白光LED基础知识
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白光LED基础知识
1.1用蓝色LED激励黄色荧光粉。即将黄色荧光粉敷涂在蓝色LED表面,蓝色LED本身光通量并不高,但在激励黄色荧光粉后产生的白光光通量是原蓝光光通量的8倍。这种工艺
是目前制造白光LED的主要方法。
1.2将红、绿、蓝三种LED集成在一起,通过调整其发光比例产生白光(即三基色远离),一般比例为红:绿:蓝=3: 6: 1。这种方式造价高,不适合于商品化发展。
2. LED分类
2.1LED按照功率区分,可以分为大功率和小功率。0.5W以下一般称为小功率,0.5W以
上称为大功率。
3. LED内部结构
3.1大功率LED除两个电极外,都还自带有专门的散热结构和外部连接,用于提高散热效果。而小功率LED由于体积及成本原因,几乎都没有专门的散热结构,仅靠两个电极和外部连接,散热能力差。因此大功率灯具都应选择大功率LED而小功率灯具(如LED灯泡、
LED灯管)在对灯具散热进行优化设计后,可以采用小功率LED
以下为最普通的一种大功率LED结构图。
a)大功率LED的一种结构
b內部结构
TVS
乏"世二氐
ir
Im ,
4. 白光LED 基本技术指标
4.1光通量
光通量是指单位时间内光源发出的光能总和。光通量的单位为
流明”符号为
光通量通常用 ①来表示。光通量越大,说明光源发出的光越多,按照通俗的理解,可 以认为该光源亮度越高。光源的光通量可以通过积分球和光度计测量。
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4.2色温
色温是表示光源光色的尺度,单位为K。当某一光源所发出的光的光谱分布与不反
光、不透光完全吸收光的黑体在某一温度时辐射出的光谱分布相同时,我们就把绝对黑体的温度称之为这一光源的色温。
一些常用光源的色温为:钨丝灯为2760-2900K ;荧光灯为 3000K ;中午阳光为
5400K ;蓝天为 12000-18000K ;高压钠灯为 2000-2500K。
LED光源可以通过改变荧光粉的配比来控制色温输出,一般范围为2000K-10000K
人对不同色温的光源感官反应也不同,一般按色温可将光源分为三种:
比如,家庭多使用暖白光,而办公环境多使用正白光或冷白光。色温可以通过光谱
分析仪测量。
4.3 显色指数和显色性
光源照射到物体后反应物体本身颜色的能力称为显色性,显色性高低用显色指数来
表示。显色指数的符号为Ra,最大为100 (自然光),显色指数越高,说明光源的显色
性越好。常见光源的显色指数如下:
白炽灯97
日光色荧光灯 80-94
白色荧光灯 75-85
暖白色荧光灯 80-90
卤钨灯 95-99
高压汞灯 22-51
高压钠灯 20-30
金属卤化物灯60-65
LED 灯 65-90
显色指数可以通过光谱分析仪测量。
4.4 正向电压
LED的本质就是二极管,它的电压即指二极管的管压降,用Vf表示,单位为V。为了得
到更高的光效,在同样光通量(亮度)前提下,LED的电压越低越好。一般白色、纯绿色、
蓝色LED的电压为3V左右,红色、黄色LED的电压为2V左右
r /
/
4.5 电流
电流指流过LED电流。但应区分两个概念:LED最大驱动电流和实际驱动电流。实际应用中,LED的驱动电流绝对不允许超过最大驱动电流,否则可能损坏LED或导致亮度快速衰减。LED属于电流型器件:电流越大,光通量越高(即亮度越高);电流越小,光通量越低(即亮度越低)。但提高电流会导致功率上升,发热量增加,光效降低,影响LED的寿命。
4.6 光效
光效指在消耗单位功率条件下输出的光通量。光效可以分为光源光效和整灯光效。单位都是lm/w (流明每瓦)。光源光效指单个光源在消耗单位功率条件下输出的光通量。整灯光效指整个灯具在消耗单位功率条件下输出的光通量。
4.6.1 光源光效
光撩光通量』光源光通詈“
托谊托姣斗------------- 》--------------------------
光潭功率』光溥电压x光渥电洼屮
从上式可以看出,只要测试出光源光通量及光源电压和光源电流即可计算出光源光效。光源光通量可以通过小型积分球测量,光源电压和光源电流可以通过精密电源测量。
注意:光源光效应注明测试电流,在不同测试电流情况下,测得的光效是不同的,因为
LED的光通量输出虽然会随着电流的增加而增加,但不是线性增加。下图为某型号LED驱动
电流和光通量输出曲线(纵轴数字为光通量输出的比例)。
4.6.2 整灯光效
整灯光效指在将LED装配到灯具内部后,对整个灯具进行的测试。
2.25
空 U 逢至光搏光逹兰-痩去擡甘光運呈+ 光搏光通呈人;J具效翠屮整灯光效n/ ------------------=*■'------------------------------ 二--------------------------------
* 卷灯功率屛光谏功奉■电诛言純功率* 光漂功宪手电惡效率*
从上式可以看出,只要测试出灯具的整灯光通量及整灯功率即可计算出整灯光效。整灯
光通量可以通过大型积分球或分布式光度计测量,整灯功率可以通过综合电量表测量。对比
以上两个公式可以发现,整灯光效要明显小于光源光效。因为:
★LED光源被装配到灯具内部后,会在透镜、面板部分产生透光损失和反射损失,导致
最终灯具光通量下降。
光损的多少可以用灯具效率来表示:
灯具光通宣“
打具殼黑之------------------------------ X100-V
灯具同光牌光通養之和4
★LED灯具的功率除了光源部分功率之外,驱动电源自身还需要消耗一部分能量。
电源自耗功率的多少可以用电源效率来标识:
电源嗽岀功至衣LED光源功蹩疋
电諒效率砂,---------------------------- * ------------------------------ X1 DO^i1
电您殓人功壓P 口具功更卩
4.7 LED 各参数之间的关系
4.7.1 色温划分
以下为三原色图,中心椭圆区域为白光区,白光区内越接近左下角色温越高,白光区内
越接近右上角色温越低。在白光内,可以划分为多个区域,ABC勺色温相同,都是6500K-8500K; DEF的色温相同,都是 4500K-6500K; GHI的色温相同,都是 2500K-4500K。