LED燈具發光原理和檢測標準

與白熾燈、熒光等傳統燈具相比，LED照明光源能耗更低，是一種節能、 環保、經濟照明能源。本文簡單介紹了LED燈具發光原理和檢測標準。

LED燈具發光原理

LED具有反向截止、正向導通、擊穿等相關一般PN結電學特性。同時,在某種特定條件下,能夠使其發光,因此,其還具備一般PN結沒有的發光特性。在發光二極管中,其最主要的部件為一塊半導體芯片。該半導體芯片主要有n型半導體以及p型半導體二者共同構成。

該兩者之間存在的過渡層即為PN結構。以半導體物理能帶理論相關知識作為根據,加以LED正向工作電壓時,多數載流子與少數載流子相互結合,在該種情況下,電子便會發生躍遷, 使能量能夠通過光子的形式發射,進而便產生光。反之,當加以 LED負向電壓時,少數載流子無法注入,其不能與多數載流子相互結合,所以無法發光。

LED燈具檢測標準

IEC 6203 1:2008為目前業界首個LED安全檢測標準,該標準于IECTC34/SC34A在2008年出版發行,之后,諸多LED燈具標準相繼出版。

LED燈具具有半導體特性,其在顏色、光通量等方面均與傳統光源存在較大差異性。因此,目前LED燈具尚無統一的分類標準。

缺乏相應的標準來對LED燈具檢測進行規范,會導致該行業的發展出現混亂,產品的推廣及普及均會受到嚴重影響。目前,實施LED燈具檢測的實施主要以《GB700.12002燈具一般安全要求與試驗》《外殼防護等級(IP代碼)GB4028-93》《整體式 LED路燈的測量方法》作為參考依據;檢驗項目主要為電性能參數、光學參數、結構與外觀、可靠性試驗。

1、發光強度檢測

光強指的是光的強度,具體為在某個特定角度范圍內放射光的量。LED光線相對較為集中,距離較近時不適用平方反比定律實施發光強度檢測。

在CIE127標準規定提出了實施光強測量時的兩種測量平均法向光強的條件,其分別為測量條件A(遠場條件)、 B(近場條件)。該兩個條件探測器面積是相同的,均為1 cm2 。目前, 一般選擇使用標準條件B實施LED燈具發光強度測量。

2、光通量和光效檢測

光通量即為發光量,其指的是光源發出光量的總和。目前主要選用積分法、分光法兩種方法對LED燈具實施光通量檢測。積分法是在積分球內依次將被測燈、標準燈點燃,然后分別記錄其在光電轉換器上的讀數為ES、ED。假設已知Φ為標準燈的光通量, 則被測燈光通量ΦD=ED×Φ/ES。該種方法主要利用到“點光源”原理,實際檢測過程中操作較為簡單,但檢測結果易受被測燈、標準燈色溫偏差影響,往往會存在極大的測量誤差。

分光法主要是通過光譜能量P(λ)實施分布計算,最后檢測出光通量。檢測應用儀器為單色儀,積分球內測量標準燈380～780 nm光譜,在相同條件下實施被測燈光譜測量,然后再實施對比計算,測出測量的光通量。光效指的是光源所發出的光通量與其消耗功率二者間之比。

目前主要選用恒流方式對LED燈具的光效實施測量。

3、光譜特性檢測

對LED燈具實施光譜特性檢測時,檢測內容主要為色坐標、光譜功率分布、色溫、顯色指數等。色坐標指的是以數字方式存在于坐標圖上,用以表示光源的發光顏色的量。諸多種坐標系均可表示顏色坐標圖,一般選擇X、 Y坐標系表示。光譜功率分布主要是描述光源所發出的光由諸多不同波長色 輻射共同組合而成,不同波長輻射功率大小存在差異性。

各個不同隨波長的順序排列即為光譜功率分布。憑借光譜光度計以及標準燈對光源實施對比測量可獲得光譜功率分布。

色溫指的是人通過肉眼可以看到的光源色表的量。在光源所發射出來的光和特定某溫度下絕對黑體發射光顏色一致的情況下,該溫度便是色溫。照明領域中所謂的色溫主要是對光源光學特性進行描述的一個重要參數。在理論方面,色溫主要源于黑體輻射,能夠通過光源色坐標中獲得。顯色指數指的是光源所發射出來的光正確反映被照物顏色的量。一般顯色指數通常選用Ra表示。

這里的Ra指的是光源對8個 色樣顯色指數的一個算術平均值。在光源質量中,顯色指數為一個重要參量,其對光源實際應用范圍起著決定性作用。目前,采取何種方式促進白光LED顯色指數能夠得到有效提高為LED研發中一種重點內容。

4、光強分布測試

光強隨著空間方向或角度發生變化的關系被稱為假光強分布。通過該種分布相互連接形成的封閉曲線被稱為光強分布曲線。因為測點數量相對較多,同時各個點均須實施數據處理。目前,主要選用自動分布光度計實施光強分布測試。

5、表面亮度測量

光源處于某個方向時的亮度極為光源在此方向單位投影面積上表現出來的發光強度。通常憑借瞄準式亮度計、表面亮度計實施LED燈具表面亮度測量。此外,還需對LED燈具電參數、熱學特性等其他性能參數實施測量。電性參數測量主要為正向電壓測量、反向電流測量兩種。LED燈具結溫、熱阻測量方法主要應用到光譜法、紅外微象儀法、 光熱阻掃描法、電學參數法等。