LED照度、LM计算知识.pdf

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1、应用篇1．单个LED的流明效率与用LED作光源构成的灯具的流明效率有什么异同?针对某一个特定的LED,加上规定的正向偏置,例如加上IF=20mA正向电流后(对应的VF≈3.4V),测得的辐射光通量Φ=1.2lm,则这个LED的流明效率为:ηe-Φ=1.2lm×1000/3.4V×20mA=1200/68≈17.6lm/W显然，对于单个LED，如施加的电功率Pe=VF×IF,那么在这个功率下测得的辐射光通量折算为每瓦的流明值即为单个LED的流明效率。但是，作为一个灯具，不论LEDPN结上实际加上的功率VF×IF是多少，灯具的电功率总是灯具输

2、入端口送入的电功率，它包括了电源部分（如稳压源、稳流源、交流整流成直流电源部分等）所消耗的功率。如图4-1所示，以一个MR-16灯具为例，其工作电压为AC12V，用一只1WLED作光源，其工作电流IF=300mA，此时VF=3.2V，在LEDPN结上的电功率为0.96W，单管的光通量为17lm，但由于灯具内部存在AC/DC变换以及恒流源驱动电路，因此实际输入电功率Pe要大于LED上得到的电功率，使总体的流明效率下降。假定这个灯的输入功率为1.2W，则灯具的流明效率应为：ηe-Φ（灯）=17lm/1.2W=14.17lm/W可见，灯具中，驱

3、动电路的存在使它的流明效率比测试单个LED的流明效率要下降。电路损耗越大，流明效率越低，因此，寻找一种高效率的LED驱动电路就显得极为重要。2.为什么一只蓝光LED在涂上特殊的荧光粉构成白光LED后,其辐射光通量会比蓝光高出几倍甚至十几倍?从前面我们已经知道白光LED是用什么方法制造出来的,其中一种方法是在发蓝色光的LED芯片上涂上一层YAG荧光粉,部分蓝光光子激发YAG荧光粉,形成光—光转换，荧光粉被激发产生黄光光子，蓝色光与黄色光混合变成白色光，成为白光LED。这种通过光—光转换后不同波长光的混合，会使它的波谱变宽，白光LED一般具有

4、比图4-2所示的LED蓝光波谱宽得多的波谱。对于用蓝光芯片加YAG荧光粉制成的白光LED，与单色LED相比，人眼对它的视觉函数应当是图4-3所示的各种波长成分视觉函数的积分平均值，此值可以通过计算得到约为296lm/W，即这种白光LED，当发射出光功率1W的白光时，其辐射光通量约为296lm，这个数值比发射光功率1W的蓝色LED的辐射光通量41lm增大了7.2倍。我们举一个例子说明，若制作白光的蓝光芯片的光通量为2lm，当涂上YAG荧光粉后制成白光LED，则它的光通量可以达到15~20lm，只要荧光粉的受激波长与蓝光的激发波长相匹配，并控

5、制涂布制程，是可以获得良好效果的。3．照度的定义是什么？知道某个LED的辐射光通量，能否求出它的照度？在照明应用中，往往要知道被LED照明光源照射的某一个接收面元上的光通量Φ。很显然，不同面元的面积dS之比，照度单位为勒克斯，用lx来表示，并可写作：E=dΦ/dS（4-1）从式（4-1）可以知道，只要了解了LED光源的光通量Φ和被照射的面积S，则在这个面积S的面上的照度E即可用式（4-1）求得。因此，从式（4-1）可知，照度又可称作为单位面积的光通量。根据照度的定义，我们可以得到Φ与E的相互换算关系，由式（4-1）式可知，知道了照度E和被

6、照单元面积即可计算出光通量Φ：Φ=E·S（4-2）这些关系式在LED实际应用中十分重要，是经常要用到的基本设计公式。例如图4-4，用LED光源作路灯，已知路灯高10m，灯距为16m，要使两盏灯间路面范围内照度为20lx，每盏灯的LED光源要用多大的光通量？这里r=16/2=8m22因此S=3.14×8≈200m2于是有：Φ=E·S=20lux×200m=4000lm假设用每个Φ为20lm的功率LED来作这个灯的光源，需要200个才能满足要求。4．当用发光角为60°的LED作数码相机闪光灯的白光光源时，要求在照射距离0.5m的照射面上照度为

7、10lx，试问这个LED的光通量应为多少？这是一个知道照度E后要求换算为光通量的例子。从式（4-1）可知，这个LED的光通量应为Φ=E·S，这里没有直接告知S的数值,所以首先要求出它的照射面的面积。已经知道LED发光角为60°，照射距离为0.5m，于是可将LED当作一个点光源处理，可以从图4-5求出面积S。显然有：r=d·tan(θ/2）=0.5m×tan30°≈0.29m222S=πr=3.14×(0.29)≈0.261mE=Φ/SΦ=E×S=10lx×0.26=2.6lm即只要这个LED的光通量大于2.6lm即可符合题意的要求。如果要

8、求照2射距离为3m时，则照射面积就为9.4m，此时要求这个LED的光通量为94lm，在目前情况下，就有困难，需用两个或两个以上的LED才能实现。5.请问LED的光通量Φ与发光强度即光强是否能相