7:正向电压;LED的本质就是二极管,它的电压即指二极管的管压降,用Vf表示,单位为V。为了得到更高的光效,在同样光通量(亮度)前提下,LED的电压越低越好。一般白色、纯绿色、蓝色LED的电压为2.8V-3.4最好,红色、黄色LED的电压为1.8V-2.2V最好。 8:电流;电流指流过LED过电流。但应区分两个概念:LED最大驱动电流和实际驱动电流。实际应用中,LED的驱动电流绝对不允许超过最大驱动电流,否则可能损坏LED或导致亮度快速衰减。LED属于电流型器件:电流越大,光通量越高(即亮度越高);电流越小,光通量越低(即亮度越低)。但提高电流会导致功率上升,发热量增加,光效降低,影响LED的寿命。
9:光效;光效指在消耗单位功率条件下输出的光通量。光效可以分为光源光效和整灯光效。单位都是lm/w(流明每瓦)。
⑴. 光源光效指单个光源在消耗单位功率条件下输出的光通量。整灯光效指整个灯具在消耗单位功率条件下输出的光通量。光源光效;
从上式可以看出,只要测试出光源光通量及光源电压和光源电流即可计算出光源光效。光源光通量可以通过小型积分球测量,光源电压和光源电流可以通过精密电源测量。
注意:光源光效应注明测试电流,在不同测试电流情况下,测得的光效是不同的,因为LED的光通量输出虽然会随着电流的增加而增加,但不是线性增加。上图为某型号LED驱动电流和光通量输出曲线(纵轴数字为光通量输出的比例)。
⑵. 整灯光效;整灯光效指在将LED装配到灯具内部后,对整个灯具进行的测试。 从上式可以看出,只要测试出灯具的整灯光通量及整灯功率即可计算出整灯光效。整灯光通量可以通过大型积分球或分布式光度计测量,整灯功率可以通过综合电量表测量。对比以上两个公式可以发现,整灯光效要明显小于光源光效。
因为:LED光源被装配到灯具内部后,会在透镜、面板部分产生透光损失和反射损失,导致最终灯具光通量下降。光损的多少可以用灯具效率来表示:
⑶. LED灯具的功率除了光源部分功率之外,驱动电源自身还需要消耗一部分能量。电源自耗功率的多少可以用电源效率来标识: 10. LED各参数之间的关系; ⑴. 色温划分
以下为三原色图,中心椭圆区域为白光区,白光区内越接近左下角色温越高,白光区内越接近右上角色温越低。在白光内,可以划分为多个区域,ABC的色温相同,都是6500K-8500K;DEF的色温相同,都是4500K-6500K;GHI的色温相同,都是2500K-4500K。
⑵. 色温和显色指数
色温和显色指数没有直接关系。例如,色温分别为2700K和3400K的LED,显色指数都可以达到85以上。 ⑶. 色温和光通量
同型号LED(指芯片和工艺相同),色温降低,光通量也随之降低;色温提高,光通量也随之提高。因此在早期制造灯具的过程中,由于LED本身的光通量并不高,所以通常选择高色温的LED。
⑷. 色温混合;(不建议混合色温;特殊情况)
可以将高色温LED和低色温LED混合使用,这样灯具的色温会表现为中间色温。例如:将2700K的LED和5000K的LED混合使用,灯具的色温应介于2700K和5000K之间。 ⑸. 显色指数混合;(不建议混合显色;特殊情况)
可以将高显色性LED和低显色性LED混合使用,这样灯具的显色性会在两者之间。例如:将Ra=65的LED和Ra=85的LED混合使用,灯具的显色指数应介于65和85之间。 11:LED使用过程中的注意事项;
⑴. 严禁用手或其他物品按压;所有LED的透镜表面均严禁用手或其他物品按压,否则会导致LED损坏。从前面介绍的大功率LED内部结构部分我们了解到,LED芯片和外接电极之间大多采用金线焊接,金线及金线末端的焊接部分仅能承受约10g力,因此外部很小的压力就会导致金线或金线末端的焊接部分断裂,从而造成LED损坏。
⑵. 防止化学品沾污;所有LED严禁化学品沾污。灯生产过程中使用的酒精、助焊剂、各种胶水、抹字水等化学品都具有很强的氧化性,会对LED内的荧光粉、芯片产生严重腐蚀,导致LED损坏。
⑶. 回流焊控制;所有LED仅能过1次回流焊,重复焊接会严重损伤LED,因此在对LED进行回流焊操作前必须确认以下内容:
温度曲线符合LED器件的要求,新的LED器件首次回流焊前必须和LED厂家确认温度曲线。 LED器件符合潮湿敏感度标准要求,达不到标准的应按生产厂家要求进行烘烤后再焊接。 LED进入回流焊设备前应确保进行了必要的检查,以防止LED贴装不良。
⑷. LED串联及并联分组对比;LED灯具的光源部分一般都是由多颗LED组成,这些LED在电气连接上可能是串联,也可能是并联,实际使用中以串联为主。 串联连接;LED采用串联方式,由电源提供恒定电流驱动。
串联方式能够保证回路中所有LED电流一致,但在串联回路中LED数量较多时,需要电源输出较高电压,同时串联回路存在一只LED开路导致整个回路失效(整个回路不亮)的风险。
LED失效会产生两种后果:开路或短路。开路会造成整个串联回路中所有LED熄灭;而短路则不会影响串联回路中其他LED正常工作。大量实践证明,LED失效基本上为短路,开路现象极少,因此串联使用是安全的。
并联连接;如上图所示,多只LED采用先串联后并联的方式由电源驱动。在驱动相同数量LED时,并联方式不需要电源输出很高电压。例如:某盏灯具总共有60只LED,若每只LED的电压为3V,则串联方式电源输出电压至少为180V;而采用3路并联后,电源输出电压仅需要60V。
并联方式中,电源输出的电流I恒定,每条并联支路的电流分别为i1、i2、i3,在理想情况下(每条支路上所有LED的电压和相等),i1=i2=i3=1/3I,也就是说,在并联方式下,电源输出的总电流应根据分支路数的多少成倍增加。
应特别注意:并联方式存在比较明显的隐患,如上图,实际上有一点非常关键,i1、i2、i3并不一等相等。由于LED的电压存在离散性,我们无法保证每条支路路上LED的总电压一致,但是并联电路的原理决定了每条支路的电压必须一致,这样就导致电压高的支路电流小,电压低的支路电流大。极限情况下,电压低的支路电流可能超过安全值,造成LED损坏。 若有LED损坏,后果会更加严重,整个灯具可能在短时间内损坏:
★ 某条支路有一只LED开路,该支路的电流会分担到其他支路,造成其他支路超负荷工作; ★某条支路有一只LED短路,会造成该支路电压下降、电流急剧增加,而其他支路的电流均减小。
因此,在实际使用中,应尽量避免采用并联驱动方式。
三 色 刺 激 值
人类眼睛有对于短(S)、中(M)和长(L)波长光的感受器(叫做视锥细胞),所以原则上只要三个参数便能描述颜色感觉了。在三色加色法模型中,如果某一种颜色和另一种混合了不同份量的三种原色的颜色,均使人类看上去是相同的话,我们把这三种原色的份量称作该颜色的三色刺激值。 CIE 1931 色彩空间通常会给出颜色的三色刺激值,并以X、Y和Z来表示。
色彩空间是指任何一种替每个颜色关联到三个数(或三色刺激值)的方法,CIE 1931 色彩空间就是这种色彩空间之一。但是 CIE XYZ 色彩空间是特殊的,因为它是基于人类颜色视觉的直接测定,并充当很多其他色彩空间的定义基础。
在 CIE XYZ 色彩空间中,三色刺激值并不是指人类眼睛对短、中和长波(S、M 和 L)的反应,而是一组称为 X、Y 和 Z 的值,约略对应于红色、绿色和蓝色(但要留意 X、Y 和 Z 值并不是真的看起来是红、绿和蓝色,而是从红色、绿色和蓝色导出来的参数),并使用 CIE 1931 XYZ 颜色匹配函数来计算。两个由多种不同波长的光混合而成的光源可以表现出同样的颜色,这叫做“异谱同色”(metamerism)。当两个光源对标准观察者(CIE 1931 标准色度观察者)有相同的视现颜色的时候,它们即有同样的三色刺激值,而不管生成它们的光的光谱分布如何。 CIE xy 色度图
CIE 1931 色彩空间色度图。外侧曲线边界是光谱(或单色)光轨迹,波长用纳米标记。注意描绘的颜色依赖于显示这个图象的设备的色彩空间,没有设备能有足够大色域来在所有位置上提供精确的色度表现。
因为人类眼睛有响应不同波长范围的三种类型的颜色传感器,所有可视颜色的完整绘图是三维的。但是颜色的概念可以分为两部分:明度和色度。例如,白色是明亮的颜色,而灰色被认为是不太亮的白色。换句话说,白色和灰色的色度是一样的,而明度不同。