照度计算公式:平均照度(Eav) = 光源总光通量(N*Ф)*利用系数(CU)*维护系数(MF) / 区域面积(㎡)
单位是勒克斯(Lux或Lx)。
1、单个灯具光通量Φ,指的是这个灯具内所含光源的裸光源总光通量值。
2、空间利用系数(CU),是指从照明灯具放射出来的光束有百分之多少到达地板和作业台面,所以与照明灯具的设计、安装高度、房间的大小和反射率的不同相关,照明率也随之变化。如常用灯盘在3米左右高的空间使用,其利用系数CU可取0.6-0.75之间;而悬挂灯铝罩,空间高度6-10米时,其利用系数CU取值范围在0.7-0.45。
筒灯类灯具在3米左右空间使用,其利用系数CU可取0.4-0.55;而像光带支架类的灯具在4米左右的空间使用时,其利用系数CU可取0.3-0.5。以上数据为经验数值,只能做粗略估算用,如要精确计算具体数值需由公司书面提供,相关参数,在此仅做参考。
3、维护系数是指伴随着照明灯具的老化,灯具光的输出能力降低和光源的使用时间的增加,光源发生光衰;或由于房间灰尘的积累,致使空间反射效率降低,致使照度降低而乘上的系数。
一般较清洁的场所,如客厅、卧室、办公室、教室、阅读室、医院、高级品牌专卖店、艺术馆、博物馆等维护系数K取0.8;而一般性的商店、超市、营业厅、影剧院、机械加工车间、车站等场所维护系数K取0.7;而污染指数较大的场所维护系数K则可取到0.6左右。
Ⅱ 使用照度计测试照度时,照度计离光源的距离是否有标准要求
没有。点光源的条件下,照度与测量点与光源之间的距离的平方成反比,所以,不给定距离,测量结果没有意义的。由于测量值在表达时都是与距离参数一同提出的,没有标准的限制。
比如投影仪,直接放到投影屏上测。由于测量值在表达时都是与距离参数一同提出的,所以,应该没有标准的限制。另外,GB/T18204.21,公共场所照度测定方法,给定的测量点参数是离开地面0.8米左右。
(2)体育场馆照度测量方法扩展阅读:
光电池是把光能直接转换成电能的光电元件。当光线射到硒光电池表面时,入射光透过金属薄膜4到达半导体硒层2和金属薄膜4的分界面上,在界面上产生光电效应。产生的光生电流的大小与光电池受光表面上的照度有一定的比例关系。
这时如果接上外电路,就会有电流通过,电流值从以勒克斯(Lx)为刻度的微安表上指示出来。光电流的大小取决于入射光的强弱。照度计有变档装置,因此可以测高照度,也可以测低照度。
引照度计的种类:目视照度计:使用不便,精度不高,很少使用。光电照度计:常用硒光电池照度计和硅光电池照度计。
Ⅲ 如何测量光照强度
可以用光照强度测量仪来测量。
光照强度测量仪是用于光探测器(如光电器件硅光电池)的照度测量仪表,是光度测量中用的最多的仪器之一,广泛应用于商业和工厂的照度测量。照度计也是照明设计和节约能源最基本的测量仪器。
对于照度大小的测量方法,一般用光照强度测量仪测量。光照强度测量仪可测出不同波长的强度(如对可见光波段和紫外线波段的测量),可向人们提供准确的测量结果。
定标原理:
使Ls垂直照射光电池→ E=I/r2,改变r可得不同照度下的光电流值,由E与i的对应关系将电流刻度转换为照度刻度。
定标方法:
利用光强标准灯,在近似点光源的工作距离下,改变光电池与标准灯的距离l,记录下各个距离下的电流计的读数,由距离平方反比定律E=I/r2计算光照度E,由此可以得到一系列不同照度的光电流值i,作光电流i与照度E的变化曲线,即为照度计的定标曲线由此可对照度计表盘进行分度即为照度计的定标
Ⅳ 照度如何测量
测白光 用照度计 单位LUX,测黑光(uva)。用辅照度计 单位 uw/cm²。有的是一体的,可以通用。
Ⅳ 标准足球场照明有哪些标准
1)足球场地照明灯具水平均匀度
水平光照强度是将照度计水平摆放在运动场半空中时所测量出来的数值。一般用来测量计算运动场地光照强度的极大值、极小值和平均值等有关的数据。
(2)足球场地照明灯具变差系数
足球是一项球体高速运转的运动,保持运动场地优良的光照强度均匀度,有利于选手发挥出最佳实力并且拍摄出更优质的视频录像。
(3)足球场照明灯具垂直光照强度
运动场地摄像机垂直光照强度,垂直光照强度意思就是选手垂直而上的光照强度。垂直光照强度有利于在比赛过程中捕获运动中的瞬间动作的特写,特别是面部表情。这些画面都被运动产地的摄像机捕捉到。垂直光照强度改变太大会造成所拍摄的视频质量比较差。设计师一定要综合考虑所有方向的光照强度的稳定性,来减小运动场地摄像机拍摄的时候光照强度的不稳定。
Ⅵ 照度计的测量方法
1.照度的测试原理
照度是受照平面上接受的光通量的面密度。照度汁是用于测量被照面上的光照度的仪器,是光照度测量中用得最多的仪器之一。
2.照度计的结构原理 照度计由光度头(又称受光探头,包括接收器、V(λ)对滤光器、余弦修正器)和读数显示器两部分组成。
测量步骤和方法
在工作房间内,应该在每个工作地点(如书桌、工作台)测量照度,然后加以平均。对于没有确定工作地点的空房间或非工作房间,如果单用一般照明,通常选 0.8m 高的水平面测量照度。将测量区域划分成大小相等的方格(或接近方形),测量每个方格中心的照度Ei,其平均照度等于各点照度的平均值,本实验中,可以房间所布置的测点面为指定表面,最小照度可认为所测点中的最小照度值。
测量房间每个方格的边长为lm,大房间可取2 -4 m 。走道、楼梯等狭长的交通地段沿长度方向中心线布置测点,间距1 -2 m ;测量平面为地平面或地面以上 150mm 水平面。
测点数目越多,得到的平均照度值越精确,不过也要花费更多的时间和精力。如果Eav的允许测量误差为±10%,可以用根据室形指数选择最少测点的办法减少工作量,两者的关系列于表1。若灯具数与表给出的测点数恰好相等,则必须增加测点。
Ⅶ 路灯的照度怎么计算详细些,给高分
照度计算的方法
一 照度计算的基本规定
• 圆形发光体的直径小于其至受照面距离的1/5或线形发光体的长度小于照射距离(斜距)的1/4时,可视为点光源。
• 当发光体的宽度小于计算高度的1/4,长度大于计算高度的1/2,发光体间隔较小(发光体间隔<h/4cosθ)且等距的成行排列时,可视为连续线光源。h--灯具在计算点上垂直高度;cosθ--受照面法线与入射光线夹角的余弦。
• 面光源系指发光体的形状和尺寸在照明场所中占有很大比例,并且已超出点线光源所具有的形状概念。
• 单位容量法等简化计算方法只适用于方案或初步设计时的近似计算。
• 点照度计算适用于室内外照明(如体育馆、场)的直射光对任意平面上一点照度的计算,其中:
(1)点光源点照度计算可采用平方反比法。
(2)线光源点照度计算可采用方位系数法。
(3)面光源点照度计算可采用形状因数法(或称立体角投影率法)。
(4)当室内反射特性较好时,尚应计及相互反射光分量对照度计算结果产生的影响。
• 平均照度计算适用于房间长度小于宽度的4倍、灯具为均匀布置以及使用对称或近似对称光强分布灯具的照度计算,可采用利用系数法。
• 平均球面照度(标量照度)和平均柱面照度计算,适用于在有少量视觉作业的房间如大门厅、大休息厅、候车室、营业厅等的照度计算,可采用流明法。
• 由于光源的光通衰减、灯具积尘和房间表面污染而引起的照度降低,在计算照度时应计入维护系数(K)。
• 在选用光源功率时,允许采取较计算光通量不超过±10%幅度的偏差。
• 一般建筑照明的测量方法应符合现行的《室内照明测量方法》标准的规定。
维 护 系 数
环境特征 房间和场所示例 维护系数
白炽灯、荧光灯、良业强气体放电灯 卤钨灯
清洁 卧室、客房、办公室、阅览室、餐厅、实验室、绘图室、病房 0.75 0.80
一般 营业厅、展厅、影剧院、观众厅、候车厅 0.70 0.75
污染严重 锅炉房 0.65 0.70
室外 室外庭园灯、体育场 0.55 0.60
注:1、在进行室外照度计算时,应计入30%的大气吸收系数;
2、在"维护系数"用"减光补偿系数"表示时,应按表中所列系数的倒数计算;
3、维护照度除以维护系数即为设计的初始照度。
二 利用系数法
利用系数法考虑了直射光和反射光亮部分所产生的照度,计算结果为水平面上的平均照度。此法适用于灯具布置均匀的一般照明以及利用墙和顶棚作反射面的场合。
1、 计算公式
或
式中
Euv--工作面上的平均照度,lx;
F--每个灯具的光源的光通量,lm;
A--房间的面积,m2;
K0--照度补偿系数;
η--灯具效率;
μ--利用系数;
若照度标准为最低照度时,必须将平均照度Euv换算成最低照度E。
2、 最低照度系数Kmin
最低照度系数Kmin时工作平面上的最低照度E与平均照度Euv的比值,即:
最低照度补偿系数Kmin
灯具类型 距高比(L/H)
1.2 1.6 2.0
直接型 1.0 0.83 0.71 0.59
半直接型 1.0 1.0 0.83 0.45
间接型 1.0 1.0 1.0 1.0
根据上表,可计算最低照度
3、 利用系数μ
利用系数表示室内灯具投射到工作面上的光通量(含反射部分)与光源发出的总光通量的比值。与灯具类型、灯具效率、照明方式、房间内各表面的反射系数有关。
(1) 房间系数
室空比 RCR=5hr(L+W)/LW
顶空比 CCR=5he(L+W)/LW
地空比 FCR=5hf(L+W)/LW
式中 L--房间长度,m;
W--房间宽度,m;
hr --室空间高度,从灯具开口处到工作面的距离,m;
he --顶空间高度,从天花板到灯具开口处的距离,m;
hf --地空间高度,从工作面到地面的距离,m;
(2) 墙面平均反射系数ρw=(ρw1 Aw1 +ρw2 Aw2 +►+ρwn Awn)/Aw
(3) 顶棚有效反射系数ρcc一般情况比ρc 小,当顶空间高度为零时,二者相等。
(4) 地面有效反射系数ρfc一般情况比ρf 小,当地空间高度为零时,二者相等。一般取值为20%。
常用材料反射系数表
反射面性质 反射系数(%)
抹灰并大白粉刷的顶棚和墙面 70-80
砖墙或混凝土喷白(石灰、大白) 50-60
墙、顶棚为水泥砂浆抹面 30
混凝土屋面板,红砖墙 30
灰砖墙 20
混凝土地面 10-25
钢板地面 10-30
广漆地面 10
沥青地面 11-12
无色透明玻璃 8-10
白色棉织物 35
三 单位容量法
为了简化计算,可根据不同的照明器型式、不同的计算高度、不同的房间面积和不同的平均照度要求,应用利用系数法计算出单位面积安装功率(W/m2),列成表格,供设计时查用,通常称为单位容量法。单位容量法适用于均匀的一般照明计算。在初步设计时,还可以按单位建筑面积照明用电指标来估算照明容量。
1、 计算公式
每单位被照面积所需的灯泡安装功率:
式中 P--全部灯泡的安装功率,W:
S--被照面积,m2
单位容量W取决于下列各种因素:灯具形式、最小照度Emin、计算高度h、房间面积S、顶棚、墙壁、地面的反射系数ρw、ρcc、ρfc 和照度补偿系数K等。此外还与照明的布置和所选用的灯泡效率有关。
2、 常用灯单位面积安装容量表
根据已知的面积及所选的灯具形式、最小照度E、计算高度h,从下列表格单位面积的安装容量W,从上面的公式算出全部灯泡的总安装功率P。然后除以从较佳布置灯具方法所得出的灯具数量,即得灯泡功率。
表格无法正常显示,要不发给你吧
Ⅷ 专业体育场馆灯光如何调试
专业体育场馆灯光的调试技术含量还是比较高的,仅高端专业体育照明厂商具备这样的服务能力,就只有美国玛斯柯、KUPOO、德国的西特科、日本的ENDO,国产的鸿博、七色光和毕恳吧。听说北京毕恳18年就把技术服务部独立出来了,进行收费的专业体育灯光调试服务。其实简单说就是需要根据投射图纸,在场地画出坐标线,通过激光定位器进行定位。然后测试场地照度,再根据实际情况进行相应的调试,直到满足转播的技术要求。不过我在现场看过这个过程,期间需要很多专用的测试仪器和设备,很难自己完成。
Ⅸ 照度计算方法
平均照度(Eav) = 光源总光通量(N*Ф)*利用系数(CU)*维护系数(MF) / 区域面积(㎡)
(适用于室内或体育场的照明计算)
利用系数:一般室内取0.4,体育取0.3
维护系数:一般取0.7~0.8
光照强度是一种物理术语,指单位面积上所接受可见光的光通量。简称照度,单位勒克斯(Lux或Lx)。用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。
在光度学(photometry)中,“光度”是发光强度在指定方向上的密度,但经常会被误解为照度。光度的国际单位是每平方米所接受的烛光(中国大陆、港澳称坎德拉)。
光照强度对生物的光合作用影响很大。可通过照度计来测量。
Ⅹ 物理!!!!
半导体二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode);它只往一个方向传送电流的电子零件。它是一种具有1个零件号
接合的2个端子的器件,具有按照外加电压的方向,使电流流动或不流动的性质。
几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生最早的半导体器件之一,其应用也非常广泛。
二极管的管压降:硅二极管(不发光类型)正向管压降0.7V,发光二极管正向管压降为1.7V。
二极管的工作原理
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。当不存在外加电压时,由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时,p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。
发光二极管 发光二极管简称为LED。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管,在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。
它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能;常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡,使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算:
R=(E-UF)/IF
式中E为电源电压,UF为LED的正向压降,IF为LED的一般工作电流。发光二极管的两根引线中较长的一根为正极,应按电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长,但管壳上有一凸起的小舌,靠近小舌的引线是正极。
与小白炽灯泡和氖灯相比,发光二极管的特点是:工作电压很低(有的仅一点几伏);工作电流很小(有的仅零点几毫安即可发光);抗冲击和抗震性能好,可靠性高,寿命长;通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点,发光二极管在一些光电控制设备中用作光源,在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状,用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管,每个数码管可显示0~9十个数目字。
发光二极管分类
发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。
1.普通单色发光二极管 普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件,使用时需串接合适的限流电阻。
普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关,而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为650~700nm,琥珀色发光二极管的波长一般为630~650 nm ,橙色发光二极管的波长一般为610~630 nm左右,黄色发光二极管的波长一般为585 nm左右,绿色发光二极管的波长一般为555~570 nm。
常用的国产普通单色发光二极管有BT(厂标型号)系列、FG(部标型号)系列和2EF系列,见表4-26、表4-27和表4-28。
常用的进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。
2.高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管 高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用的半导体材料与普通单色发光二极管不同,所以发光的强度也不同。
通常,高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓(GaAlAs)等材料,超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓(GaAsInP)等材料,而普通单色发光二极管使用磷化镓(GaP)或磷砷化镓(GaAsP)等材料。
常用的高亮度红色发光二极管的主要参数见表4-29,常用的超高亮度单色发光二极管的主要参数见表4-30。
3.变色发光二极管 变色发光二极管是能变换发光颜色的发光二极管。变色发光二极管发光颜色种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色(有红、蓝、绿、白四种颜色)发光二极管。
变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。
常用的双色发光二极管有2EF系列和TB系列,常用的三色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF322等型号,见表4-31。
4.闪烁发光二极管 闪烁发光二极管(BTS)是一种由CMOS集成电路和发光二极管组成的特殊发光器件,可用于报警指示及欠压、超压指示。其外形、内部结构图及内电路框图见图4-26和图4-27。
闪烁发光二极管在使用时,无须外接其它元件,只要在其引脚两端加上适当的直流工作电压(5V)即可闪烁发光。
5.电压控制型发光二极管 普通发光二极管属于电流控制型器件,在使用时需串接适当阻值的限流电阻。电压控制型发光二极管(BTV)是将发光二极管和限流电阻集成制作为一体,使用时可直接并接在电源两端。
LED的结构及发光原理
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。
发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。
LED光源的特点
1. 电压:LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。
2. 效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少80%
3. 适用性:很小,每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境
4. 稳定性:10万小时,光衰为初始的50%
5. 响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级
6. 对环境污染:无有害金属汞
7. 颜色:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色
8. 价格:LED的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成。
单色光LED的种类及其发展历史
最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP,发红光(λp=650nm),在驱动电流为20毫安时,光通量只有千分之几个流明,相应的发光效率约0.1流明/瓦。
70年代中期,引入元素In和N,使LED产生绿光(λp=555nm),黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光效也提高到1流明/瓦。
到了80年代初,出现了GaAlAs的LED光源,使得红色LED的光效达到10流明/瓦。
90年代初,发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功,使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年,前者做成的LED在红、橙区(λp=615nm)的光效达到100流明/瓦,而后者制成的LED在绿色区域(λp=530nm)的光效可以达到50流明/瓦。
单色光LED的应用
最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命,低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。
汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年,我国开始在汽车上安装高位刹车灯,由于LED响应速度快(纳秒级),可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况,减少汽车追尾事故的发生。
另外,LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏,匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。
LED光参数介绍
LED的光学参数中重要的几个方面就是:光通量、发光效率、发光强度、光强分布、波长。
1 发光效率和光通量
发光效率就是光通量与电功率之比。发光效率表征了光源的节能特性,这是衡量现代光源性能的一个重要指标。
2 发光强度和光强分布
LED发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱,由于LED在不同的空间角度光强相差很多,随之而来我们研究了LED的光强分布特性。这个参数实际意义很大,直接影响到LED显示装置的最小观察角度。比如体育场馆的LED大型彩色显示屏,如果选用的LED单管分布范围很窄,那么面对显示屏处于较大角度的观众将看到失真的图像。而且交通标志灯也要求较大范围的人能识别。
3 波长
对于LED的光谱特性我们主要看它的单色性是否优良,而且要注意到红、黄、蓝、绿、白色LED等主要的颜色是否纯正。因为在许多场合下,比如交通信号灯对颜色就要求比较严格,不过据观察现在我国的一些LED信号灯中绿色发蓝,红色的为深红,从这个现象来看我们对LED的光谱特性进行专门研究是非常必要而且很有意义的。
LED光度测量原理
1 光强度的测量方法
把光强标准灯,LED和配有V(λ)滤光片的硅光电二极管安装和调试在光具座上,特别是严格地调灯丝位置,LED发光部位及接受面位置。
先用光强标准灯校准硅光电二极管,C=E/S
式中Es=IS/(d2s)
d s是标准灯与接受器之间的距离,I s是标准灯的光强度,R s是标准灯的响应。
E s=C •R t式中E t是被测LED的照度,R t是被测LED的响应,则LED的光强度I t为:I t=E t •d2t
式中d t 是LED与接受面之距离。
对于LED来讲,其发光面是圆盖形状的,光分布是很特殊的,所以在不同的测量距离下,光强值会变化,偏离距离平方反比定律,即使固定了测量距离,但是由于接受器接受面积不同,其光强值也会变化。因此,为了提高测量精度,应该把测量距离和接受面积大小相对地给予固定为好。例如,测量距离按照GIE推荐采用316mm,接受器面积固定为10×10mm。在同一测量距离下,LED转角不同,其光强也相应地有变化,因此为了获得最佳值,最好读出最大读数R t为佳。
2 光通量的测量方法
光通量测量在变角光度计的转台上进行,转台上安转了LED,该转台在其水平面上绕着垂直轴旋转±90度,LED在垂直面上绕着测光轴旋转360度。在水平面上和垂直面上的转角的控制是通过步进马达来实现的。转台在导轨上随意移动,当测量标准灯时,转台应离开导轨。
测量时大转盘在水平面上绕垂直轴旋转,步进角度为0.9°,正方向90°,反方向90°。LED自身也在旋转,在每一个水平角度下,垂直平面上每隔18°进行一次信号采集,转完360°之后共采集到20个数据,按下式计算总光通量。
如果大盘旋转0°~90°时,小盘转0°~360°即可。但是大盘旋转0°~90°时,有可能LED安装不均匀(不对称)而引起误差,因此最好的解决办法是大盘转-90°~0°~90°,小盘仍然转0°~360°,把大盘0°~90°和-90°~0°两个范围内绝对值相等的角度上的照度值取平均值来作为0°~90°内的值。
LED总光通量测量的第二种方法是积分求法。此方法的优点是简单易行,但测量精度不高。LED的总光通量计算方法如下,先计算离积分球入射窗口(入射窗口面积 A)1 距离上标准灯(光强值 I s)进入积分球内的光通量Φs,Φs=I s • A /I 2
读出接收器上的光电流信号i s,然后把LED置于窗口上,读出相应的接收器光电流信号it,则LED的总光通量Φ为:
Φt=It/IsΦs•K
式中 K 为色修正系数。
3 LED的光谱功率分布测量方法:
发光二极管的光谱功率分布测量,目的是掌握LED的光谱特性和色度,再者是为了对已测得的LED的光度量值进行修正。
在测量LED光谱功率分布时,应注意以下几点,一个是在与标准光谱辐照度进行比较时由于标准灯的光谱辐强度比LED强得多,为了避免这个问题,最好在标准灯前加一个中性滤光片,使它的光谱辐强度接近于LED。
LED的光谱宽度很窄,为了准确地描绘LED的光谱分布轮廓,最好采用窄带波长宽度的单色仪进行测量,波长间隔为1nm为好。
按下式计算LED的光谱功率分布E t。
Etλ=Esλ•Itλ/Isλ
式中 i 是标准灯在波长 i 处的响应;E 是标准灯的光谱功率分布;i 是LED在波长λ处的响应。
LED的色坐标计算公式为:
x=∫Etλ•xλdλ
y=∫Etλ•ydλ
z=∫Etλ•ydλ
色坐标为:
x=X/(X+Y+Z)
y=X/(X+Y+Z)
也可计算LED的主波长和色纯度。
发光二极管也与普通二极管一样由PN结构成,也具有单向导电性。它广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等设备中、作电源指示或电平指示。
发光二极管的主要特性表
* cd(坎德拉)发光强度的单位
二、发光二极管的类型、主要参数
按其使用材料可分为磷化镓(GaP)发光二极管、磷砷化镓(GaAsP)发光二极管、砷化镓(GaAs)发光二极管、磷铟砷化镓(GaAsInP)发光二极管和砷铝化镓(GaAlAs)发光二极管等多种。
按其封装结构及封装形式除可分为金属封装、陶瓷封装、塑料封装、树脂封装和无引线表面封装外,还可分为加色散射封装(D)、无色散射封装(W)、有色透明封装(C)和无色透明封装(T)。
按其封装外形可分为圆形、方形、矩形、三角形和组合形等多种,图4-22为几种发光二极管的外形。
塑封发光二极管按管体颜色又分为红色、琥珀色、黄色、橙色、浅蓝色、绿色、黑色、白色、透明无色等多种。而圆形发光二极管的外径从¢2~¢20mm,分为多种规格。
按发光二极管的发光颜色又可人发为有色光和红外光。有色光又分为红色光、黄色光、橙色光、绿色光等。
另外,发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。
1.普通单色发光二极管 普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点,可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件,使用时需串接合适的限流电阻。
图4-23是普通发光二极管的应用电路。
普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关,而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为650~700nm,琥珀色发光二极管的波长一般为630~650 nm ,橙色发光二极管的波长一般为610~630 nm左右,黄色发光二极管的波长一般为585 nm左右,绿色发光二极管的波长一般为555~570 nm。
常用的国产普通单色发光二极管有BT(厂标型号)系列、FG(部标型号)系列和2EF系列.常用的进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。
2.高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管 高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用的半导体材料与普通单色发光二极管不同,所以发光的强度也不同。
通常,高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓(GaAlAs)等材料,超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓(GaAsInP)等材料,而普通单色发光二极管使用磷化镓(GaP)或磷砷化镓(GaAsP)等材料。。
3.变色发光二极管 变色发光二极管是能变换发光颜色的发光二极管。变色发光二极管发光颜色种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色(有红、蓝、绿、白四种颜色)发光二极管。
变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。
常用的双色发光二极管有2EF系列和TB系列,常用的三色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF322等型号,见表4-31。
4.闪烁发光二极管 闪烁发光二极管(BTS)是一种由CMOS集成电路和发光二极管组成的特殊发光器件,可用于报警指示及欠压、超压指示。
闪烁发光二极管在使用时,无须外接其它元件,只要在其引脚两端加上适当的直流工作电压(5V)即可闪烁发光。
表4-32是几种常用闪烁发光二极管的主要参数。
5.电压控制型发光二极管 普通发光二极管属于电流控制型器件,在使用时需串接适当阻值的限流电阻。电压控制型发光二极管(BTV)是将发光二极管和限流电阻集成制作为一体,使用时可直接并接在电源两端。
电压控制型发光二极管的发光颜色有红、黄、绿等,工作电压有5V、9V、12V、18V、19V、24V共6种规格。
表4-33为BTV系列电压控制型发光二极管的主要参数。
6.红外发光二极管 红外发光二极管也称红外线发射二极管,它是可以将电能直接转换成红外光(不可见光)并能辐射出去的发光器件,主要应用于各种光控及遥控发射电路中。
红外发光二极管的结构、原理与普通发光二极管相近,只是使用的半导体材料不同。红外发光二极管通常使用砷化镓(GaAs)、砷铝化镓(GaAlAs)等材料,采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。
常用的红外发光二极管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等