LED技术全面解析2

白光LED的发光原理

　　而在LED发光技术的发展史上，白光型LED的出现，则成为LED进入快速发展阶段的重要突破。在上世纪末，受到荧光灯发光原理的启发，LED厂家通过在高亮度蓝光LED管芯上加一层荧光粉，用蓝光激发荧光粉发出白光的LED发光元件。此外，通过采用不同的荧光粉，可发出色温为4500～10 000K及色温为2850～3800K的多种白光LED，也让白光LED具备了成为新一代照明设备的能力。目前，白光LED的发光效率大都已超过30流明/W，某些产品已超过50流明/W的水平，具备了正式大规模实用化的基础。

白炽灯、荧光灯和LED灯光效率的发展趋势

　　经过这么多年的发展，LED照明发光技术已经便成为一种相对成熟的事物，市面上不仅有能发出各种色彩的LED产品，也出现了大量可以用于直接照明的LED产品，此外，在显示领域，LED产品也经历了从单色到彩色，从低分辨的文字到高分辨率图像显示的进化过程，正在日益影响着我们的生活和工作。

　　LED产品一览

由于LED在最初是被当作一种发光元件而生产的，因此，LED技术生来就和光明结下了不解之缘。而目前存在的各种LED产品，也可以按照用途的不同，大致可以分为：LED指示/照明设备和LED显示成像设备两大类。

　　LED照明设备

　　LED的最大价值还是体现在照明领域。由于LED发光技术全面超越传统光源，因此许多人都看好未来LED在照明市场的机会，根据据CIR预测，全球LED市场将从2004年的32亿美元，增长至2008年的56亿美元，其中，高亮度LED市场产值将由16亿美元增至26.4亿美元，超高亮度LED市场则将从2006年起快速成长，并于2008年占到全球市场22%的份额
而令LED拥有如此广阔之商业运营前景的最关键原因，则在于其高度节能的独特特性。作为第三代半导体照明材料，LED的寿命是普通白炽灯的100倍，耗能却远比白炽灯小，更换成本也更低，并具备体积小、安全、无污染、免维护、响应速度快等附属优点。

　　由于体积小、配置灵活，理论上LED照明设备可以做成任意想要的形式。因此可以预见，在未来照明市场上，LED光源将成为人们的新宠。

　　LED成像设备

　　在90年代中期，伴随着高发光效率LED元器件的成熟，市场开始出现了一种新型的显示设备——大屏幕LED显示器，在各种公共场合，例如车站、证券交易大厅、我们都能看到这种LED显示设备。

　　这种模块化的LED显示设备，主要是用来满足永久或者临时性的大面积显示的需要。例如在一些演唱会、晚会、发布会的现场，为了更好的烘托的气氛，就需要一整块当作背景使用的显示设备，而在LED显示器出现以前，这几乎是一个不可能完成的任务。而在户外显示方面，传统的霓虹灯虽然亮度较好，也可以做出非常漂亮的效果，但是充其量也只是灯具而不是显示设备，不能实现多样化并且灵活的显示功能，也受到了越来越多广告主的不满，因此模块化大屏幕LED显示屏的出现，正好满足了他们的需求。

上海残奥会开幕式上的大型LED显示屏

　　正是基于这种需要，这种LED显示设备采用了模块化设计，一般一个矩形模块的大小在0.25平米-1平米之间，通过若干模块的排列组合，可以组建出各种尺寸的显示面积。除了组装成面积不等的平面显示器，通过合理的设计，还可以利用LED屏搭建出立体的显示器，例如可以做成一个6面同时显示的立方体显示器，并且通过屏幕控制装置，实现6面独立显示或者整体显示的效果，使用起来非常灵活。

　　和基本的LED显示设备不同的是，模块化LED可以显示出完整的全彩色图像，在一定的观看距离上，观众可以得到接近传统显示器的图像效果，而这主要得益于它的像素结构。从微观上看，模块化LED显示设备采用了和平板电视非常类似的像素结构，即每一个像素点都是由可以发出R/G/B单色光的LED元件组成，通过3种原色的排列组合，每个像素就可以发出各种色彩的光。

U2 vertigo演唱会中使用到的LED显示屏，由于点距较大，所以图像较粗糙

　　由于定位于大面积显示，所以模块化LED显示屏的每个像素之间的距离要比电视机、显示器等设备大很多。因此在这类设备上，并不像一般显示设备那样用分辨率来表示清晰度，而是用每个像素点之间的点距来表示。通常来说，用于室内的LED屏一般的点距在10毫米之内，8毫米属于中等偏上，而6毫米的则是效果最好的产品，不过相应的售价也比较高。室外用LED屏的点距则要大不少，一般有10毫米、16毫米等规格，但是室外屏在防水防尘效果上要好于室内屏。

　　近几年，模块化LED显示屏在全球范围内都得到了非常广泛的应用，其超高的显示亮度、灵活的搭配方式得到了绝大多数人士的认可，已经成为户外显示设备的主力品种，并且在活动、演出、展览展示等行业得到了广泛的应用。

LED技术在显示领域的应用

　　由于LED的优良发光特性，LED元件不仅可以做成直接显示的设备，近年来，LED也被逐渐引入到现有的平板显示技术中，特别是液晶显示技术，非常有可能下一个被LED所垄断的产业。LED背光源的色彩饱和度较佳，响应时间极快，漏光效果较弱。如果通过增加对比、进行区域控制等手段，性能要大大优于冷阴极荧光灯（CCFL）。而且冷阴极荧光灯含有汞等有害物质，LED相较之下更具环保优势。LED已经在很多移动设备所使用的小尺寸面板中普及。而笔记本电脑和液晶电视等大尺寸面板用背光源将是LED产业下一个重量级应用。

　　目前LED技术在液晶领域的应用，主要是利用LED发光元件替代以前的CCFL荧光灯光源，作为液晶显示设备的背光源。而如果要再次细分的话，又可以按照LED发出的光源色彩，分成白光LED背光源和RGB-LED背光源两种。

　　白光LED背光源技术

　　在上文中，我们曾经提到过LED在发展过程中的突破之一就是实现了可发出白色光的目标。在液晶显示设备的成像原理中，背光源发出的白光，经过液态晶体层后，再通过R/G/B彩色滤光膜，变成独立的原色。在这一过程中，决定最后液晶显示设备色彩的关键并不是液态晶体层，而是背光源的发光质量。背光源的光谱中RGB每种原色光的纯度越高，在最后才能还原出越纯正的原色，只有还原出纯正的RGB三原色，才能调配出纯正而且真实的色彩效果。

　　传统的CCFL光源在发光质量上并不理想，因此还原不出非常纯正的色彩，用色域范围来衡量的话，一般就在NTSC等比的72%左右，即使是通过采用改进型的CCFL光源，也只能达到NTSC等比90%左右的色域范围，这就造成现实世界中鲜艳、真实的色彩无法在液晶电视上还原，从而影响了图像质量。而通过采用高发光质量的白色LED背光源，液晶电视的色域范围可以轻松达到NTSC等比100%左右，对色彩效果提升作用明显。