白光LED的發(fā)光原理

　　而在LED發(fā)光技術(shù)的發(fā)展史上，白光型LED的出現(xiàn)，則成為LED進(jìn)入快速發(fā)展階段的重要突破。在上世紀(jì)末，受到熒光燈發(fā)光原理的啟發(fā)，LED廠家通過在高亮度藍(lán)光LED管芯上加一層熒光粉，用藍(lán)光激發(fā)熒光粉發(fā)出白光的LED發(fā)光元件。此外，通過采用不同的熒光粉，可發(fā)出色溫為4500～10 000K及色溫為2850～3800K的多種白光LED，也讓白光LED具備了成為新一代照明設(shè)備的能力。目前，白光LED的發(fā)光效率大都已超過30流明/W，某些產(chǎn)品已超過50流明/W的水平，具備了正式大規(guī)模實用化的基礎(chǔ)。

白熾燈、熒光燈和LED燈光效率的發(fā)展趨勢

　　經(jīng)過這么多年的發(fā)展，LED照明發(fā)光技術(shù)已經(jīng)便成為一種相對成熟的事物，市面上不僅有能發(fā)出各種色彩的LED產(chǎn)品，也出現(xiàn)了大量可以用于直接照明的LED產(chǎn)品，此外，在顯示領(lǐng)域，LED產(chǎn)品也經(jīng)歷了從單色到彩色，從低分辨的文字到高分辨率圖像顯示的進(jìn)化過程，正在日益影響著我們的生活和工作。

　　LED產(chǎn)品一覽

由于LED在最初是被當(dāng)作一種發(fā)光元件而生產(chǎn)的，因此，LED技術(shù)生來就和光明結(jié)下了不解之緣。而目前存在的各種LED產(chǎn)品，也可以按照用途的不同，大致可以分為：LED指示/照明設(shè)備和LED顯示成像設(shè)備兩大類。

　　LED照明設(shè)備

　　LED的最大價值還是體現(xiàn)在照明領(lǐng)域。由于LED發(fā)光技術(shù)全面超越傳統(tǒng)光源，因此許多人都看好未來LED在照明市場的機(jī)會，根據(jù)據(jù)CIR預(yù)測，全球LED市場將從2004年的32億美元，增長至2008年的56億美元，其中，高亮度LED市場產(chǎn)值將由16億美元增至26.4億美元，超高亮度LED市場則將從2006年起快速成長，并于2008年占到全球市場22%的份額
而令LED擁有如此廣闊之商業(yè)運(yùn)營前景的最關(guān)鍵原因，則在于其高度節(jié)能的獨(dú)特特性。作為第三代半導(dǎo)體照明材料，LED的壽命是普通白熾燈的100倍，耗能卻遠(yuǎn)比白熾燈小，更換成本也更低，并具備體積小、安全、無污染、免維護(hù)、響應(yīng)速度快等附屬優(yōu)點。

　　由于體積小、配置靈活，理論上LED照明設(shè)備可以做成任意想要的形式。因此可以預(yù)見，在未來照明市場上，LED光源將成為人們的新寵。

　　LED成像設(shè)備

　　在90年代中期，伴隨著高發(fā)光效率LED元器件的成熟，市場開始出現(xiàn)了一種新型的顯示設(shè)備——大屏幕LED顯示器，在各種公共場合，例如車站、證券交易大廳、我們都能看到這種LED顯示設(shè)備。

　　這種模塊化的LED顯示設(shè)備，主要是用來滿足永久或者臨時性的大面積顯示的需要。例如在一些演唱會、晚會、發(fā)布會的現(xiàn)場，為了更好的烘托的氣氛，就需要一整塊當(dāng)作背景使用的顯示設(shè)備，而在LED顯示器出現(xiàn)以前，這幾乎是一個不可能完成的任務(wù)。而在戶外顯示方面，傳統(tǒng)的霓虹燈雖然亮度較好，也可以做出非常漂亮的效果，但是充其量也只是燈具而不是顯示設(shè)備，不能實現(xiàn)多樣化并且靈活的顯示功能，也受到了越來越多廣告主的不滿，因此模塊化大屏幕LED顯示屏的出現(xiàn)，正好滿足了他們的需求。

上海殘奧會開幕式上的大型LED顯示屏

　　正是基于這種需要，這種LED顯示設(shè)備采用了模塊化設(shè)計，一般一個矩形模塊的大小在0.25平米-1平米之間，通過若干模塊的排列組合，可以組建出各種尺寸的顯示面積。除了組裝成面積不等的平面顯示器，通過合理的設(shè)計，還可以利用LED屏搭建出立體的顯示器，例如可以做成一個6面同時顯示的立方體顯示器，并且通過屏幕控制裝置，實現(xiàn)6面獨(dú)立顯示或者整體顯示的效果，使用起來非常靈活。

　　和基本的LED顯示設(shè)備不同的是，模塊化LED可以顯示出完整的全彩****像，在一定的觀看距離上，觀眾可以得到接近傳統(tǒng)顯示器的圖像效果，而這主要得益于它的像素結(jié)構(gòu)。從微觀上看，模塊化LED顯示設(shè)備采用了和平板電視非常類似的像素結(jié)構(gòu)，即每一個像素點都是由可以發(fā)出R/G/B單色光的LED元件組成，通過3種原色的排列組合，每個像素就可以發(fā)出各種色彩的光。

U2 vertigo演唱會中使用到的LED顯示屏，由于點距較大，所以圖像較粗糙

　　由于定位于大面積顯示，所以模塊化LED顯示屏的每個像素之間的距離要比電視機(jī)、顯示器等設(shè)備大很多。因此在這類設(shè)備上，并不像一般顯示設(shè)備那樣用分辨率來表示清晰度，而是用每個像素點之間的點距來表示。通常來說，用于室內(nèi)的LED屏一般的點距在10毫米之內(nèi)，8毫米屬于中等偏上，而6毫米的則是效果最好的產(chǎn)品，不過相應(yīng)的售價也比較高。室外用LED屏的點距則要大不少，一般有10毫米、16毫米等規(guī)格，但是室外屏在防水防塵效果上要好于室內(nèi)屏。

　　近幾年，模塊化LED顯示屏在全球范圍內(nèi)都得到了非常廣泛的應(yīng)用，其超高的顯示亮度、靈活的搭配方式得到了絕大多數(shù)人士的認(rèn)可，已經(jīng)成為戶外顯示設(shè)備的主力品種，并且在活動、演出、展覽展示等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

LED技術(shù)在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用

　　由于LED的優(yōu)良發(fā)光特性，LED元件不僅可以做成直接顯示的設(shè)備，近年來，LED也被逐漸引入到現(xiàn)有的平板顯示技術(shù)中，特別是液晶顯示技術(shù)，非常有可能下一個被LED所壟斷的產(chǎn)業(yè)。LED背光源的色彩飽和度較佳，響應(yīng)時間極快，漏光效果較弱。如果通過增加對比、進(jìn)行區(qū)域控制等手段，性能要大大優(yōu)于冷陰極熒光燈（CCFL）。而且冷陰極熒光燈含有汞等有害物質(zhì)，LED相較之下更具環(huán)保優(yōu)勢。LED已經(jīng)在很多移動設(shè)備所使用的小尺寸面板中普及。而筆記本電腦和液晶電視等大尺寸面板用背光源將是LED產(chǎn)業(yè)下一個重量級應(yīng)用。

　　目前LED技術(shù)在液晶領(lǐng)域的應(yīng)用，主要是利用LED發(fā)光元件替代以前的CCFL熒光燈光源，作為液晶顯示設(shè)備的背光源。而如果要再次細(xì)分的話，又可以按照LED發(fā)出的光源色彩，分成白光LED背光源和RGB-LED背光源兩種。

　　白光LED背光源技術(shù)

　　在上文中，我們曾經(jīng)提到過LED在發(fā)展過程中的突破之一就是實現(xiàn)了可發(fā)出白色光的目標(biāo)。在液晶顯示設(shè)備的成像原理中，背光源發(fā)出的白光，經(jīng)過液態(tài)晶體層后，再通過R/G/B彩色濾光膜，變成獨(dú)立的原色。在這一過程中，決定最后液晶顯示設(shè)備色彩的關(guān)鍵并不是液態(tài)晶體層，而是背光源的發(fā)光質(zhì)量。背光源的光譜中RGB每種原色光的純度越高，在最后才能還原出越純正的原色，只有還原出純正的RGB三原色，才能調(diào)配出純正而且真實的色彩效果。

　　傳統(tǒng)的CCFL光源在發(fā)光質(zhì)量上并不理想，因此還原不出非常純正的色彩，用色域范圍來衡量的話，一般就在NTSC等比的72%左右，即使是通過采用改進(jìn)型的CCFL光源，也只能達(dá)到NTSC等比90%左右的色域范圍，這就造成現(xiàn)實世界中鮮艷、真實的色彩無法在液晶電視上還原，從而影響了圖像質(zhì)量。而通過采用高發(fā)光質(zhì)量的白色LED背光源，液晶電視的色域范圍可以輕松達(dá)到NTSC等比100%左右，對色彩效果提升作用明顯。