LED光源有哪些特性參數(shù)?LED光源發(fā)光強度怎么計算?

?標準光源對色燈箱????|???? ?2023-09-07

LED光源作為新一代的綠色照明光源,因其性能的優(yōu)越性,而被廣泛的應用于不同的場合。綜合的測試LED各項性能指標是評價LED光源的基礎,作為應用于照明的光電器件,LED光源的特征參數(shù)主要包括電、光和色三個方面。本文對LED光源的特性參數(shù)及LED光源發(fā)光強度的計算方法做了介紹,對此感興趣的朋友可以了解一下!

LED光源

LED光源有哪些特性參數(shù)?

綜合測試LED各項性能指標是評價LED照明光源的基礎。作為應用于照明的光電器件,LED的特征參數(shù)主要包括電、光和色三個方面:

1.相關電參數(shù)

(1)正向電壓(Vf)

通過LED的正向電流為確定值時,在兩極間產(chǎn)生的電壓降。

(2)反向電壓(Vr)

被測LED器件通過的反向電流為確定值時,兩極間所產(chǎn)生的電壓降。

(3)正向電流(If)

加載在LED兩端的正向電壓為確定值時,流過LED的電流。

2.相關光參數(shù)

(1)相對光譜功率分布

在光輻射波長范圍內(nèi),各個波長的相對輻射功率分布情況。

(2)峰值波長

光譜輻射功率最大的波長。

(3)光通量

通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時,器件光學窗口向整個空間在單位時間內(nèi)發(fā)射的能引起人眼視覺的輻射通量,單位為流明。

(4)發(fā)光強度

光源在單位立體角內(nèi)發(fā)射的光通量。

3.相關色度學參數(shù)

(1)色度坐標

光源對應的RGB三原色在CIE確定的色度圖中的坐標值。

(2)色溫

光源的光輻射所呈現(xiàn)的顏色與在某一溫度下黑體輻射的顏色相同時,稱黑體的溫度(Tc)為光源的色溫度。

對于組裝后的LED光源,在應用于照明時還需對其照明性能進行評價,這主要包括光通量、照度以及成本等。在燈具設計中,照明計算主要是包括兩個方面:一個是照度的計算,它表征被照表面單位面積上的光通量。另外一個是光通量的計算,通過分別計算LED燈具的光通量和 LED 光源的光通量來合理布置LED的位置、確定LED的個數(shù),合理的添加光學器件,從而滿足不同的照明需要。


LED光源發(fā)光強度測量計算方法:

發(fā)光強度定義為光源在單位立體角元dΩ內(nèi)所包含的光通量dΦv,表達式為:

發(fā)光強度表達式0101

光強的單位是坎德拉,符號為cd。CIE于 1979 年對坎德拉的定義為:一個光源發(fā)出頻率為540x1012Hz的單色輻射(對應于空氣中波長為555nm的單色輻射),若在一定方向上的輻射強度為1/683W/sr,則光源在該方向上的發(fā)光強度為1cd。發(fā)光強度的概念要求光源是一個點光源,或者要求光源的尺寸和探測器的面積與離光探測器的距離相比足夠?。ㄟ@種要求被稱為遠場條件)。但是在LED測量的許多實際應用場合中,往往是測量距離不夠長,光源的尺寸相對太大或者是LED與探測器表面構(gòu)成的立體角太大,在這種近場條件下,并不能很好地保證距離平方反比定律,實際發(fā)光強度的測量值隨上述幾個因素的不同而不同,從而嚴格地說并不能測量得到真正的LED的發(fā)光強度。

為了解決這個問題,使測量結(jié)果具有可比較性,CIE推薦使用“平均發(fā)光強度”概念:照射在離LED一定距離處的光探測器上的光通量Φv與由探測器構(gòu)成的立體角的比值,其中立體角可將探測器的面積S除以測量距離d的平方得到,如下圖所示。

平均發(fā)光強度測試原理

因而有如下表達式:

發(fā)光強度表達式0102

從物理上看,這里的平均發(fā)光強度的概念,不再與發(fā)光強度的概念關聯(lián)得那么緊密,而更多地與光通量的測量和測量機構(gòu)的設計有關。CIE關于近場條件下的LED測量,有兩個推薦的標準條件:CIE標準條件A和CIE標準條件B。采用兩個條件都要求,所用的探測器有一個面積為1cm2(相應直徑為11.3mm)的圓形入射孔徑,LED面向探測器放置,并且要保證LED的機械軸通過探測器的孔徑中心。

組裝的探測器經(jīng)過標準光強燈校準后,按CIE標準條件放置好測試系統(tǒng)。探測器和測試LED一起置于黑暗的環(huán)境下,通入設定的電流值,系統(tǒng)即可獲得相應的光強。

通過LED測試底座的機械轉(zhuǎn)動(每次轉(zhuǎn)動的角度為 0.9°),即可獲得被測LED的光強空間分布。

通常,LED的光強也可由下式計算得到:

LED的光強計算式

式中r表示LED頂部與照度計之間的距離,E表示測得的照度,見下圖。研究者經(jīng)過試驗認為,對于大功率LED,芯片發(fā)光面較大,通過環(huán)氧透鏡會聚的光分布比常規(guī)LED更加復雜,CIE推薦的測量標準條件A和標準條件B不一定合適?;诒WC測量精度和便于計算的考慮,研究者建議測量大功率LED光強時,LED頂部與照度計之間的距離選為836mm。

照度計測量LED光強原理圖