《灯具光学基础知识及LED基础基础知识.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《灯具光学基础知识及LED基础基础知识.doc（49页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 灯具光学基础知识及LED基本理论 培训教材目录一、照明相关的光学基本概念。1、光与电磁波- （1）2、光线的基本性质及几何光学的基本定理- （3）3、照明相关的光学单位及术语- （4）4、照明质量- （19）5、灯光照明设计- （22）6、灯光的表现方式- （23）7、国内建筑照明标准值参考GB 50034-2004- （26）二、LED基础知识。1、LED发光原理- (34)2、LED的特性- (35)3、LED的优点与缺点- (39)4、LED的结构及分类-(40)5、LED的应用- (43)6、发光二极管的检测- (48)编 制：审 核： （内部资料，不可外传）本培训资料如有同标准不符
2、之处，一切以标准为准。参考标准：IEC60598，UL153，UL1598,GB70002010-01-28第一部分照明相关的光学基本概念：一、光与电磁波： 光是一种电磁波，它具有电磁波的特性。光波在整个电磁波谱中只站很小的一部分（见图1.1）。速度为：3010000 km/s，波长为780380nm（纳米）。1纳米=10的-9次方米太阳光：波长是780380nm，纯白色。白炽灯：波长为780400nm，缺少紫光，故合成后光色略偏红黄。荧光灯：波长为750310nm，缺少红光，故合成后略带青色或呈青白色。图1.1电磁波频谱图 常用380780nm表示可见光的范围二、三、照明相关的光学单位及术语
3、：（一）光的基本单位1、光通量-光源发射并被人的眼睛接收的能量之和即为光通量。单位：流明（lm）,符号 ,。一般情况下，同类型的灯的功率越高，光通量也越大。（说明 发光体每秒种所发出的光量之总和，即光通量）2、光强-一般来讲，光线都是向不同方向发射的，并且强度各异。光源在某一特定方向角内发射的光通量就叫做光强。单位：坎德拉（cd）。（说明 发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量）3、照度-单位被照面上接收到的光通量称为照度。如果每平方米被照面上接收到的光通量为1（lm），则照度为1(lx)。单位：勒克斯（lx）。1勒克斯（lx）相当于每平方米被照面上光通量为1流明（lm）时的照度。夏季阳光
4、强烈的中午地面照度约5000 lx，冬天晴天时地面照度约2000 lx，晴朗的月夜地面照度约0.2 lx。（说明 发光体照射在被照物体单位面积上的光通量）4、亮度-亮度是表示眼睛从某一方向所看到物体反射光的强度。单位：坎德拉/平方米（cd/m2）。（说明 发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量）（二）术语1、绿色照明-通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明器产品，最终达到高效、舒适、安全、经济、有益于环境和改善人们身心健康并体现现代化文明的照明系统。2、节能灯-指消耗较少的电能而达到较高的光照效果的照明产品，如荧光灯、环型灯、直管型荧光灯、紧凑型荧光灯、LED灯等。
5、3、光通维特率-灯在规定的条件下燃点，灯在寿命期间内一特定时间的光通量与该灯的初始光通量之比，以百分数来表示。 国标要求：2000h不小于78%。 国外先进水平：2000h不小于90%。 美国能源之星：40%额定寿命时不小于80%。 国内水平：注重质量的企业，并采用保护膜工艺，基本都能达到国标。 4、功率因数-交流电路中电压有效值与电流有效值的乘积为视在功率，而有功功率只是其中的一部分。功率因数是灯管的有功功率与视在功率之比。功率因数低，则电流中的谐波含量越高，对电网产生污染，破坏电网的平衡度，无功损耗增加5、显色指数-衡量光源显现实照物体真实颜色能力的参数。显色指数（0-100）高的光源对颜
6、色的再现越接近自然原色。 显色指数低导致颜色失真。以下是常用灯种的显色指数：白炽灯： 95 管型荧光灯：65-80 三基色稀土荧光灯：80左右 高压钠灯： 25-60 金卤灯： 70-906、显色性：光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，是通过与同色温的参考或基准光源（太阳光）下物体外观颜色的比较。显色性高的光源对颜色的表现较好，我们所看到的颜色也就较接近自然原色，显色性低的光源对颜色的表现较差，我们所看到的颜色偏差也较大。显色分两种：1、忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源，其数值接近100，显色性最好。2、效果显色：要鲜明地强调特定色彩，表
7、现美的生活可以利用加色法来加强显色效果。采用低色温光源照射，能使红色更鲜艳；采用中色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。光所发射的光谱内容决定光源的光色，但同样光色可由许多，少数甚至仅仅两个单色光波纵使而成，影响所及，对各个颜色的显色性亦大不相同。二相同光色的光源会有相异的光谱组成，光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的色差(color shift)。色差程度愈大，光源对该色的显色性愈差。显色指数系数（Kau fman）仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。为何会有显色性高低之情形发
8、生？其关键在该光线之分光特性，可见光之波长在380nm至760nm 之范围内， 也就是我们在光谱中，见到的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的范围，如果光源所放射的光之中所含的各色光的比例和自然光相近，则我们眼睛所看到的颜色也较为逼真。再好的装璜、摆设、艺术品、衣服等也会因选择不对的光源而失色。显色指数（0-100）高的光源对颜高的光源对颜色的再现越接近自然原色。显色指数低导致颜色失真。以下是常用灯种的显色指数：灯的种类演色性Ra灯的种类显色性Ra白炽灯100金卤灯65-93卤坞灯100荧光灯51-95高压纳灯42-52高压汞灯25-60节能灯85低压钠灯25指数(Ra)等级显色性一般应用90-100
9、1A优良需要色彩精确对比的场所80-891B需要色彩正确判断的场所60-792普通需要中等显色性的场所40-593对显色性的要求较低，色差较小的场所20-394较差对显色性无具体要求的场所7、光效-光源将电能转化为可见光的效率，即光源消耗每一瓦电能所发出的光，数值越高表示光源的效率越高。从经济（能效）方面考虑，光效是一个重要的参数。单位：流明/瓦（lm/w）。（说明 电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示）白炽灯：8-14lm/W 单端荧光灯：55-80 lm/W 高压钠灯：80-140 lm/W 自镇流荧光灯：50-70 lm/W 金卤灯：60-90 lm/W 卤钨灯：
10、15-20 lm/W8、平均寿命-是指灯的光通维持率达到国家标准规定的要求并能继续燃点至50%的灯达到单只灯寿命时的累计时间（即50%的灯失效时的寿命）。（说明 指一批灯泡至百分之五十的数量损坏时的小时数）9、光色-光色实际上就是色温。大致分为三类 ：暖色5000K。由于光中光谱的组成有差别,因此即使光色相同,灯的显色性也有可能不同。10、色容差:-线光谱较强的气体放电灯发出光的颜色都可视为红、绿、蓝三 种单色光按一定比例混合而成。为了评价颜色光的色度差异，引入了色度坐标的表示法，即为CIE公布的色度图。对节能灯之间的色度差异，国家 标准规定色度容差在6SDCM以内为该灯色度合格，6SDCM以
11、外为不合格。11、经济寿命:- 在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出减至一特定的小时数。单位 小时。此比例用于室外的光源为百分之七十，用于室内的光源如日光灯则为百分之八十。（说明 在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出减至一特定的小时数。此比例用于室外的光源为百分之七十，用于室内的光源如日光灯则为百分之八十。）12、色温：-当光源所发出的光的颜色与“黑体”在某一温度下辐射的颜色相同时，“黑体的温度就称为该光源的色温。“黑体”的温度越高，光谱中蓝色的成分则越多，而红色的成分则越少。例如：白炽灯的光色是暖白色，其色温为2700K左右，而日光色荧光灯的色
12、温则是6400K左右。单位：开尔文（K）。白炽灯的色温一般在2700K左右、日光灯的色温在2700-6400K左右、钠灯的色温在2000K左右光源色温不同，光色也不同，色温在3300K以下有稳重的气氛，温暖的感觉；色温在3000-5000K为中间色温，有爽快的感觉；色温在5000K以上有冷的感觉。不同光源的不同光色组成最佳环境，如表：色温光色气氛效果5000K 清凉(带蓝的白色) 冷的气氛3300-5000K 中间(白) 爽快的气氛5000K清凉(带蓝的白色)冷的气氛3300-5000K中间(白)爽快的气氛3300K温暖(带红的白色)稳重的气氛a. 色温与亮度: 高色温光源照射下，如亮度不高则
13、给人们有一种阴气的气氛；低色温光源照射下，亮度过高会给人们有一种闷热感觉。b. 光色的对比: 在同一空间使用两种光色差很大的光源，其对比将会出现层次效果，光色对比大时，在获得亮度层次的同时，又可获得光色的层次。四、照明质量 1、眩光：是由环境内亮度极高的物体或强烈的亮度引起的。眩光分为直射眩光和反射眩光。直射眩光是由光源发出的光线直接射到人眼所造成的。眩光引起视觉不舒适的原因有： .高度的刺激使瞳孔缩小； .由于角膜或晶体等眼内组织产生光散射，在眼内形成光幕； .视幕受高亮度的刺激，使适应状态破坏。直射眩光的强弱与光源有关，以下情况眩光最显著： .光源周围暗，眼睛适应越暗，眩光越显著。 .光源
14、亮度越高，眩光越显著。 .光源越接近视线，眩光越显著。 .光源的表面积越大，光源数目越多，眩光越显著。一般亮度超过160000cd/就有不舒适的眩光产生。避免方法：控制光源的光线投射方向，使光源不能直接射向人眼，这就要求灯具（或灯罩）具有一定的保护角。如图2.2或表2.2（Y最大取值85度）在观察区内要求亮度足够低，就可以通过改变灯具的反光杯或增加安装高度来解决。有的灯具用透明格栅式或半透明罩来遮住光源，由于发光面积增大而使每个发光的亮度降低，光线就变得柔和而不刺眼。 图2.2 表2.22、照度分布与亮度分布的要求： a、照度的均匀性 工作面上的照度分布要求均匀，为使工作面照度处于比较均匀的状
15、态，CIE要求做到:4.2.1、局部照明和一般照明共用时，工作面上一般照度值宜为总照度值的1/3-1/5，且不宜低于50LX, 局部工作面的照度值最好不要大于平均值的25%。4.2.2、一般照明中的最小照度值与平均照度之比规定在0.7以上。 b、照度的稳定性 c、消除频闪效应五、灯光照明设计 （一）、设计的原则 1.功能性原则 灯光照明设计必须符合功能的要求，根据不同的空间、不同的场合、不同的对象选择不同的照明方式和灯具，并保证恰当的照度和亮度。例如：会议大厅的灯光照明设计应采用垂直式照明，要求亮度分布均匀，避免出现眩光，一般宜选用全面性照明灯具；商店的橱窗和商品陈列，为了吸引顾客，一般采用强
16、光重点照射以强调商品的形象，其亮度比一般照明要高出35倍，为了强化商品的立体感、质感和广告效应，常使用方向性强的照明灯具和利用色光来提高商品的艺术感染力。 2.美观性原则 灯光照明是装饰美化环境和创造艺术气氛的重要手段。为了对室内空间进行装饰，增加空间层次，渲染环境气氛，采用装饰照明，使用装饰灯具十分重要。在现代家居建筑、影剧建筑、商业建筑和娱乐性建筑的环境设计中，灯光照明更成为整体的一部分。灯具不仅起到保证照明的作用，而且十分讲究其造型、材料、色彩、比例、尺度，灯具已成为室内空间的不可缺少的装饰品。灯光设计师通过灯光的明暗、隐现、抑扬、强弱等有节奏的控制，充分发挥灯光的光辉和色彩的作用，采用
17、透射、反射、折射等多种手段，创造温馨柔和、宁静幽雅、怡情浪漫、光辉灿烂、富丽堂皇、欢乐喜庆、节奏明快、神秘莫测、扑朔迷离等艺术情调气氛，为人们的生活环境增添了丰富多彩的情趣。 3.经济性原则 灯光照明并不一定以多为好，以强取胜，关键是科学合理。灯光照明设计是为了满足人们视觉生理和审美心理的需要，使室内空间最大限度地体现实用价值和欣赏价值，并达到使用功能和审美功能的统一。华而不实的灯饰非但不能锦上添花，反而画蛇添足，同时造成电力消耗，能源浪费和经济上的损失，甚至还会造成光环境污染而有损身体的健康。 灯光照明的亮度的标准，由于用途和分辨的清晰度要求不同，选用的标准也各不相同。现将日本工业标准中选用
18、的各种公共建筑的光照亮度标准介绍如下，仅供参考。（后见附表） 4.安全性原则 灯光照明设计要求绝对的安全可靠。由于照明来自电源，必须采取严格的防触电、防断路等安全措施，以避免意外事故的发生。 六、灯光的表现方式 1.面光表现 面光是指室内天棚、墙面和地面做成的发光面。 天棚在光的特点是光照均匀，光线充足，表现形式多种多样。如用日光灯吊顶，光线密度均需一致，以保每个空间都光线充足；又如用大面积筒灯吊顶，天棚上有规律的牛眼灯，犹如夜空星罗棋布；再如结合天棚梁架结构，设计成一个个光井,光线从井格射出，产生别具一格的空间效果。 墙面光一般为图片展览所用。把墙面做成中空双层夹墙，面向展示的一面的墙做成发
19、光墙面，其中嵌有若干个玻璃框，框后设置投光装置，形成发光展览墙面。大型灯箱广告也属于此类照明。 地面光是将地面做成发光地板，通常为舞池设置，多彩的发光地板，其光影和色彩伴随着电子音响的节奏而同步变化，大大增强了舞台表演的艺术气氛。 2.带光表现 所谓带光是将光源布置成长条形的光带。表现形式变化多样，有方形、格子形、条形、条格形、环形（圆环形、椭圆形）、三角形以及其它多边形。如周边平面型光带吊顶、周边凹入型光带吊顶、内框型光带吊顶、内框凹入型光带吊顶、周边光带地板、内框光带地板、环型光带地板、上投光槽、天花凹光槽、地脚凹光槽等等。长条形光带具有一定的导向性，在人流众多的公共场所环境设计中常常用作
20、导向照明，其它几何形光带一般作装饰之用。 3.点光表现 点光是指投光范围小而集中的光源。由于它的光照明度强，大多用于餐厅、卧室、书房以及橱窗、舞台等场所的直接照明或重点照明。点光表现手法多样，有顶光、底光、顺光、逆光、侧光等。 顶光自上而下的照明，类似夏日正午日光直射。光照物体投影小，明暗对比强，不宜不作造型光。 底光自下而上的照明，宜作辅助配光。 顺光来自正前方的照明，投影平淡，光照物体色彩显现完全，但立体感觉差。 逆光来自正后方的照明，光照物体的外轮廓分明，具有艺术魅力的剪影效果，是摄影艺术和舞台天幕中常用的配光方式。 侧光光线自左右及左上，右上，左下，右下方向的照射，光照物体投影明确，立
21、体感较强，层次丰富，是人们最容易接受的光照方式。 4.静止灯光与流动灯光 静止灯光灯具固定不动，光照静止不变，不出现闪烁的灯光为静止灯光。绝大多数室内照明采用静止灯光，这种照明方式，能充分利用光能，并创造出稳定、柔和、和谐的光环境气氛，适用于学校、工厂、办公大楼、商场、展览会等场所。 流动灯光是流动的照明方式，它具有丰富的艺术表现力，是舞台灯光和都市霓虹灯广告设计中常用的手段。如舞台上使用“追光灯”，不断追逐移动的演员，又如用作广告照明的霓虹灯不断地流动闪烁，频频变换颜色，不仅突出了艺术形象，而且渲染了环境艺术气氛。 5.激光 激光是由激光器发射的光束。产生激光束的介质有晶体、玻璃、气体（如氩
22、气、氪气、氦氖混合气等）和染料溶液。某些气体激光器已作为光源用于灯光艺术，其中氦氖激光器是最为常用的一种，它产生红单色光；氩离子激光器产生蓝绿色光和绿光，这两种波长的光可通过衍射光栅分离，形成两束不同颜色的单色光。 不同染料激光器可根据需要产生波长范围在400750mm的任何一种激光。不过染料激光器都是以脉冲方式工作的装置，它必须依靠其激光器或电子闪光灯作驱动源。附表1：国内建筑照明标准值参考GB 50034-20041、 居住建筑 2、居住建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值（Lx）Ra起居室一般活动0.75m水平面10080书写、阅读300卧室一般活动0.75m水平面7580
23、床头、阅读150餐厅0.75m餐桌面15080厨房一般活动0.75m水平面10080操作台台面150卫生间0.75m水平面10080注：宜用混合照明 2、公共建筑 商业建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值(Lx)UGRRa一般商店营业厅0.75m水平面3002280高档商店营业厅0.75m水平面5002280一般超市营业厅0.75m水平面3002280高档超市营业厅0.75m水平面5002280收款台0.75m水平面50080图书馆建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值(Lx)UGRRa一般阅览室0.75m水平面3001980国家、省市及其他重要图书馆的阅览室0.75
24、m水平面5001980老年龄阅览室0.75m餐桌面5001980珍善本与图书阅览室0.75m水平面5001980陈列室、目录厅(出纳厅)0.75m水平面3001980书库0.75m水平面 5080工作间0.75m水平面 3001980办公建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值(Lx)UGRRa普通办公室0.75m水平面 3001980高档办公室0.75m水平面5001980会议室实际工作面 3001980接待室、前台0.75m水平面50080营业厅0.75m水平面3002280设计室0.75m水平面 5001980文件整理、复印、发行室0.75m水平面 30080资料档案室0.75
25、m水平面20080旅馆建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值(Lx)UGRRa客房一般活动区0.75m水平面7580床头0.75m水平面15080写字台台面30080卫生间0.75m水平面15080中餐厅0.75m水平面2002280西餐厅、酒吧间、咖啡厅0.75m水平面10080多功能地面3002280门厅、总服务台地面30080休息厅地面2002280客房层走廊地面5080厨房台面20080洗衣房0.75m水平面20080学校建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值(Lx)UGRRa教室课桌面3001980实验室实验桌面3001980美术教室桌面3001980多媒体教
26、室0.75m水平面3001980教室黑板黑板面30080 医院建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值(Lx)UGRRa治疗室0.75m水平面3001980化验室0.75m水平面5001980手术室0.75m水平面7501980诊室0.75m水平面 3001980候诊室、挂号厅0.75m水平面 2001980病房地面1002280护士站0.75m水平面 30080药房0.75m水平面 5001980重症监护房0.75m水平面3001980展览馆展厅照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值(Lx)UGRRa一般展厅地面2002280高档展厅地面3002280注：高于6m的展厅Ra
27、可降低到60。体育建筑照明质量标准值类别GRRa无彩电转播5050有彩电转播5080注：GR值仅适用于室外体育场地。3、工业建筑工业建筑一般照明标准值房间和场所参考平面及其高度照度标准值(Lx)UGRRa备注通用房间或场所实验室一般0.75m水平面 3002280可另加局部照明精细0.75m水平面 5001980可另加局部照明检验一般0.75m水平面 3002280可另加局部照明精细，有颜色要求0.75m水平面 7501980可另加局部照明计量室，测量室0.75m水平面 5001980可另加局部照明变电站配电装置0.75m水平面 20060变压器室地面10020 4、公用场所公用场所照明标准值
28、房间或场所参考平面及其高度照度标准值(Lx)UGRRa门厅普通地面10060高档地面20080走廊、流动区域普通地面5060高档地面10080楼梯、平台普通地面3060高档地面7580自动扶梯地面15060厕所、浴室地面地面7560高档地面15080电梯前厅普通地面7560高档地面15080休息室地面1002280储藏室、仓库地面10060车库停车间地面752860检修间地面2002560注：居住、公共建筑的动力站、变电站的照明标准值按表选取。第二部分LED基本理论知识（一）LED发光原理 发光二极管是由-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，
29、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。 图1 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，
30、所以光仅在靠近PN结面数m以内产生。 理论和实践证明，光的峰值波长与发光区域的半导体材料禁带宽度g有关，即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3.261.63eV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
31、管。 （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。 图2 由图可见，该发光管所发之光中某一波长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
32、小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。 （3）光谱半宽度: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1/2和视角：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 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
33、IF在0.6IFm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1.43V。在外界温度升高时，VF将下降。 （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。 图4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IR10A以下。（三）LED的优点与缺点LED的优点：1.电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个
34、比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 2.效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。3.适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。 4.稳定性：10万小时，光衰为初始的50%。5.响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。6.对环境污染：无有害金属汞。7.颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色。8.价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的
35、价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上 300500只二极管构成LED的缺点：1、每瓦的流明成本高.2、光效还没有荧光灯或HID高.3、需要驱动器驱动(不如白灯简单)家用照明灯发光效率和平均寿命的比较 :（四）LED的基本结构、及分类 1、LED的结构 LED的封装结构如下图：2、LED的分类2.1、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。
36、散射型发光二极管和达于做指示灯用。 2.2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2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。国外通常把3mm的发光二极管记作T-1；把5mm的记作T-1（3/4）；把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520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2045。 （3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为4590或更大，散射剂的量较大。 2.3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、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。 2.4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10100mcd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。 （五）LED的应用 1、指示类： 2、LCD