光学基础知识及LED基础知识
光学基础知识及LED基本理论
第一部分LED基本理论知识
（一）LED发光原理
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
图1
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即
λ≈1240/Eg（mm）
式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED的特性
1．极限参数的意义
（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。
2．电参数的意义
（1）光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。
图2
由图可见，该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大，该波长为峰值波长。
（2）发光强度IV：发光二极管的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为（1/683）W/sr时，则发光1坎德拉（符号为cd）。由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。
（3）光谱半宽度Δλ:它表示发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔.
（4）半值角θ1/2和视角：θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。
半值角的2倍为视角（或称半功率角）。
图3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线（法线）AO的坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度的之比）。显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。
（5）正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。
（6）正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA 时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.4～3V。在外界温度升高时，VF将下降。
（7）V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系可用图4表示。
在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。由V-I曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流IR<10μA以下。
（三）LED的优点与缺点
LED的优点：
1.电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。
2.效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。
3.适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。
4.稳定性：10万小时，光衰为初始的50%。
5.响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。
6.对环境污染：无有害金属汞。
7.颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色 发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色。
8.价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成
LED的缺点：
1、每瓦的流明成本高.
2、光效还没有荧光灯或HID高.
3、需要驱动器驱动(不如白灯简单)
家用照明灯发光效率和平均寿命的比较:
（四）LED的基本结构、及分类
1、LED的结构
LED的封装结构如下图：
2、LED的分类
2.1、按发光管发光颜色分
按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。
2.2．按发光管出光面特征分
按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1；把φ5mm的记作T-1（3/4）；把φ4.4mm的记作T-1（1/4）。
由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类：
（1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。
（2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为20°～45°。
（3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，散射剂的量较大。
2.3．按发光二极管的结构分
按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
2.4．按发光强度和工作电流分
按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度<10mcd）；超高亮度的LED（发光强度>100mcd）；把发光强度在10～100mcd间的叫高亮度发光二极管。
一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）
除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。
第二部分 照明相关的光学常识
一、光与电磁波：
光是一种电磁波，它具有电磁波的特性。光波在整个电磁波谱中只站很小的一部分（见图1.1）。速度为：30×10000 km/s，波长为780～380nm（纳米）。1纳米=10的-9次方米
三、照明相关的光学单位及术语： （一）光的基本单位
1、光通量----光源发射并被人的眼睛接收的能量之和即为光通量。单位：流明（lm）,符号 Φ,。一般情况下，同类型的灯的功率越高，光通量也越大。（说明 发光体每秒种所发出的光量之总和，即光通量）
2、光强----一般来讲，光线都是向不同方向发射的，并且强度各异。光源在某一特定方向角内发射的光通量就叫做光强。单位：坎德拉（cd）。（说明 发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量）
3、照度----单位被照面上接收到的光通量称为照度。如果每平方米被照面上接收到的光通量为1（lm），则照度为1(lx)。单位：勒克斯（lx）。1勒克斯（lx）相当于每平方米被照面上光通量为1流明（lm）时的照度。夏季阳光强烈的中午地面照度约5000 lx，冬天晴天时地面照度约2000 lx，晴朗的月夜地面照度约0.2 lx。（说明发光体照射在被照物体单位面积上的光通量）
4、亮度----亮度是表示眼睛从某一方向所看到物体反射光的强度。单位：坎德拉/平方米（cd/m2）。（说明 发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量）
（二）术语
1、绿色照明----通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明器产品，最终达到高效、舒适、安全、经济、有益于环境和改善人们身心健康并体现现代化文明的照明系统。
2、节能灯----指消耗较少的电能而达到较高的光照效果的照明产品，如荧光灯、环型灯、直管型荧光灯、紧凑型荧光灯、LED灯等。
3、光通维持率----灯在规定的条件下燃点，灯在寿命期间内一特定时间的光通量与该灯的初始光通量之比，以百分数来表示。
国标要求：2000h不小于78%。
国外先进水平：2000h不小于90%。
美国能源之星：40%额定寿命时不小于80%。
国内水平：注重质量的企业，并采用保护膜工艺，基本都能达到国标。
4、功率因数----交流电路中电压有效值与电流有效值的乘积为视在功率，而有功功率只是其中的一部分。功率因数是灯管的有功功率与视在功率之比。
功率因数低，则电流中的谐波含量越高，对电网产生污染，破坏电网的平衡度，无功损耗增加
5、显色指数----衡量光源显现实照物体真实颜色能力的参数。显色指数（0-100）高的光源对颜色的再现越接近自然原色。显色指数低导致颜色失真。以下是常用灯种的显色指数：
白炽灯： >95 管型荧光灯：65-80
三基色稀土荧光灯：80左右 高压钠灯： 25-60
金卤灯： 70-90
6、显色性：光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，是通过与同色温的参考或基准光源（太阳光）下物体外观颜色的比较。显色性高的光源对颜色的表现较好，我们所看到的颜色也就较接近自然原色，显色性低的光源对颜色的表现较差，我们所看到的颜色偏差也较大。
显色分两种：
1、忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源，其数值接近100，显色性最好。
2、效果显色：要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色法来加强显色效果。
采用低色温光源照射，能使红色更鲜艳；
采用中色温光源照射，使蓝色具有清凉感；
采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。
光所发射的光谱内容决定光源的光色，但同样光色可由许多，少数甚至仅仅两个单色光波混合而成，影响所及，对各个颜色的显色性亦大不相同。二相同光色的光源会有相异的光谱组成，光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的色差(color shift)。色差程度愈大，光源对该色的显色性愈差。显色指数系数仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。为何会有显色性高低之情形发生？其关键在该光线之"分光特性"，可见光之波长在380nm至760nm 之范围内，也就是我们在光谱中，见到的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的范围，如果光源所放射的光之中所含的各色光的比例和自然光相近，则我们眼睛所看到的颜色也较为逼真。再好的装璜、摆设、艺术品、衣服等也会因选择不对的光源而失色。显色指数（0-100）高的光源对颜高的光源对颜色的再现越接近自然原色。显色指数低导致颜色失真。以下是常用灯种的显色指数：
灯的种类 演色性Ra 灯的种类 显色性Ra
白炽灯 100 金卤灯 65-93
卤坞灯 100 荧光灯 51-95
高压纳灯 42-52 高压汞灯
25-60 节能灯 85 低压钠灯 25 指数(Ra) 等级 显色性
一般应用 90-100 1A
优良
需要色彩精确对比
的场所 80-89 1B 需要色彩正确判断
的场所 60-79 2
普通
需要中等显色性的
场所 40-59 3 对显色性的要求较低，色差较小的场所 20-39
4
较差
对显色性无具体要
求的场所
7、光效----光源将电能转化为可见光的效率，即光源消耗每一瓦电能所发出的光，数值越高表示光源的效率越高。从经济（能效）方面考虑，光效是一个重要的参数。单位：流明/瓦（lm/w）。（说明 电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示）
白炽灯：8-14lm/W 单端荧光灯：55-80 lm/W 高压钠灯：80-140 lm/W 自镇流荧光灯：50-70 lm/W 金卤灯：60-90 lm/W 卤钨灯： 15-20 lm/W
8、平均寿命----是指灯的光通维持率达到国家标准规定的要求并能继续燃点至50%的灯达到单只灯寿命时的累计时间（即50%的灯失效时的寿命）。（说明 指一批灯泡至百分之五十的数量损坏时的小时数）
9、光色----光色实际上就是色温。大致分为三类 ：暖色<3300K，中间色3300 至5000K，日光色>5000K。由于光中光谱的组成有差别,因此即使光色相同,灯的显色性也有可能不同。
10、色容差:----线光谱较强的气体放电灯发出光的颜色都可视为红、绿、蓝三种单色光按一定比例混合而成。为了评价颜色光的色度差异，引入了色度坐标的表示法，即为CIE 公布的色度图。
11、经济寿命:----在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出减至一特定
的小时数。单位小时。此比例用于室外的光源为百分之七十，用于室内的光源如日光灯则为百分之八十。（说明 在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出减至一特定的小时数。此比例用于室外的光源为百分之七十，用于室内的光源如日光灯则为百分之八十。）
12、色温：----当光源所发出的光的颜色与“黑体”在某一温度下辐射的颜色相同时，“黑体的温度就称为该光源的色温。“黑体”的温度越高，光谱中蓝色的成分则越多，而红色的成分则越少。例如：白炽灯的光色是暖白色，其色温为2700K左右，而日光色荧光灯的色温则是6400K左右。单位：开尔文（K）。白炽灯的色温一般在2700K左右、日光灯的色温在2700-6400K左右、钠灯的色温在2000K左右
三、照明质量
1、眩光：
是由环境内亮度极高的物体或强烈的亮度引起的。眩光分为直射眩光和反射眩光。直射眩光是由光源发出的光线直接射到人眼所造成的。眩光引起视觉不舒适的原因有：
① .高度的刺激使瞳孔缩小；
② .由于角膜或晶体等眼内组织产生光散射，在眼内形成光幕；
③ .视幕受高亮度的刺激，使适应状态破坏。
直射眩光的强弱与光源有关，以下情况眩光最显著：
① .光源周围暗，眼睛适应越暗，眩光越显著。
② .光源亮度越高，眩光越显著。
③ .光源越接近视线，眩光越显著。
④ .光源的表面积越大，光源数目越多，眩光越显著。
一般亮度超过160000cd/㎡就有不舒适的眩光产生。避免方法：
控制光源的光线投射方向，使光源不能直接射向人眼，这就要求灯具（或灯罩）具有一定的保护角。如图或表（Y最大取值85度）在观察区内要求亮度足够低，就可以通过改变灯具的反光杯或增加安装高度来解决。
有的灯具用透明格栅式或半透明罩来遮住光源，由于发光面积增大而使每个发光的亮度降低，光线就变得柔和而不刺眼。
2、照度分布与亮度分布的要求
a、照度的均匀性
工作面上的照度分布要求均匀，为使工作面照度处于比较均匀的状态，CIE要求做到:
1、局部照明和一般照明共用时，工作面上一般照度值宜为总照度值的1/3-1/5，且不宜低于50LX, 局部工作面的照度值最好不要大于平均值的25%。
2、一般照明中的最小照度值与平均照度之比规定在0.7以上。
b、照度的稳定性
c、消除频闪效应
3、光色
光源色温不同，光色也不同，色温在3300K以下有稳重的气氛，温暖的感觉；色温在3000--5000K为中间色温，有爽快的感觉；色温在5000K以上有冷的感觉。不同光源的不同光色组成最佳环境，色温光色气氛效果
>5000K 清凉(带蓝的白色) 冷的气氛
3300-5000K 中间(白) 爽快的气氛
<3300K 温暖(带红的白色) 稳重的气氛
a. 色温与亮度 高色温光源照射下，如亮度不高则给人们有一种阴气的气氛；低色温光源照射下，亮度过高会给人们有一种闷热感觉。
b. 光色的对比在同一空间使用两种光色差很大的光源，其对比将会出现层次效果，光色对比大时，在获得亮度层次的同时，又可获得光色的层次。
因为大部分光源所发出的光皆通称为白光，故光源的色表温度或相关色温度即用以指称其光色相对白的程度，以量化光源的光色表现。根据Max Planck的理论，将一具完全吸收与放射能力的标准黑体加热，温度逐渐升高光度亦随之改变；CIE色座标上的黑体曲线（Black body locus）显示黑体由红--橙红--黄--黄白--白--蓝白的过程。黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度，定义为该光源的相关色温度，称色温，以绝对温K（Kelvin，或称开氏温度）为单位（K=℃+273.15）。因此，黑体加热至呈红色时温度约527℃即800K，其他温度影响光色变化。
光色愈偏蓝，色温愈高；偏红则色温愈低。一天当中画光的光色亦随时间变化：日出后40分钟光色较黄，色温3,000K；正午阳光雪白，上升至4,800-5,800K，阴天正午时分则约6,500K；日落前光色偏红，色温又降至纸2,200K。其他光源的相关色温度。
因相关色温度事实上是以黑体辐射接近光源光色时，对该光源光色表现的评价值，并非一种精确的颜色对比，故具相同色温值的二光源，可能在光色外观上仍有些许差异。仅冯色温无法了解光源对物体的显色能力，或在该光源下物体颜色的再现如何。
不同光源环境的相关色温度
光源 色温
北方晴空 8000-8500k
阴天 6500-7500k
夏日正午阳光 5500k
金属卤化物灯 4000-4600k
下午日光 4000k
冷色营光灯 4000-5000k
高压汞灯 3450-3750k
暖色营光灯 2500-3000k
卤素灯 3000k
钨丝灯 2700k
高压钠灯 1950-2250k
蜡烛光 2000k
光源色温不同，光色也不同，色温在3300K以下有稳重的气氛，温暖的感觉；色温在3000--5000K为中间色温，有爽快的感觉；色温在5000K以上有冷的感觉。不同光源的不同光色组成最佳环境如表：
色温 光色 气氛效果
<3300K 温暖(带红的白色) 稳重的气氛
>5000K 清凉(带蓝的白色) 冷的气氛
3300-5000K 中间(白) 爽快的气氛
第三部分辐射度学、光度学基础
3.1 引言
3.2 立体角定义
3.3 辐射度学中的基本量
3.4 人眼的视见函数
3.5 光度学中的基本量
3.6 光照度公式与朗伯余弦定律
3.1 辐射度学、光度学的发展
辐射度学、光度学的研究始于18世纪。1760年Lamber提出了光度学的基本定律，如照明可加性定律，照度的平方反比定律，余弦定律等。
辐射度学、光度学、色度学（简称三度学）的发展与照明光源的发展密切相关。近年来，以LED为代表的新光源开发利用，使得三度学得到了迅速的发展。
3.2 立体角平面几何中，整个平面以一点为中心分为360°或2π弧度。发光体都是在一定空间内辐射能量。以空间某一点为中心，划分为若干立体角。立体角定义：任意形状的封闭锥面所包含的空间称为立体角，用Ω表示。
3.2 立体角
平面角计算公式：弧度=弧长/半径
立体角计算公式：封闭锥面在球面上截处的面积A 除以半径平方。
立体角单位：球面度(sr)
整个球面面积为4πr ，则整个空间对应立体角为π球面度。整个空间也被称为4π空间。
=A/r2
3.3 辐射度学
辐射度学(Radiometry)是一门研究电磁辐射能测量的科学。辐射度学适用于整个电磁波谱，主要用于X光、紫外光、红外光以及其它非可见的电磁辐射。研究范围包括辐射能的基本概念、辐射能的传输、变换以及仪器的辐射度学校准或标定。
辐射度学量表示辐射能的大小，基本量是辐射功率或辐射通量，单位是瓦特(W)。
辐射通量(radiation flux ) Φe
定义：单位时间内的辐射能量，表征辐射体辐射能力的强弱，也称辐射功率。
例：太阳对地面辐射。
符号：Φe单位：瓦[特](W)
辐射强度Ie用来表示辐射体在不同方向上的辐射分布。
定义：点辐射源在某一方向微元立体角d 内发出的
辐通量为dΦ，则辐射强度I为：
单位：瓦每球面度(W/sr)
辐射照度Ee 如果某一表面被其它辐射源照射，为了表示A点附近被照射的强弱，在A点周围取微小面元dS，若其接受的辐射通量为dΦ，
则A点辐照度为：Ee
单位为瓦每平方米(W/m )。
辐射度学中的基本量
辐射通量 辐射强度 辐射照度
符号 Φe Ie Ee
单位 W W/sr W/m2
3.4 人眼的视见函数(Visibility function)
1. 人眼对不同波长光辐射的敏感程度是否相同？
2. 光辐射引起人眼视觉刺激的强弱，不仅与辐射强度大小有关，还与辐射的波长有关。
3. 可见光范围内，人眼对不同波长光的视觉敏感度不同。
4. 对黄绿光(555nm)最敏感，对红光和紫光最差，对可见光以外的红外紫外光无视觉反映。
5. 为了表示人眼对不同波长光辐射敏感度的差别，
定义了“视见函数”V(λ)。
6. 把波长555nm视见函数定义为1，即V(555)=1。
7. 国际照明委员会(CIE)在大量测量基础上，规定了视见函数标准。
紫 蓝 绿 黄 橙 红 红
400 470 510 580 620 700 760
0.0004 0.091 0.503 0.87 0.381 0.0041 0.00006
3.5 光度学中的基本量
1. 光度学研究范畴：使人眼产生总的目视刺激的度量。
2. 光度学除了包括光辐射能的客观度量外，还应考虑人眼视觉的生理和感觉印象等心理因素。
3. 不能仅仅局限在“物理量的度量”，人眼的生理、心理因素常常对光度测量有着很大的影响。 光通量(Luminous flux) 定义:按人眼产生的视觉强度来度量的辐射通量。
符号：Φ
单位：流明(lm)
发光强度(Luminous intensity) 发光强度是光度学中最基本的物理量。是国际七个基 本单位之一。表示发光体在不同方向上的发光特性，与辐射度学中的辐射强度相对应。关系为：
发光强度(Luminous intensity)
由上式可见，α方向的光亮度L是投影α方向的单位面积上的发光强度。
光学基础知识
光学基础知识 可见光谱只是所有电磁波谱中的一小部分，人眼可感受到可见光的波长为400nm(紫色)~700nm(红色)。 红、绿、蓝被称为三原色(RGB)。红色、绿色、蓝色比例的变化可以产生出多种颜色，三者等量的混合可以再现白色。 补色的概念：从白色中减去颜色A所形成的颜色，称之为颜色A的补色(complementary color)。 白色-红色red=青色cyan 白色-绿色green=洋红magenta 白色-蓝色blue=黄色yellow 白色-红色-绿色-蓝色=黑色 补色的特点：当使用某个补色滤镜时，该补色对应的原色会被过滤掉。 原色以及所对应补色的名称： 颜色再现有两种方式： 原色加法：三原色全部参与叠加形成白色，任意其中两种原色相加形成不参与合成的颜色的补色。 原色减法：三补色全部参与叠加形成黑色，任意其中两种补色相加形成不参与合成的颜色的原色。
原色加法比较简单，由原色叠加而形成其他颜色，但是应用较少；而原色减法是从白色中减掉相应原色而形成其他颜色，就是用补色来叠加形成其他颜色，应用的场合比较多。 光的直线传播定律：光在均匀介质中沿直线传播。 费马定律：当一束光线在真空或空气中传播时，由介质1投射到与介质2的分界面上时，在一般情况下将分解成两束光线：反射(reflection)光线和折射(refraction)光线。 反射定律：反射角等于入射角。i = i' 镜面表面亮度取决于视点，观察角度不同，表面亮度也不同。 一个理想的漫射面将入射光线在各个方向做均匀反射，其亮度与视点无关，是个常量。 折射定律：n1 sin i = n2 sin r 任何介质相对于真空的折射率，称为该介质的绝对折射率，简称折射率(Index of refraction)。公式中n1和n2分别表示两种介质的折射率。
光学基本知识及LED基本知识
光学基础知识及LED基本理论 第一部分LED基本理论知识 （一）LED发光原理 发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。 图1 假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。 理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即 λ≈1240/Eg（mm） 式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。 （二）LED的特性
1．极限参数的意义 （1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。 （2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。 （3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。 （4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。 2．电参数的意义 （1）光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。 图2 由图可见，该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大，该波长为峰值波长。 （2）发光强度IV：发光二极管的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为（1/683）W/sr时，则发光1坎德拉（符号为cd）。由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。 （3）光谱半宽度Δλ:它表示发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔. （4）半值角θ1/2和视角：θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。 半值角的2倍为视角（或称半功率角）。
手机LCD基本知识
LCD原理大剖析 ZDNET China 03/01/2002 LCD （Liquid Crystal Display）对于许多的用户而言可能是一个比较新鲜的名词，不过这种技术存在的历史可能远远超过了我们的想象 --在 1888 年，一位奥地利的植物学家 F. Renitzer便发现了液晶特殊的物理特性。 在 85年之后，这一发现才产生了商业价值， 1973 年日本的夏普公司首次将它运用于制作电子计算器的数字显示。现在， LCD是笔记型计算机和掌上计算机的主要显示设备，在投影机中，它也扮演着非常重要的角色，而且它开始逐渐渗入到桌面显示器市场中。 为什么叫液晶？ 液晶得名于其物理特性：它的分子晶体，不过以液态存在而非固态。大多数液晶都属于有机复合物。 被动矩阵液晶显示技术 高信息密度显示技术中首先商品化的是「被动矩阵显示技术」。它得名于控制液晶单元的开和关的简单设计。 主动矩阵LCD及其弱势 主动矩阵 LCD的上下表层也纵横有序排列着用铟锡氧化物做成的透明电极。所不同的是在每个单元中都加入了很小的晶体管，由晶体管来控制电流的开和关。 传统工艺流程 LCD 的面板最早使用非常薄的玻璃制造。大约只有 1.1-0.4毫米厚，由于玻璃生产中，设备不同会造成玻璃厚度不同。所以，显示器只能在一套模具中制造。 你不能不知道的LCD 被动矩阵液晶显示技术视角及反应速度耗电量 为什么叫液晶？主动矩阵LCD及其弱势显示色彩传统工艺流程
为什么叫液晶？ ZDNET China 2002/01/03 液晶得名于其物理特性：它的分子晶体，不过以液态存在而非固态。大多数液晶都属于有机复合物。这些晶体分子的液体特性使得它具有两种非常有用的特点：如果你让电流通过液晶层，这些分子将会以电流的流向方向进行排列，如果没有电流，它们将会彼此平行排列。如果你提供了带有细小沟槽的外层，将液晶倒入后，液晶分子会顺着槽排列，并且内层与外层以同样的方式进行排列。 液晶的第三个特性是很神奇的：液晶层能够使光线发生扭转。液晶层表现的有些类似偏光器，这就意味着它能够过滤掉除了那些从特殊方向射入之外的所有光线。此外，如果液晶层发生了扭转，光线将会随之扭转，以不同的方向从另外一个面中射出。 液晶的这些特点使得它可以被用来当作一种开关 - 即可以阻碍光线，也可以允许光线通过。液晶单元的底层是由细小的脊构成的，这些脊的作用是让分子呈平行排列。上表面也是如此，在这两侧之间的分子平行排列，不过当上下两个表面之间呈一定的角度时，液晶成了随着两个不同方向的表面进行排列，就会发生扭曲。结果便是这个扭曲了的螺旋层使通过的光线也发生扭曲。 如果电流通过液晶，所有的分子将会按照电流的方向进行排列，这样就会消除光线的扭转。如果将一个偏振滤光器放置在液晶层的上表面，扭转的光线通过了，而没有发生扭转的光线将被阻碍。因此可以通过电流的通断改变 LCD 中的液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。也有某些设计了省 电的需要，有电流时，光线不能通过，没有电流时，光线通过。 液晶可以阻碍（左）也可以允许（右）光线通过显示技术由于不同的应用目的而分成不同的类型。 有的是成了静态显示，比如道路标志和显示牌，它 们的显示信息是不变的。平面显示技术则被用于传 递发生变化的显示信息，所以显示信息量的大小就 决定了所采用的显示技术类型。对于便携式的计算 器等设备而言，由于所传递的信息量相对较低，被 称为「低信息密度」显示技术；对于计算机显示器 而言，由于传递的信息量大，则相应被称为「高信 息密度」显示技术。
-光学基础知识
光学基础知识 物理学的一个部门。光学的任务是研究光的本性，光的辐射、 传播和接收的规律；光和其他物质的相互作用（如物质对光的吸收、散射、光的 机械作用和光的热、电、化学、生理效应等）以及光学在科学技术等方面的应用。 17世纪末，牛顿倡立“光的微粒说”。当时，他用微粒说解释观察到的许多光学现象，如光的直线性传播，反射与折射等，后经证明微粒说并不正确。1678 年惠更斯创建了“光的波动说”。波动说历时一世纪以上，都不被人们所重视， 完全是人们受了牛顿在学术上威望的影响所致。当时的波动说，只知道光线会在 遇到棱角之处发生弯曲，衍射作用的发现尚在其后。1801年杨格就光的另一现象（干涉）作实验（详见词条：杨氏干涉实验）。他让光源S的光照亮一个狭长的缝隙S，这个狭缝就可以看成是一条细长的光源，从这个光源射出的光线再通1 过一双狭缝以后，就在双缝后面的屏幕上形成一连串明暗交替的光带，他解释说 光线通过双缝以后，在每个缝上形成一新的光源。由这两个新光源发出的光波在 抵达屏幕时，若二光波波动的位相相同时，则互相叠加而出现增强的明线光带， 若位相相反，则相互抵消表现为暗带。杨格的实验说明了惠更斯的波动说，也确
定了惠更斯的波动说。同样地，19世纪有关光线绕射现象之发现，又支持了波动说的真实性。绕射现象只能借波动说来作满意的说明，而不可能用微粒说解释。 20世纪初，又发现光线在投到某些金属表面时，会使金属表面释放电子，这种现象称为“光电效应”。并发现光电子的发射率，与照射到金属表面的光线强度 成正比。但是如果用不同波长的光照射金属表面时，照射光的波长增加到一定限 度时，既使照射光的强度再强也无法从金属表面释放出电子。这是无法用波动说 解释的，因为根据波动说，在光波的照射下，金属中的电子随着光波而振荡，电 子振荡的振幅也随着光波振幅的增强而加大，或者说振荡电子的能量与光波的振 幅成正比。光越强振幅也越大，只要有足够强的光，就可以使电子的振幅加大到 足以摆脱金属原子的束缚而释放出来，因此光电子的释放不应与光的波长有关。 但实验结果却违反这种波动说的解释。爱因斯坦通过光电效应建立了他的光子学 说，他认为光波的能量应该是“量子化”的。辐射能量是由许许多多分立能量元 组成，这种能量元称之为“光子”。光子的能量决定于方程 E=hν
液晶屏基本知识及关键指标参数
液晶屏基本知识及关键指标参数 液晶显示屏（LCD Liquid Crystal Display）的工作原理与传统球面显示屏完全不同。液晶显示屏就是两块玻璃中间夹了一层(或多层)液晶材料，玻璃后面有几根灯管持续发光，液晶材料在信号控制下改变自己的透光状态，这样就能在玻璃面板前看到图像了。 液晶显示屏性能是有以下几个参数： 响应时间响应时间的快慢是衡量液晶显示屏好坏的重要指标，响应时间指的是液晶显示屏对于输入信号的反应速度，也就是液晶由暗转亮或者是由亮转暗的反应时间。一般来说分为两个部分：Tr(上升时间)、Tf(下降时间)，而我们所说的响应时间指的就是两者之和，响应时间越小越好，如果超过40毫秒，就会出现运动图像的迟滞现象。目前液晶显示屏的标准响应时间大部分在25毫秒左右，不过也有少数机种可达到16毫秒。拥有16ms的超快响应时间，就可以用每秒显示60帧画面以上的速度，完全解决传统液晶显示屏在玩游戏或者看DVD影碟时所存在的拖影、残影问题。 对比度对比度是指在规定的照明条件和观察条件下，显示屏亮区与暗区的亮度之比。对比度是直接体现该液晶显示屏能否体现丰富色阶的参数，对比度越高，还原的画面层次感就越好。目前液晶显示屏的标称为250:1或者300:1，高档产品在400:1或500:1。这里要说明的是，对比度必须与亮度配合才能产生最好的显示效果。400:1或500:1的高对比度将使显示出来的画面色彩更加鲜艳，图像更柔和，让您玩游戏或者看电影效果直逼CRT显示屏。 亮度液晶显示屏亮度普遍高于传统CRT显示屏，液晶显示屏亮度一般以cd ／m2(流明/每平方米)为单位，亮度越高，显示屏对周围环境的抗干扰能力就越强，显示效果显得更明亮。此参数至少要达到200cd／m2，最好在250cd／m2以上。传统CRT显示屏的亮度越高，它的辐射就越大，而液晶显示屏的亮度是通过荧光管的背光来获得，所以对人体不存在负面影响. 屏幕坏点屏幕坏点最常见的就是白点或者黑点。黑点的鉴别方法是将整个屏幕调成白屏，那黑点就无处藏身了；白点则正好相反，将屏幕调成黑屏，白点也就会现出原形。通常一般坏点不超过3个的显示屏算合格出厂，3点以内的为A屏,三点以上10点以内或带轻斑的算B屏,带重斑的和带线的算C屏.
LCD液晶屏基础知识
LCD液晶屏基础知识 三大类型：图形点阵、字符点阵、笔段式， 涵盖TN、HTN、STN、FSTN、CSTN五种膜式； 融合COG、COF、TAB、COB、SMT等各种工艺结构形式。 1.TN膜式LCD液晶屏 段码液晶屏，是LCD液晶屏显示模式的一种，LCD液晶屏有笔断式和点阵式两种模式，段码也称笔断一个数字是由8字显示出来的，一个8字是由7个笔段组成的，可以显示0～9的数字．如计算器、钟表等，显示内容均为数字. 段码液晶屏，工艺比点阵的要简单许多，当然也只能显示比较简单的内容．段码液晶屏的汉字和图形，只能以固定的型式显示，数字是可以变的．而点阵的所有显示，都是可以随意变换的． 2.HTN膜式LCD液晶屏 中文名:HTN外文名:(High Twisted Nematic 释义:高扭曲向列型特征:对比度高、功耗低、驱动电压低向列型液晶分子被夹在两块透明玻璃之间，在两层玻璃之间，液晶分子的取向偏转110~130度。这种类型LCD的特点是、动态驱动性能不够好，但视角比TN型的要宽。 3.STN膜式LCD液晶屏 STN（Super Twisted Nematic）是用电场改变原为180度以上扭曲的液晶分子的排列从而改变旋光状态，外加电场通过逐行扫描的方式改变电场，在电场反复改变电压的过程中，每一点的恢复过程较慢，因而产生余辉。它的好处是功耗小，具有省电的最大优势。 彩色STN的显示原理是在传统单色STN液晶显示器上加一彩色滤光片，并将单色显示矩阵中的每一像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三基色，就可显示出彩色画面。和TFT不同STN属于无源Passive型LCD，一般最高能显示65536种色彩。 主要分为普通STN，FSTN，CSTN和DSTN。 普通STN即液晶在液晶屏内旋转180~270度，液晶屏上下贴普通偏光片，因为色散的原因，液晶屏底色会呈现一定的颜色，常见的有黄绿色或蓝色，即通常称的黄绿模或蓝模。 FSTN（Film+STN），为了改善普通STN的底色问题，在偏光片上而加入一层补偿膜，可以消除色散，实现黑白显示。
光学基础知识
光学基础学习报告 一、教学内容： 光电镜头是用来作为光电接收器（CCD,CMOS）的光学传感器元件。 光学特性参数： 1、焦距EFL（学名f’） 是指主面到相应焦点的距离（如图1.1） 图1.1 每个镜片都有前后两个主面－前主面和后主面（放大率为1的共轭面）。相应的也有两个焦点－前焦和后焦。 凸透镜：双凸；平凸；正弯月（如图1.1） 图1.2 凹透镜：双凹；平凹；负弯月 图1.3
折射率实际反映的是光在物质中传播速度与真空中速度的比值关系。 薄透镜：)]1()1[()1('12 1R R n f -?-== Φ Φ—透镜光焦距； f ’—焦距； n —折射率； R 1,R 2－两球面曲率半径 厚透镜：2 1221)1()]1()1[()1('1R nR d n R R n f -+ -?-==Φ d －中心厚度 干涉仪与光距座可以量测f ’,R1,R2,d →利用上述的公式可以计算出n 值，从而来确定所用材料。 A 、 EFL 增加，TOTR （光学总长）增加；要降低TOTR 就必须降低EFL ，但EFL 降低， 像高就要降低 B 、 EFL 与某些象差相关 C 、 EFL 上升将使F/NO 增大 D 、 EFL ，FOV （视场角）和IMA （像高）三者间有关系 tanFOV ?=EFL IMA －铁三角关系 EFL 的增大（减小）会使像高变大（小），为了保持像高，就必须要增大（减小）FOV ，然而FOV 的增大会使得REL （相对照度）的数值增大。 2、 BFL 后焦距（学名后截距） 图2.1 3、 F 数（F/NO ） D f NO F '/= f ’－FEL D 入－入瞳直径 入瞳为光阑经其前方光学镜片所成的像，反映进入光学系统的光线 A 、 与MTF 相关，F/NO ↑，则MTF ↑；反之下降 B 、 与景深相关，F/NO ↑，则景深↑，反之下降 C 、 与象差相关，F/NO ↑，则象差↓，反之增加 D 、 与光通量相关，F/NO ↑，则光通量↓，反之增加 对于光电镜头，F/NO 最大在2.8～3.5之间（经验值）允许有±5%的误差，在物方有照
液晶基本知识
液晶的物理特性 液晶是一种介于固态和液态之间的有机化合物，即具有固态光学特性，又具有液态的流动特性，具体分析，它的物理特性有以下三种，即粘性、弹性和极化性。 (1)粘性。液晶的粘性从流体力学的观点来看，可以说是一种具有排列性质的流体，依照作用力量的不同，可以产生不同的效果。 (2)弹性。液晶的弹性表现为，当外加力量后，能呈现有规则方向性的变化。比如，当光线射入液晶物质中时，即产生按照液晶分子的排列方式行进，而产生自然的偏转现象。 (3)极化性。液晶的极性即液晶中的电子结构。液晶具备很强的电子共轭运动能力，当液晶分子受到外加电场的作用时，便很容易被极化而产生感应偶极性。 液晶显示器就是利用液晶这些特性，通过科学的装配，使液晶产生光电效应，从而显示光栅和图像。 液晶显示技术概念(液晶的物理特性) 通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。就技术面而言，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。 液晶材料是随着LCD 器件的发展而迅速发展，从联苯腈、酯类、含氧杂环苯类、嘧啶环类液晶化合物逐渐发展到环已基（联）苯类、二苯乙炔类、乙基桥键类和各种含氟芳环类液晶化合物，最近日本合成出结构稳定的二氟乙烯类液晶化合物，其分子结构越来越稳定，不断满足STN、TFT-LCD的性能要求。虽然世界液晶显示器的市场量越来越大，但我国液晶行业在其中的份额却很小，而且仍是集中在TN液晶材料方面，在TFT液晶材料方面是一片空白。这些使得我国在世界液晶市场中缺乏竞争力，强烈呼吁国家应当采取积极措施，加强液晶显示器件与材料研究开发的人力与资金投入，以振兴中华液晶显示行业。 我国STN-LCD用液晶材料的研究和应用 2006-10-28 我国STN-LCD用液晶材料的研究和应用前景鉴于成本的因素，TFT-LCD将不可能完全代替STN-LCD原有的在移动通讯和游戏机等领域的应用。所以，我国“十五”期间仍将黑白及彩色STN-LCD定为显示产业的发展重点。但是，我国若想在STN-LCD用混晶材料领域取得突破，就必须加强合作，形成联合攻关之势，在液晶品质方面狠下功夫，以增强同国外混晶材料的竞争力。 一、STN-LCD用液晶材料的发展 1888年，奥地利科学家F?Reinitzer发现了液晶。20世纪70年代初，Helfrich和Schadt 利用扭曲向列相液晶的电光效应和集成电路相结合，将其制成显示器件，实现了液晶材料的产业化。这种液晶材料称为扭曲向列相液晶显示（NT-LCD）材料，其产品主要应用在电子表和计算器上。80年代中期，开发成功超扭曲向列相液晶显示（STN-LCD）材料，其产品主要应用在BP机、移动电话和笔记本电脑上。目前，国外（STN-LCD）用液晶材料混配技术已很成熟，开发的单晶化合物种类繁多。国内由于科研力量分散，导致了开发进度延缓，
(完整word版)光学知识的归纳,推荐文档
光学知识的归纳 光学包括两大部分内容：几何光学和物理光学．几何光学（又称光线光学）是以光的直线传播性质为基础，研究光在煤质中的传播规律及其应用的学科；物理光学是研究光的本性、光和物质的相互作用规律的学科． 一、重要概念和规律 （一）、几何光学基本概念和规律 1、基本规律 光源：发光的物体。分两大类：点光源和扩展光源。点光源是一种理想模型，扩展光源可看成无数点光源的集合。 光线：表示光传播方向的几何线。 光束：通过一定面积的一束光线。它是经过一定截面光线的集合。光速：光传播的速度。光在真空中速度最大。恒为C=3×108m/s。丹麦天文学家罗默第一次利用天体间的大距离测出了光速。法国人裴索第一次在地面上用旋转齿轮法测出了光这。 实像：光源发出的光线经光学器件后，由实际光线形成的。 虚像：光源发出的光线经光学器件后，由实际光线的延长线形成的。 本影：光直线传播时，物体后完全照射不到光的暗区。 半影：光直线传播时，物体后有部分光可以照射到的半明半暗区域。2．基本规律 1）光的直线传播规律：光在同一种均匀介质中沿直线传播。小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直线传播的例证。 2）光的独立传播规律：光在传播时虽屡屡相交，但互不扰乱，保持各自的规律继续传播。
（3）光的反射定律：反射线、入射线、法线共面；反射线与入射线分布于法线两侧；反射角等于入射角。 （4）光的折射定律：折射线、入射线、法线共面，折射线和入射线分布于法线两侧；对确定的两种介质，入射角（i）的正弦和折射角（r）的正弦之比是一个常数。介质的折射率n=sini/sinr=c/v。全反射条件①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于临界角A，sinA=1/n。 （5）光路可逆原理：光线逆着反射线或折射线方向入射，将沿着原来的入射线方向反射或折射。 3．常用光学器件及其光学特性 （1）平面镜：点光源发出的同心发散光束，经平面镜反射后，得到的也是同心发散光束。能在镜后形成等大的、正立的虚像，像与物对镜面对称。（2）球面镜：凹面镜有会聚光的作用，凸面镜有发散光的作用。 （3）棱镜：光密煤质的棱镜放在光疏煤质的环境中，入射到棱镜侧面的光经棱镜后向底面偏折。隔着棱镜看到物体的像向顶角偏移。 棱镜的色散作用：复色光通过三棱镜被分解成单色光的现象。 （4）透镜：在光疏介质的环境中放置有光密介质的透镜时，凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。 透镜成像作图：利用三条特殊光线。成像规律1/u+1/v=1/f。线放大率m=像长/物长=|v|/u。说明①成像公式的符号法则——凸透镜焦距f取正，凹透镜焦距f取负；实像像距v取正，虚像像距v取负。②线放大率与焦距和物距有关。 （5）平行透明板光线经平行透明板时发生平行移动（侧移）。侧移的大小与入射角、透明板厚度、折射率有关。
LCD基础知识
LCD基础知识 1． LCD的名称及应用 LCD是Liquid Crystal Display 的缩写，中文意思是液晶显示器。目前我国是TN型，STN型LCD的生产大国。LCD广泛应用于电子、通讯、家电等行业的终端产品，具有广阔的发展前景。 2．液晶 物质存在的相有固态、液态、气态的三态，液晶是固态与液态之间的中间态的一类物质的总称，它既具有液体的流动性，又具有固体（晶体）的有序性和各向异性的特点，所以叫做“液态晶体”，简称为“液晶”。 液晶分子是长棒状分子，沿分子的长轴方向和垂直于长轴方向具有各异的光学、电学等物理特性，即液晶的本质属性是具有各向异性。 我们最常用到的液晶的各向异性特性是光学各向异性，简写为Δn。光学各向异性（Δn）是液晶长轴方向的折射率（n e）与垂直于长轴方向的折射率（n o）的差值，即Δn= n e – n o。Δn是最主要的用途是可以与产品盒厚来共同确定产品的基本的底色。 液晶只是在一定的温度范围内才会呈现为液晶态的，当温度低到一定的温度时，液晶会凝固为晶体，此温度称为结晶温度（Ts），当温度高于某一温度时，液晶会完全变为液态，此温度称为清亮点（Tc），即液晶态的温度范围只存在于Ts-Tc之间。 3．液晶显示器的分类 扭曲向列型的液晶显示器大致上可以分为以下几类： TN（Twisted Nematic），扭曲向列型：显示原理是利用液晶对偏振光的扭曲作用。判断的基本依据是液晶的扭曲角度是90°。 HTN（High Twisted Nematic），高扭曲向列型：显示原理同上，不过扭曲角度不是90°，而是大于90°，所以叫做高扭曲向列。通常的扭曲角度取100-120°，我司所用的扭角度一般是110°。HTN通常是TN产品无法满足对比度及视角范围要求时采用。 STN（Super Twisted Nematic），超扭曲向列型：显示原理同上，扭曲角度比HTN更大，通常是180-270°，所以叫估超扭曲向列型。我司的所用的扭曲角度一般是240°。STN通常是对比度，视角范围要求高时采用。除了对比度及视角范围的要求外，TN，HTN，STN分别对应于不同的驱动条件，驱动路数足够高时，TN，HTN无法满足对比度的要求，只有采用STN了。 FSTN（Film STN），补偿膜STN：属于STN的一个分支。由于STN的扭曲角度大，液晶分子长、短轴方向光的传播存在延迟现象，从而使STN带有颜色，对比度下降，如果贴上具有延迟补偿作用的偏光片，可以消除STN的颜色，达到接近黑白显示的效果，可提高对比度。在我司，FSTN一般是指单面补偿膜偏光
光学基础知识
光学基础学习报告 一、教学内容: 光电镜头是用来作为光电接收器（CCD,CMOS ）的光学传感器元件。 光学特性参数: 1、焦距EFL （学名f ' 是指主面到相应焦点的距离（如图 1.1） f' Q Q' 图1.1 每个镜片都有前后两个主面-前主面和后主面（放大率为 1的共轭面） 个焦点一前焦和后焦。 凸透镜：双凸；平凸；正弯月（如图 1.1） 凹透镜：双凹；平凹；负弯月 Q Q' 双凹 两主面Q,Q 在镜片内 Q Q' 双凸 两主面Q,Q 在镜片内 Q Q' Q Q' 平凸 正弯月 两主面Q,Q ' 两主面Q,Q ' 一在镜片内 在镜片外 一与凸面切 图1.2 相应的也有两 Q Q' 负弯月 两主面Q,Q ' 在镜片外 两主面Q,Q 一在镜片内 一与凹面切
图1.3 折射率实际反映的是光在物质中传播速度与真空中速度的比值关系。 —透镜光焦距； f ‘一焦距； n —折射率；R1,R2-两球面曲率半径 d —中心厚度 干涉仪与光距座可以量测f ',R1,R2,d T利用上述的公式可以计算出n值，从而来确定所用材料。 A、EFL增加，TOTR （光学总长）增加；要降低TOTR就必须降低EFL，但EFL降低，像高就要降低 B、EFL与某些象差相关 C、EFL上升将使F/NO增大 D、EFL , FOV （视场角）和IMA （像高）三者间有关系 IMA EFL tanFOl-铁三角关系EFL的增大（减小）会使像高变大（小），为了保持像高，就必须要增大（减小）FOV , 然而FOV的增大会使得REL （相对照度）的数值增大。 3、F 数（F/NO ） f ' F / NO - D fFEL D入一入瞳直径 入瞳为光阑经其前方光学镜片所成的像，反映进入光学系统的光线 A、与MTF相关，F/NO f,贝U MTF f;反之下降 B、与景深相关，F/NO f,则景深f,反之下降 C、与象差相关，F/NO f,则象差J,反之增加 薄透镜: 1 （n 1） 临） （ 1 R2 ）］ 厚透镜: 1 (n 1)[(—)( R1 1 R2 ）］ (n 1)2d n R|R2 图2.1
LED基础知识培训资料_图文(精)
LED 知识培训资料 2011.2 一、什么是 LED ? LED 的分类? LED 是英文 light emitting diode (发光二极管的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体晶片材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用透镜灌封硅胶密封,起到保护内部芯线的作用,所以 LED 的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由 P 型半导体和 N 型半导体组成的晶片,在 P 型半导体和 N 型半导体之间有一个过渡层, 称为 PN 结。在某些半导体材料的 PN 结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来, 从而把电能直接转换为光能。 PN 结加反向电压, 少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称 LED 。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压 ,电流从 LED 阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。 LED 分类:按封装形式:插件式、贴片式、多晶封装 按功率大小:小功率、大功率、超大功率 按光波长:不可见光(红外、紫外、可见光
二、 LED 结构图以 LED 草帽灯为例:
三、 LED 产业流程
LED 封装流程: LED 封装步骤: 1、扩晶,把排列的密密麻麻的晶片弄开一点便于固晶。 2、固晶, 在支架底部点上导电 /不导电的胶水 (导电与否视晶片是 五大物料五大製程 上下型 PN 结还是左右型 PN 结而定然后把晶片放入支架里面。 3、短烤,让胶水固化焊线时晶片不移动。 4、焊线,用金线把晶片和支架导通。 5、前测,初步测试能不能亮。 6、灌胶,用胶水把芯片和支架包裹起来。 7、长烤,让胶水固化。 8、后测,测试能亮与否以及电性参数是否达标。 9、分光分色,把颜色和电压大致上一致的产品分出来。 10、包装。 四、 LED 的优势以及与传统照明的比较 LED 优点︰ ●寿命长,理论上 10万小时,一般大于 5万小时,是荧光灯的 10倍●发热量低,耗电量小,白炽灯的 1/8,荧光灯的 1/3 ●体积小,重量轻,可封裝成各种类型 ●坚固耐用,不怕震动。环氧树脂封装,防水,耐恶劣环境使用●多色显示,利用RGB 可实现七彩色显示
LCD基础知识及图解
LCD基础知识及图解 液晶作为显示材料常用的显示原理有：旋光性（TN）、双折射（STN）、吸收二色性（后视镜）和光散射性（PDLC）。 LCD显示种类有：TN(扭曲向列型)，HTN(高扭曲向列型)，STN（超扭曲向列型)，FE(铁电型)，ECB(电控双折射型)，TFT等。(其中的ECB和FE在我们公司很少用) 目前能自己做前段的LCD为TN型（扭曲向列型)和STN型(超扭曲向列型)； 1、TN工作模式的基础：旋光性. 2、STN工作模式的基础：双折射性。 现常用的有源LCD为TFT型 TOP层的主要成分是SIO2。它是透明物质,可以起绝缘的作用,防止上下ITO之间的短路不良。 环氧胶在LCD中起密封的作用,在环氧胶中浑一定的玻璃球,可以起到控制盒厚的作用;当混一定的金球时,还可以起到导电的作用。
（一）TN类LCD TN类LCD可根据其延迟量可分为一极小，二极小，三极小，还根据PI的定向方式可分为V A和普通产品。 一极小：其特点是在负显模式下底色为蓝色。具体可参考下图。 1、根据其扭曲角度又可分为TN（90度）和HTN（110度）。 该类TN产品的特点是正显时底色亮度高。多用于超宽温产品。2、根据底偏光片特性又可分为透射、半反射和反射类（包括了正负显） 透射和半透类在使用时都有背光。反射类只需要用环境光，但是夜间和在黑暗的环境中不能使用。
该类产品负显时在单色背光下可以做到很黑的底色。在蓝色背光时，一般难做黑。要将其延迟量做到很小才能做出黑色的效果。 该类产品多用于宽温、超宽温的产品。如车载、电表等。 二极小：其特点是在做成负显时底色为绿色或红紫色。具体可参考下图。 该类产品扭曲角度为90度。根据底偏光片特性又可分为透射、半反射和反射类（包括了正负显）。该类产品底色相对于一极小产品会暗一些(正负显均如此）。目前TN类产品多数采用此模式。该类产品负显时在各种背光下的底色均一般。价格相对于TN一极小便宜。 黑模：该产品多数情况下属于二极小，并在LCD内部用旋图工艺涂有黑色油墨。效果可参考下图： 该类产品多用于汽车后装市场的音响类产品。 ?三极小：大延迟量产品，负显时底色为黑色，是TN类产品中能实现真正黑白显示的产品。当液晶带染料时我们称之为ETN。
5液晶显示器的基础知识汇总
液晶显示器的基础知识 什么是液晶显示器？ 液晶显示器英文是Liquid Crystal Display，缩写为LCD。它的主要原理是为以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。 液晶显示器有什么特点？ 一、机身薄，节省空间：与比较笨重的CRT显示器相比，液晶显示器只要前者三分之一 的空间。 二、省电，不产生高温：它属于低耗电产品，可以做到完全不发烫，相对与CRT显示器， 因显像技术不可避免产生高温。 三、无辐射，益健康：液晶显示器完全无辐射，这对于整天在电脑前工作的人来说是一 个福音。 四、画面柔和不伤眼：不同于CRT技术，液晶显示器画面不会闪烁，可以减少显示器对眼睛 的伤害，眼睛不容易疲劳。 LCD显示器的基本参数： 1、分辨率 LCD是通过液晶象素实现显示的，但由于液晶象素的数目和位置都是固定不变的，所以液晶只有在标准分辨率下才能实现最佳显示效果，而在非标准的分辨率下则是由LCD内部的ic通过插值算法计算而得，应此画面会变得模糊不清，然而LCD显示器的真实分辨率根据
LCD的面板尺寸定，15英寸的真实分辨率为1024×768，17英寸为1280×1024，19英寸为 1440×900，20和22英寸为1680×1050。 2、点距 LCD显示器的像素间距(pixel pitch)的意义类似于CRT的点距(dot pitch)。不过前者对于产品性能的重要性却没有后者那么高。CRT的点距会因为遮罩或光栅的设计、视频卡的种类、垂直或水平扫描频率的不同而有所改变。LCD显示器的像素数量则是固定的。因此，只要在尺寸与分辨率都相同的情况下，所有产品的像素间距都应该是相同的。例如，分辨率为1024×768的15英寸LCD显示器，其像素间距皆为0.297mm(亦有某些产品标示为0.30mm)。 3、波纹 波纹(亦称作水波纹Moire)，也是和相位一样是看不出来的，水波纹会在画面上显示出像水波涟漪一般的呈相结果，在一般的情况下相当难看得出来，但是您也可以用全白的画面来检测，虽然不是很容易察觉，但是站的稍微和显示器有一些距离，仔细瞧一瞧就可以发 现，水波纹也是可以调整的。 4、响应时间 响应时间是LCD显示器的一个重要指标，它是指各像素点对输入讯号反应的速度，即像素由暗转亮或由亮转暗的速度，其单位是毫秒(ms)，响应时间是越小越好，如果响应时间过长，在显示动态影像(特别是在看看DVD、玩游戏)时，就会产生较严重的“拖尾”现象。目前大多数LCD显示器的响应速度都在5ms左右，如今响应时间已经不是问题。 5、可视角度 可视角度也是LCD显示器非常重要的一个参数。由于LCD显示器必须在一定的观赏角度范围内，才能够获得最佳的视觉效果，如果从其它角度看，则画面的亮度会变暗(亮度减退)、颜色改变、甚至某些产品会由正像变为负像。由此而产生的上下(垂直可视角度)或左右(水