LED光源是什么光源?光源是指物理上自然发光的物体,可分为自然光源和人造光源,目前人造光源中使用最为广泛的光源就是LED光源。LED光源作为一种固态的半导体冷光源,被认为是未来最理想的照明光源,它具有使用寿命长、响应时间快、高效节能、绿色环保等优点。那么,LED光源光源可以做标准光源吗?下文将为大家进行解答。
LED是英文Light Emitting Diode(发光二极管)的缩写,是一种固态的半导体冷光源,它是利用半导体化合物材料制成PN结的光电器件,其发光原理是:当PN结内的电子与空穴复合时,电子由高能级跃迁到低能级,电子将多余的能量以发射光子(电磁波)的形式释放出来,产生电致发光现象。LED的发光颜色与构成其基底的材质元素有关。其具有以下优点:
1.发光效率高
白炽灯、卤钨灯的发光效率为12~24lm/W,荧光灯的发光效率为50~70lm/W,钠灯的发光效率为90~140lm/W,而LED的发光效率可以达到50~200lm/W,而且其光的单色性好,光谱窄,无须过滤可直接发出有色可见光。
2.耗电量低
在同样照明效果的前提下,LED的耗电量是白炽灯的八分之一,是荧光灯的二分之一。
3.使用寿命长
LED是半导体元件,与白炽灯不同,没有玻璃、钨丝等易损可动部件,故障率极低。LED体积小,质量轻,采用环氧树脂封装,可承受高强度的机械冲击和振动,不易破碎。LED灯具的使用寿命可达5~10年,可大大降低灯具的维护费用,避免经常换灯的麻烦。
4.安全可靠性强
LED发热量低,无热辐射,可以安全触摸;能精确控制发光角度,光色柔和,无眩光;不含汞、钠等可能危害健康的物质。
5.环保
LED耐振、耐冲击,不易破碎;废弃物可回收,没有污染;光源体积小,可以随意组合,易开发成轻便的小型照明产品,也便于安装和维护。
6.色彩鲜艳丰富
LED的颜色饱和度可以达到130%,使灯光更加清晰、柔和。
7.响应时间短
LED的响应时间只有60ns,特别适合用于汽车光源中,可为驾驶员争取宝贵的预防事故发生的时间。由于 LED响应时间短,故可在高频下使用。
8.平面发光,方向性强
LED与点光源白炽灯不同,其可视角度小于180°,设计使用时一定要注意。
LED主要的光学参数包括光通量、发光强度、发光效率、色温和显色性等,这些可以用来衡量LED是否可以应用于照明领域。各个参数介绍如下:
1.光通量
光通量Φv是表征LED总光输出的辐射能量,它标志器件的性能优劣。Φv为LED向各个方向发光的能量之和,它与工作电流直接有关。随着电流增加,LED光通量随之增大。LED的光通量单位为流明(lm)。光通量与芯片材料、封装工艺水平及外加恒流大小有关。
2.发光强度
LED光源在给定方向的单位立体角内发射的光通量定义为光源在该方向的发光强度(简称光强)Iv,光强的单位是cd(坎德拉),表示为Iv=dΦv/dΩ。它是表征发光器件发光强弱的重要性能。
LED大量应用要求是圆柱、圆球封装,由于凸透镜的作用,故都具有很强指向性:位于法向方向光强最大,其与水平面交角为90°。当偏离正法向不同θ角度,光强也随之变化。发光强度随着不同封装形状而强度依赖角方向。发光强度的角分布是描述LED发光在空间各个方向上光强分布。
3.发光效率
发光效率是光通量与电功率之比,单位为lm/W,简称光效。发光效率表征了光源的节能特性,这是衡量现代光源性能的一个重要标志。LED的光效与芯片的内外量子效率、光提取效率和光谱分布等因素有关。对照明光源来说,总是希望光效要高,这样可以在相同的功耗下得到更多的光通量,可以节省大量的电能。
4.色温和显色性
光源的光辐射所呈现的颜色与在某一温度下黑体辐射的颜色相同时,称黑体的温度(Tc)为光源的色温度。低色温光源的特征是能量分布中,红辐射相对说要多些,通常称为“暖光”;色温提高后,能量分布集中,蓝辐射的比例增加,通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为:标准烛光为1930K(开尔文温度单位);钨丝灯为2760-2900K;荧光灯为3000K;闪光灯为3800K;中午阳光为5400K;电子闪光灯为6000K;蓝天为12000-18000K。
国际照明委员会(CIE)对这个指数的定义是在特定辐射光源照明下,15个规定的测试颜色的视觉显示情况。把这15个测试颜色从1到15进行编号,用R1~R15分别表示这15个颜色的显示指数。当把一个光源与规定的参考光源进行比较时,指数值为100是最好的。R1~R8称为“典型显示指数”。Ra表示“平均显色指数”,它是指数R1~R8的平均值。R9~R15称为“特殊显色指数”,尤其是R9(深色鲜红)和R15(中国和日本等黄种人的肤色)。R9是评价红色复现质量的指标。其中R1~R8分别对应淡灰红色、暗灰黄色、饱和黄绿色、中等黄绿色、淡蓝绿色、淡蓝色、淡紫蓝色、淡红紫色等8种颜色。光源的一般显色指数愈高,其显色性就愈好。
标准光源是CIE规定的其辐射近似CIE标准照明体的人造光源。标准照明体是指具有与某一时刻的昼光相同或近似相同相对光谱功率分布的照明体。物体的颜色是光照射在该物体表面后所呈现的光谱反映,同一物体在不同光源照射下,由于对不同波长光吸收程度的差异,使物体呈现的颜色是不同的。自然光被认为是观察物体颜色最为理想的光源,但是受时间和环境的限制,人们不可能时时刻刻在自然光下观察物体的颜色,在多数情况下,人们只能采用人造光源来观察物体颜色。为了提高颜色观察的准确性,就必须使用接近自然光光谱成分的人造标准光源来观察物体的颜色。
为了满足标准光源照明要求,就需要所使用的led满足色温、显色指数、光谱分布等条件。目前,市面上的大多数LED灯管并不是标准光源!只有符合ISO3664:2000的要求,才可以用作观察颜色的人造标准光源。
原因一:在同等亮度情况下,使用荧光灯、LED 灯更节能。
白炽灯发光效率为10~15lm/W,荧光灯发光效率为80lm/W,LED灯发光效率为150lm/W。
原因二:荧光灯、LED 灯使用寿命更长。
白炽灯使用寿命为1000h,荧光灯使用寿命为6000~10000h,LED灯使用寿命为100000h。
原因三:白炽灯发热严重,发出的光线中含有紫外线与红外线,属于热光源,是一种不健康光源。荧光灯、LED灯发热不明显,几乎不含红外线,色温与日光光谱一致,属于冷光源,是一种健康光源。
特别说明:使用LED灯比使用荧光灯更环保。LED灯无灯丝,不含汞和氙等有害元素,利于回收利用,使用过程中也不会产生电磁干扰,没有光辐射,没有频闪现象。而荧光灯中含有汞和铅等有害元素,而且荧光灯中的电子镇流器会产生电磁干扰。另外,LED灯具有体积小、无玻璃泡、不怕震动、不易破碎等优点。