LED照明術(shù)語(yǔ)解釋教學(xué)提綱

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LED照明術(shù)語(yǔ)解釋-LED照明術(shù)語(yǔ)解釋波長(zhǎng)(wavelength)：光的色彩強(qiáng)弱變化，是可以通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)描述，這種數(shù)據(jù)叫波長(zhǎng)。我們能見(jiàn)到的光的波長(zhǎng)，范圍在380至780nm之間。單位：納米（nm）主波長(zhǎng)（dominantwavelength）：任何一個(gè)顏色都可以看作為用某一個(gè)光譜色按一定比例與一個(gè)參照光源（如CIE標(biāo)準(zhǔn)光源A、B、C等，等能光源E,標(biāo)準(zhǔn)照明體D65等）相混合而匹配出來(lái)的顏色，這個(gè)光譜色就是顏色的主波長(zhǎng)。顏色的主波長(zhǎng)相當(dāng)于人眼觀測(cè)到的顏色的色調(diào)（心理量）。若已獲得被測(cè)LED器件的色度坐標(biāo)，就

2、可以采用等能白光E光源（x0=0.3333,y0=0.3333）作為參照光源來(lái)計(jì)算決定顏色的主波長(zhǎng)。計(jì)算時(shí)根據(jù)色度圖上連接參照光源色度點(diǎn)與樣品顏色色度點(diǎn)的直線的斜率，查表讀出直線與光譜軌跡的交點(diǎn)，確定主波長(zhǎng)。色溫：colortemperature光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時(shí)，黑體的溫度稱為該光源的色溫。單位：開(kāi)爾文（k）。色溫是描述光源發(fā)出的光線的顏色的一個(gè)值。色溫是以絕對(duì)溫度K表示，是將一標(biāo)準(zhǔn)黑體（如鉑）加熱，溫度升高到某一程度時(shí)，顏色開(kāi)始由深紅淺紅橙黃白藍(lán)白青藍(lán)，這種顏色的變化與光源的顏色變化相同，因而將光源當(dāng)時(shí)的絕對(duì)溫度稱為色溫。色溫常用于表示熒光燈和白色LED的光色

3、，及顯示器可顯示的白色的程度。以白色LED為例，結(jié)合使用藍(lán)色LED芯片和黃色熒光體的一般品種（平均演色性指數(shù)Ra為70以上）多為色溫在6000K以上的晝光色，而追加紅色熒光體等紅色光的燈泡色LED的色溫多在3000K以下。改進(jìn)與藍(lán)色LED芯片組合的熒光體的光色，還可獲得4000K以上和5000K以上等色溫。色溫可依照明器具的設(shè)置場(chǎng)所分別使用。例如，辦公室等最好設(shè)置與太陽(yáng)光接近、色溫較高的照明器具，而一般家庭和飯店等大多喜歡采用與白熾燈接近、色溫較低的照明器具。波長(zhǎng)（nm）和色溫（K）：根據(jù)芯片材料的不同，LED可以發(fā)出紅黃藍(lán)綠紫可見(jiàn)光紅色620nm-660nm黃色580nm-590nm綠色51

4、0nm-530nm藍(lán)色470nm-480nm白光沒(méi)有波長(zhǎng)，我們看到的白光是紅綠藍(lán)三種顏色混合光，白光分為暖白和冷白，單位是K(Kelvin)暖白2850K-3800K冷白4500K-10000K亮度：luminouce亮度是指物體明暗的程度，定義是單位面積的發(fā)光強(qiáng)度。單位：尼特（nit）顯色性：ColorRenderingIndex（CRI)光源對(duì)物體呈現(xiàn)的程度，也就是顏色的逼真程度。通常叫做顯色指數(shù)單位：Ra。顯色指數(shù)是表征在特定條件下，經(jīng)某光源照射的物體所產(chǎn)生的心理感官顏色與該物體在標(biāo)準(zhǔn)光源照射下的心理顏色相符合的程度的參數(shù)。國(guó)際照明委員會(huì)CIE把太陽(yáng)的顯色指數(shù)定為Ra=100，各類光源的

5、顯色性也是照明裝飾設(shè)計(jì)上非常重要的環(huán)節(jié)，這將直接影響一切裝飾物品的效果眩光：視野內(nèi)有亮度極高的物體或強(qiáng)烈的亮度對(duì)比，所造成的視覺(jué)不舒適稱為眩光，眩光是影響照明質(zhì)量的重要因素。同步性：兩個(gè)或兩個(gè)以上LED燈在不規(guī)定時(shí)間內(nèi)能正常按程序設(shè)定的方式運(yùn)行，一般指內(nèi)控方式的LED燈，同步性是LED燈實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)變化的基本要求。防護(hù)等級(jí)：IP防護(hù)等級(jí)是將燈具依其防塵、防濕氣之特性加以分級(jí)，由兩個(gè)數(shù)字所組成，第一個(gè)數(shù)字代表燈具防塵、防止外物侵人的等級(jí)（分0-6級(jí)），第二個(gè)數(shù)字代表燈具防濕氣、防水侵人的密封程度（分0-8級(jí)），數(shù)字越大表示其防護(hù)等級(jí)越高。正向電壓：通過(guò)發(fā)光二極管的正向電流為確定值時(shí)，在兩極間產(chǎn)生的電

6、壓降。反向電流：加在發(fā)光二極管兩端的反向電壓為確定值時(shí)，流過(guò)發(fā)光二極管的電流峰值波長(zhǎng)：光譜輻射功率最大的波長(zhǎng)。半強(qiáng)度角：在發(fā)光（或輻射）強(qiáng)度分布中，發(fā)光（或輻射）發(fā)光強(qiáng)度大于等于最大強(qiáng)度一半構(gòu)成的角度。平均強(qiáng)度：光源在給定方向上的一個(gè)很小的立體角元內(nèi)所包含的光通量dv與這個(gè)立體角d的比值單位為坎德拉（cd）輻射帶寬：光譜輻射功率大于等于最大值一半的波長(zhǎng)間隔。光強(qiáng)：luminousintensity指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范圍內(nèi)發(fā)出的可見(jiàn)光輻射強(qiáng)弱的物理量。單位：燭光（cd）發(fā)光強(qiáng)度mcd(坎德拉)：光源在單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量，也就是光源所發(fā)出的光通量在空間選定方向上分布的

7、密度。角度越大，發(fā)光強(qiáng)度越小。光通量：luminousflux光源每秒鐘所發(fā)出的可見(jiàn)光量之總和。單位：流明（Lm）照度：iluminous照度是表示照射到平面上的光的亮度指標(biāo)。單位為lx（勒克司），有時(shí)也標(biāo)記為lm/m2。是指光源射向平面狀物體的光通量中，每單位面積的光通量。用于比較照明器具照射到平面上的明亮程度。光通維持率：指的是：燈管在規(guī)定的條件下燃點(diǎn)，在壽命期間一特定時(shí)間的光通量與該燈的初始光通量之比，用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。國(guó)標(biāo)主要是以2000小時(shí)和70%壽命時(shí)的光通量來(lái)作考核光效（luminousefficacy）：光源發(fā)出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo)。單位：每瓦流明（

8、Lm/w）。光效是電能轉(zhuǎn)換為光能的效率，是以其所發(fā)出的光通量除以其耗電量所得的比值，單位為流明每瓦（lm/w）。最近，白色LED的發(fā)光效率超過(guò)了100lm/W。作為有望繼白熾燈和熒光燈之后成為新一代光源的白色LED，其發(fā)光效率能否達(dá)到與直管型熒光燈的綜合效率相同的100lm/W備受關(guān)注。發(fā)光效率只表示光源的效率，與將光源安裝到照明器具上后器具的整體效率（綜合效率）是不同的概念。發(fā)光效率是將外部量子效率用視覺(jué)靈敏度（人眼對(duì)光的靈敏度）來(lái)表示的數(shù)值。外部量子效率是發(fā)射到LED芯片和封裝外的光子個(gè)數(shù)相對(duì)于流經(jīng)LED的電子個(gè)數(shù)（電流）所占的比例。組合使用藍(lán)色LED芯片和熒光體的白色LED的外部量子效率

9、，是相對(duì)于內(nèi)部量子效率（在LED芯片發(fā)光層內(nèi)發(fā)生的光子個(gè)數(shù)占流經(jīng)LED芯片的電子個(gè)數(shù)（電流）的比例）、芯片的光取出效率（將所發(fā)的光取出到LED芯片之外的比例）、熒光體的轉(zhuǎn)換效率（芯片發(fā)出的光照到熒光體上轉(zhuǎn)換為不同波長(zhǎng)的比例）以及封裝的光取出效率（由LED和熒光體發(fā)射到封裝外的光線比例）的乘積決定。在發(fā)光層產(chǎn)生的光子的一部分或在LED芯片內(nèi)被吸收，或在LED芯片內(nèi)不停地反射，出不了LED芯片。因此，外部量子效率比內(nèi)部量子效率要低。發(fā)光效率為100lm/W的白色LED，其輸入電力只有32作為光能輸出到了外部。剩余的68轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋＝窈?年將提高100lm/W發(fā)光效率在2003年之前一直以每年數(shù)lm

10、/W的速度緩慢提高。在提高發(fā)光效率時(shí)，最初未改變熒光體和封裝，而是致力于改進(jìn)芯片技術(shù)。具體而言，進(jìn)行了諸如改善藍(lán)色LED芯片所使用的GaN類半導(dǎo)體結(jié)晶的MOCVD結(jié)晶成長(zhǎng)技術(shù)等。從2004年開(kāi)始，發(fā)光效率以每年1020lm/W的速度提高。由此，從2004年的50lm/W到2008年的100lm/W，4年間提高了50lm/W。這種速度的實(shí)現(xiàn)，借助了將原來(lái)聚集于成膜技術(shù)的芯片技術(shù)改進(jìn)擴(kuò)展至了整個(gè)LED制造工藝那樣的重大調(diào)整。另外，除了改進(jìn)芯片技術(shù)外，還開(kāi)始對(duì)熒光體進(jìn)行改善。照明綜合效率（lampandauxiliaryefficacy）照明的全光通量與器具整體耗電量的比值。一般情況下，由于LED照

11、明會(huì)受到電源損失和溫度上升的影響，因此照明器具整體的發(fā)光效率（綜合效率）要比LED單體的發(fā)光效率低3050。以白色LED為例，LED照明器具的綜合效率低于LED單體發(fā)光效率的理由如下。首先，將白色LED用于照明器具時(shí)，發(fā)光效率多會(huì)降得比白色LED的目錄值還要低。這是由于目錄值多為輸入脈沖狀電流，LED的發(fā)光部分（活性層）的溫度幾乎不上升的理想狀態(tài)下的發(fā)光效率。但照明器具多在向LED輸入固定電流的狀態(tài)下使用，實(shí)際上活性層的溫度會(huì)上升?？紤]到這種情況，發(fā)光效率會(huì)降低約20。另外，在將交流電轉(zhuǎn)換為直流電、向LED供電的電源轉(zhuǎn)換電路上，功率會(huì)降低1015左右。照明器具中設(shè)置有反射板和透鏡，以使光線射向

12、希望的方向，這一過(guò)程中會(huì)損失近10的光線。將這些加在一起，照明器具整體的發(fā)光效率與只有光源的目錄值相比會(huì)降低40左右。光效下降現(xiàn)象（LEDdroop）光效下降現(xiàn)象是指，向芯片輸入較大電力時(shí)LED的發(fā)光效率反而會(huì)降低的現(xiàn)象。作為有助于削減單位光通量成本的技術(shù)，各LED廠商都在致力于抑制光效下降現(xiàn)象。如果能抑制該現(xiàn)象，使用相同的芯片，在輸入較大的電力時(shí)會(huì)增加光通量。因此，可減少用于獲得相同光通量的芯片數(shù)，從而削減單位光通量的成本。美國(guó)飛利浦流明（PhilipsLumiledsLighting）等很早就開(kāi)始研究如何抑制光效下降現(xiàn)象?，F(xiàn)在，日亞化學(xué)工業(yè)和德國(guó)歐司朗光電半導(dǎo)體（OSRAMOptoSemi

13、conductorsGmbH）等眾多LED廠商也開(kāi)始傾力研究。各LED廠商打算把在輸入電流1A，輸入功率3W時(shí)明顯出現(xiàn)光效下降現(xiàn)象的電流和功率的領(lǐng)域擴(kuò)大約3倍。GaN（galliumnitride）由鎵（Ga）和氮（N）構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體。帶隙為3.45eV（用光的波長(zhǎng)表示相當(dāng)于約365nm），比硅（Si）要寬3倍。利用該特性，GaN主要應(yīng)用于光元件。通過(guò)混合銦（In）和鋁（Al）調(diào)整帶隙，所獲得的LED和藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器等發(fā)光元件已經(jīng)實(shí)用化。GaN由于帶隙較寬，可產(chǎn)生藍(lán)色和綠色等波長(zhǎng)較短的光。藍(lán)色LED和藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器，采用了在GaN中添加In形成的InGaN。除了帶隙較寬以外，GaN

14、還具有絕緣破壞電場(chǎng)高、電場(chǎng)飽和速度快、導(dǎo)熱率高等半導(dǎo)體材料的優(yōu)異特性。另外，采用HEMT（HighElectronMobilityTransistor）構(gòu)造的GaN類半導(dǎo)體元件，其載流子遷移率較高，適合用作高頻元件。原因是會(huì)產(chǎn)生名為“二維電子氣體層”的電子高速流動(dòng)領(lǐng)域。而且，由于絕緣破壞電場(chǎng)要比Si和GaAs大，耐壓較高，可施加更高的電壓。因此，在手機(jī)基站等高頻功率放大器電路中采用GaN類HEMT的話，能夠提高電力附加效率，降低耗電。最近，GaN作為逆變器及變壓器等電力轉(zhuǎn)換器使用的功率元件也極受期待。原因是與Si功率元件相比，GaN類功率元件可大幅降低電力損失。由于絕緣破壞電場(chǎng)較高，能夠通過(guò)減

15、薄元件降低導(dǎo)通電阻，從而降低導(dǎo)通損失。基片（substrate）LED和半導(dǎo)體激光器等的發(fā)光部分的半導(dǎo)體層，是在基片上生長(zhǎng)結(jié)晶而成。采用的基片根據(jù)LED的發(fā)光波長(zhǎng)不同而區(qū)分使用。如果是藍(lán)色LED和白色LED等GaN類半導(dǎo)體材料的LED芯片，則使用藍(lán)寶石、SiC和Si等作為基片，如果是紅色LED等采用AlInGaP類材料的LED芯片，則使用GaAs等作為基片。因LED發(fā)光波長(zhǎng)而使用不同基片的原因是為了選擇與LED發(fā)光部分半導(dǎo)體結(jié)晶的晶格常數(shù)盡量接近的晶格常數(shù)的廉價(jià)基片材料。這樣做晶格常數(shù)的差距（晶格失配）就會(huì)縮小，在半導(dǎo)體層中阻礙發(fā)光的結(jié)晶*的可能性就會(huì)減少。而且能降低LED芯片的單價(jià)。另外，藍(lán)

16、紫色半導(dǎo)體激光器等電流密度和光輸出密度較大的元件，則采用昂貴的GaN基片。GaN基片還用于部分藍(lán)色LED。量子阱（quantumwell）利用帶隙較寬的層夾住帶隙窄且極薄的層形成的構(gòu)造。帶隙較窄的層的電勢(shì)要比周圍（帶隙較寬的層）低，因此形成了勢(shì)阱（量子阱）。在LED和半導(dǎo)體激光器中，量子阱構(gòu)造用于放射光的活性層。重疊多層量子阱的構(gòu)造被稱為多重量子阱（MQW：multiquantumwell）。藍(lán)色LED等是通過(guò)改良量子阱構(gòu)造等GaN類結(jié)晶層的構(gòu)造取得進(jìn)展的。GaN類LED在成為MIS（metal-insulatorsemiconductor）構(gòu)造，pn接合型雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造，采用單一量子阱的雙異質(zhì)

17、結(jié)構(gòu)造以及采用多重量子阱的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的過(guò)程中，其亮度和色純度得到了提高。采用MIS構(gòu)造的藍(lán)色LED在還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)p型GaN膜時(shí)，就被廣泛開(kāi)發(fā)并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。缺點(diǎn)是光強(qiáng)只有數(shù)百mcd。p型GaN膜被造出來(lái)之后，采用pn接合型雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的藍(lán)色LED得以實(shí)現(xiàn)。與MIS構(gòu)造相比，發(fā)光亮度達(dá)到了1cd，是前者的10倍左右。如果用多重量子阱構(gòu)造來(lái)取代pn接合型雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)造，發(fā)光光度和色純度會(huì)進(jìn)一步提高（發(fā)光光譜的半值幅度變窄）。外延生長(zhǎng)（epitaxialgrowth）在基片上生長(zhǎng)結(jié)晶軸相互一致的結(jié)晶層的技術(shù)。用于制作沒(méi)有雜質(zhì)和*的結(jié)晶層。包括在基片上與氣體發(fā)生反應(yīng)以積累結(jié)晶層的VPE（氣相生長(zhǎng)）法、以

18、及與溶液相互接觸以生長(zhǎng)結(jié)晶相的LPE（液相生長(zhǎng)）法等。藍(lán)色LED、白色LED以及藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器等GaN類發(fā)光元件一般采用VPE法之一的MOCVD（MetalOrganicChemicalVaporDeposition）法進(jìn)行生產(chǎn)。MOCVD采用有機(jī)金屬氣體等作為原料。藍(lán)色LED在藍(lán)寶石基片和SiC基片上，藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器在GaN基片上使用MOCVD裝置使得GaN類半導(dǎo)體層形成外延生長(zhǎng)。燈管型號(hào)“T”的含義及t4燈管t5燈管區(qū)別先說(shuō)說(shuō)燈管型號(hào)中的“T”后面數(shù)字代表意義大家經(jīng)常使用的熒光燈管，現(xiàn)在常用的是T8、T5、T4燈管，前兩年常用的有T10、T12。那么，這個(gè)“T”到底是什么意思呢？T

19、5和T4有啥區(qū)別呢？T，說(shuō)白了，其實(shí)就是代表燈管的直徑。每一個(gè)“T”就是1/8Inch(英寸)，大家都知道，一英寸等于25.4毫米。即T5燈管的直徑為5*1/8inch(英寸)=0.625inch(英寸)=15.875mm(毫米)。那么T8燈管的直徑就是25.4mm。其余的數(shù)字對(duì)應(yīng)如下：T12直徑38.1mmT10直徑31.8mmT8直徑25.4mmT5直徑16mmT4直徑12.7mmT3.5直徑11.1mmT2直徑6.4mm理論上，越細(xì)的燈管效率越高，也就是說(shuō)相同瓦數(shù)發(fā)光越多。實(shí)際使用中，細(xì)的燈管容易隱蔽，使用場(chǎng)合也靈活，這也就是為什么T5、T4光管得到設(shè)計(jì)師們青睞的原因吧但是，越細(xì)的燈管啟

20、動(dòng)越困難，所以發(fā)展到了T5燈管的時(shí)候，必須采用電子鎮(zhèn)流器來(lái)啟動(dòng)。為了美觀和適用，及節(jié)約成本，T5、T4都采用了微型支架的形式制作和出售，就是鎮(zhèn)流器含在支架的微型空間里面，這種鎮(zhèn)流器的效率和質(zhì)量一般都比用于T8或大于T8的略次一些，但是效率高、適用范圍廣。T5、T4燈管的銷量越來(lái)越大了。具體到T5和T4的不同，我先總結(jié)幾點(diǎn)：1、直徑不同，16mmVS13mm2、亮度不同，理論上應(yīng)該是T4效率高，但由于鎮(zhèn)流器問(wèn)題很難做精，現(xiàn)在很多T4都不如T5來(lái)得亮。3、壽命和穩(wěn)定性不同，T4不如T5成熟，所以目前T4燈管支架比T5要稍微遜色一點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)光源:我們知道，照明光源對(duì)物體的顏色影響很大。不同的光源，有著各

21、自的光譜能量分布及顏色，在它們的照射下物體表面呈現(xiàn)的顏色也隨之變化。為了統(tǒng)一對(duì)顏色的認(rèn)識(shí)，首先必須要規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的照明光源。因?yàn)楣庠吹念伾c光源的色溫密切相關(guān)，所以CIE規(guī)定了四種標(biāo)準(zhǔn)照明體的色溫標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)照明體A：代表完全輻射體在2856K發(fā)出的光（X0=109.87，Y0=100.00，Z0=35.59）；標(biāo)準(zhǔn)照明體B：代表相關(guān)色溫約為4874K的直射陽(yáng)光（X0=99.09，Y0=100.00，Z0=85.32）；標(biāo)準(zhǔn)照明體C：代表相關(guān)色溫大約為6774K的平均日光，光色近似陰天天空的日光（X0=98.07，Y0=100.00，Z0=118.18）；標(biāo)準(zhǔn)照明體D65：代表相關(guān)色溫大約為6504

22、K的日光（X0=95.05，Y0=100.00，Z0=108.91）；標(biāo)準(zhǔn)照明體D：代表標(biāo)準(zhǔn)照明體D65以外的其它日光。CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)照明體是指特定的光譜能量分布，是規(guī)定的光源顏色標(biāo)準(zhǔn)。它并不是必須由一個(gè)光源直接提供，也并不一定用某一光源來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)照明體的要求，還必須規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)光源，以具體實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體所要求的光譜能量分布。CIE推薦下列人造光源來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體的規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)光源A：色溫為2856K的充氣螺旋鎢絲燈，其光色偏黃。標(biāo)準(zhǔn)光源B：色溫為4874K，由A光源加罩B型D-G液體濾光器組成。光色相當(dāng)于中午日光。標(biāo)準(zhǔn)光源C：色溫為6774K，由A光源加罩C型D-G液體濾光

23、器組成，光色相當(dāng)于有云的天空光。CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C由標(biāo)準(zhǔn)光源A、B、C實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于模擬典型日光的標(biāo)準(zhǔn)照明體D65，目前CIE還沒(méi)有推薦相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光源。因?yàn)樗墓庾V能量分布在目前還不能由真實(shí)的光源準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前國(guó)際上正在進(jìn)行著與標(biāo)準(zhǔn)照明體D65相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光源的研制工作?，F(xiàn)在研制的三種模擬D65人造光源分別為：帶濾光器的高壓氙弧燈、帶濾光器的白熾燈和熒光燈。它們的相對(duì)光譜能量分布與D65有所符合，帶濾光器的高壓氙弧燈提供了最好的模擬，帶濾光器的白熾燈在紫外區(qū)的模擬尚不太理想，熒光燈的模擬較差。為了滿足精細(xì)辨色生產(chǎn)活動(dòng)的需要，還有采用熒光燈和帶濾器的白熾燈組成的混光光源，稱為D75光源。

24、其色溫可達(dá)7500K。主要運(yùn)用在原棉評(píng)級(jí)等精細(xì)辨色工作中。光學(xué)設(shè)計(jì)（opticaldesign）LED的用途包括指示器、液晶面板背照燈、照明器具以及前照燈等，范圍極廣。對(duì)白色LED的發(fā)光特性要求呈現(xiàn)出多樣化趨勢(shì)。另外，LED是點(diǎn)光源，而且具有指向性較強(qiáng)的特點(diǎn)。要想滿足廣泛的用途要求，需要根據(jù)LED的這些特點(diǎn)，采用透鏡等光學(xué)部件，將屬于點(diǎn)光源且指向性強(qiáng)的LED光線轉(zhuǎn)變?yōu)樗谕鈱W(xué)特性的光學(xué)設(shè)計(jì)必不可少。光學(xué)設(shè)計(jì)將為L(zhǎng)ED增添價(jià)值。日美歐的LED廠商正在瞄準(zhǔn)背照燈，車載設(shè)備以及照明產(chǎn)品等新興市場(chǎng)擴(kuò)大業(yè)務(wù)范圍。在新興市場(chǎng)上，與光學(xué)部件的組合使用，面向產(chǎn)品的安裝方法，產(chǎn)品整體的配光控制等越來(lái)越重要。L

25、ED廠商的目標(biāo)是涉足這些領(lǐng)域，提高產(chǎn)品的附加值。在照明用途領(lǐng)域，要想接近所期望的光學(xué)設(shè)計(jì)，不但要準(zhǔn)備放射角各異的多種產(chǎn)品，LED廠商還在很多方面下了工夫。例如，德國(guó)歐司朗光電半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)了多種透鏡的使用。備有不同形式的高輸出功率白色LED和透鏡，將放射角各異的透鏡與白色LED相結(jié)合。在白色LED的封裝上開(kāi)孔，以插入帶有凸起的透鏡。這樣一來(lái)，白色LED的放射面和透鏡的光軸便可輕松結(jié)合在一起，而且一旦結(jié)合在一起，光軸就不會(huì)錯(cuò)位。調(diào)光（dimming）將光源發(fā)出的光調(diào)節(jié)為希望的亮度的做法。LED與白熾燈一樣，比熒光管更容易進(jìn)行微細(xì)調(diào)光。通過(guò)在點(diǎn)亮LED的電源電路中，改變輸入LED的電流大小和占空比（導(dǎo)

26、通時(shí)間與截至?xí)r間之比）來(lái)調(diào)節(jié)亮度。如同利用滑線電阻調(diào)壓器調(diào)節(jié)白熾燈亮度一樣，LED照明也能實(shí)現(xiàn)所希望的亮度，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了具備調(diào)光功能的產(chǎn)品。除了埋入天花板等的LED照明器具外，LED燈泡中也有利用遙控器進(jìn)行調(diào)光的產(chǎn)品。組合使用光傳感器，根據(jù)外光的亮度自動(dòng)調(diào)光的LED照明器具也已經(jīng)面世。液晶面板的LED背照燈的調(diào)光是指，整體調(diào)節(jié)LED背照燈的發(fā)光，或者對(duì)背照燈進(jìn)行部分控制。通過(guò)根據(jù)液晶面板顯示的影像控制LED的發(fā)光，能夠在確保峰值亮度的同時(shí)，降低較暗部分的亮度。例如，東芝的“CELLREGZA55X1”液晶電視配備了直下型白色LED背照燈。針對(duì)輸入影像對(duì)512個(gè)領(lǐng)域（1632）的LED發(fā)光情

27、況分別進(jìn)行控制。通過(guò)使領(lǐng)域內(nèi)配備的多個(gè)白色LED以最大亮度發(fā)光，峰值亮度實(shí)現(xiàn)了1250cd/m2，影像顯示時(shí)的對(duì)比度實(shí)現(xiàn)了500萬(wàn)比1。光譜（spectrum）表示相對(duì)于光的波長(zhǎng)，光的強(qiáng)度的分布。LED的光譜一般為單色LED，例如藍(lán)色LED以波長(zhǎng)470nm時(shí)為峰值呈山峰分布，以峰值波長(zhǎng)較短的紫外領(lǐng)域和峰值波長(zhǎng)較長(zhǎng)的綠色領(lǐng)域?yàn)楣獾膹?qiáng)度的測(cè)定極限。而白熾燈的光譜，其發(fā)光強(qiáng)度廣泛分布于400nm多的藍(lán)色領(lǐng)域至700nm多的近紅外領(lǐng)域，在紫外領(lǐng)域和紅外領(lǐng)域也能觀測(cè)到發(fā)光強(qiáng)度。熒光燈方面，組合使用的熒光體的發(fā)光波長(zhǎng)部分為光譜的峰值。與普通紅色、綠色和藍(lán)色LED的光譜峰值只有一個(gè)相比，白色LED的光譜則有

28、很大不同。例如藍(lán)色領(lǐng)域和黃色領(lǐng)域會(huì)有兩個(gè)發(fā)光強(qiáng)度的峰值，或者在藍(lán)色領(lǐng)域、黃色領(lǐng)域和紅色領(lǐng)域有三個(gè)峰值，甚至還會(huì)出現(xiàn)更多的峰值。這是因?yàn)?，白色LED的白色光是組合了多個(gè)波長(zhǎng)的光獲得的。例如，組合藍(lán)色LED和黃色熒光體時(shí)，峰值在藍(lán)色領(lǐng)域和黃色領(lǐng)域出現(xiàn)。另外，基于藍(lán)色LED的發(fā)光強(qiáng)度的峰值較尖，而基于熒光體的峰值較為平緩。將LED用于液晶面板背照燈時(shí)，最理想的情況是LED的光譜在紅色、綠色和藍(lán)色三個(gè)領(lǐng)域出現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度的峰值。這是因?yàn)長(zhǎng)ED的光最終將經(jīng)由液晶面板的彩色濾光片（紅色、綠色、藍(lán)色）輸出到外部。獲得三個(gè)發(fā)光強(qiáng)度的峰值時(shí)，有使用紅色、綠色和藍(lán)色三種LED的方法，以及通過(guò)改進(jìn)熒光體材料、使用可獲得

29、三個(gè)峰值的白色LED的方法。藍(lán)色LED（bluelightemittingdiodes）指藍(lán)色發(fā)光二極管。發(fā)光波長(zhǎng)的中心為470nm前后。用于照明器具和指示器等藍(lán)色顯示部分的光源、LED顯示屏的藍(lán)色光源以及液晶面板的背照燈光源等。與熒光體材料組合使用可得到白色光。目前的白色LED一般采用藍(lán)色LED與熒光材料相組合的構(gòu)造。藍(lán)色LED得以廣泛應(yīng)用的契機(jī)，是日亞化學(xué)工業(yè)于1993年12月在業(yè)內(nèi)首次開(kāi)發(fā)出了光強(qiáng)達(dá)1cd以上的品種。而在此之前，還沒(méi)有藍(lán)色純度較高且具有實(shí)用光強(qiáng)的LED。因此，采用LED的大尺寸顯示屏無(wú)法實(shí)現(xiàn)全彩顯示。藍(lán)色LED的材料使用氮化鎵（GaN）類半導(dǎo)體。以前曾盛行用硒化鋅（ZnS

30、e）類半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)藍(lán)色LED，但自從1993年12月采用GaN類半導(dǎo)體的高亮度藍(lán)色LED被開(kāi)發(fā)出來(lái)后，藍(lán)色LED的主流就變成了采用GaN類半導(dǎo)體的產(chǎn)品。藍(lán)色LED的構(gòu)造為，在藍(lán)寶石或者SiC底板等的表面上，重疊層積氮化鋁（AlN）半導(dǎo)體層和GaN類半導(dǎo)體層。在稱為活性層、發(fā)藍(lán)色光的部分設(shè)置了使p型GaN類半導(dǎo)體層和n型GaN類半導(dǎo)體層重疊的構(gòu)造。pn結(jié)是制作高亮度LED所必須采用的構(gòu)造。在使用GaN以外材料的紅色等LED中，pn結(jié)很早以前就是主流構(gòu)造。而在1993年高亮度藍(lán)色LED面世之前，采用GaN類材料難以實(shí)現(xiàn)pn結(jié)。原因是制成n型GaN類半導(dǎo)體層雖較為簡(jiǎn)單，但p型GaN系半導(dǎo)體層的制作則較

31、為困難。之后，通過(guò)對(duì)在p型GaN類半導(dǎo)體層和n型GaN類半導(dǎo)體層之間配置的GaN類半導(dǎo)體層采用多重量子阱構(gòu)造，并進(jìn)一步改善GaN類半導(dǎo)體層的質(zhì)量，光強(qiáng)獲得了大幅提高。可見(jiàn)光通信（visiblelightcommunications）指利用肉眼看得見(jiàn)的“可視光”傳遞信息的通信技術(shù)。主要利用照明器具和信號(hào)機(jī)等顯示設(shè)備以及汽車車燈等配備發(fā)光二極管(LED)的設(shè)備發(fā)出的可視光，通過(guò)改變其頻率，或令其閃爍來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)是不存在利用無(wú)線通信時(shí)需要的頻率分配問(wèn)題。在通信速度上，LED燈遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熒光燈。為了實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光通信的實(shí)用化，日本于2008年成立了“可視光通信聯(lián)盟(VLCC：VisualLightCom

32、municationsConsortium)”。目前，已有NTTDoCoMo等通信運(yùn)營(yíng)商，NEC，松下電工，東芝，夏普等設(shè)備廠商以及NHK等加盟。2005年，日本國(guó)土交通省在關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)，對(duì)旅客在抵達(dá)機(jī)場(chǎng)到登機(jī)之前的候機(jī)時(shí)間內(nèi)利用可見(jiàn)光通信的用途進(jìn)行了實(shí)證實(shí)驗(yàn)。除國(guó)土交通省外，松下電器產(chǎn)業(yè)、松下電工、NTTDoCoMo、中川研究所以及日本航空也參與了實(shí)驗(yàn)。發(fā)布資料顯示，熒光燈可實(shí)現(xiàn)10kbit/秒，LED可實(shí)現(xiàn)數(shù)十Mbit/秒的通信速度。2008年，以圖像傳感器作為接收機(jī)，利用燈塔和交通信號(hào)機(jī)的LED可見(jiàn)光通信實(shí)驗(yàn)取得了成功。利用燈塔的光傳遞信息時(shí)的傳輸速度方面，通信距離為2km時(shí)為1022b

33、it/秒，通信距離為1km時(shí)為1200bit/秒。此次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的2km通信距離在當(dāng)時(shí)是采用廣泛擴(kuò)散光源的空間光通信方式中全球最長(zhǎng)的距離。該實(shí)驗(yàn)在千葉縣的九十九里浜進(jìn)行，是作為由海上保安廳、卡西歐計(jì)算機(jī)和東芝參加的“燈塔子項(xiàng)目”的一環(huán)實(shí)施的。LED前照燈（LEDheadlampr）指采用白色LED的汽車前照燈。豐田在2007年5月17日發(fā)布的最高級(jí)混合動(dòng)力車“雷克薩斯LS600h”上全球首次配備了白色發(fā)光二極管（LED）前照燈。壽命長(zhǎng)達(dá)1萬(wàn)小時(shí)，點(diǎn)亮所需時(shí)間不超過(guò)0.1秒。功耗比HID燈的普及產(chǎn)品要低，與HID燈高端產(chǎn)品相當(dāng)，今后如進(jìn)一步改進(jìn)，功耗預(yù)計(jì)會(huì)更低。提高亮度，降低功耗白色LED技術(shù)進(jìn)步

34、顯著，目前已經(jīng)有超過(guò)熒光燈和HID燈，發(fā)光效率達(dá)到100lm/W的產(chǎn)品面世。單個(gè)白色LED的光通量達(dá)到100lm以上的產(chǎn)品也不斷涌現(xiàn)，在照明領(lǐng)域的應(yīng)用正在加速推進(jìn)。雷克薩斯LS600h的汽車前照燈采用了5個(gè)光通量為400lm的白色LED，實(shí)現(xiàn)了輔燈（LowBeam）所必須的亮度。產(chǎn)品由小絲制作所開(kāi)發(fā)。熒光燈型LED（LEDlightbar）旨在取代熒光燈的直線形LED照明器具。許多新涉足LED照明市場(chǎng)的企業(yè)都上市了熒光燈型產(chǎn)品。熒光燈型LED照明器具依其安裝方法可分為3種，分別為（1）卸下原有的鎮(zhèn)流器及逆變器，置換為專用轉(zhuǎn)換器的款式；（2）取下原有的鎮(zhèn)流器及逆變器，直接連線的款式；（3）無(wú)需取下原有的鎮(zhèn)流器及逆變器，直接安裝使用的款式。（1）和（2）需要擁有專業(yè)資格的人員進(jìn)行電氣施工。（2）中，逆變器內(nèi)置在直管內(nèi)的發(fā)光部的背面。（3）雖無(wú)需施工即可輕松安裝，但由于鎮(zhèn)流器和逆變器會(huì)造成電力損失，因此綜合效率不佳。在節(jié)能方面，熒光燈型LED的綜合效率還不及HF型熒光燈。美國(guó)能源部（Dep