分享干貨 LED知識(shí)點(diǎn)看這完這篇就夠了

    做LED這個(gè)行業(yè)這么久了，很多技術(shù)與術(shù)語(yǔ)我們都會(huì)覺(jué)得理所當(dāng)然，很容易理解，但是細(xì)細(xì)想又很難系統(tǒng)性地道出個(gè)所以然，所以這次我試著來(lái)寫一篇LED的基本科普文章，希望對(duì)想了解LED的人有所幫助，或者就權(quán)當(dāng)是知識(shí)的鞏固了，看到最后會(huì)發(fā)現(xiàn)，活用這些基本知識(shí)，會(huì)比想象中更簡(jiǎn)單。

    發(fā)光二極管(LED：Light Emitting Diode)原理介紹

發(fā)光二極管的構(gòu)造

    發(fā)光二極管(LED)都是使用「化合物半導(dǎo)體」制作，二種以上的元素鍵結(jié)形成的半導(dǎo)體，稱為「化合物半導(dǎo)體」。例如：砷化鎵(GaAs)屬于三五族化合物半導(dǎo)體(3A族的鎵與5A族的砷)、硒化鎘(CdSe)屬于二六族化合物半導(dǎo)體(2A族的鎘與6A族的硒)等固體材料， 化合物半導(dǎo)體的發(fā)光效率極佳，因此我們大多利用它來(lái)制作發(fā)光組件，例如：砷化鎵(GaAs)是屬于「直接能隙(Direct band gap)」，所以砷化鎵晶圓所制作的組件會(huì)發(fā)光，一般都用來(lái)制作發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)等發(fā)光組件。

    發(fā)光二極管(LED)的構(gòu)造如圖一(a)所示，直插的燈珠外觀呈橢圓形，尺寸與一顆綠豆差不多，但是真正發(fā)光的部分只有圖中的「芯片(chip)」而已，芯片的尺寸與海邊的一粒砂子差不多，這么小的一個(gè)芯片就可以發(fā)出很強(qiáng)的光，由于發(fā)光二極管的芯片很小，所以一片2吋的砷化鎵晶圓就可以制作數(shù)萬(wàn)個(gè)芯片，切割以后再封裝，形成如圖一(a)的外觀，發(fā)光二極管的制程與硅晶圓的制程相似，都是利用光刻微影、摻雜技術(shù)、蝕刻技術(shù)、薄膜成長(zhǎng)制作而成。

▲圖一： 發(fā)光二極管(LED)的構(gòu)造與工作原理

    發(fā)光二極管的基本原理

    如果我們將二極管的芯片放大，如圖一(b)的氮化鎵發(fā)光二極管所示，有金屬電極，中間有N型與P型的氮化鎵與電極，當(dāng)發(fā)光二極管與電池連接時(shí)，電子由電池的負(fù)極流入N型半導(dǎo)體，空穴由電池的正極流入P型半導(dǎo)體，電子與空穴在P型與N型的接面處結(jié)合，并且由芯片的上方發(fā)光，經(jīng)過(guò)橢圓形的塑料封裝外殼，由于橢圓形的塑料封裝外殼類似凸透鏡，具有聚光的效果，可以使發(fā)出來(lái)的光線「比較集中」。

    值得注意的是，真正能夠使發(fā)出來(lái)的光線集中成一束射出的半導(dǎo)體元器件只有「激光二極管(LD)」，要讓光線集中成一束必須要有「諧振腔(Cavity)」的結(jié)構(gòu)才行，關(guān)于激光，我以后會(huì)做詳細(xì)介紹。

    發(fā)光二極管的顏色

    當(dāng)我們對(duì)不同的化合物半導(dǎo)體材料施加電壓時(shí)，會(huì)使化合物半導(dǎo)體發(fā)出「不同顏色的光」，科學(xué)家們利用這種原理可以制作出不同顏色的發(fā)光組件，如表一所示，簡(jiǎn)單說(shuō)明如下：

▲表一：發(fā)光二極管(LED)材料的種類與發(fā)光顏色的關(guān)系

    外延方法：是指成長(zhǎng)化合物半導(dǎo)體的方法，「液相外延(LPE：Liquid Phase Epitaxy)」是使用加熱法使化合物半導(dǎo)體熔化為液體，再緩慢冷卻形成固體單晶結(jié)構(gòu)；「有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(MOCVD：Metal Organic Chemical Vapor Deposition)」，是使用有機(jī)金屬與氣體，直接噴在砷化鎵晶圓上形成單晶薄膜(外延)。

    發(fā)光顏色：是指肉眼觀察發(fā)光二極管所放射出來(lái)的顏色。

    碳化硅(SiC)：發(fā)光顏色為「藍(lán)綠色」，由于早期并沒(méi)有可以放射出藍(lán)光的發(fā)光二極管，所以大多使用碳化硅(SiC)做為藍(lán)光二極管，但是碳化硅放射出來(lái)的顏色并不是真正的藍(lán)色，而且器件的壽命不長(zhǎng)(亮度會(huì)逐漸變?nèi)?，而可以在戶外播放真實(shí)影像的顯示屏必須使用紅、綠、藍(lán)三原色組合而成，早期的顯示屏沒(méi)有藍(lán)色(因?yàn)闆](méi)有藍(lán)光的發(fā)光二極管)，所以只能播放單色顯示屏(顯示文字或簡(jiǎn)單的圖形)，而不能播放真實(shí)的影像。

    氮化鎵(GaN)：

    一直到1995年，日本日亞化學(xué)公司中村修二博士團(tuán)隊(duì)才發(fā)展出「氮化鎵(GaN)」發(fā)光二極管，可以放射出藍(lán)光，而且器件的壽命很長(zhǎng)，但是氮化鎵和砷化鎵的原子大小相差很多(晶格不匹配)，因此不能夠成長(zhǎng)在「砷化鎵襯底」上，必須成長(zhǎng)在「藍(lán)寶石襯底(氧化鋁單晶)」上。

    由于當(dāng)初藍(lán)寶石晶襯底價(jià)格很高，硬度又高不易加工，因此成本較高，再加上許多相關(guān)的專利都掌握在日本日亞化學(xué)公司手中，專利授權(quán)金造成藍(lán)光二極管的售價(jià)很高，所以早期藍(lán)光LED價(jià)格居高不下，隨著臺(tái)灣與大陸對(duì)這個(gè)技術(shù)的投入，目前藍(lán)光LED價(jià)格已經(jīng)非常平價(jià)，大量使用于照明與顯示產(chǎn)品。

    二六族「二元素」化合物半導(dǎo)體：包括硒化鎘(CdSe)、碲化鋅(ZnTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(ZnSe)、硒化鋅(ZnS)等的發(fā)光二極管(單晶固體)由于器件的壽命不長(zhǎng)，因此目前較少使用，但是這些材料的「多晶粉末」我們俗稱為「熒光粉」，目前廣泛地使用在傳統(tǒng)電子映像管顯示器、等離子顯示器、白光發(fā)光二極管等產(chǎn)品。除了二六族化合物半導(dǎo)體，科學(xué)家也陸續(xù)開(kāi)發(fā)出許多不同成分的熒光粉，來(lái)增加發(fā)光亮度與使用壽命。

    發(fā)光二極管的中心波長(zhǎng)

    「中心波長(zhǎng)」是指發(fā)光二極管所放射出來(lái)的顏色相對(duì)的發(fā)光波長(zhǎng)，由于不同顏色的光波長(zhǎng)不同，所以發(fā)光二極管放射出不同的顏色就會(huì)有相對(duì)的發(fā)光波長(zhǎng)。以「磷化鋁(AlP)」發(fā)光二極管為例，肉眼看到的顏色是「綠色」，但是其發(fā)光光譜如圖二所示，由圖中可以看出，磷化鋁(AlP)發(fā)光二極管放射光的顏色由0.45μm(藍(lán)綠色)~0.55μm(黃綠色)都有，所以并不是真正的綠色，而是許多波長(zhǎng)混合起來(lái)的顏色，但是其中心波長(zhǎng)5.0μm(綠色)的光強(qiáng)度最高，所以肉眼看到的顏色是「綠色」，發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)的波長(zhǎng)稱為「中心波長(zhǎng)」，換句話說(shuō)，只要知道發(fā)光二極管放射光的中心波長(zhǎng)，就知道肉眼看起來(lái)是什么顏色了。

    發(fā)光二極管放射出來(lái)的光譜具有一個(gè)波長(zhǎng)范圍(0.45μm~0.55μm)的情形我們稱為「光不純」，我們也可以使用半波寬值（Full Width Half Maximum）來(lái)衡量光的純度，真正可以放射出「光很純」的組件稱為「激光(Laser)」。

▲圖二 磷化鋁(AlP)發(fā)光二極管的發(fā)光光譜

    發(fā)光二極管的種類

    如果以芯片結(jié)構(gòu)來(lái)分類，可以分為正裝芯片，倒裝芯片與垂直結(jié)構(gòu)芯片。如圖三（a）所示，正負(fù)（PN）電極在同一發(fā)光面的結(jié)構(gòu)，稱為正裝結(jié)構(gòu)，由于找不到氮化鎵材料合適的導(dǎo)電襯底，所以在藍(lán)光成功研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化成功之后，藍(lán)寶石一直是這個(gè)結(jié)構(gòu)最重要的襯底材料，由于襯底材料不導(dǎo)電，所以一般藍(lán)光綠光與紫光的氮化鎵LED都是這個(gè)結(jié)構(gòu)。

    最早的紅黃光LED結(jié)構(gòu)由于是使用可以導(dǎo)電的砷化鎵與磷化鎵襯底，所以都做成單電極的垂直結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)是最早的LED結(jié)構(gòu)，由于光與電流的均勻性好，指向性強(qiáng)，所以后來(lái)藍(lán)光LED在特殊應(yīng)用的燈具上也開(kāi)始使用垂直結(jié)構(gòu)LED，但是由于氮化鎵材料的垂直結(jié)構(gòu)LED工藝比較復(fù)雜，難度較大，需要將藍(lán)寶石襯底剝離或是需要直接將氮化鎵直接成長(zhǎng)在導(dǎo)電的硅或金屬襯底上，所以良率比較難控制，所以這種結(jié)構(gòu)的藍(lán)光綠光或紫光的LED應(yīng)用比較特殊，例如手機(jī)閃光燈，指向性強(qiáng)的手電筒，汽車燈與UV固化燈，除了應(yīng)用光型需要外，成本高只能用在高端也是重要原因。

    倒裝結(jié)構(gòu)如圖三（c）所示，與正裝結(jié)構(gòu)類似，都是藍(lán)寶石襯底材料，但是需要將發(fā)光面鍍上反射電極，然后倒裝貼合在其他的基板，倒裝芯片由背面發(fā)光，正負(fù)PN電極面反射光線，由于傳熱路徑短與傳熱材料比藍(lán)寶石優(yōu)越，所以倒裝結(jié)構(gòu)可以有優(yōu)越的熱穩(wěn)定性，可以比正裝芯片驅(qū)動(dòng)更高的電流而不衰減。

▲圖三： LED芯片結(jié)構(gòu)分類圖

    如圖四所示，如果以封裝形式來(lái)分類，LED可以分類為直插型（lamp）圖四（a），大功率流明型（High Power lumileds luxeon Type）圖四（b），貼片型（SMD）圖四（c），與COB（chip on board）圖四（d）。

    直插lamp是最早的封裝形式，但是由于散熱較差，所以目前越來(lái)越少使用，只有在裝飾燈與紅外指示燈方面用的比較多。大功率封裝以前在戶外路燈方面有大量使用，但是隨著SMD與COB的興起，目前也漸漸趨于沉寂。

    由于中國(guó)大陸設(shè)備技術(shù)的快速發(fā)展，加上通用照明和大尺寸背光的興起，SMD已經(jīng)是最主流的封裝技術(shù)，其方法是將LED芯片安裝在基體上以構(gòu)成離散式的LED組件，接著再將這些LED組件安排在印刷電路板(PCB)上形成多重LED光源組合以提升照明度。

    由于在光型與散熱方面的優(yōu)點(diǎn)，COB封裝技術(shù)帶來(lái)每單位區(qū)域LED光源封裝設(shè)計(jì)上更加精簡(jiǎn)或照明度更高的輸出，低熱阻以及正確的封裝材料選擇帶來(lái)令人驚艷的光輸出以及更長(zhǎng)的壽命，所以COB LED封裝不僅擁有比傳統(tǒng)離散式LED組件封裝更佳的效能，還能夠簡(jiǎn)化溫度管理來(lái)簡(jiǎn)化系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)，可以說(shuō)是幫助LED符合照明市場(chǎng)需求的理想解決方案，是可以與SMD爭(zhēng)雄的LED封裝新技術(shù)。

▲圖四 LED封裝形式分類圖

    光的三原色(Three primary colors)

三原色的定義

    可見(jiàn)光有無(wú)限多種顏色，那么制作顯示器時(shí)要如何顯示這么多種顏色呢？幸好科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，可見(jiàn)光雖然有無(wú)限多種顏色，但是只要以紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種顏色「不同亮度」即可組合成連續(xù)光譜中幾乎所有可見(jiàn)光的顏色，因此我們稱紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三色為「光的三原色」， 為什么RGB三種顏色只能組合成「幾乎所有」可見(jiàn)光的顏色，而不能組合成「所有」可見(jiàn)光的顏色呢？這個(gè)部分與色彩學(xué)有關(guān)，在此不再詳細(xì)討論。

    本章節(jié)以下面幾個(gè)例子說(shuō)明如何組合不同亮度的RGB三種顏色來(lái)形成幾乎所有可見(jiàn)光的顏色。假設(shè)有一個(gè)方格用來(lái)顯示某一種顏色，這樣的方格稱為「像素(pixel)」，我們將這個(gè)方格垂直切割成三個(gè)小方格，分別代表RGB三種顏色，這樣的小方格稱為「次像素(sub-pixel)」，如圖五所示。

    當(dāng)紅色亮度100%(全亮)、綠色亮度100%(全亮)、藍(lán)色亮度100%(全亮)則我們的視覺(jué)會(huì)感受到三種顏色混合成白色，如圖五(a)所示，大家可以自行目視圖無(wú)(a)，結(jié)果會(huì)發(fā)現(xiàn)不論怎么看都是三種顏色呀！怎么會(huì)混合成白色呢？要讓我們的視覺(jué)感受到RGB三種顏色混合成一種顏色有兩種方法：

    讓觀察者距離較遠(yuǎn)來(lái)觀看：一種方法是像素的大小不變，但是觀察者后退到十公尺以外再看，由于大部分的人都有近視(這一點(diǎn)很重要)，此時(shí)眼睛根本無(wú)法分辨RGB三個(gè)「次像素」，只能隱約看成一個(gè)「像素」，而RGB三種顏色自然也會(huì)被隱約混合成一種顏色了。「發(fā)光二極管的顯示屏」，它顯示的RGB三個(gè)次像素都很大，但是觀察者在距離數(shù)十公尺以外觀看，無(wú)法分辨RGB三個(gè)次像素，所以RGB三種顏色自然也會(huì)被隱約混合成一種顏色。

    將像素縮小到數(shù)百微米：另外一種方法是將像素縮小到數(shù)百微米(大約與頭發(fā)的直徑大小相同)，此時(shí)RGB三個(gè)次像素也非常微小，這么小的次像素不論觀察者靠多近觀看，眼睛都不容易分辨RGB三個(gè)「次像素」，只能隱約看成一個(gè)「像素」，而RGB三種顏色自然也會(huì)被隱約混合成一種顏色了。大家所使用的筆記本電腦顯示器稱為「液晶顯示器(LCD)」，它顯示的RGB三個(gè)次像素都很小，雖然觀察者在距離數(shù)十公分以內(nèi)觀看，仍然無(wú)法分辨RGB三個(gè)次像素，所以RGB三種顏色自然也會(huì)被隱約混合成一種顏色。

▲圖五 紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個(gè)次像素組合成連續(xù)光譜中幾乎所有的顏色

    三原色混合

    我們可以將RGB三個(gè)次像素可能混合成的顏色舉例如下：

    1.紅色亮度100%(全亮)、綠色亮度100%(全亮)、藍(lán)色亮度100%(全亮)大約混合成白色，如圖五(a)所示。

    2.紅色亮度100%(全亮)、綠色亮度100%(全亮)、藍(lán)色亮度0%(全暗)大約混合成黃色，如圖五(b)所示。

    3.紅色亮度100%(全亮)、綠色亮度50%(亮一半)、藍(lán)色亮度0%(全暗)大約混合成橙色，如圖五(c)所示。

    4.紅色亮度0%(全暗)、綠色亮度100%(全亮)、藍(lán)色亮度100%(全亮)大約混合成藍(lán)綠色，如圖五(d)所示。

    5.紅色亮度100%(全亮)、綠色亮度0%(全暗)、藍(lán)色亮度100%(全亮)大約混合成紫色，如圖五(e)所示。

    6.紅色亮度0%(全暗)、綠色亮度0%(全暗)、藍(lán)色亮度0%(全暗)則會(huì)混合成黑色，如圖五(f)所示。

    如果我們可以分別控制RGB三個(gè)次畫素的亮度為100%(全亮)、75%、50%、25%、0%(全暗)等五種，則這個(gè)畫素總共可以顯示5種不同亮度的紅色(R)、5種不同亮度的綠色(G)、5種不同亮度的藍(lán)色(B)，故總共可以顯示5×5×5=125種顏色。

    如果我們可以分別控制愈多不同亮度的RGB，則總共可以顯示的顏色愈多，但是技術(shù)也愈困難。我們常見(jiàn)的六角形調(diào)色盤如圖五(g)所示，圖中列出數(shù)十種由RGB三個(gè)次像素不同亮度混合而成的顏色，右下角為紅色(R)，左方為綠色(G)，右上角為藍(lán)色(B)，三種顏色全亮則混合成白色在六角形的正中央。

視覺(jué)色彩學(xué)的定義

    視覺(jué)色彩學(xué)主要是在討論人類的視覺(jué)感受與色彩的關(guān)系，由于顯示器與多媒體都與人類的視覺(jué)息息相關(guān)，因此必須先對(duì)人類的視覺(jué)做簡(jiǎn)單的介紹，才能了解各種顯示器設(shè)計(jì)的原理，我們先來(lái)了解一下人類的眼睛看到不同顏色或影像，會(huì)有什么不同的反應(yīng)吧！

    人類的視覺(jué)感受

    人類的視覺(jué)神經(jīng)對(duì)光的亮度感受程度與光的顏色有關(guān)，在白天或明亮處，人類的視覺(jué)神經(jīng)對(duì)「黃綠色」最敏感，如圖六所示，在明亮處人類視覺(jué)感受為「粗線」，其最高點(diǎn)大約在「黃綠色」；在夜晚或黑暗處，人類的視覺(jué)神經(jīng)對(duì)「綠色」最敏感，如圖六所示，在黑暗處人類視覺(jué)感受為「細(xì)線」，其最高點(diǎn)大約在「綠色」。

    因此，雨衣一般以黃色或綠色制作，穿著在明亮處但是視線不良的下雨天行走較明顯而安全；而會(huì)議簡(jiǎn)報(bào)通常在室內(nèi)黑暗處進(jìn)行，故以紅光激光二極管(LD)來(lái)指示較不清楚，目前許多廠商開(kāi)發(fā)出綠光激光二極管的產(chǎn)品，使會(huì)議簡(jiǎn)報(bào)指示更清楚。

▲圖六 人類的視覺(jué)神經(jīng)與顏色的關(guān)系

    閃爍與刺眼(Flicker & Glare)

    畫面(Frame)

    指顯示器所顯示的一幅靜態(tài)的圖形，由于人類的眼睛有視覺(jué)暫留的現(xiàn)象，如果在很短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)播放一連串的畫面，人類的大腦會(huì)以為這一連串的畫面是連續(xù)的，這就是我們所謂的電影或動(dòng)畫。

    要評(píng)量一個(gè)顯示器或影片質(zhì)量好壞非常重要一個(gè)參數(shù)是「每秒鐘(sec)所播放的畫面(Frame)數(shù)目」，又稱為「每秒畫面數(shù)目(fps：frame per sec)」，通常顯示器1秒鐘播放30個(gè)畫面(30fps)大概就已經(jīng)超過(guò)人類的眼睛所能分辨的極限了，換句話說(shuō)，顯示器1秒鐘播放超過(guò)30個(gè)畫面其實(shí)是沒(méi)有什么意義的。

    一般的電視或電影每秒畫面數(shù)目大約為30fps；目前迪斯尼的立體動(dòng)畫，例如：玩具總動(dòng)員(Toy Story)、怪獸電力公司(Monsters Inc.)等是使用計(jì)算機(jī)所繪制的立體畫面，其每秒畫面數(shù)目可以達(dá)到20fps以上，所以動(dòng)作看起來(lái)很連續(xù)；早期迪斯尼的平面卡通，例如：米老鼠與唐老鴨、大力水手等，大多是由動(dòng)畫師以人工的方式繪制，其每秒畫面數(shù)目大約只有10fps，因此動(dòng)作看起來(lái)不太連續(xù)。

    閃爍(Flicker)

    指當(dāng)每秒畫面數(shù)目太少時(shí)，前后畫面的切換時(shí)間太長(zhǎng)而使人類的眼睛產(chǎn)生一明一暗的視覺(jué)感受。由于人類的眼睛有視覺(jué)暫留的現(xiàn)象，如果前后放映的畫面切換較快，則眼睛不會(huì)感受到閃爍，如果切換較慢，則眼睛會(huì)感受到忽明忽暗的現(xiàn)象，這就是畫面產(chǎn)生閃爍的原因。

    畫面閃爍的程度會(huì)與畫面的亮度及眼睛觀看畫面的角度有關(guān)，當(dāng)畫面閃爍速率愈高，眼睛會(huì)感覺(jué)畫面的亮度愈亮，眼睛觀看畫面的角度不同，感受到的畫面閃爍程度也會(huì)不同，但是影響比較小�！复萄邸故侵府嬅娴牧炼然蛘斩缺忍髸r(shí)，使眼睛有不舒服的感覺(jué)，而對(duì)畫面產(chǎn)生心理排斥的現(xiàn)象。

    亮度的單位(The unit of brightness)

    瓦特(Watt)

    光的亮度有許多不同的單位，在學(xué)習(xí)光電科技之前必須先了解，才能明白各種光電科技產(chǎn)品所描述的亮度是代表什么意義�！竿咛�(Watt)」的定義為光源單位時(shí)間產(chǎn)生多少能量，即光源單位時(shí)間產(chǎn)生多少焦耳，其單位為「W」，是最常見(jiàn)的亮度單位。

流明(lm：Lumen)

    「流明(Lumen)」是眼睛實(shí)際感受到光源的亮度，單位為「lm」。瓦特是光源產(chǎn)生多少能量，但是人類的視覺(jué)神經(jīng)對(duì)不同顏色的光感受程度不同，因此光源同樣發(fā)出1瓦特的光，在白天時(shí)，若是綠光則人類的眼睛會(huì)覺(jué)得比較亮，若是紅光或藍(lán)光則人類的眼睛會(huì)覺(jué)得比較暗，因此國(guó)際照明協(xié)會(huì)(CIE：International Commission on Illumination)定義在白天時(shí)，若光源實(shí)際產(chǎn)生的能量為1瓦特，則：

    波長(zhǎng)0.63μm的紅光：1瓦特(W)=181流明(lm)；

    波長(zhǎng)0.555μm的綠光：1瓦特(W)=683流明(lm)；

    波長(zhǎng)0.47μm的藍(lán)光：1瓦特(W)=62流明(lm)。

    換句話說(shuō)，光源同樣發(fā)出1瓦特(W)的光，人類的眼睛看起來(lái)，綠光的亮度有683流明(lm)，紅光只有181流明(lm)，藍(lán)光只有62流明(lm)，顯然在白天人類的眼睛對(duì)綠光的感受程度最大，對(duì)紅光的感受程度次之，對(duì)藍(lán)光的感受程度最小。

    燭光(cd：Candela)

    「燭光(Candela)」的定義為單位立體角(以弳度計(jì)算，Ω=180°)眼睛實(shí)際感受到光源的亮度有多少流明(lm)，即每「單位弳度(Ω)」眼睛實(shí)際感受到多少「流明(lm)」，單位為「cd」。

    要正確地描述一個(gè)點(diǎn)光源實(shí)際的亮度，應(yīng)該將角度的因素考慮進(jìn)去，由于點(diǎn)光源呈放射狀向四面八方照射并不是平面上的角度，因此將這種放射角度稱為「立體角」，必須經(jīng)由積分計(jì)算整個(gè)立體球面的角度總共為4Ω弳度(大約4×3.14=12.56弳度)，故1燭光的點(diǎn)光源(代表每1弳度發(fā)出1流明的光)，如果接收的角度為整個(gè)立體球面(12.56弳度)，則其亮度為12.56流明，如果接收角度只有半個(gè)立體球面(6.28弳度)，則其亮度為6.28流明。

    照度(Lux：Illumination)

    「照度(Illumination)」的定義為單位面積，眼睛實(shí)際感受到光源的亮度有多少流明(lm)，即每「平方公尺(m2)」眼睛實(shí)際感受到多少「流明(lm)」，單位為「lux」。

輝度(Luminance)

    「輝度(Luminance)」的定義為單位面積，眼睛實(shí)際感受到光源的亮度有多少燭光(cd)，即每「平方公尺(m2)」眼睛實(shí)際感受到多少「燭光(cd)」，單位為「cd/m2」；也可以說(shuō)是每「平方公尺(m2)」、每「單位弳度(Ω)」，眼睛實(shí)際感受到多少「流明(lm)」。

亮度與閃爍(Brightness & Flicker)

▲圖七 亮度對(duì)比好與對(duì)比差的兩張圖片比較

    亮度與對(duì)比(Brightness & Contrast)

    由圖七所表現(xiàn)的兩張圖片的比較，亮度與對(duì)比是設(shè)計(jì)顯示器時(shí)重要的參數(shù)，人類眼睛的視覺(jué)會(huì)隨著物體與背景之間亮度的差異而有不同的感受，這種亮度的差異稱為「對(duì)比(Contrast)」。對(duì)比的定義為畫面中亮區(qū)域(BMax)與暗區(qū)域(Bmin)的亮度差異除以亮區(qū)域(BMax)與暗區(qū)域(Bmin)的亮度平均值：

    對(duì)顯示器的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，更常用來(lái)衡量對(duì)比性質(zhì)好壞的方式是使用「照度比(Contrast ratio)」，照度比的定義為畫面中亮區(qū)域(BMax)與暗區(qū)域(Bmin)的亮度比值：

    人類的眼睛要看見(jiàn)畫面的圖形照度比必須大于1.03，一般顯示器的照度比大約在20左右，而最小照度比必須大于5才能清楚地辨識(shí)畫面中的物體。

    我對(duì)LED科技的看法

    LED是一門半導(dǎo)體物理，光學(xué)，材料學(xué)與色彩學(xué)的綜合學(xué)科與技術(shù)，早期的技術(shù)開(kāi)發(fā)感覺(jué)人的因素很重要，技術(shù)進(jìn)步就是工程師調(diào)試配方（他們叫recipe）與試錯(cuò)再優(yōu)化的過(guò)程，尤其是在外延的部分，理論不是很深?yuàn)W，但是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過(guò)程是技術(shù)人員最寶貴的經(jīng)驗(yàn)與公司最重要的技術(shù)資產(chǎn)，能夠駕馭設(shè)備做出高亮度芯片的人就是掌握公司命脈的決定者。

    但是隨著標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的導(dǎo)入，規(guī)�；c模塊化的產(chǎn)業(yè)過(guò)程，技術(shù)不再是深不可測(cè)，工藝優(yōu)化，設(shè)備優(yōu)化變成主旋律，未來(lái)，掌握了LED基本知識(shí)，活用這些知識(shí)之后，你就會(huì)了解，高深的科技理論不過(guò)就是我所推廣的簡(jiǎn)單道理。

    所謂大道至簡(jiǎn)是也！

    （本文作者：廣東德力光電副總經(jīng)理葉國(guó)光）