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LED光学参数详解

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:在学习LED技术之前,必须要了解LED的几个比较重要的光学参数:光通量、光照度、发光强度、发光效率、光强分布、光亮度、显色性、色温和光束角。被光均匀照射的物体,在1m2面积上得到的光通量是1lm时,其光照度是1lx。这个参数实际意义很大,直接影响到LED显示装置的最小观察角度。

LED光学参数详解

学习LED技术之前,必须要了解LED的几个比较重要的光学参数:光通量光照度发光强度、发光效率、光强分布、光亮度显色性色温和光束角。以下分别介绍。

1.光通量

光通量即点光源或非点光源在单位时间内所发出的光量之总和。光通量的符号为Φ,单位为流明(lm)。

人眼对不同颜色的光的感觉是不同的,这就决定了光通量与光功率的换算关系。对于人眼来说,最敏感的是555nm的黄绿光,1W相当于683lm,即1W的功率全部转换成波长为555nm的黄绿光,为683lm。这是最大的光转换效率。对于其他颜色的光,比如650nm的红色,1W相当于73lm,这是因为人眼对红光不敏感的原因。对于白光,要看情况而定。因为很多不同的光谱结构的光都是白色的。

2.光照度

光照度可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯(lx)。被光均匀照射的物体,在1m2面积上得到的光通量是1lm时,其光照度是1lx。

3.发光强度

发光强度简称光强,其单位是坎德拉(cd)。它是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。当光源辐射均匀时,则光强I=Φ/Ω,Ω为立体角,单位为球面度(sr),Φ为光通量,单位是流明(lm),对于点光源有I=Φ/4π。

4.发光效率

发光效率就是光通量与电功率之比。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指标。单位:流明/瓦(lm/W)。

5.光强分布

LED发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱,由于LED在不同的空间角度光强相差很多,所以必须研究LED的光强分布特性。这个参数实际意义很大,直接影响到LED显示装置的最小观察角度。比如体育场馆的LED大型彩色显示屏,如果选用LED单管则光强范围很窄,位于与显示屏有较大角度的观众将看到失真的图像。交通标志灯等也要求较大范围内的人能识别。

6.光亮度

光亮度表示发光面的明亮程度,指发光表面在指定方向的发光强度与垂直于该指定方向的发光面的面积之比,单位是坎德拉/平方米(cd/m2)。对于一个漫散射面,尽管各个方向的光强和光通量不同,但各个方向的亮度都是相等的。电视机荧光屏就是近似于这样的漫散射面,所以从各个方向上观看图像,都有相同的亮度感。

7.显色性(www.xing528.com)

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(Ra)来表示的,它表示物体在某光源下的颜色比基准光(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,显色性较差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。

显色分为以下两种:

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,如表现美的生活可以利用加色法来加强显色效果。

8.色温

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,我们将黑体当时的热力学温度称为该光源的色温,色温的单位为K。

因色温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,并非是精确的颜色对比,故具相同色温值的两种光源,可能在光色外观上仍有一些差异。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情况。

色温在3300K以下,光色偏红给人以温暖的感觉;有稳重的气氛,温暖的感觉。

色温在3000~6000K,人在此色调下无特别明显的视觉心理效果,故称为“中性”色温。

色温超过6000K,光色偏蓝,给人以清冷的感觉。

1)色温与亮度。在高色温光源照射下,如亮度不高会给人们一种阴沉的气氛;在低色温光源照射下,如亮度过高会给人们一种闷热的感觉。

2)光色的对比。在同一空间使用两种光色差很大的光源,其对比将会出现层次效果,光色对比大时,在获得亮度层次的同时,又可获得光色的层次。

采用低色温光源照射,能使红色更鲜艳;采用中色温光源照射,能使蓝色具有清凉感;采用高色温光源照射,能使物体有冷的感觉。

使用模拟图加以说明,如图2.1所示。

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