LED光源是什么光源？LED光源有哪些光学参数？

LED光源是什么光源？LED光源是一种固态的半导体冷光源，具有寿命长、节能环保、微型化等显著优点，已被广泛应用于照明、背光源及显示屏领域，是目前市面上一种主流的节能光源。那么，LED光源有哪些光学参数？本文对LED光源的特点及其主要光学参数作了介绍，对LED光源知识感兴趣的朋友可以了解一下！

LED光源是什么光源？

LED是英文Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写，是一种固态的半导体冷光源，它是利用半导体化合物材料制成PN结的光电器件，其发光原理是：当PN结内的电子与空穴复合时，电子由高能级跃迁到低能级，电子将多余的能量以发射光子（电磁波）的形式释放出来，产生电致发光现象。与传统照明技术相比，LED的最大区别是结构和材料的不同，它由能够将电能转化为可见光的半导体材料构成，上下两层装有电极，中间是导电材料，就像一块汉堡包，可以发光的导电材料是夹层中的“肉饼”。这种新型的固态照明必将带来人类照明领域的第三次革命。LED光源具有以下特点：

1.发光效率高，节能效果好。

2.白光光谱质量好，光谱中没有紫外线和红外线，属健康光源。

3.寿命长：光通量衰减到70%的理论寿命达5万～10万h。

4.响应时间短，适合于频繁开关以及高频运作的场合。

5.绿色环保，LED组成材料里无有害和污染环境成分。

6.控制灵活，易于调光，可以实现多种彩色效果。

7.具有良好的显色性，对物体的色泽还原效果好。

8.LED单面发光，是防止产生光污染的理想光源。

LED的环保特征是在LED构成的各种材料里，不会对环境产生污染，同时，LED照明的发光效率非常高，可以节省大量的电能，这也是世界各国竞相发展这一照明技术的重要原因，随着LED成本的进一步降低，LED会广泛应用在照明的各个领域。

LED光源的主要光学参数介绍：

LED光源的光度学参数主要包括光通量、发光强度、相对光谱能量分布、峰值波长以及光谱半波宽度等。

1.光通量

在辐射度学上，LED辐射通量用来衡量发光二极管在单位时间内发射的总电磁功率。它通常表示LED在4π空间范围内单位时间所发出的功率。LED光源发射的辐射通量中能引起人眼视觉的那部分，称为光通量，它是单位时间内LED光源向整个空间发射的能引起人眼视觉的辐射通量。但人眼对不同波长的可见光的感觉是不同的，为此国际照明委员会（C1E）为人眼对不同波长单色光的灵敏度作了总结，在亮度为3cd/m2以上的明视觉条件下，归结出标准光度观测者光谱光效率函数v（λ），它在555nm上有最大值。其中v（λ）为亮度为0.001cd/m2以下的暗视觉条件下的光谱光视效率。

明视觉条件下，辐射量向光通量的转化表达式为：

暗视觉条件下，辐射量向光通量的转化表达式为：

光通量的测量通常有两种方法，并且通常在明视觉条件下测试。一种是用积分球收集总的辐射量，然后用已知光通量的标准灯与被测灯作比较，从而得到被测灯的光通量；另一种方法是用分布式光度计测量被测光源发光强度的空间分布，计算后得到光通量。

2.发光强度

发光强度表示光源在给定方向上的单位立体角内发射的光通量。假设光源是一个点光源或光源距离探测器足够远以致光源面积可以忽略不计时，发光强度可以表示为：

其中dΩ是点光源在某一方向上所张的立体角，如下图所示。

在LED光强测试中通常用CIE推荐的“平均发光强度”概念，即照射在离LED一定距离处的光探测器上的光通量Φv与由探测器构成的立体角的比值。其中立体角可将探测器的面积S除以测试距离d的平方计算得到，因而有如下计算式：

CIE关于近场条件下的LED测试，有两个推荐的标准条件：CIE标准条件A和CIE标准条件B。这两个条件都要求所用的探测器有一个面积为1cm2的圆形入射孔径。主要区别在于LED顶端到探测器的距离，立体角和平面角（全角）的不同。

3.相对光谱能量分布P（λ）

LED的相对光谱能量分布P（λ）是在光辐射波长范围内，各个波长的辐射能量分布情况，通常用相对光谱能量分布来表示，如下图所示。

LED的光谱分布与所用的材料性质及PN结结构等有关，而与器件的几何形状、封装方式无关。

4.峰值波长λp

峰值波长λp和光谱半波宽度△λ=λ2-λ1是LED相对光谱能量分布曲线的重要参数。峰值波长定义为相对光谱功率分布曲线上相对光辐射最强处所对应的波长，它由半导体材料的发光中心的能级位置决定。

5.光谱半波宽度△λ

光谱半波宽度△λ定义为相对光谱能量分布曲线上，两个半极大值强度处对应的波长差，如上图所示，它标志着光谱纯度，同时也可以用来衡量半导体材料中对发光有贡献的能量状态的离散度，LED的发光光谱半宽度一般为30-100nm，光谱宽度窄意味着单色性好、发光颜色鲜明。