LED灯的工作原理及主要参数指标
2019-11-09
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LED照明是目前最前沿的照明技术。几乎每个人都熟悉LED灯具带来的诸多好处,尤其是它们比传统的灯具更节能、更持久这一事实。然而,大多数人对LED照明背后的技术不太了解。在这篇文章中,我们将看看LED照明技术的基础,以便了解LED灯是如何工作的,为大家了解和选用LED灯具带来帮助。

一、什么是LED,它们是如何工作的?

了解LED照明技术的第一步是了解LED是什么。LED代表发光二极管。这些二极管本质上是半导体的,这意味着它们可以传导电流。当电流被施加在发光二极管上时,结果是以光子(光能)的形式释放光能。由于LED装置使用半导体二极管产生光,它们被称为固态光器件。其他固态灯包括有机发光二极管和聚合物发光二极管,它们也使用半导体二极管。


二、LED光色和色温

大多数LED灯具都是白色的。白光根据每个灯具的暖色或冷色程度(因此是色温)而被划分为不同的类别。这些色温分类包括:

暖色光:2700~3000k

中性光:3000~4000k

纯白光:4000~5000k

正白光:5000~6000k

冷白光:7000~7500k


LED灯低色温是暖色光,发光二极管产生的颜色是黄色的,类似于白炽灯。随着颜色温度的升高,光线的外观变得更白,直到它达到白天的白色,这与自然光(来自太阳的白天光线)相似。随着色温的不断升高,光束开始呈现出蓝色的色彩。


但是,关于发光二极管,你应该注意的一点是,它们不会产生白光。二极管有三种原色:红色、绿色和蓝色。在大多数LED装置中发现的白色是通过混合这三种原色来实现的。基本上,LED中的颜色混合涉及两个或多个二极管的不同光波长的组合。因此,通过颜色混合,可以实现在可见光光谱(彩虹色)中发现的七种颜色中的任何一种,当它们全部结合在一起时,就会产生一种白色。


三、LED与能源效率

LED照明技术的一个重要方面是其能源效率。如前所述,几乎每个人都知道LED是节能的。然而,许多人并没有意识到能源效率是如何产生的。使LED比其他照明技术更节能的是,LED将大部分的输入功率(60%)转换成光能。最重要的是,LED发出的红外线辐射很少(不可见光),而红外线辐射是通过在每个固定装置中混合二极管的颜色波长来实现的,从而只达到白色波长。


另一方面,一盏典型的白炽灯只将一小部分(约5%)的耗能转化为光,其余部分则通过热(约14%)和红外辐射(约85%)而浪费。因此,在传统的照明技术中,为了产生足够的亮度,需要大量的电能,而LED需要的能量要少得多,以产生相似或更多的亮度。

四、LED灯具的光通量

如果你以前买过白炽灯或荧光灯泡,你对功率(W)很熟悉。很长一段时间以来,电器功耗一直是测量固定装置产生的光的公认方法。然而,自从LED装置问世以来,这种情况已经发生了变化。LED产生的光是以光通量来测量的,它被定义为光源在各个方向上发射的光通量。光通量的测量单位是流明。


将亮度从瓦特(W)转换为光通亮的原因是由于LED是低功率器件。因此,用发光输出代替功率输出来确定亮度更有意义。除此之外,不同的LED装置具有不同的发光效果(将电流转换成光输出的能力)。因此,消耗相同功率的固定装置可能有非常不同的发光输出。


五、发光二极管与热

LED灯具的一个常见误解是,它们不会产生热量--因为它们对触摸来说很酷。然而,事实并非如此。如上所述,输入到发光二极管中的一小部分电源被转换成热能。


LED装置之所以对触摸来说很酷,是因为转换成热能的小部分能量并不太多。最重要的是,LED装置上有散热片,散热量,从而防止发光二极管和LED装置的电路过热。


六、LED灯具的寿命

除了节能外,LED灯具也以其节能而闻名。有些LED固定装置可持续50,000至70,000小时,与一些白炽灯和荧光灯固定装置相比,大约要长5倍(甚至更长)。那么,是什么使得LED灯比其他类型的灯持续时间更长呢?


其中一个原因是,LED灯是固态灯,而白炽灯和荧光灯则使用电子长丝、等离子体或气体来发光。电丝在经过一段短时间的热降解后很容易烧坏,而等离子体或气体中的玻璃外壳很容易因撞击、振动或坠落而损坏。因此,这些灯具是不耐用的,即使它们活得够长,它们的寿命也比LED要短得多。


关于LED和寿命,有一点要注意的是,它们不会像荧光灯或白炽灯泡那样燃烧殆尽(除非二极管过热)。相反,LED灯具的光通量随着时间的推移逐渐下降,直到达到最初发光输出的70%。