LED基礎知識二—亮度、光通量、光效、顯色性、色溫

    單個LED的發(fā)光強度以CD為單位，同時配有視角參數，發(fā)光強度與LED的色彩沒有關系。單管的發(fā)光強度從幾個mCD到五千mCD不等。LED生產廠商所給出的發(fā)光強度指LED在20mA電流下點亮，最佳視角上及中心位置上發(fā)光強度最大的點。封裝LED時頂部透鏡的形狀和LED芯片距頂部透鏡的位置決定了LED視角和光強分布。一般來說相同的LED視角越大，最大發(fā)光強度越小，但在整個立體半球面上累計的光通量不變。

    當多個LED較緊密規(guī)則排放，其發(fā)光球面相互疊加，導致整個發(fā)光平面發(fā)光強度分布比較均勻。在計算顯示屏發(fā)光強度時，需根據LED視角和LED的排放密度，將廠商提供的最大點發(fā)光強度值乘以30％～90％不等，作為單管平均發(fā)光強度。

    一般LED的發(fā)光壽命很長，生產廠家一般都標明為100,000小時以上，實際還應注意LED的亮度衰減周期，亮度衰減周期與LED生產的材料工藝及生產廠商有很大關系，一般在經濟條件許可的情況下應選用亮度衰減較緩慢的日亞等國際品牌。

    配色、白平衡：

    白色是紅綠藍三色按亮度比例混合而成，當光線中綠色的亮度為69%，紅色的亮度為21％，藍色的亮度為10％時，混色后人眼感覺到的是純白色。但LED紅綠藍三色的色品坐標因工藝過程等原因無法達到全色譜的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，稱為配色。

    當為全彩色LED顯示屏進行配色前，為了達到最佳亮度和最低的成本，應盡量選擇三原色發(fā)光強度成大致為3:6:1比例的LED器件組成像素。

    白平衡要求三種原色在相同的調灰值下合成的仍舊為純正的白色。

    原色、基色：

    原色指能合成各種顏色的基本顏色。色光中的原色為紅、綠、藍，下圖為光譜表，表中的三個頂點為理想的原色波長。如果原色有偏差，則可合成顏色的區(qū)域會減小，光譜表中的三角形會縮小，從視覺角度來看，色彩不僅會有偏差，豐富程度減少。

    LED發(fā)出的紅、綠、藍光線根據其不同波長特性和大致分為紫紅、純紅、橙紅、橙、橙黃、黃、黃綠、純綠、翠綠、藍綠、純藍、藍紫等，橙紅、黃綠、藍紫色較純紅、純綠、純藍價格上便宜很多。三個原色中綠色最為重要，因為綠色占據了白色中69％的亮度，且處于色彩橫向排列表的中心。因此在權衡顏色的純度和價格兩者之間的關系時，綠色是著重考慮的對象。

    LED照明術語：

    波長：光的色彩強弱是可以通過數據來描述，這種數據叫波長。能見到的光的波長，范圍在380至780nm之間。單位：納米（nm）

    亮度：亮度是指物體明暗的程度，定義是單位面積的發(fā)光強度。單位：尼特（nit）

    光強：指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范圍內發(fā)出的可見光輻射強弱的物理量。單位：燭光（cd）

    光通量：光源每秒鐘所發(fā)出的可見光量之總和。單位：流明（Lm）

    光效：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。單位：每瓦流明（Lm/w）。

    顯色性：光源對物體呈現的程度，也就是顏色的逼真程度。通常叫做"顯色指數"。單位：Ra。

    色溫：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，黑體的溫度稱為該光源的色溫。單位：開爾文（k）。

    眩光：視野內有亮度極高的物體或強烈的亮度對比，所造成的視覺不舒適稱為眩光，眩光是影響照明質量的重要因素。

    同步性：兩個或兩個以上LED燈在不規(guī)定時間內能正常按程序設定的同步方式運行，同步性是LED燈實現協(xié)調變化的基本要求。

    防護等級：IP防護等級是將燈具依其防塵、防濕氣之特性加以分級，由兩個數字所組成，第一個數字代表燈具防塵、防止外物侵人的等級（分0-6級），第二個數字代表燈具防濕氣、防水侵人的密封程度（分0-8級），數字越大表示其防護等級越高。

    LED行業(yè)及其發(fā)展現狀

    LED產業(yè)鏈：上游磊晶及芯片制作約占LED產品制造成本7成，其發(fā)光顏色與亮度由磊晶材料決定；下游則封裝晶粒，制成各式LED器件與應用產品。LED芯片封裝后可用于照明，由于LED采用半導體制程，LED照明也稱半導體照明，半導體照明完全不同于傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈照明原理，其具有節(jié)能(能耗為白熾燈的1/8~1/10、節(jié)能熒光燈的1/3~1/2)、環(huán)保(可回收、無污染)、可數字化設計等優(yōu)勢，是下一代照明光源，可全面替代白熾燈、熒光燈、汽車燈及各種背光源。

    目前白光LED的發(fā)光效率、可靠性、壽命以及大功率LED封裝等技術等還需要進一步提高，成本需要降到到合理水平才能進入通用照明市場，從目前全球產業(yè)進程看，這一時間預計在2010年前后。但在特種照明市場，白光LED照明會提前導入

    目前從全球來看，手機背光占領LED的大部分市場，在接下來的一波推進潮中，筆記本電腦、高端液晶電視背光及汽車燈將成為LED的新增長點；預計在2010年左右LED在通用照明應用將取得突破。從中國市場看，建筑裝飾照明、室內外顯示屏、交通指示是主要應用市場，隨著國內技術水平提高與規(guī)模擴大，國內企業(yè)在手機背光、NB背光、特種白光照明(包括路燈)、車用LED光源市場的滲透率將持續(xù)提高。而當白光通用照明時代來臨時，整個行業(yè)將步入爆發(fā)性增長的發(fā)展階段。

    國內LED產業(yè)可簡化為兩個階段，第一個階段生產除高亮藍綠以外的的各類光色芯片；目前是第二個階段，即在高亮藍綠芯片外延、制程產業(yè)化技術方面取得突破，這是企業(yè)在LED高亮藍、綠、紅芯片領域領先的重要標志。

    由于白光LED靠藍光芯片+YAG熒光粉封裝出來的，突破藍綠芯片意味著可以生產全色系芯片，意味著突破了產業(yè)發(fā)展的一個關鍵瓶頸。因此，國內部分企業(yè)藍綠芯片的量產意味著國內產業(yè)發(fā)展到一個新的階段，上中游產業(yè)發(fā)展進程會加快。

    目前全球初步形成以亞洲、北美、歐洲三大區(qū)域為中心的LED產業(yè)格局，以日本日亞、豐田合成、美國Cree、Lumileds和歐洲Osram為專利核心的技術競爭格局，這五大企業(yè)之間通過交互授權避免專利糾紛，其它企業(yè)則通過獲得這些企業(yè)的單邊授權避免專利糾紛，五大企業(yè)各具優(yōu)勢，但都專注于各自領域的高端市場，其它企業(yè)則角逐中高端、中低端乃至低端市場，構成產業(yè)的中心—外圍格局。

    作為朝陽產業(yè)，半導體照明產業(yè)的技術仍在處于不斷進步過程中，特別是關系到全球近1000億美元的通用照明市場的半導體照明白光技術還需進一步成熟，所以，盡管日本日亞及豐田合成、美國Cree與Lumileds、歐洲Orsram在世界半導體照明專利市場上暫時處于技術壟斷地位，但全球半導體照明產業(yè)競爭格局還并未完全形成，這不僅指這五大巨頭相互之間的競爭格局還未形成，也包括新的技術涌現會打破這五大巨頭的技術壟斷，還包括目前圍繞這五大巨頭的全球其它公司的競爭格局更不能說已經穩(wěn)定，中國市場也不例外。

    未來的產業(yè)競爭將取決于兩方面，一是技術，這包括提高發(fā)光效率、降低成本的技術，提高器件功率的技術，方向上有現有技術路線的延伸，也有可能出現新的技術路線；也包括獲得高質量產品的工藝技術，如提高可靠性、一致性和壽命，以及外圍如照明系統(tǒng)設計及驅動芯片設計技術；二是規(guī)模，一方面是由于規(guī)模大可以降低成本，市場議價能力強；另一方面，化合物外延片與集成電路制造用的硅片很大不同在于即使同一片外延上制作出來的芯片性能也可能有較大差別，這對一致性要求比較高的應用領域(典型的如液晶面板背光)而言，一片外延上只有一部分符合要求，但對規(guī)模大的企業(yè)而言，其有多層次的市場結構，可以將不符合某一市場要求的芯片產品調配至另一市場，公司總的產出效率得到充分提高。