4、安全可靠性强发热量低，无热辐射性，冷光源，可以安全抵摸：能精确控制 光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微 处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术结合。 5、有利于环保： LED 为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收， 没有污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装 和维护。当然，节能是我们考虑使用 LED 光源的最主要原因，也许 LED 光源要比传统光 源昂贵，但是用一年时间的节能收回光源的投资，从而获得 4～9 年中每年几倍的节能净 收益期。二、LED 照明光源技术的应用前景及趋势 长期以来，由于 LED 光效低的原因， 其应用主要集中在各种显示领域。随着超高亮度 LED（特别是白光 LED）的出现，在照明 领域的应用成为可能。据国际权威机构预测，二十一世纪将进入以 LED 为代表的新型照 明光源时代，被称为第四代新光源。 （一）前景及发展趋势： 目前，照明消耗约占整个电力消耗的 20％，大大降低照明 用电是节省能源的重要途径，为实现这一目标，业界已研究开发出许多种节能照明器具， 并达到了一定的成效。但是，距离“绿色照明”的要求还远远不够，开发和应用更高效、 可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。LED 以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美 国、日本等国家和台湾地区对 LED 照明效益进行了预测，美国 55％的白炽灯及 55％的日 光灯被 LED 取代，每年节省 350 亿美元电费，每年减少 7.55 亿吨二氧化碳排放量。日本 100％的白炽灯换成 LED，可减少 1～2 座核电厂发电量，每年节省 10 亿公升以上的原油 消耗。台湾地区 25％的白炽灯及 100％的日光灯被白光 LED 取代，每年节省 110 亿度电。 日本早在 1998 年就编制“21 世纪计划”，针对新世纪照明用 LED 光源进行实用性研究。 近年来，日本日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电工等都已有 LED 照明产品问世。世界33著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE 等也投入大量的人力物力进行 LED 照明产品的研 究开发和生产。美国 GE 公司和 EMCORE 公司合作成立新公司，专门开发白光 LED，以取代 白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发 LED 照明系统。台湾目前的 LED 产量仅次于日本列在美国之前，从 1998 年开始投入 6 亿台币 进行相关开发工作。 LED 发展历史已经几十年，但在照明领域的应用还是新技术。随着 LED 技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED 的应用市场将更加广泛，特别在全球 能源短缺的忧虑再度升高的背景下， LED 在照明市场的前景更备受全球瞩目， 被业界认为 在未来 10 年成为最被看好的市场以及最大的市场，也将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯 的最大潜力商品。 （二）照明应用中存在的主要技术问题： 近年来，LED 的发光效率正在逐步提高，商 品化的器件已达到白炽灯的水平，景观灯采用的白色 LED 发光效率接近荧光灯的水平， 并在稳步增长中。但是，在照明普及应用方面仍存在一些技术性问题：一、是光通量有 待进一步提高。采用 LED 作为照明光源，必须可以发出更多的光，必须具有更高的能量 效率。 二、是 LED 发出的光与自然光仍有一定的差距。白炽灯具有非常强的黄色光的成 分，给人一种温暖的感觉。而白光 LED 发出的白光带有蓝色光的成分，在这种光的照明 下，人们的视觉不很自然。三、是价格较高。这是影响 LED 照明普及的主要原因。但是， 近年来出于晶片技术的改良，制造成本正在急剧下降，近三年来 LED 的价格下降了近 50％，其正朝着高效率、低成本的方向发展，这为 LED 在照明领域的应用提供了有利条 件。此外，较好的性价比也可以弥补成本价格方面的不足。 （三） 、LED 照明技术在灯光环境中的应用： 由于 LED 光源具有发光效率高、耗电量 少、使用寿命长、安全可靠性强，有利于环保等特性，近几年来在城市灯光环境中得到 了广泛的应用。目前已应用于数码幻彩、护栏照明、广场照明、庭院照明、投光照明、 水下照明系列。许多城市利用 LED 光源照明技术应用于城市灯光环境建设中，产生了良34好的效果，积累了丰富的经验。 随着全国城市化的进一步发展，灯光环境（包括路灯、景观灯、艺术灯等）建设领 域将不断扩大，LED 光源的应用也将不断发展。LED 作为第四代新光源，在城市景观灯建 设领域中已得到了有效的应用，但要在路灯建设和维护中取代大功率的高压钠灯、高压 汞灯、金卤灯等光源，还需进一步的研究和探讨，认真解决 LED 光源在照明应用中存在 的技术问题，还需 LED 光源生产厂家结合路灯行业的实际情况，生产符合路灯建设和维 修所需的新产品，使第四代新光源在城市照明建设中发挥更大的作用。 LED 光源在工程应用中的一些常识（上） 关于 LED 光源应用的简介： LED 照明行业是一个新兴的行业，它以其独特的优点深 受人们的青睐。如今在光电工程中，提高光效，节约能源和高可靠性已经成为人们共同 追求的目的。我们在讨论和使用 LED 光源时，都会想到 LED 的寿命长、节约能源、亮度 高等特点。也正是因为如此 LED 光源才倍受欢迎。LED 光源虽有以上优点，却并不如人们 所说的那么神奇。只有给其配上合适、高效的 LED 电源、合理的电路设计、完善的防静 电措施、正确的安装工艺才能充分发挥和利用 LED 光源的以上优点。下面我就 LED 光源 在工程应用中的一些常识做简单的介绍，供大家参考。 二、LED 寿命的理解 LED 的使用寿命，一般认为在理想状态下有 10 万小时。实际在 使用过程中其光强会随使用时间的推移逐渐衰减，即电能转化为光能的效率逐渐降低。 我们能真正使用的有效光强范围应在其衰减到初始光强的 70%以上时， 寿命是否可以定义 为光效逐渐降低至 70%的时间段。 目前还没有明确的国家标准用来衡量。 而且 LED 的使用 寿命与其芯片的质量和封装技术、工艺直接相关，据某 LED 封装厂的试验数据有些芯片 在 20mA 条件下连续点亮 4000 小时后其光亮度衰减已达 50%。 但是随着技术、 工艺的提高， 光衰时间越来越缓慢，即寿命也越长。 三、LED 的节能及可靠性 LED 是电流控制元件，通过流过的电流，直接将电能转变35为光能，故也称光电转换器。因其不存在摩擦损耗和机械损耗，所以在节能方面比一般 的光源的效率高，但是 LED 光源并不能像一般的普通光源一样可以直接使用电网电压， 它必须配置一个电压转换装置，提供满足其额定的电压、电流，才能正常使用，即 LED 专用电源。但是各种不同的 LED 电源其性能和转换效率各不相同，所以选择合适、高效 的 LED 专用电源，才能真正体现 LED 光源高效特性。因为低效率的 LED 电源本身就需要 消耗大量电能， 在配合 LED 的使用过程中根本就体现不出 LED 的高效节能特性。 而且 LED 电源也必须是高可靠性电源，才能使 LED 光源系统长寿命。 照明灯具名称的中英文对照介绍(表) 名 称、 英 文 、简 写、 名 称 、英 文 、简 写： 金卤灯： MH； 器： ELE,Ballast ； 陶瓷金卤灯： CDM ； 钠灯： SON ；金卤灯： MH； 汞灯： HP； 汞灯： HP； 电子镇流 钠灯： SON；超高压汞灯： UHP；陶瓷金卤灯： CDM ； 金金属卤化物灯： MH-BT； 属卤化物灯： MH-BT； 高压钠灯： SON ；超高压汞灯： UHP；欧标高色温金卤灯： MH-T；彩色金属卤化物灯： CMH ；欧标高色温金卤灯： MH-T； 高压钠灯： SON ； 特殊气体放 氪彩色金属卤化物灯： CMH； 高压汞灯： HP；高压汞灯： HP；特殊气体放电灯： S-HID ； 电灯： S-HID； 灯： Kr； HP-CAR ； 氪灯： Kr；氙气灯： Xenon；氙气灯： Xenon ；频闪灯： Plus-Xenon；节能灯： CFL； 节能灯： CFL；高压球汞灯： SPH-HP；汽车前照明气体放电灯：电子镇流器： ELE,Ballast；照明 LED 的应用趋势及发展 传统 LED 灯中使用的芯片是 0.25?0.25mm 大小，而照明用的 LED 一般都要在 1.0? 1.0mm 以上。专注于结构化裸片成型的设计工作-台式结构、倒金字塔结构和倒装芯片设 计能够改善 LED 的发光效率，从而使芯片发出更多的光。 封装设计方面的革新包括将高 传导率的金属块用作基底、倒装芯片设计和裸盘浇铸式引线框等，这些方法都能设计出36可高功率、低热阻的器件，而且这些器件能比以前的器件照度更大。 目前一个典型的高光通量 LED 器件能够产生几流明到数十流明的光通量。更新的设 计可以在一个器件中集成更多的 LED， 或者在单个组装件中安装多个器件， 从而使输出的 流明数相当于小型白炽灯。例如，一个高功率的 12 芯片单色 LED 器件能够输出 200 流明 的光能量，所消耗的功率在 10 到 15 瓦之间。 LED 已经被广泛应用于各种照明设备中，如电池供电的闪光灯、微型声控灯、安全照 明灯、室内室外道路和楼梯照明灯以及建筑物与标记连续照明灯。 如何选择合适的 LED： 屏体尺寸设计 在设计屏体大小时，有三个重要因素显示内容的需要场地空间条件显 示屏单元模板尺寸（室内屏）或象素大小（户外屏）普通 LED 显示屏的分辨一般最大为 768 行 X1024 列。特殊显示屏可超出此限，常用办法是用两块屏来组合面成；另外就是用 超高速芯片设计电路，但成本较高。 以下是室内屏的设计参考尺寸： 3.0mm 的点间距是 4.00mm， 屏体最大尺寸约为： 2.0 米（高）X3 米； X4 米 ； ф 3.75mm 的点间距是 4.75mm，屏体最大尺寸约为：2.5 米（高）ф 5.0mm 的点间距是 7.62mm，屏体最大尺寸约为：3.7 米（高）X6 米；在设计室内显示屏的几何尺寸时，应以显示单元模板的尺寸为基础。一块单元模板 分辨率一般为 32 行 X80 列，即共有 2048 个象素，其几何尺寸如下：ф 3.75mm 单元模板 尺寸为：153mm（高）X382mm（宽） ф 5mm 单元模板尺寸为：244mm（高）X610mm（宽） ； ； 室内显示屏体外边框的尺寸可按要求确定，一般应与屏体大小成比例。外边框尺寸 通常为 4cm-10cm（每边） 。对于室外屏而言，首先要确定象素尺寸。象素尺寸的选定除了 应考虑前面提到的显示内容的需要和场地。空间因素外，还应考虑安装位置和视距。若 安装位置与主体视距越远，则象素尺寸应越大，因为象素尺寸越大，象素内的发光管就 越多，亮度就越高，而有效视距也就越远。但是，象素尺寸越大，单位面积的象素分辨37率就越低，显示的内容也就越少。 耗电与电源要求显示屏的耗电量分为平均耗电量和最大耗电量。平均耗电量又称工作 电量是平时实际耗电量。最大耗电量是启动时或全亮等极端情况时的耗电量，最大耗电 量是交流电供电（线径，开关等）必须考虑的要素。ф 5mm 显示屏耗电量：平均耗电量： 220W/平方米； 最大耗电量： 450w/平方米 ф 3.75mm 显示屏耗电量=5mm 显示屏耗电量 X2.5 倍 显示屏属大型精密电子设备，为了安全使用及可靠工作，其 AC220V 电源输入端或与 其相边微机的 AC220V 电源输入端必须接大地。注：微机的 AC220V 电源输入接地端已与 微机机壳相连。室外屏须特别考虑的问题 室外屏的主要问题如下：显示屏安装在室外， 经常日晒雨淋，风吹尘盖，工作环境恶劣。电子设备被淋湿或严重受潮会引起短路甚至 起火，引发故障甚至火灾，造成损失。显示屏可能会受到雷电引起电强磁袭击。环境温 度变化极大。显示屏工作时本身就要产生一定的热量，如果环境温度过高而散热又不良， 集成电路可能工作不正常，甚至被烧毁，从而使显示系统无法正常工作。受众面宽，视 距要求远，视野要求广；环境光变化大，特别是可能受到阳光直射。 针对以上特殊要求，室外显示屏心须做到：屏体及屏体与建筑的结合部心须严格防 水防漏；屏体要有良好的排水措施，一旦发生积水能顺利排放。在显示屏体及建筑物上 安装避雷装置。显示屏主体和外壳保持良好接地，接地电阻小于 3 欧姆，使雷电引起的 大电流及时泄放。安装通风设备降温，使屏体内部温度在-10 度~40 度之间。屏体背后上 方安装轴流风机，排出热量。 选用工作温度在-40 度~80 度之间的工业级集成电路芯片，防止冬季温度过低使显示 屏不能启动。为了保证在环境光强烈的情况下远距离可视，必须选用超高亮度发光二极 管。显示介质选用新型广视角管，视角宽阔，色彩纯正，一致协调，寿命超过 10 万小时。 显示介质的外封装为目前最流行的带遮沿方形筒体，硅胶密封，无金属化装配；其外型 精致美观，坚固耐用，具有防阳光直射、防尘、防水、防高温、防电路短路“五防”特38点. ＬＥＤ照明与光色测量 摘 要： 固体照明是未来照明的主导方向， LED 照明又是固体照明的主要组成部分， 而 是理想的下一代照明器件。 LED 产业的发展离不开光色测量技术。 文章从 LED 照明的发展 要求出发，对 LED 照明的光色测量进行了介绍。 关键词：LED 照明；光色测量；照明评价； 1、前言： 发光二极管（ＬＥＤ）作为新兴的发光体，具有电光效率高、体积小、寿命长、电 压低、节能环保等优点，是新一代照明的首选器件。ＬＥＤ的发展受到国内外的普遍关 注，新产品、新技术层出不穷。近年来，ＬＥＤ产业发展迅速，光效不断增加，亮度不 断提高。如今，ＬＥＤ已经在众多场合得到大量应用，尤其是白光ＬＥＤ技术的不断进 步，使其在照明领域的应用也逐渐普及。LED 产业的发展如图 1 所示。 2、ＬＥＤ的工作原理： 发光二极管（ＬＥＤ）是一种能把电能转化为光能的固体器件，它的结构主要由Ｐ Ｎ结芯片、电极和光学等系统组成。ＬＥＤ的基本工作原理是一个电光转换的过程，当 一个正向偏压施加于ＰＮ结两端，由于ＰＮ结势垒的降低，Ｐ区的正电荷将向Ｎ区扩散， Ｎ区的电子也向Ｐ区扩散，同时在两个区域形成非平衡电荷的积累。由于电流注入产生 的少数载流子相对不稳定，对于ＰＮ结系统，注入到价带中的非平衡空穴要与导带中的 电子复合，其中多余的能量将以光的形式向外辐射，电子和空穴的能量差越大，产生的 光子能量就越高。能量级差大小不同，产生光的频率和波长就不同，相应的光的颜色就 会不同。LED 工作原理如图 2 所示。 3、ＬＥＤ的光参数： 3.1 光通量：光通量是光源在单位时间内发出的光量，即辐射功率（或辐射通量）39能够被人眼视觉系统所感受到的那部分有效当量。光通量的符号为 Φ ，单位为流明（L ｍ） 。 根据光谱辐射通量 Φ（λ ） 由下式可确定光通量： Φ =Km■Φ（λ ） （λ ） ； 式 ， gV dλ 中，Ｖ（λ ）―相对光谱光视效率； Km―辐射的光谱光视效能的最大值，单位为 Lｍ/ Ｗ。１９７７年由国际计量委员会确定 Km 值为６８３Lm/W（λ ｍ＝５５５ｎｍ）. 3.2 光强度：光源在给定方向上的发光强度 I 是该光源在该方向的立体角元内传输 的光通量ｄΦ 除以该立体角元ｄΩ 之商， 即： I=■； 发光强度的单位是坎德拉 （ｃｄ） ， １ｃｄ＝１Lｍ/１ｓｒ。空间各个方向的光强之和就是光通量。 3.3 光亮度：光源发光表面上某一点处的亮度 L，是该面元ｄＳ在给定方向上的发光 强度除以该面元在垂直于给定方向平面上的正投影面积之商，即： L=■； 单位为坎德 拉每平方米（ｃｄ/ｍ２） 。当发光表面与测量方向垂直时，则ｃｏｓθ ＝１。 3.4 光照度：表面上一点的照度 E 是入射在包含该点面元上的光通量ｄΦ 除以该面 元面积ｄＳ之商。即： E=■； 单位为勒克斯（Lｘ） ，１Lｘ＝１Lｍ/ｍ２。 3.5 其他参数：LED 的光参数还包括：光谱、色品坐标、主波长和色纯度、色温和相 关色温、显色性和显色指数等。 4． ＬＥＤ光色测量的必要性： 4.1 避免危害：ＬＥＤ与传统的照明灯不同，它具有点光源、高亮度、窄光束输出 等特点。当ＬＥＤ应用于照明器具时，如果对出光角不加以严格的控制就会产生强烈的 眩光，某些高亮度ＬＥＤ产品甚至会对人体造成光辐射危害。光色测量可为ＬＥＤ的安 全使用提供指导。 4.2 促进ＬＥＤ产业的发展：ＬＥＤ的光色测量能提供大量的实验数据，可作为判 定ＬＥＤ产品合格与否的标准，并可为改进ＬＥＤ的设计、制造提供依据。405． ＬＥＤ的光色测量方法： 5.1 光通量的测量： 5.1.1 积分法：测得ＬＥＤ在各个方向的光强，然后对这些光强值进行计算，从而 得到ＬＥＤ的总光通量（如图 3 所示） 。 5.1.2 积分球法：积分球又称为光通球，是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反 射层，且球内壁各点漫射均匀。光源在球壁上任意一点上产生的光照度是由多次反射光 产生的光照度叠加而成的。由积分学原理可知，球面上任意一点的光照度为与光源光通 量成正比，因此可利用已知光通量的标准灯与被测灯进行比较得到被测灯的光通量。 但是由于标准灯与被测灯的物理结构以及性质的不同（如吸收） ，在利用积分球法测 试光通量时需要对测试结果进行修正，可采用辅助灯的方法。 5.1.3 ：2π 立体角光通量的测试：利用积分球法测试ＬＥＤ光通量时还有一种测试 结构，称为前射光通量的测试或２π 立体角光通量。该测试并不是测试ＬＥＤ的总光通 量，但人们常常将其与测试ＬＥＤ的总光通量相混淆。 5.2 光强度测量：对于ＬＥＤ光强的测试，ＣＩＥ－１２７规定了两种测试条件， 如图 6 和表所示。 5.3 光亮度：ＬＥＤ亮度的测试通常应用在测试ＬＥＤ芯片的亮度和评价ＬＥＤ光 辐射安全性的过程中。测试一般采用成像法，对于芯片的测试可以采用显微成像进行测 量。 5.4 光照度测量：严格地说，光照度实际上并不能算是ＬＥＤ的光学参数，照度是 表示被照射表面受照程度的光学量，而且测试单个ＬＥＤ对某点或某面的照度没有太大 意义，因为一般情况下对实际场合的照明都是由多个ＬＥＤ共同完成的。 5.5 其他参数的测量：其他如色品坐标、主波长和色纯度、色温和相关色温、显色 性和显色指数等参数的测试，可以利用相关色度计或者采用光谱仪进行。416．ＬＥＤ的光辐射安全性测试与评价：近年来，ＬＥＤ的光辐射安全受到越来越多 的关注，因此本文也对此作一简单介绍。浙江大学三色仪器有限公司在国内首先开展了 光辐射安全测试的研究，并与国家电光源检测中心共同起草了非相干光源的光生物安全 性国家标准。目前，浙大三色在ＬＥＤ的光辐射安全测试方面又取得新的进展，为Ｐｈ ｉｌｉｐｓ公司进行了照明ＬＥＤ测试工作，研究完成了具有中国自主知识产权的ＬＥ Ｄ辐射安全检测系统。下面以我们做的测试实例介绍ＬＥＤ光辐射安全性测试与评价的 过程。 6.1 被测白光ＬＥＤ： 6.1.1 LED 工作条件：灯管电流０．４１７Ａ，电压１２Ｖ直流，功率５Ｗ。 6.1.2 实物图与光谱分布（如图 8 所示） 6.2 表观光源的测试：如图 9 所示，我们利用表观光源测试系统对白光ＬＥＤ进行 了测试，这９幅图是在０°（正对）和９０°方向上间隔１０°拍摄得到的表观光源像。 理论上我们应该按各个方向进行光安全的测试评价，但是为简单起见，本文只对０°方 向的情况进行测试评价（因为该方向光输出最强） ，其他角度可以此类推。０°方向表观 光源大小为直径２．５ｃｍ的圆斑。 6.3 测试条件１：按照ＩＥＣ－６０８２５要求，首先按测试条件１进行测试。白 光ＬＥＤ出孔距光接收口２ｍ，光接收口直径５０ｍｍ。 测试结果分析： １类ＡＥＬ计算： ４００～６００ｎｍ的光化学危害：未超过规定ＡＥＬ； ４００～７００ｎｍ的热危害：未超过规定ＡＥＬ； ７００～１４００ｎｍ的ＡＥＬ：未超过规定ＡＥＬ； 结论：该白光ＬＥＤ在测试条件１下测得的光辐射输出未超过１类激光产品的ＡＥＬ规42定。 6.4 测试条件２：白光ＬＥＤ光出射孔距光接收口１００ｍ，光接收口直径为７ｍ ｍ。 测试结果分析： （1）１类ＡＥＬ计算： ４００～６００ｎｍ的光化学危害ＡＥＬ：超过规定ＡＥＬ； 结论：该白光ＬＥＤ超过１类激光产品光化学危害ＡＥＬ规定，不属于１类产品。 （2）２类ＡＥＬ的计算： ４００～７００ｎｍ的ＡＥＬ：未超过规定ＡＥＬ； ７００～１４００ｎｍ的ＡＥＬ：未超过规定ＡＥＬ； 结论：该白光ＬＥＤ在测试条件２下测试未超过２类激光产品ＡＥＬ规定。 6.5 辐照度或辐亮度测试条件：上述测试过程中测试条件２和辐照度或辐亮度测试 条件的测试结构相同，而１Ｍ类ＡＥＬ参照１类ＡＥＬ的规定，因此由以上分析可知， 该白光ＬＥＤ光辐射输出超过了１Ｍ类的ＡＥＬ。 6.6 结论： 综合以上分析可知，被测白光ＬＥＤ产品属于２类ＬＥＤ产品，长时间直视该ＬＥ Ｄ会伤害人眼的视网膜。但是一般情况下，由于人眼有眨眼等自然回避反应，因此不会 对人眼造成伤害。 通过以上介绍可知：ＬＥＤ光辐射安全性的测试与评价是一个十分复杂的过程，涉 及许多方面的内容。但是ＬＥＤ光辐射安全性的测试与评价已经逐渐成为ＬＥＤ产品测 试中必不可少的内容，例如，目前所有销往欧洲的ＬＥＤ产品都必须按照ＥＮ－６０８ ２５（等同于ＩＥＣ－６０