LED培训教材

光通量示意图
假设有一理想探照灯L，它发出的光只在C这个光锥里前进，没有
散射，没有损耗。现在让我们在这个光锥上切两个截面S1、S2。 那么，S1上光通量和S2上的光通量什么关系？【这两个截面上 的光通量是完全相等的】 因为：在单位时间内，全部通过S1的
光都将通过S2
。
光通量测量示意图
积分球
LED灯
波长示意图
可见光波长：380——780nm
常见七种光色与波长对照表
术语：光通量 Φv
LED光学窗口中每秒钟所发出的光量的 总和。
注1：光通量用单位流明（Lumen，简写Lm）计量表示，如：12Lm； 注2：光通量表示发光体LED发光的多少，发光愈多流明数愈大。
概念澄清： 1、光通量是指“光的”，所以我们只能说“阳光的光通量”，而不 能说是“那块石头的光通量”。 2、光通量永远和截面捆绑在一起（比如说：光学窗口），也就是说 这个量和面积相关。 如：650流明的17寸显示器——实际是在说“在该17寸显示器 的可视面积上的光通量为650流明” ，“1200流明的投影仪” — —“在该投影仪镜头截面上的光通量为1200流明” 。
第一部分： LED的常用术语
术语：ＬＥＤ
是英文Ｌight Emiting Ｄiode的简写，中
文译作发光二极管，顾名思义发光二极 管是一种可以将电能转化为光能的电子 器件，具有二极管的特性。
发光二极管依据所发射的光线辐射不同，可以分为可见发光二极
管、红外发光二极管、紫外发光二极管三种。一般我们所指的发 光二极管是指可见发光二极管。
术语：光谱能量分布图
每种光源都可以依其波长组成而在图上显示出 其光谱能量的分布状况。
注1：光源是一种复合光，其所含的每一种色光（波长）均含有一定 的能量； 注2：光谱：除了单色光，任何光经过棱镜就会产生折射分离，分成 不动颜色（波长或光粒子的能级）的光。这种包含了不同颜色的 光的构成就叫做光谱。
分光辐射度计原理图
图中x坐标是红原色的比例，y坐标是绿原色的比例，代表蓝原色 的坐标z可由x＋y＋z＝1推出，图中弧线上的各点代表纯光谱色， 此弧线称为光谱轨迹。中心点C代表白色，相当于中午太阳光的颜 色，其色品坐标为 x＝0.3101，y＝0.3162。
专业LED测试软件上的色品图
术语：显色性 Ra
表示物体在光下颜色与基准光（太阳光） 照明时颜色的偏离程度。光源的显色性 用显色指数表示。
立体角
将弧度表示平面角度的定义“弧长除以 半径”，扩展到三维空间中，即：立体 角的定义为“球面面积与半径平方的比 值”。
光强示意图
单位立体角
特定角度
45º
用极坐标表示光强空间分布图形（上）
方向角度
相对光通量
用极坐标表示光强空间分布图形（下）
最大发光强度 零度光强值
术语：半强度角θ1/2
在发光强度空间分布图形中，最大发光强度大 于最大强度一半时构成的角度。如图：
光源经过左边的隙缝和透镜变成平行光束，投向棱镜的入射平面，
当入射光通过棱镜时，由于折射，使不同波长的色光，以不同的 角度弯折，从棱镜的入射平面射出。任何一种分解后的光谱色光 在离开棱镜时，仍保持为一束平行光，再由右边的透镜聚光，通 过隙缝射在光电接收器上转换为电能。如果右边的隙缝是可以移 动的，就可以把光谱中任意一种谱色挑选出来，所以，在光电接 收器上记录的是光谱中各种不同波长色光的辐射能。
以下是各种环境照度值：单位 lux
黑夜 月夜 阴天室内 阴天室外 晴天室内 夏季中午太阳光下的照度 阅读书刊时所需的照度 电视演播室所需照度 家用摄像机所需最小照度 家用摄像机标准照度 办公室要求照度
0.001 - 0.02 0.02 - 0.3 5 - 50 50 - 500 100 - 1000 约为109 50 - 60 300 – 2000 0.3 - 1 1400 20-100
色 温 光 色 气氛效果 清 凉 (带蓝的白色) 中 间 (白) 温 暖 (带红的白色)
>5000K
3300-5000K <3300K
冷的气氛
爽快的气氛 稳重的气氛
绝对黑体示意图
术语：色品坐标
以不同位置的点表示各种色品的平面 图。1931年由国际照明委员会(CIE)制定， 也称CIE色品图。
概念澄清： 1、色品可用三个属性描述：①色调②亮度③饱和度； 2、CIE色品图有很大实用价值，任何颜色，不论是光源色还是表面 色，都可在色品图中标定出来 。
3、光色愈偏蓝，色温愈高；偏红则色温愈低。 4、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。 5、光源色温不同，光色也不同，色温在3300K以下有稳重的气氛， 温暖的感觉；色温在3000--5000K为中间色温，有爽快的感觉；色 温在5000K以上有冷的感觉。如表：
几种常用光源的光谱能量分布图
日光光谱能量分布图
真彩荧光灯光谱能量分布图
三基色荧光灯光谱能量分布图
LED专业测试软件上的相对光谱能量分布图
第二部分： LED的基本光电特性
电特性：正向电压 VF
通过发光二极管的为正向电流时，在两 极间产生的电压。
注1：正向电压用伏特（V）表示； 注2：正向电压大小与通过发光二极管的正向电流成正相关，因此， 在实际测量时应先明确正向电流wenku.baidu.com大小。
3、Ra值为100～75 75～50 50以下 显色优良 显色一般 显色性差
术语：光效率 η
指电光源发出的光通量和它用电功率之 比，是评价电光源用电效率最主要的技 术参数。光源单位用电功率发出的光通 量越大、则电能转换为光能的效率越高， 即光效越高。计算公式为： η ＝Φv /EP
注1：光效率用流明/瓦（Lm/W）表示。 注2：用电功率等于电压乘以电流（V*I）。 注3：每一消耗1W电力时输出的光通量愈多，就表示光源效率愈 高，亦即愈省电。
到目前为止，我们谈论了两个量，光通量和照度。 有趣的是，这两个量都是描述“一个受光面”的，缺 了另一类很关键的情形“一个发光面”。显然，我们 还需要描述发光物体明暗的物理量。 让我们再回头看一看图中的灯L有多亮：
灯L在锥角C中的光通量不变，如果使用光通量除 以锥形角度，就可以得到发光体在某一特定方向上单 位角度上的发光强度。
LED行业内部培训教材
LED常用术语及光电特性
建设节约型社会 请用LED
LED（中国）照明
课程结构
第一部分：LED的常用术语
LED→光通量→光照度→光强→半强度角（发光角度）→色温→ 色品坐标→显色性→光效率→光谱分布图
第二部分：LED的常见光电特性
1、电特性 1．1正向电压（VF） 1．2反向电流（IR） 2、光特性 2．1光强和半强角度 2．2光通量、发光效率 2．3光衰度
最大发光强度
最大发光强度 的1/2
术语：色温 T
光源发射光的颜色与黑体在某一温度下 辐射光色相同时，黑体的温度称为该光 源的色温。
概念澄清： 1、所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射， 也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)，呈现黑色，故名为黑体。 显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似 ( 在某些波段上)。 2、黑体在加热的情况下，会辐射出不同的颜色（如将铁器 加温，将由铁本色转变为红色），随着温度升高、光色也随着改 变，黑体辐射光色依次显示由红——橙红——黄——黄白—— 白——蓝白的过程。黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的 温度，定义为该光源的相关色温度，称色温，以绝对温K （Kelvin，或称开氏温度）为单位（K=℃+273.15）。
术语：照度 E
又称为光照度，指发光体照射在被照物 体单位面积上的光通量。计算公式为： E＝Φv/S
式中： S 表示被照物体的面积，单位为平方米（m2） 注1：照度用勒克斯（Lux，简写Lx）计量表示，如：500Lux。
概念澄清：
1、光照度是表明物体被照明程度的物理量。光照度与 照明光源、被照表面及光源在空间的位置有关，大小 与光源的光强和光线的入射角的余玄成正比，而与光 源至被照物体表面的距离的平方成反比。光照度可用 照度计直接测量。被光均匀照射的物体，在1平方米面 积上所得的光通量是1流明时，它的照度是1勒克斯。 有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装 置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加 这一方向被照面上的照度。例如摄像、摄影照明灯、 手电筒和汽车前灯等都装有反光镜； 2、只有光才有照度，“石头的照度为XXX勒克斯”的 说法是错误的，正确的说法是：LED灯照射在石头上 的照度为XXX勒克斯；
LED的V-I特性
电特性：反向电流 IR
加在发光二极管两端的为反向电压时， 流过发光二极管的电流大小。
注1：反向电流一般使用微安（uA）表示； 注2：反向电流大小与发光二极管的反向电压正相关，因此，在实际 测量时应先明确反向电压的大小。
光特性：光强与半强角度
参见术语“光强”与“半强角度”。
但是！ 如果L就是我们的闪光灯（眼睛），我们把一个物体 （比如说一幅画）摆在S1那里，跟摆在S2那里是显然 不同的！越远越暗！就是说，S1上有那么多光子蜂拥 而过，到S2还是那么多光子，但是明显变稀稀拉拉了 嘛！所以，只有光通量这个概念是不够的。我们常常 更迫切的需要知道，在一幅画那么大一块地方，到底 有多少光通过了呢？这样就引申出了另一个概念：照 度。
术语：光强 Iv
指发光体在特定方向单位立体角内所发射的光 通量。计算公式为： Iv＝Φv/Ω
式中： Ω 表示立体角
注1：光强用坎德拉（candela，记为cd）计量表示。 概念澄清： 1、考虑一个点光源P，沿某一方向r取一立体角为dΩ细光锥，当这个光锥 里的光通量为dΦv时，我们定义点光源P沿方向r的发光强度为Iv = dΦv/dΩ。单位立体角内的光通量为发光强度。 2、对于发光体而言，如果某一方向A的光强值大于另一方向上B的光强 值，则A方向上的光强对人眼的刺激强于B方向上的光强对人眼的刺激。
25白光LED
注4：LED的能耗较小，随着技术的进步，将成为一种新型的节能照 明光源。目前白光LED的光效已经达到25lm/W，超过了普通白炽灯 的水平，且有人按现在 LED的技术发展速度预测，到2005年，白光 LED的光效可以达到50lm/W，而到2010—2015年，白光LED的光效 有可能达到 150～200lm/W，远远超过了现在所有照明光源的光效。 此外，现在广泛使用的荧光灯、汞灯等光源中含有危害人体健康的 汞，这些光源的生产过程和废弃的灯管都会造成对环境的污染。 LED则没有这些问题，是一种“清洁”的光源。
光特性：光通量和发光效率
参见术语“光通量”及“发光效率”。
光特性：光衰度
LED在使用过程中，光强会随着时间的 推移而逐渐衰减。
基本原理：通过测量LED灯使用前后的光强大小，计算前后光强值 的比率，计算公式为：
注1：要正确地表现物体本来的颜色需使用显色指数较高的光源。
Ra＝75
Ra＞95
概念澄清：
1、由于同一个颜色样品在不同的光源下可能使人眼产生不同的色彩 感觉，而在日光下物体显现的颜色是最准确的。因此，可以用日 光标准（参照光源），将白炽灯、荧光灯、钠灯等人工光源（待 测光源）与其比较，显示同色能力的强弱叫做该人工光源的显色 性。 2、显色性指数最高为100。显色性指数的高低，就表示物体在待测 光源下“变色”和“失真”的程度。例如，在日光下观察一副画， 然后拿到高压汞灯下观察，就会发现，某些颜色已变了色，如： 粉色变成了紫色，蓝色变成了蓝紫色。因此，在高压汞灯下，物 体失去了"真实"颜色，如果在黄色光的低压钠灯底下来观察，则 蓝色会变成黑色，颜色失真更厉害，显色指数更低。光源的显色 性是由光源的光谱能量分布决定的。
3、平方反比定律：距离增x倍，光变暗1/x2 。实验： 将投影机的位置往远离屏幕的方向移动，图画将变暗。
对于上图，假设S2到L的距离是S1到L距离的2倍，用初中几何应 该能算出来，S2截面的面积是S1的四倍。但是，S1上的光通量和S2 是一样的。光通量除面积，发现什么了没有？灯L在S1截面上的照度 是S2截面上的四分之一。