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1、LED光电的相关定义和转换一 光的辐射度学体系和光度学体系1、光是一种电磁波辐射能量，我们简称：光辐射能量。由电光源将电能转换而成。衡量电 光源转换效率高低的物理概念是：光效。评价光效的体系有两种，即：辐射度学体系和光度学体系。辐射度学体系：是以纯客观的物理概念为理论基础， 以纯客观的物理能量为测量对象的 评价体系。它适应于光辐射能量的全波段，仅从能量的角度对光辐射能量进行评价。光度学体系：是以辐射度学体系的基本理论为指导，以人眼睛的生理视觉特性为基础。 是以在人眼睛上，能够产生明暗与颜色真实视觉感的光辐射物理能量，为对象的评价体系。 光度学体系适应于光辐射能量的可见光波段， 是从光辐射能量与
2、人眼睛真实视觉感的相互作 用的对应关系的角度，对光辐射能量进行评价。现阶段，用于照明领域的对光辐射能量的测量和评价体系。 在理论上和指导思想上， 确 立的是光度学体系。但是，由于现实的测量技术和仪表，不能区分可见光、不可见光。对可 见光和不可见光仍然是一并接收， 再按照一定的数显函数关系显示一个数字。 其本质仍然是 辐射度学的测量和评价体系。2、光辐射能量，人眼并不是都能看的见。光辐射能量包括可见光和不可见光两部分。 电光源将电能转换成光辐射能量用于照明时， 产生的光辐射能量，并不全是可见光辐射能量。 包含可见光辐射能量与不可看见光辐射能量两部分。电光源将电能转换成光辐射能量用于照明时， 人眼
3、睛能感觉到的可见光辐射能量， 才是 真正有效用的辐射能量。 电光源的技术性能与品质不同， 光辐射能量的光谱能量分布结构不 同。其可见光与不可见光辐射能量的比例也是不同的。惟有可见光辐射能量比例高的光源，有效视觉光效才能高。3、 电光源产生的可见光辐射能量，具有一定的波长区间范围和光谱能量分布结构。在 可见光的波长区间范围内，可见光辐射能量中包括：高灵敏可见光和低灵敏可见光两部分。电光源的技术性能与品质不同， 可见光辐射能量的光谱能量分布结构也不同。 在其可见 光辐射能量中，高灵敏可见光和低灵敏可见光，辐射能量的比例也是不同的。惟有高灵敏可见光辐射能量比例高的光源，有效视觉光效才能高。4、电光源
4、产生的可见光辐射能量，具有一定的波长范围，可以细分成若干个单光谱的 光辐射能量。人眼视网膜上的感光细胞， 对每一个单光谱的光辐射能量， 一对一地对应一个 响应灵敏度。在平面坐标图上，以波长为横轴，以响应灵敏度为纵轴。 将每个单光谱的光辐射能量与 响应灵敏度一对一地对应点进行描绘， 就会得到一条类似于正弦抛物线的曲线， 我们称其为： 人眼的视觉特性函数曲线。人眼的视觉特性函数曲线的物理意义：表征的是人眼的视觉灵敏度与光频谱之间的关系。表明人眼的视觉感对光具有选择性。同等能量的可见光辐射，其波长不同，在人眼中产 生的真实视觉感，是不同的。研究表明，人眼对入D= 555nm（绿光）的光的视觉灵敏度最
5、大，随光的入的增大或减小，人眼的视觉灵敏度会随之下降。同样光功率的蓝光和绿光管在相同条件下测得的光通量是不同的，说明光通量并不等同与光功率，这其中与光学窗口，也就是人眼睛对颜色的灵敏度有关。人的眼睛对555nm（绿光）灵敏度最强，所以同样条件下绿光相比蓝光而言具有更高的光通量。由试验得到，在同一光功率输出时，既在可见光范围内，当入D= 555nm光源的光功率等于1W时（注意不是电功率），其辐射光通量为683 Im；当入460nm光源的光功率等于1W时，蓝光的辐射光通量为 41 Im；而当入D= 660nm光源的光功率等于 1W时，红光的光通 量为42 Im ;当入D700nm时，1W光功率的对
6、应辐射光通量仅不到1 Im，也就是进入不可见的紫外或红外范围，这就是说在不同波长的发光光源的发射光功率相同时，人眼感觉到光的辐射的“强度”时不同的，也就是有敏感和不敏感的区分。但如果辐射光通量 相同，人眼的感觉就会觉的相同。因此对照明光源而言，用光通量0或流明效率来衡量LED电光特性比用光输出功率或其它参数要直观和实用。这就是对于用于照明的大功率LED，通常用辐射光通量这一参数或流明效率来表征其优劣的原因。二LED光电的相关定义光通量（0）的定义是：点光源或非点光源在单位时间内所发出的能量，其中可产生视觉者（人能感觉出来的辐射通量）即称为光通量。光通量的单位为流明（简写 Im ）,1流明（lu
7、men或Im ）定义为一国际标准烛光的光源在单位立体弧角内所通过的光通量，由于整 个球面面积为4 n R2，所以一流明光通量等于一烛光所发出光通量的1/4 n,或者说球面有4 n，因此按照流明的定义可知一个国际标准烛光的点光源会辐射4 n流明，即0（流明）=4n I （光强），假定为很小的立体弧角，在立体角内光通量$,则有= Q I国际标准烛光的定义：发光强度常用单位为烛光（cd,坎德拉），国际标准烛光（led ）的定义为理想黑体在铂凝固点温度（1769C）时，垂直于黑体（其表面积为 1m2方向上的60万分之一的光度。国际标准烛光（candela ）与旧标准烛光（candIe ）的互换关系为1
8、can deIa=0.981ca ndle1国际:1单位立体角, 此时的光通量 为1流明光强的定义：光在给定方向上，单位立体角内发出1流明的光为1烛光，其单位用坎德拉（cd）表示。其关系可用下式表示：lv=d /d Q式中单位为流明，lv的单位为Cd。一个超亮LED芯片的法向光强一般在 30120mcd 之间，封装成器件后，其法向光强通常要大于1cd。光效是判别LED发光效率的关键参数，指每单位电功率下的光通量，单位为lm/W。通 常白炽灯与荧光灯的光效分别为15 lm/W和60 lm/W，灯泡的功率越大，光通量越大。对于一个性能较好的大功率白光LED器件，现在一般为 70、80 lm/W。为
9、了使LED器件更好的应用于照明，还需进一步提高LED器件的发光效率。色温：当连续光谱光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K表示。当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时，黑体的温度就称为该光源的相关色温。由于一些光源为非连续光谱，与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合，所以采用相关色温来近似描述其颜色特性。不同光源的不同光色组成最佳环境如下表：色温（K）光色气氛效果5000清凉（偏蓝的白色）冷的气氛33005000中间（白色）爽快的气氛3300温暖（偏红的白色）稳重的气氛不同光源环境的相关色温见下表:光源色温（K）光源色温（
10、K）北方晴空800（8500高压汞灯345（3750阴天650（7500暖色荧光灯250（3000夏日正午阳光5500卤素灯3000金属卤化物灯400（4600钨丝灯2700下午日光4000高压钠灯195（2250冷色荧光灯400（5000蜡烛光2000显色指数：太阳光和白炽灯均辐射连续光谱，物体在太阳光和白炽灯的照射下，能显示出它的真实颜色，但物体在非连续光谱的气体放电灯的照射下，颜色就会有不同程度的失真。我们把光源对物体真实颜色的呈现程度称为光源的显色性。显色指数为对象在某光源照射下显示的颜色与其在参照光源照射下显示的颜色两者的相对差异，差异性越小，即代表待测光源的显色性越好。显色指数越低
11、，颜色越失真；显色指数越高，越接近真实颜色。常用照明光源的显色指数如下:灯的种类显色指数灯的种类显色指数白炽灯100金卤灯65 93卤钨灯100荧光灯51 95高压钠灯42 52高压汞灯25 60节能灯85低压钠灯25三LED光电的相关转换LED的光电转换效率： 假设施加到LED上的电功率为 Pe=“，此时LED产生的光功率为Plight，则用下式定义它的光电转换效率：n=( Plight / Pe) X 100%显然耳三100 %，它会遵循能量守恒，当耳三100 %时，说明有相当部分复合载流子并没有产生光子而损耗，成为PN结中的热能。LED光电转换效率越高，PN结上因加置电功率后引起的热量也
12、越低，但实事上LED目前的光电转换效率并不是很高，因此仍遇到LED的PN结发热和由这一热量引起的种种问题。对于功率型LED，这一问题尤为突出， 如何将PN结上的热量引导出来与环境温度实现热平衡，是设计功率型LED必须考虑的问题。med和mW的相互转换:12iricdVs mW i陣換表367d.s69?7.1327.37J1677737.9303.1Z23.3S.48J44503J.9BD35JO236.D243654637.069375J1J8.11338.63539.15739.6794020140.72341J4541.76742.29042.8124333443.85644J7B545
13、136.6003722837.77538.32338.870394173956540.51241.06041.60742.15542.7D243J5O43.79744.34544.89245.4404558746.53464523S.U939JD233955740170407444LJ184伽42.46643 0404顽44 3374+761巧33545S094643547J0J7皿14820448.778745340.2BQ40SS9J149142.09242.69343.29543 9644*5.09945.10046 JOI46.902475CM49.10548.70649.30849.
14、9095051G51.112E45442.20D42.82945.45944.00944.7194534945皿4S.6094723847.86B46.49049.13849.7585O.3B851J1751.64752.27752SC753.537g45544.18644 845J5.50546期4748.1434800249 46150.12150 78051.4405209952.7555341B54.0鮎罪55JS75605610456A6.25146 941J7.632伦如49J01249.70250J8351.08351.7735246453,15453.8tt5453555.22555.9155660657.2965-758658.67714578.3954911749B4050.K25
