簡介
LED光源(LED指的是Light Emitting Diode)為發光二極體光源。此種光源具有體積小、壽命長、效率高等優點,可連續使用長達10萬個小時,未來LED光源套用在照明領域亦成為主流。
基本特徵
1、發光效率高
LED經過幾十年的技術改良,其發光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為12-24流明/瓦,螢光燈50~70流明/瓦,鈉燈90~140流明/瓦,大部分的耗電變成熱量損耗。LED光效經改良後將達到達50~200流明/瓦,而且其光的單色性好、光譜窄,無需過濾可直接發出有色可見光。世界各國均加緊提高LED光效方面的研究,在不遠的將來其發光效率將有更大的提高。
2、耗電量少
LED單管功率0.03~0.06瓦,採用直流驅動,單管驅動電壓1.5~3.5伏,電流15~18毫安,反應速度快,可在高頻操作。同樣照明效果的情況下,耗電量是白熾燈泡的萬分之一,螢光燈管的二分之一、日本估計,如採用光效比螢光燈還要高兩倍的LED替代日本一半的白熾燈和螢光燈。每年可節約相當於60億升原油。就橋樑護欄燈例,同樣效果的一支日光燈40多瓦,而採用LED每支的功率只有8瓦,而且可以七彩變化。
3、使用壽命長
採用電子光場輻射發光,燈絲髮光易燒、熱沉積、光衰減等缺點。而採用LED燈體積小、重量輕,環氧樹脂封裝,可承受高強度機械衝擊和震動,不易破碎。平均壽命達10萬小時。LED燈具使用壽命可達5~10年,可以大大降低燈具的維護費用,避免經常換燈之苦。
4、安全可靠性強
發熱量低,無熱輻射性,冷光源,可以安全抵摸:能精確控制光型及發光角度,光色柔和,無眩光;不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質。內置微處理系統可以控制發光強度,調整發光方式,實現光與藝術結合。
5、有利於環保
LED為全固體發光體,耐震、耐衝擊不易破碎,廢棄物可回收,沒有污染。光源體積小,可以隨意組合,易開發成輕便薄短小型照明產品,也便於安裝和維護。當然,節能是我們考慮使用LED光源的最主要原因,也許LED光源要比傳統光源昂貴,但是用一年時間的節能收回光源的投資,從而獲得4~9年中每年幾倍的節能淨收益期。
LED光源種類
環形光源:直接照射被測物上方。
條型光源:有三種照射效果分別為直射、斜射及測光。
線型光源:有聚光效果,高亮度可縮短攝影機曝光時間。
回型光源:角度可調整以配合不同特性的待測物及工作距離。
背光源:從待測物背面照射。
外同軸反射光源:由側向光源經由分光鏡可將光線平行照射於待測物上。
內同軸點狀光源:需搭配同軸鏡頭使用。
半球型壟罩光源:光源經擴散罩漫射可行成一均勻照射區。
1.環形光源:直接照射被測物上方。
2.條型光源:有三種照射效果分別為直射、斜射及測光。
3.線型光源:有聚光效果,高亮度可縮短攝影機曝光時間。
4.回型光源:角度可調整以配合不同特性的待測物及工作距離。
5.背光源:從待測物背面照射。
6.外同軸反射光源:由側向光源經由分光鏡可將光線平行照射於待測物上。
7.內同軸點狀光源:需搭配同軸鏡頭使用。
8.半球型壟罩光源:光源經擴散罩漫射可行成一均勻照射區。
性能指標
(1)顏色:主要有紅色、綠色、藍色、青色、黃色、白色、琥珀色。
(2)電流:根據功率級的不同,常用的LED電流在20mA-2A不等。
(3)電壓:電壓與顏色有關係,一般紅、綠、藍的VF在1.8-2.4V之間;白、藍、綠的電壓在3.0-3.6之間
(4)反向電壓Vrm:LED所允許的最大反向電壓。超過此值,LED可能被擊穿損壞。需注意的是,有的LED是不允許反向的(如OSRAM),一般Vrm在3-5V之間。
(5)色溫:以絕對溫度K來表示。eg.夏日正午陽光5500K,下午日光4000。
(6)發光強度:以坎德拉cd來計。這個量表明發光體在空間發射的會聚能力,是對光功率和會聚能力的一個共同描述。eg.Ф5的LED的I約為5mcd。
(7)光通量:以流明lm來計。此量是描述光源的發光總量的大小,與光功率等價。現有的1W的LED光通量可以做到80-130lm。
(8)光照度:以勒克斯lux來計。即均勻分布在1㎡表面上的光通量。
(9)顯色性:以CRI來表示。eg.Luxeon冷白為70,中性白為75,暖白為85。
(10) 半值角:發光強度為峰值的一半時距中心線的2倍角度。根據不同套用,可以分為高指向性、標準型和散射型。eg.XP-C的半值角110°。
(11)主波長
(12)峰值波長
(13)中心波長
(14)色純度
(15)半寬度
(16)熱阻:以RθJC來表示,單位為℃/W。目 前國外的功率級LED的熱阻基本在10 ℃/W以內。eg.Rebel,white: 9 ℃/W;XP-G: 6 ℃/W.
(17)壽命:維持到初始光通量70%的時間,而這個時間可以到30.000-100.000小時。
優點
節能環保
LED的發光原理與白熾燈和氣體放電燈的發光原理都不同,LED光源的能量轉化效率非常高,理論上可以達到白熾燈10%的能耗,LED相比螢光燈也可以達到50%的節能效果。光效為75lm/W的LED較同等亮度的白熾燈耗電減少約80%,節能效果顯著,這對能源十分緊張的中國來說,無疑具有十分重要的意義。LED還可以與太陽能電池結合起來套用,節能又環保。其本身不含有毒有害物質(如:汞),避免了螢光燈管破裂溢出汞的二次污染,同時又沒有干擾輻射。LED光源的不但更加環保節能,而且LED光源的光機色域更寬,色彩飽和度更高,更為關鍵的是,LED燈飾光源的使用壽命長達60000小時,能徹底解決傳統燈泡光源壽命短的問題。
壽命長
正常情況下使用LED,其光衰可以減到70%的標稱壽命是10萬小時,減少了更換頻率和其他維護工作。
光色純正
由於典型的LED的光譜範圍都比較窄,不像白熾燈那樣擁有全光譜。因此,LED可以隨意進行多樣化的搭配組合,特別適用於裝飾等方面。鮮艷飽和、純正,無需濾光鏡,可用紅綠藍三色元素調成各種不同的顏色,可實現多變、逐變、混光效果,顯色效果極佳。可實現亮度連續可調,色彩純度高,可實現色彩動態變換和數位化控制。
防潮、抗震動
由於LED的外部多採用環氧樹脂來保護,所以密封性能和抗衝擊的性能都很好,不容易損壞。它可以套用於水下照明。
外形尺寸靈活
可實現與建築的有機融合,達到只見光不見燈的效果;
環保
無有害金屬汞,無紅外和紫外線輻射。大功率LED特點及與其他光源比較LED被稱為“綠色光源”當之無愧。
多變幻
LED光源可利用紅、綠、藍三基色原理,在計算機技術控制下使三種顏色具有256級灰度並任意混合,即 可產生 256×256×256=16777216種顏色,形成不同光色的組合變化多端,實現豐富多彩的動態變化效果及各種圖像。
技術先進
與傳統光源單調的發光效果相比,LED光源是低壓微電子產品。它成功融合了計算機技術、網路通信技術、圖像處理技術、嵌入式控制技術等,所以亦是數字信息化產品,是半導體光電器件“高新尖”技術,具有線上編程、無限升級、靈活多變的特點。
其他優點
低熱量、小型化、回響時間短等,這些都使LED光源具有很大的優勢,為套用於實際生產生活中創造了有利條件。
不足
但是LED與其他光源比較也有不足的方面,比如在白光照明中顯色性偏低。目 前用黃色螢光粉和藍光產生的白光LED,其顯色性指數約為80。作為一般照明還可以,但對於一些色彩分辨要求高的場所就顯得不足。雖然通過增加適當紅色螢光粉等方法,可以使顯色指數提高到90或者更高,但是與白熾燈的99相比較還是有一定差距,而且其效率會受到影響。通過RGB混色處理也可以提高顯色性,但是在技術在普及套用上還需要做更多工作,因此顯色性方面,LED還需要作提升。至於價格過高、一次性投入較大,其實從綜合成本考慮,很多場合使用LED還是節約了大量成本。