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(huán)保、經(jīng)濟照明能源。本文簡(jiǎn)單介紹了LED燈具發(fā)光原理和檢測標準。

LED燈具發(fā)光原理

LED具有反向截止、正向導通、擊穿等相關(guān)一般PN結電學(xué)特性。同時(shí),在某種特定條件下,能夠使其發(fā)光,因此,其還具備一般PN結沒(méi)有的發(fā)光特性。在發(fā)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(guò)渡層即為PN結構。以半導體物理能帶理論相關(guān)知識作為根據,加以L(fǎng)ED正向工作電壓時(shí),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(huì )發(fā)生躍遷, 使能量能夠通過(guò)光子的形式發(fā)射,進(jìn)而便產(chǎn)生光。反之,當加以 LED負向電壓時(shí),少數載流子無(wú)法注入,其不能與多數載流子相互結合,所以無(wú)法發(fā)光。

LED燈具檢測標準

IEC 6203 1:2008為目前業(yè)界首個(gè)LED安全檢測標準,該標準于IECTC34/SC34A在2008年出版發(fā)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(wú)統一的分類(lèi)標準。

缺乏相應的標準來(lái)對LED燈具檢測進(jìn)行規范,會(huì )導致該行業(yè)的發(fā)展出現混亂,產(chǎn)品的推廣及普及均會(huì )受到嚴重影響。目前,實(shí)施LED燈具檢測的實(shí)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(xué)參數、結構與外觀(guān)、可靠性試驗。

1、發(fā)光強度檢測

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

在CIE127標準規定提出了實(shí)施光強測量時(shí)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(chǎng)條件)、 B(近場(chǎng)條件)。該兩個(gè)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(shí)施LED燈具發(fā)光強度測量。

2、光通量和光效檢測

光通量即為發(fā)光量,其指的是光源發(fā)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(shí)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(diǎn)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(diǎn)光源”原理,實(shí)際檢測過(guò)程中操作較為簡(jiǎn)單,但檢測結果易受被測燈、標準燈色溫偏差影響,往往會(huì )存在極大的測量誤差。

分光法主要是通過(guò)光譜能量P(λ)實(shí)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(shí)施被測燈光譜測量,然后再實(shí)施對比計算,測出測量的光通量。光效指的是光源所發(fā)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(shí)施測量。

3、光譜特性檢測

對LED燈具實(shí)施光譜特性檢測時(shí),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(fā)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(fā)出的光由諸多不同波長(cháng)色 輻射共同組合而成,不同波長(cháng)輻射功率大小存在差異性。

各個(gè)不同隨波長(cháng)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(shí)施對比測量可獲得光譜功率分布。

色溫指的是人通過(guò)肉眼可以看到的光源色表的量。在光源所發(fā)射出來(lái)的光和特定某溫度下絕對黑體發(fā)射光顏色一致的情況下,該溫度便是色溫。照明領(lǐng)域中所謂的色溫主要是對光源光學(xué)特性進(jìn)行描述的一個(gè)重要參數。在理論方面,色溫主要源于黑體輻射,能夠通過(guò)光源色坐標中獲得。顯色指數指的是光源所發(fā)射出來(lái)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(gè) 色樣顯色指數的一個(gè)算術(shù)平均值。在光源質(zhì)量中,顯色指數為一個(gè)重要參量,其對光源實(shí)際應用范圍起著(zhù)決定性作用。目前,采取何種方式促進(jìn)白光LED顯色指數能夠得到有效提高為L(cháng)ED研發(fā)中一種重點(diǎn)內容。

4、光強分布測試

光強隨著(zhù)空間方向或角度發(fā)生變化的關(guān)系被稱(chēng)為假光強分布。通過(guò)該種分布相互連接形成的封閉曲線(xiàn)被稱(chēng)為光強分布曲線(xiàn)。因為測點(diǎn)數量相對較多,同時(shí)各個(gè)點(diǎn)均須實(shí)施數據處理。目前,主要選用自動(dòng)分布光度計實(shí)施光強分布測試。

5、表面亮度測量

光源處于某個(gè)方向時(shí)的亮度極為光源在此方向單位投影面積上表現出來(lái)的發(fā)光強度。通常憑借瞄準式亮度計、表面亮度計實(shí)施LED燈具表面亮度測量。此外,還需對LED燈具電參數、熱學(xué)特性等其他性能參數實(shí)施測量。電性參數測量主要為正向電壓測量、反向電流測量?jì)煞N。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(xué)參數法等。