1。2 LED基本结构与发光原理

LED是一种将电信号转换成光信号的特殊二极管。基本机构由PN结芯片、电极和光学系统三部分组成,然而根据其发光颜色、芯片材料、功率大小、芯片数量、散热问题等不同，LED封装结构也不一样；一般来说封装结构分为4种:引脚式、表面贴装、COB型封装、功率型封装。不管采取哪一种封装方式都会直接影响到LED光发出效率、散热、发光波长和使用寿命等性能。来自优Y尔L论W文Q网wWw.YouERw.com 加QQ7520~18766

LED 的工作原理就是电致发光，将电能转化为光能，就是在直流电场或交流电场作用下,依靠电流和电场的激发,使发光材料发光。LED 在工作的时，通常都会在外加两个电极，这样 LED 就具有单向导电特性。这样通过的电流的大小就可以对加载的电压高低进行控制。LED内部结构中的P 区和 N 区这两个区域相交的地方就会形成 P-N 结区域。在外加电压的作用下就会促使电子向 P-N结区域移动然后与空穴复合，剩余的能量就会以光子形式逸出，就出现了我们所看到的光。LED器件生产的目的就是为了得到光，所以它的结构和普通半导体二极管结构必定是不一样。一般常见的 LED 结构由 LED芯片、透明环氧树脂封装、楔形支架、阳极杆、有发射碗的阴极杆和引线架等结构组成。在 LED 器件发光的过程中，首先P区带有的大量的正电荷，即空穴与N区带有的大量的负电荷即电子，在接入正向导通的电压时，这时半导体材料的PN 结区域会变化，然后外加电场促使电子从N极区域向P极区移动，最后电子与空穴在P区和N区的交界面处进行复合，这时就会使得内建电场电势减弱，这样空间电荷区域就会变窄。在整个过程中导带中的电子与价带中的空穴不断复合，电子就会从高能级向低能级跃迁，多余的能量就以发射光子的形式释放出来，进而产生发光的现象。这就是LED发光的基本原理。

1。3。3 LED在舞台演出中的使用

就以前舞台灯具中运用最广泛卤钨灯为例，钨灯作为主流舞台照明光源的优势就在于它产生的热辐射光源光谱是连续性的，显色指数很高，接近100%。只需要在光源前面加上滤光片，就可以改变光色和色温。所以只要配置不同色品的滤光片就可以得到不同的种类。卤钨灯由于其优秀的显色效果，能够满足舞台演出的色彩需求，可它本身的缺陷就是很大的。卤钨灯绝大部分的电能会以热的形式散发出去，所以发光效率低下，还会导致灯具体内的温度大大升高，最重要的是进行艺术创作的灯光要根据剧情的需要而进行不断转换，时而忽明忽暗、时而连续，时而断停，就像音乐一样需要跟着节拍进行变化。卤钨灯却很难达到这么高的要求。在这些需求上，LED有着与生俱来的优势，随着 LED 研发技术的快速发展，LED灯的散热与色光单一等问题得到改善。凭借着组合后丰富的色彩、绿色，节能环保、健康、等优点迅速成为舞台照明的主体。除了利用LED白光照明之外，各种LED聚光灯、LED平面灯、LED射灯、LED投影灯等的配合使用，能够渲染出极美的舞台画面。深受灯光师们的喜爱而被广泛使用。

第二章  光学系统设计

2。1 LED照明系统光学特性

 LED照明灯具作为照明单位器件，其主要光照特性有三点：

（1）配光性能；

（2）灯具效率；

（3）防止眩光；

灯具是人类生产的，所以灯具发出的光是按照人们的意愿进行配光的。光源发出的光穿透灯具结构时，光通量会损失较多，不同厂家生产的不同类型的灯具，光通量的损失比不一样，所以发光效率有着很大的差异。为了尽可能的提高发光效率，所以对灯具光学系统进行合理的设计就必不可少的。