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ontent">系統(tǒng)簡介
LED應(yīng)用系統(tǒng)是指由一系列LED應(yīng)用產(chǎn)品組合起來改善人類生活水平，提高人類生活素質(zhì)，方便人類日常應(yīng)用的多類LED產(chǎn)品組成的系統(tǒng)。
LED應(yīng)用系統(tǒng)：LED應(yīng)用產(chǎn)品即是指由LED原材料及配套的輔材加工形成的與社會人類日常生活相對緊密的應(yīng)用產(chǎn)品，區(qū)別與純工業(yè)性質(zhì)的專用產(chǎn)品。
LED應(yīng)用系統(tǒng)是指由一系列LED應(yīng)用產(chǎn)品組合起來改善人類生活水平，提高人類生活素質(zhì)，方便人類日常應(yīng)用的多類LED產(chǎn)品組成的系統(tǒng)。
LED應(yīng)用系統(tǒng)包括智能家居照明系統(tǒng)（LED照明），樓宇智能控制系統(tǒng)（智能樓宇LED照明），建筑亮化系統(tǒng)（LED照明裝飾燈具），各種公共場合顯示應(yīng)用系統(tǒng)（視頻LED廣告屏，LED文字條屏，LED全彩屏），體育場館應(yīng)用系統(tǒng)（LED計(jì)時(shí)計(jì)分牌及LED照明燈），舞臺劇院顯示系統(tǒng)（演出LED屏及舞臺LED燈光），交通誘導(dǎo)系統(tǒng)（LED誘導(dǎo)屏）等。
2發(fā)光原理
50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年。led是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以led的抗震性能好。
發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱led。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從led陽極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。
3光源的特點(diǎn)
1. 電壓：led使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。
3. 適用性：很小，每個(gè)單元led小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境。
4. 穩(wěn)定性：10萬小時(shí)，光衰為初始的50%。
5. 響應(yīng)時(shí)間：其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級，led燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級。
6. 對環(huán)境污染：無有害金屬汞。
7. 顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實(shí)現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時(shí)為紅色的led，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬S色，最后為綠色。
8. 價(jià)格：led的價(jià)格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只led的價(jià)格就可以與一只白熾燈的價(jià)格相當(dāng)，而通常每組信號燈需由上300～500只二極管構(gòu)成。
4LED系統(tǒng)設(shè)計(jì)特性
設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和設(shè)計(jì)原則：系統(tǒng)設(shè)計(jì)及主要設(shè)備選型選用國外知名成熟品牌；輔助材料選用國內(nèi)優(yōu)質(zhì)名牌產(chǎn)品，以先進(jìn)、合理、成熟、安全、穩(wěn)定、可靠、高效和高性能價(jià)格比以及易擴(kuò)展、易管理為原則，建立一個(gè)統(tǒng)一、完整、先進(jìn)、高可靠性和高安全性的LED顯示體系。
兼容性：
系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)充分考慮與LED顯示管理其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，控制系統(tǒng)和前端設(shè)備具備良好的互聯(lián)性、互操作能力和升級能力。整個(gè)系統(tǒng)按照開放式結(jié)構(gòu)建設(shè)，系統(tǒng)提供強(qiáng)大的擴(kuò)充性，新系統(tǒng)能夠順暢接入現(xiàn)有系統(tǒng)，原有系統(tǒng)的運(yùn)行模式和聯(lián)網(wǎng)方式不會受到影響，能夠充分、全面地保持原有系統(tǒng)的一致性和完整性，系統(tǒng)兼容性強(qiáng)，擴(kuò)充過程平滑、易行。
先進(jìn)性：
充分考慮現(xiàn)階段顯示和通訊技術(shù)的發(fā)展水平，首選國內(nèi)外市場上主流的、通用的、成熟的、穩(wěn)定的設(shè)備和技術(shù)，并能通過硬件的擴(kuò)展和軟件的升級，保持系統(tǒng)的先進(jìn)性。
可靠性：
系統(tǒng)設(shè)備的硬件以及操作系統(tǒng)具有很好的安全機(jī)制，設(shè)備能夠在正常環(huán)境下穩(wěn)定地運(yùn)行，且在運(yùn)行中可自動實(shí)現(xiàn)工作設(shè)備的相互替換，而不影響前臺的應(yīng)用。系統(tǒng)安全可靠，系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮了原有信息管理網(wǎng)絡(luò)及原有設(shè)備的安全。
標(biāo)準(zhǔn)化：
本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，通過對系統(tǒng)需求的詳盡分析和對相關(guān)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的深度理解，使得本系統(tǒng)能夠嚴(yán)格遵循相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，貼合用戶需求并符合未來發(fā)展趨勢。
實(shí)用性：
本系統(tǒng)在滿足LED顯示系統(tǒng)使用要求的前提下，力求深度挖掘系統(tǒng)實(shí)用性，盡量降低工程成本，選擇性能價(jià)格比高的技術(shù)方案和產(chǎn)品。在設(shè)備選型上，主要產(chǎn)品選用國內(nèi)外先進(jìn)成熟的產(chǎn)品，在保證質(zhì)量前提下輔材選用國內(nèi)外合資產(chǎn)品，爭取以最小的投資，獲得最大的收獲。
易用性：
系統(tǒng)功能齊全，能充分滿足LED顯示的需要，易于學(xué)習(xí)，便于操作。系統(tǒng)建成后可通過網(wǎng)絡(luò)和不同授權(quán)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在系統(tǒng)中，采用靈活的操作、漢字化界面、中文菜單，操作人員經(jīng)過簡單培訓(xùn)就可以熟練操作系統(tǒng)。
可擴(kuò)展性：
系統(tǒng)中心控制設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，可以隨著系統(tǒng)的擴(kuò)展而增加相關(guān)模塊。所采用控制系統(tǒng)可以進(jìn)行免費(fèi)的軟件升級；可以通過通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)成一個(gè)完整系統(tǒng)，使系統(tǒng)能方便的實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展。
適度超前：
當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展十分迅速，而且，隨著應(yīng)用的不斷增長，對系統(tǒng)資源（包括系統(tǒng)處理速度、容量、網(wǎng)絡(luò)）的要求會越來越大。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，在保證技術(shù)先進(jìn)性的基礎(chǔ)上，適度超前。
5發(fā)展歷史
最早應(yīng)用半導(dǎo)體P-N結(jié)發(fā)光原理制成的led光源問世于20世紀(jì)60年代初。當(dāng)時(shí)所用的材料是GaAsP，發(fā)紅光（λp=650nm），在驅(qū)動電流為20毫安時(shí)，光通量只有千分之幾個(gè)流明，相應(yīng)的發(fā)光效率約0.1流明/瓦。
70年代中期，引入元素In和N，使led產(chǎn)生綠光（λp=555nm），黃光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。
到了80年代初，出現(xiàn)了GaAlAs的led光源，使得紅色led的光效達(dá)到10流明/瓦。
90年代初，發(fā)紅光、黃光的GaAlInP和發(fā)綠、藍(lán)光的GaInN兩種新材料的開發(fā)成功，使led的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的led在紅、橙區(qū)（λp=615nm）的光效達(dá)到100流明/瓦，而后者制成的led在綠色區(qū)域（λp=530nm）的光效可以達(dá)到50流明/瓦。
6應(yīng)用
最初led用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的led在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設(shè)計(jì)的燈中，Lumileds公司采用了18個(gè)紅色led光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。
汽車信號燈也是led光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。1987年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈，由于led響應(yīng)速度快（納秒級），可以及早讓尾隨車輛的司機(jī)知道行駛狀況，減少汽車追尾事故的發(fā)生。
另外，led燈在室外紅、綠、藍(lán)全彩顯示屏，匙扣式微型電筒等領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。
7開發(fā)
對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發(fā)白光的led開發(fā)成功。這種led是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發(fā)藍(lán)光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值550nm。藍(lán)光led基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。 led基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。現(xiàn)在，對于InGaN/YAG白色led，通過改變YAG熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。
表一列出了目前白色led的種類及其發(fā)光原理。目前已商品化的第一種產(chǎn)品為藍(lán)光單晶片加上YAG黃色熒光粉，其最好的發(fā)光效率約為25流明/瓦，YAG多為日本日亞公司的進(jìn)口，價(jià)格在2000元/公斤；第二種是日本住友電工亦開發(fā)出以ZnSe為材料的白光led，不過發(fā)光效率較差。
從表中也可以看出某些種類的白色led光源離不開四種熒光粉：即三基色稀土紅、綠、藍(lán)粉和石榴石結(jié)構(gòu)的黃色粉，在未來較被看好的是三波長光，即以無機(jī)紫外光晶片加R.G.B三顏色熒光粉，用于封裝led白光，預(yù)計(jì)三波長白光led今年有商品化的機(jī)機(jī)會。但此處三基色熒光粉的粒度要求比較小，穩(wěn)定性要求也高，具體應(yīng)用方面還在探索之中。
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