LED基础篇:12个LED重要性能指标

2017-07-30 20:34:00
畅想照明
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一)LED的颜色:LED的颜 色是一项非常重要的指标,是每一个LED相关 灯具产品必须标明,目前LED的颜色主要有红色、绿色、蓝色、青色、黄色、白色、暖白、琥珀色等。在我 们设计和接单的时候这个参数是千万不能忘记的(尤其是初学者).因为颜色不同,相关 的参数也有很大的变化。

(二)LED的电流:LED的正向极限(IF)电流多在20MA,而且LED的光衰电流不能大于IF/3,大约15MA和18MA。LED的发 光强度仅在一定范围内与IF成正比,当IF>20MA时,亮度 的增强已经无法用内眼分出来。因此,LED的工作电流一般选在17—19MA左右比较合理.前面 所针对是普通小功率LED(0.04-0.08W)之间的LED而言,但有些食人鱼LED除外(有些在40MA左右的额定值)。

除着技术的不断发展,大功率的LED也不断出现如0.5W LED(IF=150MA),1W LED(IF=350MA),3W LED(IF=750MA)还有其它更多的规格,我不一一进行介绍,你们可以自己去查LED手册。

(三)LED的电压:通常所说的LED是正向电压,就是说LED的正极接电源正极,负极接电源负极。电压与颜色有关系,红、黄、黄绿的电压是1.8—2.4v之间。白、蓝、翠绿的电压是3.0—3.6v之间,这里笔者要提醒的是,同一批生产出的LED电压也会有一些差异,要根 据厂家提供的为准,在外界温度升高时,VF将会下降。

(四)LED的反向电压VRm:允许 增加的最大反向电压。超过数值,发光 二极管可能被击穿损坏。

(五)LED的色温: 以绝对温度K来表示,即将一标准黑体加热,温度 升高到一定程度时颜色开始由深红—浅红—橙黄— 白—蓝,逐渐改变,某光 源与黑体的颜色相同时,将黑 体当时的绝对温度称为该光源之色温。

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。仅凭 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。

● 下面 是不同光源环境的相关色温度。(仅供参考)

● 此外,光源色温不同,光色也不同:

  - 色温在3000k以下有温暖的感觉,达到稳重的气氛;
  - 色温在3000k-5000k为中间色温,有爽快的感觉;
  - 色温在5000k以上,有冷的感觉。

(六)发光强度(I、Intensity):单位坎德拉,即cd。光源 在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度),发光 强度是针对点光源而言的,或者 发光体的大小与照射距离相比比较小的场合。这个 量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。可以说,发光 强度就是描述了光源到底有多“亮”,因为 它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。发光强度越大,光源看起来就越亮,同时 在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮,因此,早些 时候描述手电都用这个参数。

现在LED也用这个单位来描述,比如某LED是15000的,单位是mcd,1000mcd=1cd,因此15000mcd就是15cd。 之所以LED用毫cd(mcd)而不直接用cd来表示,是因为以前最早LED比较暗,比如1984年标准5mm的LED其发光强度才0.005cd,因此才用mcd表示。

用发光强度来表示“亮度”的缺点是,如果 管芯完全一样的两个LED,会聚 程度好的发光强度就高。因此,用户在购买LED的时候不要只关注高I值,还要看照射角度。很多高I值的LED并非 提高自身的发射效率来达到,而是 把镜头加长照射角度变窄而实现,这尽管对LED手电有用,但可观察角度也受限。另外,同样的管芯LED,直径5mm的I值就比3mm的大一倍多,但只有直径10mm的1/4,因为 透镜越大会聚特性就越好。

(七)LED光通量(F,Flux):单位流明,即lm。光源 在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量。同样,这个量是对光源而言,是描 述光源发光总量的大小的,与光功率等价。光源的光通量越大,则发出的光线越多。

对于各向同性的光(即光 源的光线向四面八方以相同的密度发射),则F=4πI。也就是说,若光源的I为1cd,则总光通量为4π=12.56 lm。与力学的单位比较,光通量相当于压力,而发 光强度相当于压强。要想 被照射点看起来更亮,我们 不仅要提高光通量,而且 要增大会聚的手段,实际上就是减少面积,这样 才能得到更大的强度。

要知道,光通量也是人为量,对于 其它动物可能就不一样的,更不 是完全自然的东西,因为 这种定义完全是根据人眼对光的响应而来的。

人眼 对不同颜色的光的感觉是不同的,此感 觉决定了光通量与光功率的换算关系。对于人眼最敏感的555nm的黄绿光,1W = 683 lm,也就是说,1W的功 率全部转换成波长为555nm的光,为683流明。这个 是最大的光转换效率,也是定标值,因为人眼对555nm的光最敏感。对于其它颜色的光,比如650nm的红色,1W的光仅相当于73流明,这是 因为人眼对红光不敏感的原因。对于白色光,要看情况了,因为 很多不同的光谱结构的光都是白色的。例如LED的白光、电视 上的白光以及日光就差别很大,光谱不同。

以常用白光LED流明列举来说:0.06W→3-5LM,0.2W→13-15LM,1W→60-80LM。(仅供参考)

(八)LED光照度(E,Illuminance):单位勒克斯即lx(以前叫lux)。1流明 的光通量均匀分布在1平方 米表面上所产生的光照度。

(九)显色性:光源 对物体本身颜色呈现的程度称为显色性,也就 是颜色逼真的程度;光源 的显色性是由显色指数来表明,它表 示物体在光下颜色比基准光(太阳光)照明时颜色的偏离,能较 全面反映光源的颜色特性。显色 性高的光源对颜色表现较好,我们 所见到的颜色也就接近自然色,显色 性低的光源对颜色表现较差,我们 所见到的颜色偏差也较大。

国际照明委员会CIE把太 阳的显色指数定为100,各类 光源的显色指数各不相同,如:高压钠灯显色指数 Ra=23,荧光灯管显色指数Ra=60—90。

● 显色分两种:

- 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。

- 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。

(十)眩光:视野 内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,则可 以造成视觉不舒适称为眩光,眩光 是影响照明质量的重要因素。

(十一)LED的使用寿命:LED在一般说明中,都是可以使用50,000小时以上,还有 一些生产商宣称其LED可以运作100,000小时左右。这方面主要的问题是,LED并不 是简单的不再运作而已,它的 额定使用寿命不能用传统灯具的衡量方法来计算。实际上,在测试LED使用寿命时,不会 有人一直呆在旁边等着它停止运作。不过,还是 有其他方法来测算LED的使用寿命。LED之所以持久,是因 为它不会产生灯丝熔断的问题。LED不会直接停止运作,但它 会随着时间的流逝而逐渐退化。

有预测表明,高质量LED在经过50,000小时的持续运作后,还能 维持初始灯光亮度的60%以上。假定LED已达 到其额定的使用寿命,实际 上它可能还在发光,只不 过灯光非常微弱罢了。要想延长LED的使用寿命,就有 必要降低或完全驱散LED芯片产生的热能。热能是LED停止运作的主要原因。

(十二)LED发光角度:二极 管发光角度也就是其光线散射角度,主要 靠二极管生产时加散射剂来控制,有三大类:

(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。发光角度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,其发光角度为20°—45°。

(3)散射型。这是 视角较大的指示灯,发光角度为45°—90°或更大,散射剂的量较大。


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