發(fā)光字制作中常見問題的解決技巧LED照明

LED綠達(dá)照明k4t發(fā)光字制作中常見問題的解決技巧隨著我國(guó)改革開放加入WTO以來(lái)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。各級(jí)地方政府為吸引外資、發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)積極創(chuàng)造條件，對(duì)城市環(huán)境的亮化、美化工作，己經(jīng)列入到各級(jí)政府的議事日程上來(lái)了。對(duì)新招牌廣告制定了“白天美化，夜間亮化”的新標(biāo)準(zhǔn)。而現(xiàn)有的廣告產(chǎn)品——鐵皮字、銅字、燈箱、霓虹燈，己達(dá)不到政府制定的“白天美化，晚間亮化”標(biāo)準(zhǔn)，正在逐漸退出市場(chǎng)。LED發(fā)光字以它白天美觀,夜晚亮麗,省電節(jié)能,經(jīng)久耐用的諸多優(yōu)點(diǎn)已面市,就以燎原之勢(shì)迅速走紅。但是，LED光源應(yīng)用于廣告行業(yè)（發(fā)光字）制作，也出現(xiàn)了很多不盡人意的問題。

一：常見問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.LED使用壽命短：正規(guī)廠商生產(chǎn)的LED的理論使用壽命一般為80000個(gè)小時(shí)左右。而現(xiàn)在很多的發(fā)光字沒用夠一年就開始頻繁更換LED模組，給客戶和廣告制作商都帶來(lái)了很多麻煩和經(jīng)濟(jì)損失。

2.顏色衰減得非?？欤簞偘惭b好的發(fā)光字發(fā)出的顏色純正明亮，可使用不到一年顏色就明顯黯淡下來(lái)了。是字體變得紅不紅、綠不綠的非常難看。

3.顏色不勻，色差明顯：主要表現(xiàn)在純白色LED制作的體積較大的發(fā)光字上。在裝配時(shí)單個(gè)模組表現(xiàn)不明顯，整個(gè)字體裝配完整后，色差就明顯表現(xiàn)出來(lái)了，整個(gè)字面象地圖一樣，一片白、一片藍(lán)、一片黃。

4.字體部分筆畫、整體突然不亮或時(shí)亮?xí)r不亮：發(fā)光字在使用一段時(shí)間后局部或整個(gè)字體光源開始出現(xiàn)閃爍、時(shí)亮?xí)r不亮，直至完全不亮。

5.字體輸出功率較大，省電節(jié)能不明顯。

二.常見問題的解決方法

根據(jù)我們長(zhǎng)期對(duì)發(fā)光字的制作研究，總結(jié)出了徹底解決以上問題的較為滿意的方法：

1.購(gòu)買正規(guī)廠家生產(chǎn)的合格LED單顆燈粒（需有廠家提供的質(zhì)量參數(shù)說(shuō)明），自己制作模組。切莫在電子市場(chǎng)貪圖便宜購(gòu)買LED單顆燈?；蛞阎谱骱玫哪K。如需購(gòu)買模塊，應(yīng)看清模塊上安裝了幾顆電阻，安裝一顆電阻的模塊最好不要使用。電阻在模塊中所起的是限流作用，很容易發(fā)熱。長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用，一旦電阻燒壞，這個(gè)模組就不亮了。LED燈一般不會(huì)壞。不要把模組扔掉，只需更換一只相同阻值的電阻即可正常使用。這樣可為制作單位節(jié)省開支。為了減少麻煩、節(jié)省開支，最好選用安裝有兩顆電阻的模組。另外，對(duì)制作模組的供應(yīng)商的生產(chǎn)設(shè)施要有所了解，看其在制作模組時(shí)是否采用了防靜電設(shè)施。如果沒有附加防靜電設(shè)施，在使用中即使電阻沒有被燒壞，LED燈也很容易被擊穿損壞。

2.LED燈安全的使用電流一般為20毫安，超過這個(gè)數(shù)值，雖然亮度會(huì)增加一些，但是顏色的衰減會(huì)明顯加快。所以，在購(gòu)買已組裝好的LED模組時(shí)一定要測(cè)試它的輸出電流值。低于20毫安亮度不夠，超過22毫安影響LED壽命，使顏色衰減加快。

3.白色的LED燈在出廠前都要經(jīng)過分光分色（沒經(jīng)過分光分色的LED有的發(fā)出的光是純白、有的偏藍(lán)、有的發(fā)黃），分光分色儀價(jià)格昂貴，一般的小廠沒有該種設(shè)備，所以生產(chǎn)的白光一般都是拿到大廠進(jìn)行分光分色的，由于不是自己廠的產(chǎn)品，分光分色就不會(huì)那么仔細(xì)。有些小廠干脆就不分光分色。他們一般都是以低價(jià)格來(lái)拉客戶的。所以在購(gòu)買白光LED時(shí)不要一味的貪圖便宜，一定要購(gòu)買同一廠家、同一批次、同一色號(hào)的LED發(fā)光管單顆粒燈或模組來(lái)制作同一批次的發(fā)光字。

4.現(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的發(fā)光模組，大多是利用插接線連接的。這樣，廣告制作商在安裝發(fā)光模組時(shí)方便快捷。但是也出現(xiàn)了一些新的問題，由于插接件在長(zhǎng)時(shí)間的使用過程中受空氣中的潮氣侵蝕容易氧化導(dǎo)致接觸不良，使局部或全部電路瞬間斷電或徹底斷電，導(dǎo)致字體光源閃爍或不亮。解決辦法為：（1）.制作模塊時(shí)不用接插件，直接用銅鍍錫導(dǎo)線連接后用活性炭焊錫焊牢。（2）.采用人造瑪瑙制作全密閉的空心立體發(fā)光字，隔絕光源與空氣的接觸。

5.盡量采用五顆燈一組的LED發(fā)光模組，這樣燈的數(shù)量沒有改變，而功率則減少了五分之二。責(zé)任編輯：hcyLED數(shù)據(jù)測(cè)量方法大全LED照明與光色測(cè)量

摘要：固體照明是未來(lái)照明的主導(dǎo)方向，而LED照明又是固體照明的主要組成部分，是理想的下一代照明器件。LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開光色測(cè)量技術(shù)。文章從LED照明的發(fā)展要求出發(fā)，對(duì)LED照明的光色測(cè)量進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：LED照明；光色測(cè)量；照明評(píng)價(jià)；

1、前言：發(fā)光二極管（LED）作為新興的發(fā)光體，具有電光效率高、體積小、壽命長(zhǎng)、電壓低、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是新一代照明的首選器件。LED的發(fā)展受到國(guó)內(nèi)外的普遍關(guān)注，新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮。近年來(lái)，LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，光效不斷增加，亮度不斷提高。如今，LED已經(jīng)在眾多場(chǎng)合得到大量應(yīng)用，尤其是白光LED技術(shù)的不斷進(jìn)步，使其在照明領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸普及。LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展如圖1所示。

2、LED的工作原理：發(fā)光二極管（LED）是一種能把電能轉(zhuǎn)化為光能的固體器件，它的結(jié)構(gòu)主要由ＰN結(jié)芯片、電極和光學(xué)等系統(tǒng)組成。LED的基本工作原理是一個(gè)電光轉(zhuǎn)換的過程，當(dāng)一個(gè)正向偏壓施加于ＰN結(jié)兩端，由于ＰN結(jié)勢(shì)壘的降低，Ｐ區(qū)的正電荷將向N區(qū)擴(kuò)散，N區(qū)的電子也向Ｐ區(qū)擴(kuò)散，同時(shí)在兩個(gè)區(qū)域形成非平衡電荷的積累。由于電流注入產(chǎn)生的少數(shù)載流子相對(duì)不穩(wěn)定，對(duì)于ＰN結(jié)系統(tǒng)，注入到價(jià)帶中的非平衡空穴要與導(dǎo)帶中的電子復(fù)合，其中多余的能量將以光的形式向外輻射，電子和空穴的能量差越大，產(chǎn)生的光子能量就越高。能量級(jí)差大小不同，產(chǎn)生光的頻率和波長(zhǎng)就不同，相應(yīng)的光的顏色就會(huì)不同。LED工作原理如圖2所示

3、LED的光參數(shù)

3.1光通量：光通量是光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量，即輻射功率（或輻射通量）能夠被人眼視覺系統(tǒng)所感受到的那部分有效當(dāng)量。光通量的符號(hào)為Φ，單位為流明（LM）。根據(jù)光譜輻射通量Φ（λ），由下式可確定光通量：Φ=Km■Φ（λ）gV（λ）dλ

式中，Ｖ（λ）—相對(duì)光譜光視效率；Km—輻射的光譜光視效能的最大值，單位為L(zhǎng)M/W。1977年由國(guó)際計(jì)量委員會(huì)確定Km值為683Lm/W（λM＝555NM）.

3.2光強(qiáng)度：光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度I是該光源在該方向的立體角元內(nèi)傳輸?shù)墓馔浚洇党栽摿Ⅲw角元ｄΩ之商，即：

I=■發(fā)光強(qiáng)度的單位是坎德拉（Cｄ），1Cｄ＝1LM/1ｓｒ?？臻g各個(gè)方向的光強(qiáng)之和就是光通量。

3.3光亮度：光源發(fā)光表面上某一點(diǎn)處的亮度L，是該面元ｄＳ在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度除以該面元在垂直于給定方向平面上的正投影面積之商，即：L=■單位為坎德拉每平方米（Cｄ/M2）。當(dāng)發(fā)光表面與測(cè)量方向垂直時(shí)，則Cｏｓθ＝1。

3.4光照度：表面上一點(diǎn)的照度E是入射在包含該點(diǎn)面元上的光通量ｄΦ除以該面元面積ｄＳ之商。即：E=■單位為勒克斯（Lｘ），1Lｘ＝1LM/M2。

3.5其他參數(shù)：LED的光參數(shù)還包括：光譜、色品坐標(biāo)、主波長(zhǎng)和色純度、色溫和相關(guān)色溫、顯色性和顯色指數(shù)等。

4LED光色測(cè)量的必要性

4.1避免危害：LED與傳統(tǒng)的照明燈不同，它具有點(diǎn)光源、高亮度、窄光束輸出等特點(diǎn)。當(dāng)LED應(yīng)用于照明器具時(shí)，如果對(duì)出光角不加以嚴(yán)格的控制就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的眩光，某些高亮度LED產(chǎn)品甚至?xí)?duì)人體造成光輻射危害。光色測(cè)量可為L(zhǎng)ED的安全使用提供指導(dǎo)。

4.2促進(jìn)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展：LED的光色測(cè)量能提供大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可作為判定LED產(chǎn)品合格與否的標(biāo)準(zhǔn)，并可為改進(jìn)LED的設(shè)計(jì)、制造提供依據(jù)。

5LED的光色測(cè)量方法

5.1光通量的測(cè)量

5.1.1積分法：測(cè)得LED在各個(gè)方向的光強(qiáng)，然后對(duì)這些光強(qiáng)值進(jìn)行計(jì)算，從而得到LED的總光通量（如圖3所示）。

5.1.2積分球法：積分球又稱為光通球，是一個(gè)中空的完整球殼。內(nèi)壁涂白色漫反射層，且球內(nèi)壁各點(diǎn)漫射均勻。光源在球壁上任意一點(diǎn)上產(chǎn)生的光照度是由多次反射光產(chǎn)生的光照度疊加而成的。由積分學(xué)原理可知，球面上任意一點(diǎn)的光照度為與光源光通量成正比，因此可利用已知光通量的標(biāo)準(zhǔn)燈與被測(cè)燈進(jìn)行比較得到被測(cè)燈的光通量，如圖4（a）所示。但是由于標(biāo)準(zhǔn)燈與被測(cè)燈的物理結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)的不同（如吸收），在利用積分球法測(cè)試光通量時(shí)需要對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行修正，可采用輔助燈的方法，如圖4（b）所示。

5.1.32π立體角光通量的測(cè)試：利用積分球法測(cè)試LED光通量時(shí)還有一種測(cè)試結(jié)構(gòu)（如圖5所示），稱為前射光通量的測(cè)試或2π立體角光通量。該測(cè)試并不是測(cè)試LED的總光通量，但人們常常將其與測(cè)試LED的總光通量相混淆。

5.2光強(qiáng)度測(cè)量：對(duì)于LED光強(qiáng)的測(cè)試，CIE－127規(guī)定了兩種測(cè)試條件，如圖6和表所示。

5.3光亮度：LED亮度的測(cè)試通常應(yīng)用在測(cè)試LED芯片的亮度和評(píng)價(jià)LED光輻射安全性的過程中。測(cè)試一般采用成像法，對(duì)于芯片的測(cè)試可以采用顯微成像進(jìn)行測(cè)量，如圖7所示。

5.4光照度測(cè)量：嚴(yán)格地說(shuō)，光照度實(shí)際上并不能算是LED的光學(xué)參數(shù)，照度是表示被照射表面受照程度的光學(xué)量，而且測(cè)試單個(gè)LED對(duì)某點(diǎn)或某面的照度沒有太大意義，因?yàn)橐话闱闆r下對(duì)實(shí)際場(chǎng)合的照明都是由多個(gè)LED共同完成的。

5.5其他參數(shù)的測(cè)量：其他如色品坐標(biāo)、主波長(zhǎng)和色純度、色溫和相關(guān)色溫、顯色性和顯色指數(shù)等參數(shù)的測(cè)試，可以利用相關(guān)色度計(jì)或者采用光譜儀進(jìn)行。

6LED的光輻射安全性測(cè)試與評(píng)價(jià)：近年來(lái)，LED的光輻射安全受到越來(lái)越多的關(guān)注，因此本文也對(duì)此作一簡(jiǎn)單介紹。浙江大學(xué)三色儀器有限公司在國(guó)內(nèi)首先開展了光輻射安全測(cè)試的研究，并與國(guó)家電光源檢測(cè)中心共同起草了非相干光源的光生物安全性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。目前，浙大三色在LED的光輻射安全測(cè)試方面又取得新的進(jìn)展，為ＰｈILIｐｓ公司進(jìn)行了照明LED測(cè)試工作，研究完成了具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LED輻射安全檢測(cè)系統(tǒng)。下面以我們做的測(cè)試實(shí)例介紹LED光輻射安全性測(cè)試與評(píng)價(jià)的過程。

6.1被測(cè)白光LED

6.1.1LED工作條件：燈管電流0．417A，電壓12Ｖ直流，功率5W。

6.1.2實(shí)物圖與光譜分布（如圖8所示）

6.2表觀光源的測(cè)試：如圖9所示，我們利用表觀光源測(cè)試系統(tǒng)對(duì)白光LED進(jìn)行了測(cè)試，這9幅圖是在0°（正對(duì)）和90°方向上間隔10°拍攝得到的表觀光源像。理論上我們應(yīng)該按各個(gè)方向進(jìn)行光安全的測(cè)試評(píng)價(jià)，但是為簡(jiǎn)單起見，本文只對(duì)0°方向的情況進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)（因?yàn)樵摲较蚬廨敵鲎顝?qiáng)），其他角度可以此類推。0°方向表觀光源大小為直徑2．5CM的圓斑。

6.3測(cè)試條件1：按照IEC－60825要求，首先按測(cè)試條件1進(jìn)行測(cè)試。白光LED出孔距光接收口2M，光接收口直徑50MM。

測(cè)試結(jié)果分析：1類AEL計(jì)算400～600NM的光化學(xué)危害：未超過規(guī)定AEL400～700NM的熱危害：未超過規(guī)定AEL700～1400NM的AEL：未超過規(guī)定AEL結(jié)論：該白光LED在測(cè)試條件1下測(cè)得的光輻射輸出未超過1類激光產(chǎn)品的AEL規(guī)定。

6.4測(cè)試條件2白光LED光出射孔距光接收口100M，光接收口直徑為7MM。測(cè)試結(jié)果分析：（1）1類AEL計(jì)算

400～600NM的光化學(xué)危害AEL：超過規(guī)定AEL結(jié)論：該白光LED超過1類激光產(chǎn)品光化學(xué)危害AEL規(guī)定，不屬于1類產(chǎn)品。（2）2類AEL的計(jì)算400～700NM的AEL：未超過規(guī)定AEL700～1400NM的AEL：未超過規(guī)定AEL結(jié)論：該白光LED在測(cè)試條件2下測(cè)試未超過2類激光產(chǎn)品AEL規(guī)定。

6.5輻照度或輻亮度測(cè)試條件：上述測(cè)試過程中測(cè)試條件2和輻照度或輻亮度測(cè)試條件的測(cè)試結(jié)構(gòu)相同，而1M類AEL參照1類AEL的規(guī)定，因此由以上分析可知，該白光LED光輻射輸出超過了1M類的AEL。

6.6結(jié)論：綜合以上分析可知，被測(cè)白光LED產(chǎn)品屬于2類LED產(chǎn)品，長(zhǎng)時(shí)間直視該LED會(huì)傷害人眼的視網(wǎng)膜。但是一般情況下，由于人眼有眨眼等自然回避反應(yīng)，因此不會(huì)對(duì)人眼造成傷害。通過以上介紹可知：LED光輻射安全性的測(cè)試與評(píng)價(jià)是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，涉及許多方面的內(nèi)容。但是LED光輻射安全性的測(cè)試與評(píng)價(jià)已經(jīng)逐漸成為L(zhǎng)ED產(chǎn)品測(cè)試中必不可少的內(nèi)容，例如，目前所有銷往歐洲的LED產(chǎn)品都必須按照EN－60825（等同于IEC－60825）標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過嚴(yán)格的檢驗(yàn)。因此，我們應(yīng)該加大這一領(lǐng)域的研究投入。

7、LED光色測(cè)量與照明評(píng)價(jià)：LED照明的最終目的是取得最佳的照明效果，而判斷照明效果的好壞取決于LED的光色測(cè)量。

7.1對(duì)現(xiàn)在照明的評(píng)價(jià)：現(xiàn)行的照明評(píng)價(jià)主要是根據(jù)幾個(gè)主要光學(xué)基本量：光通量、光亮度、光強(qiáng)度和光照度等，其中前三個(gè)基本量主要用于光源的評(píng)價(jià)，光照度則是對(duì)光源光輻射作用面的評(píng)價(jià)。這些光學(xué)基本量是根據(jù)人眼的生物物理特性得到的，也是一個(gè)國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）認(rèn)可的光譜光視效率函數(shù)Ｖ（λ）與對(duì)應(yīng)的輻射度量加權(quán)積分的結(jié)果，滿足以下關(guān)系：

光度量（λ）=KmgV（λ）輻射度量（λ）式中，KM—683LM/W.

7.2存在的問題與不足：人眼的生物物理機(jī)理非常復(fù)雜，不同情況下對(duì)光刺激的響應(yīng)也不同，大體上可以分為明視覺、暗視覺和中間視覺，其中中間視覺尤其復(fù)雜，因此上述的光譜光視效率并不能確切地表示照明的實(shí)際效果。如圖10所示，同一個(gè)光源在明視覺和暗視覺下對(duì)人眼造成的刺激值明顯不同。另外，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的照明評(píng)價(jià)缺乏對(duì)光生物安全性的考慮，這可能會(huì)對(duì)人體造成不同程度的危害。

7.3解決方法

7.3.1測(cè)試方法與儀器：采用全光譜法測(cè)得LED的光譜分布，再利用光譜儀進(jìn)