基本介紹
- 中文名：LED亮度
- 別稱：發光二極體亮度
- 單位：jiuming
- 學科：物理學
測光公式,照明術語,波長,光通量,亮度,判斷光源指標,調光技術,
測光公式
E ,照度[lx] = 落在單位立體角內光通量[lm] / 此被照面立體角面積[㎡]= 光強度[cd] / (距離[m] )
2L , 輝度[cd/㎡] = 光強度[cd] / 所見之被照面面積[㎡]
照明術語
波長
在周期波傳播方向上在同一時間連續兩個相位相同的點之間的距離。光線和輻射
光是電磁波輻射(能量從一個物體傳播到另一個物體，在傳播過程無需任何媒介。這種能量傳播方式被稱為輻射)到人的眼睛，經視覺神經轉換為光線，即能被肉眼看見的那部份光譜。這類射線的波長範圍在360到830nm之間，僅僅是電磁輻射光譜非常小的一部份。溫度遠遠高於50Hz工作時的溫度，從而產生更高色溫的白色色表和更好的顯色性。
光通量
單位為：流明 (lumen, lm) ，由一光源所發射並被人眼感知之所有輻射能稱之為光通量。
光強度(luminous intensity, I )
光源在某一方向立體角內之光通量大小。單位：坎德拉 (candela, cd) 一般而言，光源會向不同方向以不同之強度放射出其光通量。在特定方向所放出之可見光輻射強度稱為光強度。
照度(Illuminance, E)
單位：勒克斯(Lux, lx) 照度是光通量與被照面之比值。1 lux之照度為1 lumen之光通量均勻分布在面積為一平方米之區域
亮度
單位：坎德拉/平方米[cd/m2] 亮度（L） 是表示眼睛從某一方向所看到物體反射光的強度。
輝度 (Luminance, L)
單位：開爾文[K] 當光源所發出的顏色與"黑體"在某一溫度下輻射的顏色相同時，"黑體"的溫度就稱為該光源的色溫。"黑體"的溫度越高，光譜中藍色的成份則越多，而紅色的成份則越少。例如，白熾燈的光色是暖白色，其色溫表示為2700K，而日光色螢光燈的色溫表示方法則是6500K。
光色
光色實際上就是色溫。大至分三大類：
暖色<3300K
中間色3300至5000K 冷色>5000K, 1}由於光線中光譜的組成有差別，因此即使光色相同，燈的顯色性也可能不同。
燈具效率(也叫光輸出係數)是衡量燈具利用能量效率的重要標準，它是燈具輸出的光能量與燈具內光源輸出的光能量之間的比例。
顯色性
原則上，人造光線應與自然光線相同，使人的肉眼能正確辨別事物的顏色，當然，這要根據照明的位置和目的而定。
光源對於物體顏色呈現的程度稱為顯色性。通常叫做"顯色指數"（Ra）。
顯色性是指事物的真實顏色（其自身的色澤）與某一標準光源下所顯示的顏色關係。Ra值的確定，是將DIN6169標準中定義的8種測試顏色在標準光源和被測試光源下做比較，色差越小則表明被測光源顏色的顯色性越好。
Ra值為100的光源表示，事物在其燈光下顯示出來的顏色與在標準光源下一致。
AC(交流電)
經發電機所發出的方向交替的電流。
用以確保處於潛在危險過程中的人們的安全而提供的那部分應急照明。
白熾燈
判斷單一顏色在總體感覺中所占比例的視覺屬性。
不舒適眩光
可引起不適，而不一定破壞被照對象的視覺效果的眩光。
半透明媒質
不透明介質
在所需光譜範圍內不能傳遞輻射的介質。
備用照明
使正常活動得以基本不變的繼續進行的應急照明部分。
燈的壽命
當一組光源同時燃點時，其中一定比率的燈熄滅時的時間。
判斷光源指標
①平均壽命
這和別的東西不一樣，光源都是講的平均壽命，就是說一批光源同時點亮，當50%的光源失效的時間，就是這批光源的平均壽命。一般的吸頂燈都會保一年，其實他們的壽命遠遠不止一年的，所以大家可以放心使用。
②頻閃
光源每秒閃動的次數，為什麼有的家裡的螢光燈老覺得它在閃，其實是電器不好，不能給他提供穩定電壓的緣故，頻閃大的光源對眼睛傷害最大，螢光光源頻閃比較嚴重的。
③光通量
顧名思義，就是光源發光的多少。
④顯色性
⑤色溫
以絕對溫度 K 來表示，即將一標準黑體加熱，溫度升高到一定程度時顏色開始由深紅 - 淺紅 - 橙黃 - 白 - 藍，逐漸改變，某光源與黑體的顏色相同時，我們將黑體當時的絕對溫度稱為該光源之色溫。
因相關色溫度事實上是以黑體輻射接近光源光色時，對該光源光色表現的評價值，並非一種精確的顏色對比，故具相同色溫值的二光源，可能在光色外觀上仍有些許差異。僅馮色溫無法了解光源對物體的顯色能力，或在該光源下物體顏色的再現如何。
不同光源環境的相關色溫度：
光源 | 色溫 |
北方晴空 | 8000-8500k |
陰天 | 6500-7500k |
夏日正午陽光 | 5500k |
4000-4600k | |
下午日光 | 4000k |
冷色營光燈 | 4000-5000k |
3450-3750k | |
暖色營光燈 | 2500-3000k |
鹵素燈 | 3000k |
2700k | |
1950-2250k | |
蠟燭光 | 2000k |
光源色溫不同，光色也不同：色溫在 3300K 以下，光色偏紅給以溫暖的感覺；有穩重的氣氛，溫暖的感覺；色溫在 3000--6000K 為中間，人在此色調下無特別明顯的視覺心理效果，有爽快的感覺；故稱為 " 中性 " 色溫； 色溫超過 6000K ，光色偏藍，給人以清冷的感覺。
a.色溫與亮度高色溫光源照射下，如亮度不高則給人們有一種陰氣的氣氛；低色溫光源照射下，亮度過高會給人們有一種悶熱感覺。
⑥光效
這個指標很重要，就是指不同的光源在同樣的時間，消耗同樣的電量，所發光的多少。也就是說一樣亮的光，它所損耗的電量可能不一樣，光效高的光源肯定比光效低的更省電。
調光技術
用調正向電流的方法來調亮度要改變LED的亮度，是很容易實現的。首先想到的是改變它的驅動電流，因為LED的亮度是幾乎和它的驅動電流直接成正比關係。
1、調節正向電流的方法
調節LED的電流最簡單的方法就是改變和LED負載串聯的電流檢測電阻，幾乎所有DC-DC恆流晶片都有一個檢測電流的接口，是檢測到的電壓和晶片內部的參考電壓比較，來控制電流的恆定。但是這個檢測電阻的值通常很小，只有零點幾歐，如果要在牆上裝一個零點幾歐的電位器來調節電流是不大可能的，因為引線電阻也會有零點幾歐了。所以有些晶片提供一個控制電壓接口，改變輸入的控制電壓就可以改變其輸出恆流值。
2、調正向電流會使色譜偏移
然而用調正向電流的方法來調亮度會產生一個問題，那就是在調亮度的同時也會改變它的光譜和色溫。因為目前白光LED都是用蘭光LED激發黃色螢光粉而產生，當正向電流減小時，藍光LED亮度增加而黃色螢光粉的厚度並沒有按比例減薄，從而使其光譜的主波長增長。如：當正向電流為350mA時，色溫為5734K，而正向電流增加到350mA時，色溫就偏移到5636K.電流再進一步減小時，色溫會向暖色變化。
當然這些問題在一般的實際照明中可能不算是一個大問題。然而在採用RGB的LED系統中，就會引起彩色的偏移，而人眼對彩色的偏差是十分敏感的，因此也是不能允許的。
3、調電流會產生使恆流源無法工作的嚴重問題
然而在具體實現中，用調正向電流的方法來調光可能會產生一個更為嚴重的問題。
我們知道LED通常是用DC-DC的恆流驅動電源來驅動的，而這類恆流驅動源通常分為升壓型或降壓型兩種(當然還有升降壓型，但由於效率低、價錢貴而不常用)。究竟採用升壓型還是降壓型是由電源電壓和LED負載電壓之間的關係決定的。假如電源電壓低於負載電壓就採用升壓型;假如電源電壓高於負載電壓就採用降壓型。而LED的正向電壓是由其正向電流決定的。從LED的伏安特性可知，正向電流的變化會引起正向電壓的相應變化，確切地說，正向電流的減小也會引起正向電壓的減小。所以在把電流調低的時候，LED的正向電壓也就跟著降低。這就會改變電源電壓和負載電壓之間的關係。
例如，在一個輸入為24V的LED燈具中，採用了8顆1W的大功率LED串聯起來。在正向電流為350mA時，每個LED的正向電壓是3.3V.那么8顆串聯就是26.4V，比輸入電壓高。所以應該採用升壓型恆流源。但是，為了要調光，把電流降到100mA，這時候的正向電壓只有2.8V，8顆串聯為22.4V，負載電壓就變成低於電源電壓。這樣升壓型恆流源就根本無法工作，而應該採用降壓型。對於一個升壓型的恆流源一定要它工作於降壓是不行的，最後LED就會出現閃爍現象。實際上，只要是採用了升壓型恆流源，在用調正向電流調光時，只要調到很低的亮度幾乎一定會產生閃爍現象。因為那時候的LED負載電壓一定是低於電源電壓。很多人因為不了解其中的問題，還總要去從調光的電路里去找問題，那是徒勞無益的。
採用降壓型恆流源問題會少一些，因為如果本來電源電壓高於負載電壓，當亮度是往低調，負載電壓是降低的，所以還是需要降壓型恆流源。但是如果調到非常低的正向電流，LED的負載電壓也變得很低，那時候降壓比非常大，也可能超出了這種降壓型恆流源的正常工作範圍，也會使它無法工作而產生閃爍。
4、長時間工作於低亮度有可能會使降壓型恆流源效率降低溫升增高而無法工作
一般人可能認為向下調光是降低恆流源的輸出功率，所以不可能會引起降壓型恆流源的功耗加大而溫升增高。殊不知當降低正向電流時所引起的正向電壓降低會使降壓比降低。而降壓型恆流源的效率是和降壓比有關的，降壓比越大，效率越低，損耗在晶片上的功耗越大。
5、調節正向電流無法得到精確調光
因為正向電流和光輸出並不是完全正比關係，而且不同的LED會有不同的正向電流和光輸出關係曲線。所以用調節正向電流的方法很難實現精確的光輸出控制。
LED是一個二極體，它可以實現快速開關。它的開關速度可以高達微秒以上。是任何發光器件所無法比擬的。因此，只要把電源改成脈衝恆流源，用改變脈衝寬度的方法，就可以改變其亮度。這種方法稱為脈寬調製(PWM)調光法。假如脈衝的周期為tpwm，脈衝寬度為ton，那么其工作比D(或稱為孔度比)就是ton/tpwm.改變恆流源脈衝的工作比就可以改變LED的亮度。
1、調節正向電流的方法
調節LED的電流最簡單的方法就是改變和LED負載串聯的電流檢測電阻，幾乎所有DC-DC恆流晶片都有一個檢測電流的接口，是檢測到的電壓和晶片內部的參考電壓比較，來控制電流的恆定。但是這個檢測電阻的值通常很小，只有零點幾歐，如果要在牆上裝一個零點幾歐的電位器來調節電流是不大可能的，因為引線電阻也會有零點幾歐了。所以有些晶片提供一個控制電壓接口，改變輸入的控制電壓就可以改變其輸出恆流值。
2、調正向電流會使色譜偏移
然而用調正向電流的方法來調亮度會產生一個問題，那就是在調亮度的同時也會改變它的光譜和色溫。因為目前白光LED都是用蘭光LED激發黃色螢光粉而產生，當正向電流減小時，藍光LED亮度增加而黃色螢光粉的厚度並沒有按比例減薄，從而使其光譜的主波長增長。如：當正向電流為350mA時，色溫為5734K，而正向電流增加到350mA時，色溫就偏移到5636K.電流再進一步減小時，色溫會向暖色變化。
當然這些問題在一般的實際照明中可能不算是一個大問題。然而在採用RGB的LED系統中，就會引起彩色的偏移，而人眼對彩色的偏差是十分敏感的，因此也是不能允許的。
3、調電流會產生使恆流源無法工作的嚴重問題
然而在具體實現中，用調正向電流的方法來調光可能會產生一個更為嚴重的問題。
我們知道LED通常是用DC-DC的恆流驅動電源來驅動的，而這類恆流驅動源通常分為升壓型或降壓型兩種(當然還有升降壓型，但由於效率低、價錢貴而不常用)。究竟採用升壓型還是降壓型是由電源電壓和LED負載電壓之間的關係決定的。假如電源電壓低於負載電壓就採用升壓型;假如電源電壓高於負載電壓就採用降壓型。而LED的正向電壓是由其正向電流決定的。從LED的伏安特性可知，正向電流的變化會引起正向電壓的相應變化，確切地說，正向電流的減小也會引起正向電壓的減小。所以在把電流調低的時候，LED的正向電壓也就跟著降低。這就會改變電源電壓和負載電壓之間的關係。
例如，在一個輸入為24V的LED燈具中，採用了8顆1W的大功率LED串聯起來。在正向電流為350mA時，每個LED的正向電壓是3.3V.那么8顆串聯就是26.4V，比輸入電壓高。所以應該採用升壓型恆流源。但是，為了要調光，把電流降到100mA，這時候的正向電壓只有2.8V，8顆串聯為22.4V，負載電壓就變成低於電源電壓。這樣升壓型恆流源就根本無法工作，而應該採用降壓型。對於一個升壓型的恆流源一定要它工作於降壓是不行的，最後LED就會出現閃爍現象。實際上，只要是採用了升壓型恆流源，在用調正向電流調光時，只要調到很低的亮度幾乎一定會產生閃爍現象。因為那時候的LED負載電壓一定是低於電源電壓。很多人因為不了解其中的問題，還總要去從調光的電路里去找問題，那是徒勞無益的。
採用降壓型恆流源問題會少一些，因為如果本來電源電壓高於負載電壓，當亮度是往低調，負載電壓是降低的，所以還是需要降壓型恆流源。但是如果調到非常低的正向電流，LED的負載電壓也變得很低，那時候降壓比非常大，也可能超出了這種降壓型恆流源的正常工作範圍，也會使它無法工作而產生閃爍。
4、長時間工作於低亮度有可能會使降壓型恆流源效率降低溫升增高而無法工作
一般人可能認為向下調光是降低恆流源的輸出功率，所以不可能會引起降壓型恆流源的功耗加大而溫升增高。殊不知當降低正向電流時所引起的正向電壓降低會使降壓比降低。而降壓型恆流源的效率是和降壓比有關的，降壓比越大，效率越低，損耗在晶片上的功耗越大。
5、調節正向電流無法得到精確調光
因為正向電流和光輸出並不是完全正比關係，而且不同的LED會有不同的正向電流和光輸出關係曲線。所以用調節正向電流的方法很難實現精確的光輸出控制。
LED是一個二極體，它可以實現快速開關。它的開關速度可以高達微秒以上。是任何發光器件所無法比擬的。因此，只要把電源改成脈衝恆流源，用改變脈衝寬度的方法，就可以改變其亮度。這種方法稱為脈寬調製(PWM)調光法。假如脈衝的周期為tpwm，脈衝寬度為ton，那么其工作比D(或稱為孔度比)就是ton/tpwm.改變恆流源脈衝的工作比就可以改變LED的亮度。
