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灯具检测中的几个基本概念
1 机械轴、光轴与强度轴
机械轴是LED的中心轴线;
光轴为通过光强分布质心(重心)的直线;
强度轴为通过光强最大值的直线。
如下图:
LED的光强,事实上是峰值光强(Peak Intensity),即强度轴(Peak Intensity Axis)上的光强。
2 光强与平均LED强度(Averaged LED Intensity)
光源在单位立体角内发射的光(或辐射)通量即为光强Iv,可表示为Iv=dΦ/dΩ。事实上,照射在离LED一定距离处的光探测器上的通量Φ与由探测器构成的立体角Ω的比值,立体角可将探测器的面积S除以测量距离d的平方计算得到:I=Φ/Ω=Φ/(S/d2),称为平均LED强度。
3 配光曲线
配光曲线即测量所得的光强-角度关系图。配光曲线有直角配光与极坐标配光两种形式。直角配光曲线如下图:
蝠翼(batwing)形的LED直角配光曲线:
极坐标配光曲线:
实际测量时,对非对称光源,会选择不同的截面测量配光曲线,如下图:
4 半强度角与偏差角
半强度角为在发光(或辐射)强度分布图形(配光曲线)中,发光(或辐射)强度大于最大强度一半构成的角度,即最大强度一半的两点所构成的角度。
偏差角即为强度轴与LED机械轴的夹角。
5 远场与近场测试条件
发光(或辐射)强度的概念要求假定辐射源是一个点辐射源,或者它的尺寸和光探测器的面积与离光探测器的距离相比是足够小,在这种情形,光探测器表面的光(或辐射)照度遵循距离平方反比定理,即E=I/d2。这里I是辐射源的强度,d是辐射源中心到探测器中心的距离。把这种情况称为远场条件。
然而在许多应用中,测量LED时所用的距离相对较短,源的相对尺寸太大,或者探测器表面构成的角度太大,这就是所谓的近场条件。此时,光探测器测量的光(或辐射)照度取决于正确的测量条件。
测量距离d应按CIE 推荐的标准条件A和B设置。在这两种条件下,所用的探测器要求有一个面积为100mm2(相应直径为11.3mm)的圆入射孔径。CIE推荐的标准条件A和B如下表:
测量时,一般选择远场条件。
6 等照度曲线
等照度曲线即为距光源一定距离处照度相等的点的集合。如下图,某灯具照度曲线的绘制:
某灯具照度曲线如下图:
7 光谱功率分布P(λ)(Spectral Power Distribution)与光谱辐射带宽Δλ(Spectral radiation bandwith)
光谱功率分布P(λ)是在光辐射波长范围内,各个波长的辐射功率分布情况。
光谱辐射带宽Δλ是光谱辐射功率大于等于最大值一半的波长间隔。(与半强度角定义类似)如下图:
哪怕主波长一样,光谱辐射带宽Δλ不一样,人眼感觉仍会有色差。
8 色度坐标、颜色三要素与色差
如下图,每一种颜色都可以在色度图(下图为CIE-1931系统)中找到与之对应的坐标。坐标距离越远,颜色的差距越大。
颜色三要素中的色调、饱和度(另一要素为明度)能在色度图中得到很好的体现。最边缘翼形部分为颜色的色调。用一直线连接翼形上某点与等能白点(0.33,0.33),在直线上,越靠近等能白点,饱和度越低。直线上的任一点可以由翼形上的颜色和白光混合而成。
亮度对人眼的视觉色调有影响。亮度越高,色调会向蓝色或者黄色偏移。
眼睛对不同波长的敏感程度,中波(550左右)最高,向两边逐渐降低。因此,黄绿光色差比红、蓝光更加明显。
9光衰与光通量维持率lines)
LED芯片尺寸一般有9mil(0.23mm)、12mil(0.3mm)、14mil(0.35mm)、(以上为小功率)40mil(1mm,大功率1W)等规格。
11 反向电压与反向电流
发光二极管具有单向导通特性。加适当的反向电压(不将LED击穿)时,并没有明显的电流通过。但是被静电击穿后,情况就完全不一样了。加上一定的反向电压(如,5V)后,将会有较大的反向电流。 对于正常的小功率LED,在5V电压下,反向电流不得超过5μA。
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