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深度解析LED術語流明及LED壽命的秘密

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞: LED,流明,光通量

        LED的壽命為何長呢?

        那就要從led的發光原理說起了。LED(Light Emitting Diode),即發光二極管。是一種半導固體發光器件。它是利用固體半導體芯片作為發光材料。當兩端加上正向電壓,直接發出紅、黃、綠、青、橙、紫、白色的光。 多變幻:LED光源可利用LED通短時間短和紅、綠、藍三基色原理,在計算機技術控制下實現色彩和圖案的多變化,是一種可隨意控制的動態光源。

        白熾燈的發光機理是電能將發光鎢絲進行加熱而發光的,經過相當長時間的加熱,鎢絲就會老化甚至燒斷,至此,白熾燈泡的壽命也就此告終了,而發光二極管的發光機理是由二極管特殊的組成結構決定的,二極管主要由PN結芯片、電極和光學系統組成,當在電極上加上正向偏壓之后,使電子和空穴分別注入P區和N區,當非平衡少數載流子和多數載流子復合時,就會以輻射光子的形式將多余的能量轉化為光能。其發光過程包括三個部分:正向偏壓下的載流子注入、復合輻射和光能傳輸。

         由此可見二極管主要是靠載流子的不斷移動而發光的,不存在老化和燒斷的現象,其特殊的發光機理決定了它的發光壽命長達5-10萬個小時

        LED術語解釋
        LED術語主要包括:光通量/光強/亮度/照度 (luminous flux/luminous intensity/luminance/illuminance)。

      光通量是表示光源整體亮度的指標。單位為lm(流明)。在表示照明光源的明亮程度時經常使用。是參考人眼的靈敏度(視覺靈敏度)來表示光源放射光亮度的物理量。具體數值為各向同性的發光強度為1cd(堪德拉)的光源在1sr(立體弧度)的立體角內放射的光通量為1lm。此處的sr為立體角的單位,表示從球面向球心截取的面積為半徑(r)的2次方(r[size=+0]2)的圓錐體的頂角。

      光強是表示光通量立體角密度的指標。單位為cd。多在表示顯示用LED等的眩光時使用。其定義為:發射540times;1012Hz(波長555nm)頻率單色光,在指定方向的光線發射強度為1/683W/sr的光源,在該方向的光強就定義為1cd。

      亮度是表示從光源及反射面和透射面等二次光源向觀測者發出的光的強度指標。單位為cd/m2。與光通量一樣,是結合人眼的靈敏度表示的物理量。大多在表示液晶面板和PDP等顯示器畫面的亮度時使用。

      照度是表示照射到平面上的光的亮度指標。單位為lx(勒克司),有時也標記為lm/m2。是指光源射向平面狀物體的光通量中,每單位面積的光通量。led較照明器具照射到平面上的明亮程度。

        詳解LED流明

        流明是Ansi Lumen的英文縮寫,或Lumens。光度量及單位。 所謂的流明簡單來說,就是指蠟燭一燭光在一公尺以外的所顯現出的亮度.一個普通40瓦的白熾燈泡,其發光效率大約是每瓦10流明,因此可以發出400流明的光. 40瓦的白熾燈220伏時,光通量為340流明。光通量是描述單位時間內光源輻射產生視覺響應強弱的能力,單位是流明,也叫明亮度。投影儀表示光通量的單位是ANSI流明,ANSI流明是美國國家標準化協會制定的測量投影儀光通量的標準,它測量屏幕田字形九個交叉點上的各點照度,乘以面積,再求九點的平均值,即為該投影儀的ANSI流明。

        有些資料說LED流明有500-1000,是真有這么大, 還是虛標?

        1000lm是虛標,除非它是多個燈頭,那討論起來也沒有什么意義了。裝個幾十個燈頭,5000lm也不成問題。1000lm的LED有是有,但是他們恐怕大的塞不進正常的手電筒了。

        一般手電筒上的led光效實測應該只有50-60lm/w,而網上賣的LED手電筒(CREE led 或者 LUMILEDS led)發光量實測應該低于150lm。那些標1000lm的奸商,他們根本就是什么都不懂,對于光學也沒有一點了解。

         1000lm差不多是交通法規對轎車頭燈總光通量(單燈)的要求,你想一想遇到汽車開遠光時的亮度,那就是1000lm的光應該有的效果,你見過哪個led手電達到過那種亮度?

        這是經過多次實測、對比以后得出的結論。一方面是光通量與廠家參數會有折扣,另外一方面標稱3w的LED也沒有真正用到3w的,一般都是1.5w-2w來保證LED的壽命。所以實測數據也就是廠家宣稱數據的一半,對于正規廠家是這樣的,對于一些信口開河的小型廠家,這一原則基本不適用。

        其實從某種意義上也并不是這些廠商存在欺騙行為(那些什么都不懂就敢往上寫1000lm的人另當別論),關鍵是他們對于這些參數的測試方法與我們理解的不同。

        簡單來說就是他們 沒有引入由于熱量積累引發的光衰減,廠家的測試大多只持續1ms左右,這也是市面上LED光效動輒100lm/w,高的到了180lm/w的原因。真是太離譜了!實際使用時,不管是手電筒還是日常照明,誰都不會只讓LED亮一毫秒的。

        流明,它原是光通量的表示單位,即光源在單位時間內向周圍空間輻射出的人眼睛可感知的能量。符號為,1流明相當于1/680W的單色光源輻射的能量。

       (1)光通量光源在單位時間內,向周圍空間輻射出使人眼產生感覺的能量,稱為光通量。用符號表示,實用單位為流明 (lm),簡稱流。單位電功率所發出的流明數(lm/w),稱為發光效率。

       (2)發光強度(I) 光源在某一特定方向上單位立體角(球面度sr)內輻射的光通量,稱為光源在該方向上的發光強度,簡稱光強,用符號I表示,單位為坎德拉(cd),簡稱坎。坎得拉是國際單位制的基本單位(舊稱燭光,俗稱支光)。1(cd)=1(lm)/1(sr)。

        1勒克斯相當于1平方米被照面上接收到的光通量為1流明時的照度,自然光的照度在不同光線情況下為:晴天陽光直射地面照度約為100000lx,晴天背陰處照度約為10000lx,晴天室內北窗附近照度約為2000lx,晴天室內中央照度約為200lx,晴天室內角落照度約為20lx,晴朗月夜照度約為0.2lx,在40W白熾燈下1m遠處的照度約為30lx。

        光源所發出的能量,是以電磁波的形式存在,這種能量稱為輻射能量(radiant energy),單位是焦耳( J ),而光源每秒所發出的輻射能,則稱為輻射通量(radiant flux),單位是瓦特( W )。就同一光源而言,輻射通量大的越大,人眼就會覺得越亮。但輻射通量相同的兩個光源,如果發射的是不同波長的光波,對人眼睛所能引起的亮暗度感覺也不一樣,也就是說他們有不同的發光效率,發光效率越高,人眼也會覺的越亮。因此真正影響人眼視覺明暗感受的是輻射通量于發光效率的乘積,也就是我們所說的光通量,單位是流明( lm )。

        依據國際規定,波長為555奈米的單色光的發光效率定為1,這種波長的單色光每瓦特的輻射通量等于683流明。其他波長的單色光,其發光效率采用發光效率曲線,其光通量可由這個公式求得LED的半衰期(即光輸出量減少到最初值一半的時間)大概是1萬到10萬小時。

        光通量與流明的關聯

        光源所發出的光能是向所有方向輻射的,對于在單位時間里通過某一面積的光能,稱為通過這一面積的輻射能通量。各色光的頻率不同,眼睛對各色光的敏感度也有所不同,即使各色光的輻射能通量相等,在視覺上并不能產生相同的明亮程度,在各色光中,黃、綠色光能激起最大的明亮感覺。如果用綠色光作水準,令它的光通量等于輻射能通量,則對其它色光來說,激起明亮感覺的本領比綠色光為小,光通量也小于輻射能通量。

        光通量的單位是流明,是英文lumen的音譯,簡寫為lm。絕對黑體在鉑的凝固溫度下,從5.305*103cm2面積上輻射出來的光通量為1lm。為表明光強和光通量的關系,發光強度為1坎德拉的點光源在單位立體角(1球面度)內發出的光通量為1六名。一只40W的日光燈輸出的光通量大約是2100流明。

        

    (審核編輯: 智匯小新)

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