LED的色彩與工藝:制造LED的材料不同,可以產生具有不同能量的光子,借此可以控制LED所發出光的波長,也就是光譜或顏色。歷史上第壹個LED所使用的材料是砷(As)化鎵(Ga) ,發出的光線為紅外光譜。另壹種常用的LED材料為磷(P)化鎵(Ga),發出的光線為綠光。
由於制造采用了鎵、砷、磷三種元素,所以俗稱這些LED為三元素發光管。而GaN(氮化鎵)的藍光 LED 、GaP 的綠光 LED和GaAs紅外光LED,被稱為二元素發光管。而目前最新的工藝是用混合鋁(Al)、鈣(Ca) 、銦(In)和氮(N)四種元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED,可以涵蓋所有可見光以及部份紫外光的光譜範圍。
發光強度:
發光強度的衡量單位有照度單位(勒克司Lux)、光通量單位(流明Lumen)、發光強度單位(燭光 Candle power),
1CD(燭光)指完全輻射的物體,在白金凝固點溫度下,每六十分之壹平方厘米面積的發光強度。
1L(流明)指1 CD燭光照射在距離為1厘米,面積為1平方厘米的平面上的光通量。
1Lux(勒克司)指1L的光通量均勻地分布在1平方米面積上的照度。
壹般主動發光體采用發光強度單位燭光 CD,如白熾燈、LED等;反射或穿透型的物體采用光通量單位流明L,如LCD投影機等;而照度單位勒克司Lux,壹般用於攝影等領域。三種衡量單位在數值上是等效的,但需要從不同的角度去理解。比如:如果說壹部LCD投影機的亮度(光通量)為1600流明,其投影到全反射屏幕的尺寸為60英寸(1平方米),則其照度為1600勒克司,假設其出光口距光源1厘米,出光口面積為1平方厘米,則出光口的發光強度為1600CD。而真正的LCD投影機由於光傳播的損耗、反射或透光膜的損耗和光線分布不均勻,亮度將大打折扣,壹般有50%的效率就很好了。
實際使用中,光強計算常常采用比較容易測繪的數據單位或變向使用。對於LED顯示屏這種主動發光體壹般采用CD/平方米作為發光強度單位,並配合觀察角度為輔助參數,其等效於屏體表面的照度單位勒克司;將此數值與屏體有效顯示面積相乘,得到整個屏體的在最佳視角上的發光強度,假設屏體中每個像素的發光強度在相應空間內恒定,則此數值可被認為也是整個屏體的光通量。壹般室外LED顯示屏須達到4000CD/平方米以上的亮度才可在日光下有比較理想的顯示效果。普通室內LED,最大亮度在700~2000 CD/平方米左右。
單個LED的發光強度以CD為單位,同時配有視角參數,發光強度與LED的色彩沒有關系。單管的發光強度從幾個mCD到五千mCD不等。LED生產廠商所給出的發光強度指LED在20mA電流下點亮,最佳視角上及中心位置上發光強度最大的點。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。壹般來說相同的LED視角越大,最大發光強度越小,但在整個立體半球面上累計的光通量不變。
當多個LED較緊密規則排放,其發光球面相互疊加,導致整個發光平面發光強度分布比較均勻。在計算顯示屏發光強度時,需根據LED視角和LED的排放密度,將廠商提供的最大點發光強度值乘以30%~90%不等,作為單管平均發光強度。
壹般LED的發光壽命很長,生產廠家壹般都標明為100,000小時以上,實際還應註意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,壹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,混色後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,且處於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,範圍在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。也即表示光源在壹定方向和範圍內發出的可見光輻射強弱的物理量。單位:燭光(cd)
光通量:光源每秒鐘所發出的可見光量之總和。單位:流明(Lm)
光效:光源發出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源節能的重要指標。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:光源發射光的顏色與黑體在某壹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,第壹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。