常用照明参数与LED光源的简述

  常用照明参数与LED光源的简述_物理_自然科学_专业资料。一、能否清楚的识别物体: 1、物体的明亮程度及其与背景的亮度对比 2、物体的颜色和色对比以及光的颜色 3、物体的大小和视距的视角大小 4、观察时间长短 二、达到舒适照明环境 1、适当的照度和亮度水平

  一、能否清楚的识别物体: 1、物体的明亮程度及其与背景的亮度对比 2、物体的颜色和色对比以及光的颜色 3、物体的大小和视距的视角大小 4、观察时间长短 二、达到舒适照明环境 1、适当的照度和亮度水平 2、合理的照度分布 3、舒适的亮度分布 4、宜人 三、光通量:单位时间的光量 单位:流明(lm),用符号Φ 表示。 四、光 效:光源所发出的总光通量(流明、亮度)与该光源所消耗的电功 率(瓦)的比值,称为该光源的光效。 单位:lm/w,读做流明每瓦,公式表示为 η =Φ /P=Φ /(Φ +P`) 其中η 为光效,Φ 表示光源发出的总光通量,P 为光源的功率,P`为光源损 耗的能量,主要是发热量。 发光效率值越高,表明照明器材将电能转化为光能的能力越强,即在提供同 等亮度的情况下,该照明器材的节能性越强;在同等功率下,该照明器材的照明 性越强,即亮度越大。 理想白光理论效率 242.5 lm/W , 理想光源 683 lm/W 种类 光效(lm/w) 色温(K) 显色指数 Ra 寿命(H) 荧光灯 (日 光灯) 40 3300-5000 63-77 3000 节能灯 50 2700-7000 80 7000 卤素灯 50-90 4000 65 10000 高压钠灯 90-150 23 28500 自镇高压钠灯 21 5000 高压汞灯 52 10000 金卤灯 100 4200 左右 80 6000 白炽灯 13-25 2700-3000 95 1000 LED 50-200 2700-7000 80 100000 卤钨灯 20-50 2700-3000 95 2000 五、光强度:光强度(luminous intensity,I)光源在给定方向单位立体角中发 射的光通量。单位:坎德拉(candela,cd),用 I 表示。 光强度是 LED 的照明术语之一。 六、照 度:入射于被照物体单位面积上的光通量。 单位:勒克斯(lux 或 lx) 一般视觉作业→500lx 满月→3lx 户外阳光下→100 000lx 精密工厂→500-2000lx 步枪上的眩目灯:2000-6000lx 七、亮度:光源在某一方向的光亮度,是光源在该方向上的单位投影面在单 位立体角中发射的光通量。 单位:坎/平方米(cd/㎡),用 L 表示。公式表示为: L=dI/dS·cosθ ,式中 I 表示光强度,S 表示光源在指定方向的放光面的面 积,θ 表示光源发射的光的方向与垂直方向的夹角。 L=R×E,式中 L 为亮度,R 为反射系数,E 为照度。 太阳表面→1 650 000 000 cd/㎡ LED 概述 LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接 把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负 极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成, 一部分是 P 型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是 N 型半导体,在这边主要是电 子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个“P-N 结”。当电流通过导线作用 于这个晶片的时候,电子就会被推向 P 区,在 P 区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的 形式发出能量,这就是 LED 发光的原理。而光的波长也就是光的颜色,是由形成 P-N 结的 材料决定的。 LED 历史 50 年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于 1960 年。LED 是英文 light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电 致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,即固体封装, 所以能起到保护内部芯线的作用,所以 LED 的抗震性能好。 发光二极管的核心部分是由 P 型半导体和 N 型半导体组成的晶片,在 P 型半导体和 N 型半导体之间有一个过渡层,称为 P-N 结。在某些半导体材料的 PN 结中,注入的少数 载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光 能。PN 结施加反向电压时,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原 理制作的二极管叫发光二极管,通称 LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电 压),电流从 LED 阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光 的强弱与电流有关。 最初 LED 用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的 LED 在交通信号灯和大面积显 示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以 12 英寸的红色交通信号灯 为例,在美国本来是采用长寿命、低光效的 140 瓦白炽灯作为光源,它产生 2000 流明的白 光。经红色滤光片后,光损失 90%,只剩下 200 流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds 公司采用了 18 个红色 LED 光源,包括电路损失在内,共耗电 14 瓦,即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是 LED 光源应用的重要领域。 对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。1998 年白光的 LED 开发成功。这种 LED 是将 GaN 芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成。GaN 芯片发蓝光(λp=465nm, Wd=30nm),高温烧结制成的含 Ce3+的 YAG 荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射,峰值 550nm。蓝光 LED 基片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有 YAG 的树脂薄层,约 200-500nm。 LED 基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合,可以得 到得白光。现在,对于 InGaN/YAG 白色 LED,通过改变 YAG 荧光粉的化学组成和调节荧 光粉层的厚度,可以获得色温 3500-10000K 的各色白光。这种通过蓝光 LED 得到白光的方 法,构造简单、成本低廉、技术成熟度高,因此运用最多。 上个世纪 60 年代,科技工作者利用半导体 PN 结发光的原理,研制成了 LED 发光二 极管。当时研制的 LED,所用的材料是 GaASP,其发光颜色为红色。经过近 30 年的发展, 现在大家十分熟悉的 LED,已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。然而照明需用的白 色光 LED 仅在近年才发展起来,这里向读者介绍有关照明用白光 LED。 1、可见光的光谱和 LED 白光的关系。众所周之,可见光光谱的波长范围为 380nm~ 760nm,是人眼可感受到的七色光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,但这七种颜色的光 都各自是一种单色光。例如 LED 发的红光的峰值波长为 565nm。在可见光的光谱中是没有 白色光的,因为白光不是单色光,而是由多种单色光合成的复合光,正如太阳光是由七种单 色光合成的白色光,而彩色电视机中的白色光也是由三基色红、绿、蓝合成。由此可见,要 使 LED 发出白光,它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要制造这种性能的 LED, 在目前的工艺条件下是不可能的。根据人们对可见光的研究,人眼睛所能见的白光,至少需 两种光的混合,即二波长发光(蓝色光+黄色光)或三波长发光(蓝色光+绿色光+红色光) 的模式。上述两种模式的白光,都需要蓝色光,所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术, 即当前各大 LED 制造公司追逐的“蓝光技术”。目前国际上掌握“蓝光技术”的厂商仅有少数几 家,比如日本的日亚化学、日本的丰田合成、美国的 CREE、德国的欧司朗等,所以白光 LED 的推广应用,尤其是高亮度白光 LED 在我国的推广还有一个过程。 2、 白光 LED 的工艺结构和白色光源。 对于一般照明,在工艺结构上,白光 LED 通常采用两种方法形成。第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光;第二种是多种单 色光混合方法。这两种方法都已能成功产生白光器件。第一种方法产生白光的系统如图 1 所示,图中 LEDGaM 芯片发蓝光(λp=465NM),它和 YAG(钇铝石榴石)荧光粉封装在 一起,当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光,结果,蓝光和黄光混合形成白光(构成 LED 的 结构如图 2 所示)。第二种方法采用不同色光的芯片封装在一起,通过各色光混合而产生 白光。 3、白光 LED 照明新光源的应用前景。 为了说明白光 LED 的特点,先看看目前所用 的照明灯光源的状况。白炽灯和卤钨灯,其光效为 12~24 流明/瓦;荧光灯和 HID 灯的光 效为 50~120 流明/瓦。对白光 LED:在 1998 年,白光 LED 的光效只有 5 流明/瓦,到了 1999 年已达到 15 流明/瓦,这一指标与一般家用白炽灯相近,而在 2000 年时,白光 LED 的光效已达 25 流明/瓦,这一指标与卤钨灯相近。有公司预测,到 2005 年,LED 的光效可 达 50 流明/瓦,到 2015 年时,LED 的光效可望达到 150~200 流明/瓦。那时的白光 LED 的工作电流就可达安培级。由此可见开发白光 LED 作家用照明光源,将成可能的现实。 普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜,但光效低(灯的热效应白白耗电),寿命 短,维护工作量大,但若用白光 LED 作照明,不仅光效高,而且寿命长(连续工作时间 100000 小时以上),几乎无需维护。目前,德国 Hella 公司利用白光 LED 开发了飞机阅读灯;澳 大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光 LED 作路灯照明;我国的城市交通管理灯也正用 白光 LED 取代早期的交通秩序指示灯。可以预见不久的将来,白光 LED 定会进入家庭取代 现有的照明灯。 LED 光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无 污染、多色发光等的优点,虽然价格较现有照明器材昂贵,仍被认为是它将不可避免地现有 照明器件。 色温值 ﹥5000K 3300-5000K ﹤3300K 七 光色 带蓝色白色 白色 带黄色白色 感觉 光源 清凉、幽静 汞灯、高级金卤灯 爽快、明亮 金卤灯、日光灯 温暖、祥和 白炽灯、石英卤素灯、高压钠灯 夕,只因有你, 总有一些人牵肠挂肚难以忘记, 总有一些日子温暖甜蜜最为珍惜 从春夏到秋冬,从陌生到熟悉, 虽不能时时联系,却总在特别的日子想起你, 七夕快乐,我的朋友。 七夕,只因有你, 因为有你,再苦生活也不觉得累, 再大的险阻也无所畏, 再大的波折也不担忧, 再痛的经历也会忘记, 因为有你,我就拥有了整个世界, 谢谢你出现在我的生命里。 七夕快乐,我的朋友。 七夕,只因有你, 相识,是最珍贵的缘分, 牵挂,是最真挚的心动, 思念,是最美丽的心情, 问候,是最动听的语言, 在这七夕到来之际,最美的祝福送给你, 七夕快乐,我的朋友。 七夕,只因有你, 雨点轻敲窗,风吹散了梦想, 唯有你的模样依旧在脑海里徜徉, 夜深人静时,你占满了心房, 舍半生轻狂,半世时光, 只为拥有一段和你相处的珍贵情缘, 七夕快乐,我的朋友。 七夕,只因有你, 虽然相距很远,但两颗心却紧紧相连 虽然不常见面,音容笑貌犹如眼前, 悄悄的挟一缕情丝,放飞在炎炎夏日 默默的拽一丝牵挂,悬挂在无垠宇宙 静静的捎一声问候,盛开在七夕佳节 七夕快乐,我的朋友。 七夕,只因有你, 祝福,是一种真实的心意, 是一种甘甜的快乐, 是一种浪漫的味道, 是一种温馨的记忆, 是一种美丽的幸福, 更是我们情谊永远不变的纽带, 七夕快乐,我的朋友。 七夕,只因有你, 爱是种体会,即使心碎也觉得甜蜜, 爱是种感受,即使痛苦也觉得幸福, 爱是种缘分,即使分离也觉得快乐, 七夕到了,最真诚的祝福送给你, 七夕快乐,我的朋友。 七夕,只因有你, 愿天下有情人终成眷属, 愿单身人士找到爱的方向, 愿情侣们找到幸福的天堂, 愿夫妻找到温暖的避风巷, 愿岁月抚平生活的忧伤,愿爱的花瓣轻舞飞扬,