led光源的视觉亮度与实测误差分析

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1、LED光源的视觉亮度与灯具测量的误差分析四川新力光源有限公司杨东随着LED芯片封装技术的发展，大功率白光LED照明技术已经日趋成熟，并以加速度的发展规模进入了照明实践。LED光源的发光原理和传统其它光源存在很大的不同，发出白色的光是我们对这种光源的第一印象，但这种光与传统光的优劣到底怎样？下面我从光谱学角度进行一下分析，希望能起到抛砖引玉的作用。一、光是电磁波的一种形式相同照度情况下，LED光源照明环境比传统光源照明环境明亮得多，为何会有这样的现象产生？这还得从不同光源的光谱能量分布说起。光是一

2、种电磁波的一种形式，是波长在380nm～760nm之间的电磁波辐射，位于紫外线与红外线波谱之间的很小一部分。不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。一般光源发出的光往往是由不同波长的电磁波组成，这样的光称为多色光；波长单一的光，称为单色光。自然界中绝大多数的光源都是多色光，激光不同的光源体发出的光具有不同的光谱（即电磁波谱）特性，如钠灯光谱在长波区域分布较多，而荧光灯光波在短波区域分布较多，而LED光源的光谱分布主要在人眼能量反应最好的550nm波长邻近区域，LED光源是人眼视觉响应最好的光源。下面

3、图示表明几种不同的光源发出的光谱特性。LED光谱特性　　　　　　　　白炽灯光谱特性　　　　　　　　太阳光谱特性二、人眼对光波的感受方式不同波长的光进入到人眼，刺激眼睛内的感光细胞，通过视神经进入大脑，形成视觉影像。眼睛内的感光细胞有两种：一种是能够感受色彩的锥状细胞，锥状细胞对波长550纳米的光最敏感。通常要求的亮度至少为每平方米几个坎德拉，所以也常称为明视觉。另一种是不能辨别色彩的杆状细胞，杆状细胞对波长为510纳米的光最敏感，所需的亮度一般低于每平方米百分之几坎德拉，所以也常称为暗视觉。中间

4、视觉介于上述两种视觉之间。通过以上的分析，我们可以很容易解释，为何在夜晚的道路照明中，LED照明条件下，人眼很容易看清对方的衣服色彩，而在高压钠灯照明条件下，辨别行人衣服的色彩很困难。其实这是因为LED光源与高压钠灯所发出的光的光谱特性不同产生的，LED光源光谱分布最为接近人眼的明视觉、暗视觉分布区域，而高压钠灯光谱成分绝大部分在这一区域之外。一、理想的照度计应具备的条件通常所用的照度测量仪，由于其测光原理的物理性能与人眼有着很大的区别，所以对不同波长的光谱能量反应与人眼也大为不同。一个理想的照

5、度计应该具有下列条件：l体积小、重量轻﹝CompactSize、LightWeight﹞：照度计使用的机会非常广泛，运用的时机也常在不同的场所，所以可携带式体积小、重量轻为照度计的第一先决条件。l准确度﹝Accuracy﹞：照度计的价值好坏，和它的准确度有绝对的关系。当然也和它的价格息息相关，因此以合理的价格买个准确度较高的照度计实有必要，一般以误差不超过±5%为宜。l色彩补偿﹝ColorCompensation﹞：光源的种类包罗万象，有些偏重波长较长的的红色系高压灯，或波长较短蓝紫色系如Day

6、light日光灯；也有分布比较平均的如白炽灯泡系列，同一照度计对不同的波长其灵敏度可能略有不同，故适度的补偿实属必要。l余弦补偿﹝CosineCompensation﹞：大家都知道，受照面的亮度与光源的入射角度有关。相同的道理，在用照度计做测量时，感应器﹝Sensor﹞与光源入射角度自然会对照度计的读数有影响。所以一个好的照度计是否有余弦补偿的功能实在不可忽略。通过以上的分析，我们可以得出如下结论：一个理想的照度计对不同区段的光波（包括靠近紫外线和红外线区域的可见光）几乎具有相同强度的能量反应，

7、与人眼的明视觉、暗视觉特性相差较大。因此可以解释，LED照明条件下，照度值低于荧光灯照明条件下的照度值，但视觉感觉LED照明条件下的室内环境要比荧光灯照明条件下明亮得多。在同等视觉亮度的环境中，高压钠灯下的照度值大大高于LED光源照明环境下的照度值，这是因为高压钠灯有更多的光谱成分位于人眼反应最强的明视觉、暗视觉区域之外，这部分光谱成分具有很高的能量，照度计很容易测量到它的存在，但因为对人眼却不太敏感而成为了低效率的光谱成分。高压钠灯虽然具有较高的发光效率，但这部分光谱成分的存在，是高压钠灯光源

8、造成能量损失、效率低下的根源。此种解释同样适用于高压钠灯照明的其他环境。因此，只有在同一种光源的比较中，可以通过照度计测量来确定环境亮度的反应。在不同光源的比较中，通过照度仪测量的照度值高低，并不能完全准确地代表视觉对环境亮度的反应。