LED基础:12个重要性能指标

2015-03-28 20:07:52来源: 互联网 关键字:LED基础
  要想深入了解LED,不仅需要了解LED的一些基本知识,还要了解LED的性能指标,因为LED性能指标是整个LED的核心部分。笔者将LED性能指标分为12个关键词,下面让笔者给网友进行详细的分析。

  12个LED重要性能指标

  (一)LED的颜色:

  LED的颜色是一项非常重要的指标,是每一个LED相关灯具产品必须标明,目前LED的颜色主要有红色、绿色、蓝色、青色、黄色、白色、暖白、琥珀色等。在我们设计和接单的时候这个参数是千万不能忘记的(尤其是初学者).因为颜色不同,相关的参数也有很大的变化。

  (二)LED的电流:

  LED的正向极限(IF)电流多在20MA,而且LED的光衰电流不能大于IF/3,大约15MA和18MA。LED的发光强度仅在一定范围内与IF成正比,当IF>20MA时,亮度的增强已经无法用内眼分出来。因此,LED的工作电流一般选在17—19MA左右比较合理.前面所针对是普通小功率LED(0.04-0.08W)之间的LED而言,但有些食人鱼LED除外(有些在40MA左右的额定值)。

  除着技术的不断发展,大功率的LED也不断出现如0.5WLED(IF=150MA),1WLED(IF=350MA),3WLED(IF=750MA)还有其它更多的规格,我不一一进行介绍,你们可以自己去查LED手册。

  (三)LED的电压:

  通常所说的LED是正向电压,就是说LED的正极接电源正极,负极接电源负极。电压与颜色有关系,红、黄、黄绿的电压是1.8—2.4v之间。白、蓝、翠绿的电压是3.0—3.6v之间,这里笔者要提醒的是,同一批生产出的LED电压也会有一些差异,要根据厂家提供的为准,在外界温度升高时,VF将会下降。

  (四)LED的反向电压VRm:

  允许增加的最大反向电压。超过数值,发光二极管可能被击穿损坏。

  (五)LED的色温:

  以绝对温度K来表示,即将一标准黑体加热,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,将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。

  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。

  不同光源环境的相关色温度

  此外,光源色温不同,光色也不同:

  -色温在3000k以下有温暖的感觉,达到稳重的气氛;

  -色温在3000k-5000k为中间色温,有爽快的感觉;

  -色温在5000k以上,有冷的感觉。

  (六)发光强度(I、Intensity):

  单位坎德拉,即cd。光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度),发光强度是针对点光源而言的,或者发光体的大小与照射距离相比比较小的场合。这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。可以说,发光强度就是描述了光源到底有多“亮”,因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。发光强度越大,光源看起来就越亮,同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮,因此,早些时候描述手电都用这个参数。

  LED的发光强度

  现在LED也用这个单位来描述,比如某LED是15000的,单位是mcd,1000mcd=1cd,因此15000mcd就是15cd。之所以LED用毫cd(mcd)而不直接用cd来表示,是因为以前最早LED比较暗,比如1984年标准5mm的LED其发光强度才0.005cd,因此才用mcd表示。

  用发光强度来表示“亮度”的缺点是,如果管芯完全一样的两个LED,会聚程度好的发光强度就高。因此,用户在购买LED的时候不要只关注高I值,还要看照射角度。很多高I值的LED并非提高自身的发射效率来达到,而是把镜头加长照射角度变窄而实现,这尽管对LED手电有用,但可观察角度也受限。另外,同样的管芯LED,直径5mm的I值就比3mm的大一倍多,但只有直径10mm的1/4,因为透镜越大会聚特性就越好。

  (七)LED光通量(F,Flux):

  单位流明,即lm。光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量。同样,这个量是对光源而言,是描述光源发光总量的大小的,与光功率等价。光源的光通量越大,则发出的光线越多。

  对于各向同性的光(即光源的光线向四面八方以相同的密度发射),则F=4πI。也就是说,若光源的I为1cd,则总光通量为4π=12.56lm。与力学的单位比较,光通量相当于压力,而发光强度相当于压强。要想被照射点看起来更亮,我们不仅要提高光通量,而且要增大会聚的手段,实际上就是减少面积,这样才能得到更大的强度。

  要知道,光通量也是人为量,对于其它动物可能就不一样的,更不是完全自然的东西,因为这种定义完全是根据人眼对光的响应而来的。

  人眼对不同颜色的光的感觉是不同的,此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。对于人眼最敏感的555nm的黄绿光,1W=683lm,也就是说,1W的功率全部转换成波长为555nm的光,为683流明。这个是最大的光转换效率,也是定标值,因为人眼对555nm的光最敏感。对于其它颜色的光,比如650nm的红色,1W的光仅相当于73流明,这是因为人眼对红光不敏感的原因。对于白色光,要看情况了,因为很多不同的光谱结构的光都是白色的。例如LED的白光、电视上的白光以及日光就差别很大,光谱不同。

  以常用白光LED流明列举来说:0.06W→3-5LM,0.2W→13-15LM,1W→60-80LM。(仅供参考)

  (八)LED光照度(E,Illuminance):

  单位勒克斯即lx(以前叫lux)。1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光照度。

  (九)显色性:

  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来表明,它表示物体在光下颜色比基准光(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,显色性低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,表现美的生活可以利用加色法来加强显色效果。

  (十)眩光:

  视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,则可以造成视觉不舒适称为眩光,眩光是影响照明质量的重要因素。

  (十一)LED的使用寿命:

  LED在一般说明中,都是可以使用50,000小时以上,还有一些生产商宣称其LED可以运作100,000小时左右。这方面主要的问题是,LED并不是简单的不再运作而已,它的额定使用寿命不能用传统灯具的衡量方法来计算。实际上,在测试LED使用寿命时,不会有人一直呆在旁边等着它停止运作。不过,还是有其他方法来测算LED的使用寿命。LED之所以持久,是因为它不会产生灯丝熔断的问题。LED不会直接停止运作,但它会随着时间的流逝而逐渐退化。

  有预测表明,高质量LED在经过50,000小时的持续运作后,还能维持初始灯光亮度的60%以上。假定LED已达到其额定的使用寿命,实际上它可能还在发光,只不过灯光非常微弱罢了。要想延长LED的使用寿命,就有必要降低或完全驱散LED芯片产生的热能。热能是LED停止运作的主要原因。

  (十二)LED发光角度:

  二极管发光角度也就是其光线散射角度,主要靠二极管生产时加散射剂来控制,有三大类:

  (1)高指向性。一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。发光角度5°—20°或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或与光检出器联用以组成自动检测系统。

  (2)标准型。通常作指示灯用,其发光角度为20°-45°。

  (3)散射型。这是视角较大的指示灯,发光角度为45°-90°或更大,散射剂的量较大。

关键字:LED基础

编辑:探路者 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/LED/2015/0328/article_11943.html
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现任华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理/高工,上海市传感技术学会理事、副秘书长。

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