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LED相关光学概念的分享 工程部 光 光具有波粒二象性，是一种电磁波，也是一种粒子 如何描述光? 光由以下两术语可以描述：发光强度和发光颜色。正因为这两个量可以描术光由此就产生两门学科： 光度学和色度学。 研究可见光必须把辐射学加上人眼的视觉特性结合起来，因此这两门学科并不是纯粹的物理学，而是一种心理物理学。 光的电磁波特性 峰值波长 半波宽 CIE图的来历 颜色匹配实验 CIE-RG色度图 CIE-(X,Y,Z) 主波长与色纯度 主 波 长 D1 D2 Purity=D1/D2 黑体与色温 根据能量守恒定律：物体吸收的能量越多，加热时它辐射的本领愈大。黑色物体对光能具有较大的吸收能力。如果一个物体能够在任何温度下全部吸收任何波长的辐射，那么这个物体称为绝对黑体。绝对黑体的吸收本领是一切物体中最大的，加热时它辐射本领也最大。因此：黑体辐射的发射本领只与温度有关 。 不同的光源，由于发光物质不同，其光谱能量分布也不相同。一定的光谱能量分布表现为一定的光色，对光源的光色变化，我们用色温来描述 。 色温的定义为：当某一种光源的色度与某一温度下的绝对黑体的色度相同时绝对黑体的温度。 绝对色温CT与相关色温CCT 前面的概念提到的是绝对色温，而实际的LED光源的非连续光谱，和黑体辐射的连续光谱是不同的，因此引出相关色温这个概念 定义为：当某一种光源的色度与某一温度下的绝对黑体的色度相近时绝对黑体的温度 测试机6612上显示的色温就是相关色温 色温在CIE图上的理解及应用 普朗克曲线 相对色温 白光分光色区标准 光源显色性 光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性。通常叫做“显色指数”（Ra） 同一个颜色样品在不同的光源下可能使人眼产生不同的色彩感觉，而在日光下物体显现的颜色是最准确的。 将在日光下的显色指数定义为100，其他光源根据其“变色”和“失真”的程度来定义 不同LED光源显色性的比较 光通量 要将辐射通量以视见函数为权重因子折合成对眼睛的有效数量。 光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和即为光通量。 光谱光视效率 明视觉（555nm）683lm/W，暗视觉（507nm）1755lm/W。 紫外线光通量为0 光通量与发光强度 发光强度的定义：点光源在包含给定方向上的单位立体角内所发出的光通量，称为该点光源在给定方向上的发光强度，用I表示，其单位为cd（Candela)，我们常用的是mcd，1cd=1000mcd I=dΦ/dΩ 其中Φ为光通量(单位lumen)， Ω为球面度(单位sr) 用其基本单位来表示： 1cd=1lumen/1sr 图示 角与立体角 立体角的概念： 一个任意形状的封闭锥面所包含的空间。 立体角的大小：是由立体角在以角顶为球心的单位球面上截下的球面多角形的面积来度量的 单位立体角：以O点为圆心，r为半径做球，若锥面Ω截出球面部分的面积为r ，则此球面所对应的立体角称为单位立体角或者说是一球面度。 2 数学模型 坎德拉的来历及演变 1881年，烛光的定义为：1磅鲸脑油制成之蜡烛，以120mg/h的速度水平燃烧的水平方向上的发光强度 这中间使用过以醋酸戊脂、白炽灯、戊烷灯等做过定义 1948年，以铂凝固点的黑体辐射来定义 1967年，candela是在101325Pa下，处于铂凝固温度的黑体的1/600000m^2表面在垂直方向上的发光强度 1979年，candela是发出单色辐射的频率为540*10^12Hz的单色辐射的光谱光视效能K=683lm/W 半强角度 亮度与照度的定义 亮度（L）的概念： 光源在给定方向上的亮度是该方向上的单位投影面积上单位立体角中所发出的光通量。 也可以理解为： 给定方向上的亮度就是该方向上单位投影面积的发光强度。 照度（E）的概念： 被照表面的单位面积上接收到的光通量称为该被照表面的照度。 亮度与照度的比较图 亮度与照度的单位 亮度的单位： 尼特（Nit） 1nt=1cd/m 其他制式亮度单位 熙提（sb），郎伯（L），烛光（cd/ft ） 照度的单位： 勒克斯（lux） 1lux(lx)=1lumen(lm)/m 其他制式亮度单位： 辐透 1ph=1lm/cm 英尺烛光 1fc=1lm/ft 2 2 2 2 2 发光效率 光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率的比值，称为该光源的光效。 即电能转换成光能的效率 发光效率用h表示 单位为lumen / W （lm/W ，流明/瓦） 总结 光通量 发光强度 立体角 亮度 照度 峰值波长 主波长 波宽 光效 色温 相关色温 显色指数 谢谢！