LED光源有哪些光学参数?LED光源可以做标准光源吗?

文章来源:未知 时间:2023-09-08 点击:188

什么是LED光源?LED光源是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光源有哪些光学参数?LED光源可以做标准光源吗?本文对LED光源光学参数及LED光源是否可以做标准光源做了介绍,对LED光源知识感兴趣的朋友可以了解一下!

标准光源箱中LED光源

什么是LED光源?

LED(Light-Emiting-Diode中文意思为发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的半导体,它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理,而采用电场发光。作为一种具有巨大发展潜力的固体发光源,其长寿命,低功耗,小外形,性能稳定,耐冲击,多色彩,快响应,坚固耐用,绿色环保,光效高,无辐射等优点得到了越来越多的关注,LED被誉为21世纪新光源,有望成为继白织灯,荧光灯,高强度气体发电灯之后的第四代光源。


LED光源的光学参数:

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。


LED光源可以做标准光源吗?

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。


LED光源和LED灯具是一回事吗?

1.光效不同

就光源而言,光效是一个经典指标项目,每一种新光源的出现都直接与其达到的更高的光效有关,这样,光效也毫无例外地成为了LED光源性能的重要指标。当然,光源的其他性能指标项目还包括显色指数、色品坐标、色温和寿命等等。对使用传统光源的灯具,灯具的光输出,即灯具转换光源光通量的能力,是灯具性能的经典指标项目。由于LED光源的性能参数尚未达到标准化的程度,而且很多灯具使用的LED光源不可替换,所以,光效的概念也被误用到了LED灯具产品。

LED光源光效:定义是光源发出的光通量与其自身所消耗的电功率之比,单位为1m/W。它是不包含电器附件的损失的。

LED灯具效能:定义是指在灯具的声称使用条件下,灯具发出的初始总光通量与其所消耗的功率之比,单位为1m/W。它是包含电器附件的损失的。

“光效”用于评价LED光源,“效能”用于评价LED灯具,LED光源光效与LED灯具效能都表示电能转化为光能的效率,是描述照明产品节能特性的指标项目,但其内涵是不同的。

2.光通量不同

LED光源光效中的光源光通量是指裸光源(还未装入灯具时的状态)发出的光通量。其中LED光源可以是一体化LED灯或一体化LED模块、半一体化LED灯或半一体化LED模块或非一体化LED灯或非一体化LED模块。

LED灯具效能表述式中的分子—光通量是指光源装入灯具、同时使用所需的LED控制装置或LED控制装置的电源后灯具发出的光通量。其中LED控制装置或LED控制装置的电源可以是整体式、内装式或独立式的。使用LED光源的灯具可能使用反射器、扩散板或透镜。

装入灯具的光源可能是单个光源或多个光源的集合,但由于热能、电能的相互作用造成的效率损失,以及灯具光学系统的效率,LED灯具的光通量并不等于LED光源光通量或其简单累加。

LED光源光效中的光通量与灯具效能中的光通量的测量状态不同,前者是在脉冲状态测得,后者是在稳态的工作状态下测得。

LED光源光效中的光是无所指向性的,只要光能发出来,各个方向的都认可。而LED灯具效能中的光是有所指向性的,光需要发到有用的区域。在使用相同LED光源的情况下,LED灯具的光通量小于LED光源的光通量。

3.输入功能不同

LED光源光效表述式中的分母与LED灯具效能中的分母含义也不相同。例如,对于非一体化LED模块,LED光源所消耗的电功率仅是指LED模块所消耗的功率,不包括LED控制装置消耗的功率。

LED灯具效能中的消耗的电功率是指灯具的输入功率,不仅包括LED光源,还包括LED控制装置所消耗的功率。LED灯具消耗的电功率大于LED光源消耗的电功率。

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