小型机载计算机电源的设计与研究-LED灯.doc

? 人眼对自然界光的感知有两个方面：一是光的颜色，二是光的辐射强度。我们将从这两方面展开讨论，进而分析LED的各种光学指标。 ????1、 光的颜色的三种表示法 ????·国际照明委员会色品图表示法 ????·光的颜色鲜艳度 ????·色温或相关色温 ????下面将逐一对其进行介绍。 ????国际照明委员会色品图表示法 ????国际照明委员会（CIE）于1931年研究提出了XYZ色品图，1960年又在XYZ色品图的基础上提出了UCS色品图。 ????颜色感觉是光辐射源或被物体反射的光辐射作用于人眼的结果。因此，颜色不仅取决于光刺激，而且取决于人眼的视觉特性。 ????关于颜色的测理和标准应该符合人眼的观测结果。但是，人眼的颜色特性对于不同的观测者或多或少会有一些差异，因此要求根据大量观测者的颜色视觉实验，确定一组为匹配等能光谱色的三原色数据，即“标准色度观测者光谱三刺激值”，以此来代表人眼的平均颜色视觉特性，用于色度学的测量和计算。 ????CIE于1931年在RGB系统的基础上采用设想的三原色X、Y、Z（分别代表红色、绿色和蓝色），建立了CIE1931色品图，如图1所示。该图是归一化图，只要标示X、Y值，就可以知道Z的值（Z=1-（X+Y）），因而三变量的色品图就变成X、Y二变量的平面图。 图1 CIE1931色品图 光的颜色鲜艳度 ????光的颜色鲜艳度必须用光的主波长λd和色纯度来表示。目前，LED芯片供应商都是用主波长λd来表示鲜艳度，而不用峰值波长λp来表示。 ????·主波长λd：如图2所示为色品图，图中AB为黑体轨迹。设F点为某一光源在色品图中的坐标，E点为理想等能量白光的参考光源点，在色品图标中为(0.3，0.3)。由E点连接F点并延伸交于G点，则G点对应的单色波长即称为F点光源的主波长λd。 ????·峰值波长λp：光谱发光强度或辐射功率最大处的对应的波长。它是一种纯粹的物理量，一般应用于波形比较对称的单色光的检测。 ????·中心波长：光谱发光强度或辐射功率出现主峰和次峰时，主峰半宽度的中心点所对应的波长。一般应用于配光曲线法向方向附近凹进去的、质量不好的单色管的检测。 ????·色纯度Pe：如图2所示，Pe=EF/EG。如果某一光源在???品图中F点的坐标越靠近G点，那么EF和EG的长度就越接近相等，Pe越接近1，色纯度就越高。色纯度通俗地说是指出射光的色坐标靠近CIE1931色品图上光谱轨迹的程度，靠得越近则纯度越高。所以，若色坐标位于光谱轨道上，则色纯度为100%；反之，等能的白光纯度则为0%。色纯度也是一种生理-心理物理量。 ????·半宽度：光谱发光强度或辐射功率最大处的一半的宽度（FWHM），简称“带宽”。带宽越小则颜色越纯，显然它也是纯粹的物理量。 图2 主波长示意图 ??色温或相关色温 ????白光在照明领域的使用，一般用色温或相关色温表示（有时也用色坐标表示）。光源的颜色有两方面的意思，即色表和显色性。色表就是人眼直接观察光源时所看到的颜色感觉；光源的光照射到物体上所产生的客观效果，即光源使被照有色物体的颜色再次显现出来的能力，称为光源的显色性。 ????光源发光的颜色可用色温Tc表示。当光源所发射的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的这个温度就称为光源的颜色温度，简称色温。 ????光谱的能量分布和黑体在某一温度下辐射的相对光谱能量分布相似时，其颜色必定相同。因此分布温度一定是色温，如白炽灯、卤钨灯发出光的颜色可用色温表示；但对于气体放电光源，其光谱能量分布很少与黑体的相似，所以这些光源的分布温度仅能称为相关色温。如黑体钨丝在2000°F（华氏度1°F=0.555556K）以上时辐射出的颜色与蜡烛点亮时发射光的颜色相同，那么钨丝2000°F以上的温度就称为蜡烛光的色温。 ????某一光源的相关色温的求法是：在CIE1960UCS色品图中，代表该光源颜色的坐标点向黑体白轨做垂线，与白轨相交点的黑体的色温即为该光源的相关色温。 ????一般情况下，人们把高色温称为冷色调，把低色温叫做暖色调。 ????2、 与光辐射强度有关的指标 ????相对视敏函数V（λ）曲线 ????对于有不同λp的光线，即使光功率一样，人眼感到的光强度仍是不一样。人眼对于λp=555nm的绿光的灵敏度最高，对该值两边波长的灵敏度越来越低。当λplt;380nm或λpgt;780nm时，即使光源的光能量辐射再强，人眼也对它没有任何光的感觉。例如在图3的相对视敏函数曲线中，对于850nm、880nm、940nm处的线外线，人眼根本看不到。 图3 相对视敏函数曲线 ????国际照明委员会研究推荐了V（λ）曲线。当λp=555nm时，V（λ）为最大值1.0；而当λp=460nm时，V（λ）=0.06；当λp=6