让LED灯更亮(LED亮度原理)

Tachyon钛亿

LED灯的亮度是由工作电流决定的。电流越大越亮,但每个LED都有一个额定工作电流。比如普通白光小LED的工作电流在25MA左右。如果电流超过额定值会导致 LED 过早衰变或损坏。LED灯的每一种颜色都需要一个电压,要想提高亮度就不要增加电压。这不是问题。规定的电压,比如3v,加压后肯定会烧坏。必须通过科学原理来增加亮度。亮度是按功率计算的。你需要的权力越多,你拥有的权力就越大。功率越高亮度越高,功率越低。

1.LED亮度原理:

发光二极管的核心是由p型半导体和n型半导体组成的晶片。p型半导体和n型半导体之间有一层滤光层,称为pn结。

让 LED 灯更亮(1.LED亮度原理:)

当在 PN 结上施加正向偏压时,在某些半导体材料中,P 区的载流子浓度远大于 N 区的载流子浓度,非平衡空穴的积累远大于 N 区的电子积累。 P区。(对应NP结,情况正好相反。)电流注入产生的少数载流子是不稳定的。对于 PN 结系统,注入价带的不平衡空穴必须与导带中的电子复合。,多余的能量以光的形式向外辐射,从而将能量直接转化为光能。PN结施加反向电压,少数载流子难以注入,所以不发光。

这种利用注入式电致发光原理制成的二极管称为发光二极管,统称为LED。因此,LED的基本工作机制是一个电光转换过程。当处于正向工作状态时(即在两端施加正向电压),当电流从LED阳极流向阴极时,通常带隙越大,能量输出越大,对应的光子越短,波长越长。因此,由于半导体晶体的禁带宽度不同,从紫外到红外发出不同颜色和不同强度的光。

2.影响LED亮度的因素:光效、温度、调光

影响因素1-光效

(1)什么是光效:

让 LED 灯更亮(1.LED亮度原理:)

光源发出的总光通量与光源消耗的电功率(瓦特)之比称为光源的光效。光效值越高,照明设备将电能转化为光能的能力越强,即在提供相同亮度的情况下,照明设备的节能性能越大;强,就是亮度越大。Luminous 原本是指明亮的。Luminous用于测量,意思是亮度,缩写为lm。发光效率的单位是亮度/瓦特,有时Luminance的音译“流明”被取为流明/瓦特。

光效又称光源的发光效率或光源的功率因数,表示光源发出的光通量与光源消耗的电能之比。即 η = φ / E = φ / (φ + P) 其中 η 为光效率,φ 为光源辐射的光能,E 为光源的功率,P 为光源,主要是热量。同时,发热与电流的关系为:P = I²R。显然,随着电流的增加,光通量增加。但另一方面,电流的增加会导致光源的热损失增加,整体效果是降低光效。

(2)影响LED光效的因素有哪些

影响LED光效的因素如下:

1.LED芯片:

芯片的好坏决定了电光转换效率,也是影响光效的主要原因。

2.磷:

孩子的荧光粉的效率(直观地表示为亮度)。荧光粉的效率越高,LED器件的光效率就越高。提高磷中子效率通常伴随着粒径的增加。粒径的增大会造成严重的沉淀,使LED器件点胶工艺难以控制,良品率低。粒径和粒径分布 硅胶中荧光粉的分布对光效影响不大,但对光质的影响比较显着。例如,在 COB 产品中,荧光粉沉积在芯片上,以通过离心增加光输出的均匀性。增加荧光粉的使用。

3.支架:

让 LED 灯更亮(1.LED亮度原理:)

支架的材质(如铜、银、铁等)影响散热,间接影响芯片性能,影响光效;反光杯的材质(如PPA、PCT、EMC等)、反光杯底部镀银镜面的平整度和厚度都会影响出光率。

4.硅胶

硅胶因折射率不同而具有不同的光提取率,间接影响光效。折射率越高,光提取率越高。但是,选择不同折射率的硅胶,除了光效之外,还必须结合LED器件的功率和发光面积。. 另外,同类金丝、底漆、银胶的质量会因对导电性和导热性的影响而间接影响导电性。

5.色温影响LED效率

让 LED 灯更亮(1.LED亮度原理:)

色温和显色指数对 LED 的发光效率有显着影响。具体来说,色温越高,发光效率越高;CRI越高,发光效率越低。在这方面,LED 与传统光源的主要区别在于,LED 的效率可以通过工作电流进行调整。由于 LED 可显着节省成本,因此在选择 LED 系统时应充分考虑。色温的选择对照明效率有重大影响,这是一种高效规划照明解决方案的方式。具有高色温(例如 5000K)的 LED 通常比具有低色温(例如 3000K)的 LED 更有效。

图1中的曲线图显示了LED在显色指数(CRI)Ra>80时不同CCT值的光谱(或光谱功率分布-SPD)。SPD曲线建立在人体敏感度曲线Vλ上。为了使 LED 产生白光,通常使用发出蓝光的 LED 芯片。其中一些光被转换器或磷光体转换为更长的波长(绿色、黄色和红色),将所有这些颜色加在一起产生白光。但是,在转换过程中会有损失。光的波长变化越大,损耗越大。原因是较高能量(蓝色)光和较低能量(红色)光之间的能量差异转化为热量。

最小化损耗需要准确计算转换器的吸收和发射波长。但是,简化的情况足以说明基本原理。例如,对于3000K的暖色温,需要转换大量的红光。但是,这种要求会导致更大的损耗,与 4000K 相比,这会降低发光效率。对于5000K的高色温,蓝光只需要转换为绿光,很少转换为红光,这就是发光效率比4000K提高的原因。

6、显色性对LED光效的影响

如上所述,选择合适的转换器后,色谱图的组成对LED的效率有决定性影响。转换器产品组合针对不同的 CRI 开发,并针对 CRI 和效率进行了优化。CRI 70、80和90之间的差异在显示红线时可以非常清楚地看到。为了尽可能真实地再现这些颜色,需要高比例的长波光;换句话说,光谱的红色端。图 3 显示了 4000K LED 在不同 CRI 值下的 SPD。可以清楚地看到CRI 90版本的高红色比例。如上所述,产生如此高的比率涉及高损失。此外,产生的大部分红色能量明显超过人眼的灵敏度曲线Vλ,导致发光效率进一步降低。

影响因素2-温度

因为散热器的散热能力与其表面积成正比,所以LED光源的发热量与其功率成正比。LED具有很高的发光效率,因此与许多传统光源相比,它们产生的热量实际上相对较低。但是因为是半导体器件,所以很怕热。大多数情况下,厂家都会将节点温度(LED最里面的PN结温度)控制在80°C以内,目前最常用的方法是加铝散热片(类似后面散热片的方式)计算机 CPU)。所以散热技术越好,LED的发光效率就越高,LED的光就越亮。

LED灯温度:

一般安全规定适用于 -20 °C 至 65 °C 的范围。LED灯具的工作温度在65℃以下。温度主要与灯珠和散热器以及灯珠的功率有关。另外,还要确定灯杯散热器是否与灯珠匹配。温度过高容易导致灯具光泽严重衰减,甚至带来安全隐患。一般灯泡达到热平衡时,灯脚温度不高于65℃,散热片表面温度不高于55℃。

LED灯80%以上的电能转化为光能,还有一小部分转化为热能,加上灯本身的散热片,所以LED灯整体温度不高,如果你的灯温度高的话,那么可能是厂家为了增加灯的整体亮度,把电流设计的太大了。但即使亮度增强。在相同瓦数下,增加LED灯珠数量可以降低温度,延长寿命,增加亮度。

通过增加LED灯珠的数量,增加了亮度和长期过流,大大降低了LED灯的寿命。推荐使用恒流驱动。但是,流过LED灯珠的电流大大降低了寿命。LED亮度是显示器亮度的重要决定因素。LED亮度越高,使用的电流余量越大,有利于节省功耗,保持LED稳定。LED 具有不同的角度值。当芯片亮度固定时,角度越小,LED越亮,但显示器的视角越小。

一般应选择100度的LED,以保证显示器有足够的视角。对于不同点距和不同观看距离的显示器,应该在亮度、角度和价格上找到一个平衡点。单个灯珠对电压有严格的要求。它在标称电压以上烧毁,在标称电压以下变暗或不亮。在一定电流下,串联的灯珠越多,亮度越大,在一定电压的情况下,并联的灯珠越多,亮度越大。

影响因素3-调光

LED调光

作为光源,调光非常重要。不仅是为了让家中获得更舒适的环境,今天更重要的是减少不必要的电灯,进一步达到节能减排的目的。而对于LED光源来说,调光也比其他荧光灯、节能灯、高压钠灯等更容易实现,所以在各种类型的LED灯具中都应该添加。

第一部分采用直流电源LED调光技术

通过调节正向电流调节亮度

改变LED的亮度很容易。首先想到的是改变其驱动电流,因为LED的亮度几乎与其驱动电流成正比。

1.1 调整正向电流的方法

调节 LED 电流最简单的方法是改变与 LED 负载串联的电流检测电阻。几乎所有的DC-DC恒流芯片都有一个检测电流的接口,通过与检测到的电压和芯片内部的参考电压进行比较来控制恒流。但是,这个检测电阻的值通常很小,只有几十欧姆。如果在墙上安装一个几十欧的电位器来调节电流,是不可能的,因为引线电阻也会有几十欧。所以有些芯片提供了控制电压接口。改变输入控制电压可以改变其输出恒流值。

1.2 调节输出恒流值——调节正向电流会使色谱发生偏移

但是,用调整正向电流的方法来调整亮度会带来一个问题,就是在调整亮度的同时也会改变它的光谱和色温。因为目前白光LED是用蓝色LED激发蓝色荧光粉产生的,当正向电流减小时,蓝色LED的亮度增加,荧光粉的厚度不成比例地减少,从而增加了其光谱的主波长。

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