LED光源有哪些光电参数?光强度和光通量怎么计算?

文章来源:未知 时间:2023-09-01 点击:156

LED光源有哪些光电参数?综合测试LED各项性能指标是评价LED照明光源的基础。作为应用于照明的光电器件,LED的特征参数主要包括电参数、光参数和色参数三个方面。其中光参数中的光通量和光强度是评价其照明性能的重要指标。那么,光强度和光通量怎么计算?下文为大家做了详细的介绍。

LED光源

LED光源的光电参数介绍:

综合测试LED各项性能指标是评价LED照明光源的基础。作为应用于照明的光电器件,LED的特征参数主要包括电、光和色三个方面:

1.相关电参数

(1)正向电压(Vf)

通过LED的正向电流为确定值时,在两极间产生的电压降。

(2)反向电压(Vr)

被测LED器件通过的反向电流为确定值时,两极间所产生的电压降。

(3)正向电流(If)

加载在LED两端的正向电压为确定值时,流过LED的电流。

2.相关光参数

(1)相对光谱功率分布

在光辐射波长范围内,各个波长的相对辐射功率分布情况。

(2)峰值波长

光谱辐射功率最大的波长。

(3)光通量

通过发光二极管的正向电流为规定值时,器件光学窗口向整个空间在单位时间内发射的能引起人眼视觉的辐射通量,单位为流明。

(4)发光强度

光源在单位立体角内发射的光通量。

3.相关色度学参数

(1)色度坐标

光源对应的RGB三原色在CIE确定的色度图中的坐标值。

(2)色温

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。

对于组装后的LED光源,在应用于照明时还需对其照明性能进行评价,这主要包括光通量、照度以及成本等。在灯具设计中,照明计算主要是包括两个方面:一个是照度的计算,它表征被照表面单位面积上的光通量。另外一个是光通量的计算,通过分别计算LED灯具的光通量和 LED 光源的光通量来合理布置LED的位置、确定LED的个数,合理的添加光学器件,从而满足不同的照明需要。


LED光源光强度计算方法:

发光强度是物理学中重要的研究参数之一,如下图所示,其定义为光源在某一规定空间方向上的立体角dΩ所对应面元dA具有的光通量dΦ与此空间所规定立体角的比值。图中S表示辐射光源,n表示的是对应面元dA的法线方向,它与S在此空间的辐射方向存在一角度为θ,R表示S距其辐射方向与dA交点的长度。发光强度可用公式表示为:I=dΦ/dΩ。

发光强度的定义

照度是用来描述某一接受面照明程度大小的物理量,其定义为:

照度的定义

立体角可表示为dΩ=dA/R2,由式I=dΦ/dΩ有:

发光强度计算公式

把上面照度计算式代入发光强度计算式,可得:

照度计算式

由照度计算时E=I/R2可变形为下式,下式被广泛用来测量光源的发光强度。

光源发光强度常用计算式

上式并不适合任何光源发光强度的测量,其测量前提是,光源可以看作为一点光源。例如,LED光源,由于LED不可以认为是一个点光源,而且在测量时仪器测量的照度值为照度计灵敏面上的照度,非面元上均匀的照度值。上式并不适用于LED的发光强度测量,为回避物理学定义,利用上式测量的LED发光强度值称为LED平均发光强度。


LED光源光通量计算方法:

在辐射度学上,LED辐射通量用来衡量发光二极管在单位时间内发射的总电磁功率。它通常表示LED在4π空间范围内单位时间所发出的功率。LED光源发射的辐射通量中能引起人眼视觉的那部分,称为光通量,它是单位时间内LED光源向整个空间发射的能引起人眼视觉的辐射通量。但人眼对不同波长的可见光的感觉是不同的,为此国际照明委员会(C1E)为人眼对不同波长单色光的灵敏度作了总结,在亮度为3cd/m2以上的明视觉条件下,归结出标准光度观测者光谱光效率函数v(λ),它在555nm上有最大值。其中v(λ)为亮度为0.001cd/m2以下的暗视觉条件下的光谱光视效率。

明视觉条件下,辐射量向光通量的转化表达式为:

辐射量向光通量的转化表达式

暗视觉条件下,辐射量向光通量的转化表达式为:

辐射量向光通量的转化表达式01

光通量的测量通常有两种方法,并且通常在明视觉条件下测试。一种是用积分球收集总的辐射量,然后用已知光通量的标准灯与被测灯作比较,从而得到被测灯的光通量;另一种方法是用分布式光度计测量被测光源发光强度的空间分布,计算后得到光通量。

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