一、引言
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)能和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是下一代照明器件的不二之選。LED的發(fā)展受到國內(nèi)外的普遍關(guān)注，新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮。近年來，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)滲透到了大量的應(yīng)用場(chǎng)合，尤其是白光LED技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用也已經(jīng)越來越普及。
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圖1：LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
1、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)系統(tǒng)等組成。LED的基本的工作原理是一個(gè)電光轉(zhuǎn)換過程，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)載流子是不穩(wěn)定的，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)生的光子的能量就越高。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)的光的顏色就不同。
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圖2：LED的工作原理
2、LED的光參數(shù)
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圖3：LED的主要光參數(shù)
(1)光通量
光通量是光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量，也即輻射功率(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。
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式中V(λ)為相對(duì)光譜光視效率，Km為輻射的光譜光視效能的最大值，單位為lm/W，1977年由國際計(jì)量委員會(huì)確定Km值為683lm/W(λm=555nm)。
(2)光強(qiáng)度
光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度是該光源在該方向的立體角元dΩ內(nèi)傳輸?shù)墓馔縟Φ除以該立體角元之商，即：
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發(fā)光強(qiáng)度的單位是坎德拉(cd)，1cd=1lm/1sr。空間各個(gè)方向的光強(qiáng)之和就是光通量。
(3)光亮度
光源發(fā)光表面上某一點(diǎn)處的亮度是該面元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的平面上的正投影面積之商，即：
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單位為坎德拉每平方米(cd/㎡)。當(dāng)發(fā)光表面與測(cè)量方向垂直時(shí)，則cosθ=1。
(4)光照度
表面上一點(diǎn)的照度是入射在包含該點(diǎn)面元上的光通量dΦ除以該面元面積dS之商。即：
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單位為勒克斯(lx)，1lx=1lm/㎡。
(5)其它
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。
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