LED基礎知識
LED是取自(zì)LightEmittingDiode三個字的縮寫，中文譯為(wèi)"發光(guāng)二極管"，顧名思義發光(guāng)二極管是一(yī)種可(kě)以将電能(néng)轉化為(wèi)光(guāng)能(néng)的電子器件具有二極管的特性。目前不同的發光(guāng)二極管可(kě)以發出從(cóng)紅(hóng)外(wài)到藍(lán)間(jiān)不同波長(cháng)的光(guāng)線，目前發出紫色乃至紫外(wài)光(guāng)的發光(guāng)二極管也已經誕生。除此之外(wài)還有在藍(lán)光(guāng)LED上(shàng)塗上(shàng)熒光(guāng)粉，将藍(lán)光(guāng)轉化成白光(guāng)的白光(guāng)LED。
LED的色彩與工(gōng)藝：
制造LED的材料不同，可(kě)以産生具有不同能(néng)量的光(guāng)子，借此可(kě)以控制LED所發出光(guāng)的波長(cháng)，也就是光(guāng)譜或顔色。曆史上(shàng)第一(yī)個LED所使用的材料是砷(As)化镓(Ga),其正向PN結壓降(VF，可(kě)以理解為(wèi)點亮或工(gōng)作(zuò)電壓)為(wèi)1.424V，發出的光(guāng)線為(wèi)紅(hóng)外(wài)光(guāng)譜。另一(yī)種常用的LED材料為(wèi)磷(P)化镓(Ga)，其正向PN結壓降為(wèi)2.261V，發出的光(guāng)線為(wèi)綠(lǜ)光(guāng)。
基于這(zhè)兩種材料，早期LED工(gōng)業運用GaAs1-xPx材枓結構，理論上(shàng)可(kě)以生産從(cóng)紅(hóng)外(wài)光(guāng)一(yī)直到綠(lǜ)光(guāng)範圍內(nèi)任何波長(cháng)的LED，下(xià)标X代表磷元素取代砷元素的百分比。一(yī)般通(tōng)過PN結壓降可(kě)以确定LED的波長(cháng)顔色。其中典型的有GaAs0.6P0.4的紅(hóng)光(guāng)LED，GaAs0.35P0.65的橙光(guāng)LED，GaAs0.14P0.86的黃光(guāng)LED等。由于制造采用了(le)鎵、砷、磷三種元素，所以俗稱這(zhè)些LED為(wèi)三元素發光(guāng)管。而GaN（氮化镓）的藍(lán)光(guāng)LED、GaP的綠(lǜ)光(guāng)LED和(hé)GaAs紅(hóng)外(wài)光(guāng)LED，被稱為(wèi)二元素發光(guāng)管。而目前最新的工(gōng)藝是用混合鋁(Al)、鈣(Ca)、铟(In)和(hé)氮(N)四種元素的AlGaInN的四元素材料制造的四元素LED，可(kě)以涵蓋所有可(kě)見(jiàn)光(guāng)以及部份紫外(wài)光(guāng)的光(guāng)譜範圍。
發光(guāng)強度：
發光(guāng)強度的衡量單位有照度單位（勒克司Lux）、光(guāng)通(tōng)量單位（流明(míng)Lumen）、發光(guāng)強度單位（燭光(guāng)Candlepower）
1CD（燭光(guāng)）指完全輻射的物(wù)體，在白金(jīn)凝固點溫度下(xià)，每六十分之一(yī)平方厘米面積的發光(guāng)強度。（以前指直徑為(wèi)2.2厘米，質量為(wèi)75.5克的鲸油燭，每小時(shí)燃燒7.78克，火(huǒ)焰高度為(wèi)4.5厘米，沿水平方向的發光(guāng)強度）
1L（流明(míng)）指1CD燭光(guāng)照射在距離為(wèi)1厘米，面積為(wèi)1平方厘米的平面上(shàng)的光(guāng)通(tōng)量。
1Lux（勒克司）指1L的光(guāng)通(tōng)量均勻地(dì)分布在1平方米面積上(shàng)的照度。
一(yī)般主動發光(guāng)體采用發光(guāng)強度單位燭光(guāng)CD，如(rú)白熾燈、LED等；反射或穿透型的物(wù)體采用光(guāng)通(tōng)量單位流明(míng)L，如(rú)LCD投影機等；而照度單位勒克司Lux，一(yī)般用于攝影等領域。三種衡量單位在數(shù)值上(shàng)是等效的，但(dàn)需要(yào)從(cóng)不同的角度去理解。比如(rú)：如(rú)果說一(yī)部LCD投影機的亮度（光(guāng)通(tōng)量）為(wèi)1600流明(míng)，其投影到全反射屏幕的尺寸為(wèi)60英寸（1平方米），則其照度為(wèi)1600勒克司，假設其出光(guāng)口距光(guāng)源1厘米，出光(guāng)口面積為(wèi)1平方厘米，則出光(guāng)口的發光(guāng)強度為(wèi)1600CD。而真正的LCD投影機由于光(guāng)傳播的損耗、反射或透光(guāng)膜的損耗和(hé)光(guāng)線分布不均勻，亮度将大打折扣，一(yī)般有50％的效率就很(hěn)好了(le)。
實際使用中，光(guāng)強計算常常采用比較容易測繪的數(shù)據單位或變向使用。對于LED顯示屏這(zhè)種主動發光(guāng)體一(yī)般采用CD／平方米作(zuò)為(wèi)發光(guāng)強度單位，并配合觀察角度為(wèi)輔助參數(shù)，其等效于屏體表面的照度單位勒克司；将此數(shù)值與屏體有效顯示面積相乘，得到整個屏體的在最佳視(shì)角上(shàng)的發光(guāng)強度，假設屏體中每個像素的發光(guāng)強度在相應空間(jiān)內(nèi)恒定，則此數(shù)值可(kě)被認為(wèi)也是整個屏體的光(guāng)通(tōng)量。一(yī)般室外(wài)LED顯示屏須達到4000CD／平方米以上(shàng)的亮度才可(kě)在日光(guāng)下(xià)有比較理想的顯示效果。普通(tōng)室內(nèi)LED，最大亮度在700～2000CD／平方米左右。 單個LED的發光(guāng)強度以CD為(wèi)單位，同時(shí)配有視(shì)角參數(shù)，發光(guāng)強度與LED的色彩沒有關系。單管的發光(guāng)強度從(cóng)幾個mCD到五千mCD不等。LED生産廠商所給出的發光(guāng)強度指LED在20mA電流下(xià)點亮，最佳視(shì)角上(shàng)及中心位置上(shàng)發光(guāng)強度最大的點。封裝LED時(shí)頂部透鏡的形狀和(hé)LED芯片距頂部透鏡的位置決定了(le)LED視(shì)角和(hé)光(guāng)強分布。一(yī)般來說相同的LED視(shì)角越大，最大發光(guāng)強度越小，但(dàn)在整個立體半球面上(shàng)累計的光(guāng)通(tōng)量不變。 當多個LED較緊密規則排放，其發光(guāng)球面相互疊加，導緻整個發光(guāng)平面發光(guāng)強度分布比較均勻。在計算顯示屏發光(guāng)強度時(shí)，需根據LED視(shì)角和(hé)LED的排放密度，将廠商提供的最大點發光(guāng)強度值乘以30％～90％不等，作(zuò)為(wèi)單管平均發光(guāng)強度。
一(yī)般LED的發光(guāng)壽命很(hěn)長(cháng)，生産廠家一(yī)般都(dōu)标明(míng)為(wèi)100,000小時(shí)以上(shàng)，實際還應注意LED的亮度衰減周期，如(rú)大部分用于汽車尾燈的UR紅(hóng)管點亮十幾至幾十小時(shí)後，亮度就隻有原來的一(yī)半了(le)。亮度衰減周期與LED生産的材料工(gōng)藝有很(hěn)大關系，一(yī)般在經濟條件許可(kě)的情況下(xià)應選用亮度衰減較緩慢(màn)的四元素LED。
配色、白平衡：
白色是紅(hóng)綠(lǜ)藍(lán)三色按亮度比例混合而成，當光(guāng)線中綠(lǜ)色的亮度為(wèi)69%，紅(hóng)色的亮度為(wèi)21％，藍(lán)色的亮度為(wèi)10％時(shí)，混色後人(rén)眼感覺到的是純白色。但(dàn)LED紅(hóng)綠(lǜ)藍(lán)三色的色品坐(zuò)标因工(gōng)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(guāng)，稱為(wèi)配色。
當為(wèi)全彩色LED顯示屏進行(xíng)配色前，為(wèi)了(le)達到最佳亮度和(hé)最低(dī)的成本，應盡量選擇三原色發光(guāng)強度成大緻為(wèi)3:6:1比例的LED器件組成像素。
白平衡要(yào)求三種原色在相同的調灰值下(xià)合成的仍舊(jiù)為(wèi)純正的白色。
原色、基色：
原色指能(néng)合成各種顔色的基本顔色。色光(guāng)中的原色為(wèi)紅(hóng)、綠(lǜ)、藍(lán)，下(xià)圖為(wèi)光(guāng)譜表，表中的三個頂點為(wèi)理想的原色波長(cháng)。如(rú)果原色有偏差，則可(kě)合成顔色的區(qū)域會減小，光(guāng)譜表中的三角形會縮小，從(cóng)視(shì)覺角度來看(kàn)，色彩不僅會有偏差，豐富程度減少(shǎo)。
LED發出的紅(hóng)、綠(lǜ)、藍(lán)光(guāng)線根據其不同波長(cháng)特性和(hé)大緻分為(wèi)紫紅(hóng)、純紅(hóng)、橙紅(hóng)、橙、橙黃(huáng)、黃(huáng)、黃(huáng)綠(lǜ)、純綠(lǜ)、翠綠(lǜ)、藍(lán)綠(lǜ)、純藍(lán)、藍(lán)紫等，橙紅(hóng)、黃(huáng)綠(lǜ)、藍(lán)紫色較純紅(hóng)、純綠(lǜ)、純藍(lán)價格上(shàng)便宜很(hěn)多。三個原色中綠(lǜ)色最為(wèi)重要(yào)，因為(wèi)綠(lǜ)色占據了(le)白色中69％的亮度，且處于色彩橫向排列表的中心。因此在權衡顔色的純度和(hé)價格兩者之間(jiān)的關系時(shí)，綠(lǜ)色是着重考慮的對象。