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LED全彩显示屏术语流明及LED寿命的秘密深度解析
- 2019-01-18 -

        LED全彩显示屏的寿命为何长呢?那就要从led的发光原理说起了。LED(Light Emitting Diode),即发光二极管。是一种半导固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料。当两端加上正向电压,直接发出红、黄、绿、青、橙、紫、白色的光。 多变幻:LED光源可利用LED通短时间短和红、绿、蓝三基色原理,在计算机技术控制下实现色彩和图案的多变化,是一种可随意控制的“动态光源”。


        白炽灯的发光机理是电能将发光钨丝进行加热而发光的,经过相当长时间的加热,钨丝就会老化甚至烧断,至此,白炽灯泡的寿命也就此告终了,而发光二极管的发光机理是由二极管特殊的组成结构决定的,二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成,当在电极上加上正向偏压之后,使电子和空穴分别注入P区和N区,当非平衡少数载流子和多数载流子复合时,就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。


        由此可见二极管主要是靠载流子的不断移动而发光的,不存在老化和烧断的现象,其特殊的发光机理决定了它的发光寿命长达5-10万个小时。


        LED术语解释 

        LED术语主要包括:光通量/光强/亮度/照度 (luminous flux/luminous intensity/luminance/illuminance)。


        光通量是表示光源整体亮度的指标。单位为lm(流明)。在表示照明光源的明亮程度时经常使用。是参考人眼的灵敏度(视觉灵敏度)来表示光源放射光亮度的物理量。具体数值为各向同性的发光强度为1cd(堪德拉)的光源在1sr(立体弧度)的立体角内放射的光通量为1lm。此处的sr为立体角的单位,表示从球面向球心截取的面积为半径(r)的2次方(r[size=+0]2)的圆锥体的顶角。


        光强是表示光通量立体角密度的指标。单位为cd。多在表示显示用LED等的眩光时使用。其定义为:发射540×1012Hz(波长555nm)频率单色光,在指定方向的光线发射强度为1/683W/sr的光源,在该方向的光强就定义为1cd。


        亮度是表示从光源及反射面和透射面等二次光源向观测者发出的光的强度指标。单位为cd/m2。与光通量一样,是结合人眼的灵敏度表示的物理量。大多在表示液晶面板和PDP等显示器画面的亮度时使用。


        照度是表示照射到平面上的光的亮度指标。单位为lx(勒克司),有时也标记为lm/m2。是指光源射向平面状物体的光通量中,每单位面积的光通量。led较照明器具照射到平面上的明亮程度。


        详解LED流明

        流明是Ansi Lumen的英文缩写,或Lumens。光度量及单位。 所谓的流明简单来说,就是指蜡烛一烛光在一公尺以外的所显现出的亮度.一个普通40瓦的白炽灯泡,其发光效率大约是每瓦10流明,因此可以发出400流明的光. 40瓦的白炽灯220伏时,光通量为340流明。光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力,单位是流明,也叫明亮度。投影仪表示光通量的单位是ANSI流明,ANSI流明是美国国家标准化协会制定的测量投影仪光通量的标准,它测量屏幕“田”字形九个交叉点上的各点照度,乘以面积,再求九点的平均值,即为该投影仪的ANSI流明。


        有些资料说LED流明有500-1000,是真有这么大, 还是虚标?


        1000lm是虚标,除非它是多个灯头,那讨论起来也没有什么意义了。装个几十个灯头,5000lm也不成问题。1000lm的LED有是有,但是他们恐怕大的塞不进正常的手电筒了。


        一般手电筒上的led光效实测应该只有50-60lm/w,而网上卖的LED手电筒(CREE led 或者 LUMILEDS led)发光量实测应该低于150lm。那些标1000lm的奸商,他们根本就是什么都不懂,对于光学也没有一点了解。


        1000lm差不多是交通法规对轿车头灯总光通量(单灯)的要求,你想一想遇到汽车开远光时的亮度,那就是1000lm的光应该有的效果,你见过哪个led手电达到过那种亮度?


        这是经过多次实测、对比以后得出的结论。一方面是光通量与厂家参数会有折扣,另外一方面标称3w的LED也没有真正用到3w的,一般都是1.5w-2w来保证LED的寿命。所以实测数据也就是厂家宣称数据的一半,对于正规厂家是这样的,对于一些信口开河的小型厂家,这一原则基本不适用。


        其实从某种意义上也并不是这些厂商存在欺骗行为(那些什么都不懂就敢往上写1000lm的人另当别论),关键是他们对于这些参数的测试方法与我们理解的不同。


        简单来说就是他们 没有引入由于热量积累引发的光衰减,厂家的测试大多只持续1ms左右,这也是市面上LED光效动辄100lm/w,高的到了180lm/w的原因。真是太离谱了!实际使用时,不管是手电筒还是日常照明,谁都不会只让LED亮一毫秒的。


        流明,它原是光通量的表示单位,即光源在单位时间内向周围空间辐射出的人眼睛可感知的能量。符号为Φ,1流明相当于1/680W的单色光源辐射的能量。


        (1)光通量(φ) 光源在单位时间内,向周围空间辐射出使人眼产生感觉的能量,称为光通量。用符号φ表示,实用单位为流明 (lm),简称流。单位电功率所发出的流明数(lm/w),称为发光效率。

        (2)发光强度(I) 光源在某一特定方向上单位立体角(球面度sr)内辐射的光通量,称为光源在该方向上的发光强度,简称光强,用符号I表示,单位为坎德拉(cd),简称坎。坎得拉是国际单位制的基本单位(旧称“烛光”,俗称“支光”)。1(cd)=1(lm)/1(sr)。


        1勒克斯相当于1平方米被照面上接收到的光通量为1流明时的照度,自然光的照度在不同光线情况下为:晴天阳光直射地面照度约为100000lx,晴天背阴处照度约为10000lx,晴天室内北窗附近照度约为2000lx,晴天室内中央照度约为200lx,晴天室内角落照度约为20lx,晴朗月夜照度约为0.2lx,在40W白炽灯下1m远处的照度约为30lx。


        光源所发出的能量,是以电磁波的形式存在,这种能量称为辐射能量(radiant energy),单位是焦耳( J ),而光源每秒所发出的辐射能,则称为辐射通量(radiant flux),单位是瓦特( W )。就同一光源而言,辐射通量大的越大,人眼就会觉得越亮。但辐射通量相同的两个光源,如果发射的是不同波长的光波,对人眼睛所能引起的亮暗度感觉也不一样,也就是说他们有不同的发光效率,发光效率越高,人眼也会觉的越亮。因此真正影响人眼视觉明暗感受的是辐射通量于发光效率的乘积,也就是我们所说的光通量,单位是流明( lm )。


        依据国际规定,波长为555奈米的单色光的发光效率定为1,这种波长的单色光每瓦特的辐射通量等于683流明。其他波长的单色光,其发光效率采用发光效率曲线,其光通量可由这个公式求得LED的半衰期(即光输出量减少到最初值一半的时间)大概是1万到10万小时。


        光通量与流明的关联


        光源所发出的光能是向所有方向辐射的,对于在单位时间里通过某一面积的光能,称为通过这一面积的辐射能通量。各色光的频率不同,眼睛对各色光的敏感度也有所不同,即使各色光的辐射能通量相等,在视觉上并不能产生相同的明亮程度,在各色光中,黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。如果用绿色光作水准,令它的光通量等于辐射能通量,则对其它色光来说,激起明亮感觉的本领比绿色光为小,光通量也小于辐射能通量。


        光通量的单位是流明,是英文lumen的音译,简写为lm。绝对黑体在铂的凝固温度下,从5.305*103cm2面积上辐射出来的光通量为1lm。为表明光强和光通量的关系,发光强度为1坎德拉的点光源在单位立体角(1球面度)内发出的光通量为1六名。一只40W的日光灯输出的光通量大约是2100流明。