LED基础知识:光色的丈量(图解)

  率高、体积小、寿命长、电压低、节能和环保等长处,是下一代照明器材的不贰之选。

  发光二极管(LED)是一种能把电能转化为光能的固体器材,它的结构主要由PN结芯片、电极和光学体系等组成。LED的根本的作业原理是一个电光转化进程,当一个正向偏压施加于PN结两头,由于PN结势垒的下降,P区的正电荷将向N区分散,N区的电子也向P区分散,一起在两个区域构成非平衡电荷的堆集。由于电流注入发生的少量载流子是不稳定的,关于PN结体系,注入到价带中的非平衡空穴要与导带中的电子复合,其间剩余的能量将以光的方式向外辐射,电子和空穴的能量差越大,发生的光子的能量就越高。能量级差巨细不同,发生光的频率和波长就不同,相应的光的色彩就不同。

  光通量是光源在单位时间内宣布的光量,也即辐射功率(或辐射通量)可以被人眼视觉体系所感受到的那部分有用当量。光通量的符号为Φ,单位为流明(lm)。根据光谱辐射通量Φ(λ),由下式可确认光通量。

  式中V(λ)为相对光谱光视效率,Km为辐射的光谱光视效能的最大值,单位为lm/W,1977年由世界计量委员会确认Km值为683lm/W(λm=555nm)。

  光源在给定方向上的发光强度是该光源在该方向的立体角元dΩ内传输的光通量dΦ除以该立体角元之商,即:

  发光强度的单位是坎德拉(cd),1cd=1lm/1sr。空间各个方向的光强之和便是光通量。

  光源发光外表上某一点处的亮度是该面元dS在给定方向上的发光强度除以该面元在笔直于给定方向的平面上的正投影面积之商,即:

  单位为坎德拉每平方米(cd/㎡)。当发光外表与丈量方向笔直时,则cosθ=1。

  外表上一点的照度是入射在包括该点面元上的光通量dΦ除以该面元面积dS之商。即:

  LED与传统的照明灯不同,它具有点光源、高亮度、窄光束输出等特色。当LED应用于照明用具时,假如对出光角不加严厉的操控就会发生激烈的眩光,某些高亮度LED产品乃至会对人体形成必定的光辐射损害。光色丈量可为LED的安全运用供给辅导。

  LED的光色丈量能供给很多的试验数据,可作为断定LED产品合格与否的规范,并可为改善LED的规划、制作供给根据。

  积分球又称为光通球,是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射层,且球内壁各点漫射均匀。光源在球壁上恣意一点上发生的光照度是由屡次反射光发生的光照度叠加而成的。由积分学原理可得,球面上恣意一点的光照度为与光源光通量成正比,因而可运用已知光通量的规范灯与被测灯进行比较得到被测灯的光通量,如图6(a)所示。

  可是由于规范灯与被测灯的物理结构和性质的不同,如吸收,在运用积分球法测验光通量时需要对测验成果进行批改,可选用辅佐灯的办法,如图6(b)所示。

  运用积分球法测验LED光通量时还有一种测验结构,如图7所示,称为前射光通量的测验或2p立体角光通量。该测验并不是测验LED的总光通量,可是人们常常将其与测验LED的总光通量混杂。

  关于LED的光强的测验,CIE-127规则了两种测验条件,如图8和表1所示。

  LED亮度的测验一般应用于测验LED芯片的亮度和点评LED光辐射安全性的进程中。测验一般都会选用成像法,关于芯片的测验可以运用显微成像做丈量(图9(b))。

  光照度实践上并不能算是LED的光学参数,照度是表明被照耀外表受照程度的光学量。并且测验单个LED的对某点或某面的照度没有过大含义,由于正常的情况下对实践场合的照明都是由多个LED共同完成的。