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LED灯具基础知识

光

LED的结构及发光原理

50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。

LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。

发光二极管是一种将电流顺向通到半导体p-n结处而发光的器件，通常采用双异质结和量子阱结构。

发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。

在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。

PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。

这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。

当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线。

1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。

为了解和使用便利，以下将有关知识做一简单介绍：

名称

单位

符号

定义

光强度

cd

坎德拉

（Candela）

I=F/Ω

光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。

光亮度

cd/m2

表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比。

光通量

lm

流明

（Lumen）

F

单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。

绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305*103cm2面积上辐射出来的光通量为1lm。

为表明光强和光通量的关系，发光强度为1cd的点光源在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1lm。

光照度

lx

勒克斯

（Lux）

被光均匀照射的物体，距离该光源1米处，在1m2面积上得到的光通量是1lm时，它的照度是1lux。

习称“烛光米”。

1.烛光、国际烛光、坎德拉（candela）的定义

在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约2042K获1769℃）时，沿垂直方向的发光强度为1坎德拉。

并且，烛光、国际烛光、坎德拉三个概念是有区别的，不宜等同。

从数量上看，60坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。

2.发强度与光亮度

发光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。

Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。

光源辐射是均匀时，则光强为I=F/Ω，Ω为立体角，单位为球面度（sr）,F为光通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4。

光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。

对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。

电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。

以下是部分光源的亮度值：

单位cd/m2

太阳：

1.5*10；日光灯：

（5—10）*103；月光（满月）：

2.5*103；黑白电视机荧光屏：

120左右；彩色电视机荧光屏：

80左右。

3.光通量与流明

光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。

各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。

如果用绿色光作水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起明亮感觉的本领比绿色光为小，光通量也小于辐射能通量。

光通量的单位是流明，是英文lumen的音译，简写为lm。

绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305*103cm2面积上辐射出来的光通量为1lm。

为表明光强和光通量的关系，发光强度为1坎德拉的点光源在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1流明。

一只40W的日光灯输出的光通量大约是2100流明。

4.光照度与勒克斯

光照度可用照度计直接测量。

光照度的单位是勒克斯，是英文lux的音译，也可写为lx。

被光均匀照射的物体，在1平方米面积上得到的光通量是1流明时，它的照度是1勒克斯。

有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一被照面上的照度。

例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。

以下是各种环境照度值：

单位lux

黑夜：

0.001—0.02；月夜：

0.02—0.3；阴天室内：

5—50；阴天室外：

50—500；晴天室内：

100—1000；夏季中午太阳光下的照度：

约为10*9次方；阅读书刊时所需的照度：

50—60；家用摄像机标准照度：

1400。

漫反射面的亮度计算公式和相关推导如下：

L＝ρE/π

即:

亮度＝照度×反射率÷圆周率

所以：

E＝Lπ/ρ

举例：

假设你的反射面的反射率为0.7，那么达到10×102cd/m2亮度所需的照度是：

E=Lπ/ρ＝1000×3.14/0.7＝4485Lux

光强度/坎德拉、光亮度/cd/m2、光通量/流明、光照度/勒克斯

7.led灯带、led筒灯、led射灯的异同

led灯带、led筒灯、led射灯的异同

灯带

就是吊顶时，四周发光的。

正常人家考虑省电，都不要灯带，要是有条件，点亮灯带确实很漂亮啊！

而LED灯带能解除大家这方面的顾虑，因为LED灯带是用LED发光，这样就使LED灯带的使用寿命加长了可以达到5-10万不间断使用，而且比普通的灯带要节能75%的电能，LED灯带表面温度很低这样也增长了LED灯带的使用寿命。

LED灯带则是指把LED组装在带状的FPC（柔性线路板）或PCB硬板上，因其产品形状象一条带子一样而得名。

灯带又分柔性LED灯带和LED硬灯条两种，其区别如下：

1、柔性LED灯带是采用FPC做组装线路板，用贴片LED进行组装，使产品的厚度仅为一枚硬币的厚度，不占空间；普遍规格有30cm长18颗LED、24颗LED以及50cm长15颗LED、24颗LED、30颗LED等。

还有60cm、80cm等，不同的用户有不同的规格。

并且可以随意剪断、也可以任意延长而发光不受影响。

而FPC材质柔软，可以任意弯曲、折叠、卷绕，可在三维空间随意移动及伸缩而不会折断。

适合于不规则的地方和空间狭小的地方使用，也因其可以任意的弯曲和卷绕，适合于在广告装饰中任意组合各种图案。

2、LED硬灯条是用PCB硬板做组装线路板，LED有用贴片LED进行组装的，也有用直插LED进行组装的，视需要不同而采用不同的元件。

硬灯条的优点是比较容易固定，加工和安装都比较方便；缺点是不能随意弯曲，不适合不规则的地方。

硬灯条用贴片LED的有18颗LED、24颗LED、30颗LED、36颗LED、40颗LED等好多种规格；用直插LED的有18颗、24颗、36颗、48颗等不同规格，有正面的也有侧面的，侧面发光的又叫长城灯条。

LED灯带、LED灯条因为长寿命（一般正常寿命在8~10万小时）、绿色环保而逐渐在各种装饰行业中崭露头角。

LED灯带、LED灯条现在已经广泛应用于家具、汽车、广告、照明、轮船等行业。

灯带。

是LED灯带的简称，大部分人说的时候不习惯名词太长，于是把前面的LED给省略了，直接就叫灯带。

这样灯带的叫法也包含了以前很多大二线、大三线、圆二线等等的直接用线材连接LED而不用FPC或PCB的老式灯带，当然也就包含了柔性灯带和硬灯带。

灯条。

这是PCB硬灯条和长城灯条的简称

LEDStrip。

这是LED灯带的英文名称。

Strip在Yahoo翻译的解释是“带钢”，在Google翻译的解释是“小条”，但LED灯带在国外客户嘴里的名词就是LEDStrip

FlexLEDStrip。

这是柔性LED灯带的英文名称。

Flex在Google翻译的解释是“挠性”，在Yahoo翻译的解释却成了“导电线”。

但国外客户说的FlexLEDStrip就是我们国内大家所说的柔性LED灯带。

LEDLightBar。

这是LED灯条的英文名词。

LightBar在Yahoo翻译的解释是“光带”，在Google翻译的解释却成了“鉴于酒吧”。

看来每个翻译都不一样啊，不过国外客户习惯叫LED灯条为LEDLightBar。

LED筒灯 是装饰用的，发出微弱的光，不过会越点越亮，很温馨。

筒灯是一种相对于普通明装的灯具更具有聚光性的灯具，一般是用于普通照明或辅助照明

射灯是一种高度聚光的灯具，它的光线照射是具有可指定特定目标的。

主要是用于特殊的照明，比如强调某个很有味道或者是很有新意的地方。

LED射灯的用途就象手电筒，一般是室外用的。

室内用的也有，因为品种不同，所以用途也不同。

LED射灯采用散热性能好的金属材料制成；选用各色超高亮度LED灯，经测试、老化组合而成；可连续使用3.5万个小时；功率：

1.8W，3.5W，4W（可以自己选择）；使用电压为DC/AC12V、24V，110/220V；

射灯的特点：

１．省电：

射灯的反光罩有强力折射功能，１０瓦左右的功率就可以产生较强的光线。

２．聚光：

光线集中，可以重点突出或强调某物件或空间，装饰效果明显。

３．舒服：

射灯的颜色接近自然光，将光线反射到墙面上，不会刺眼。

４．变化多：

可利用小灯泡做出不同的投射效果。

射灯的分类：

１．下照射灯。

可装于顶棚、床头上方、橱柜内，还可以吊挂、落地、悬空，分为全藏式和半藏式两种类型。

下照射灯的特点是光源自上而下做局部照射和自由散射，光源被合拢在灯罩内，其造型有管式下照灯、套筒式下照灯、花盆式下照灯、凹形槽下照灯及下照壁灯等，可分别装于门廊、客厅、卧室。

比如电视机近旁装一盏绿色瓷罩下照壁灯，既可观物清楚又不影响看电视。

雕塑造型上方设一套筒式下照灯，可将人的视线引向艺术品上，便于品味观赏。

选择下照灯，瓦数不宜过大，仅为照亮而已，不能强光刺眼。

２．路轨射灯。

大都用金属喷涂或陶瓷材料制作，有纯白、米色、浅灰、金色、银色、黑色等色调；外形有长形、圆形，规格尺寸大小不一。

射灯所投射的光束，可集中于一幅画、一座雕塑、一盆花、一件精品摆设等，也可以照在居室主人坐的转椅后背，创造出丰富多彩、神韵奇异的光影效果。

可用于客厅、门廊或卧室、书房。

光通量：

光源每秒发出的可见光量之和，简单所就是发光量。

单位：

流明（Lm）

照度：

单位面积内入射的光通量，也就是光通量除以面积所得的值。

单位：

勒克司（Lux）

光强：

符号I，单位坎德拉cd，说明发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量

色温：

以绝对温度K来表示，即将一标准黑体加热，温度升高到一定程度时颜色开始由深红—浅红—橙黄—白—蓝，逐渐改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。

色温在3000K以下，光色偏红，给人以温暖的感觉：

色温超过6000K，光色偏蓝，给人以清冷的感觉；色温在4000K左右，人在此色调下，无特别明显视觉心理效果，故称为“中性”色温。

显色性：

光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的就是接近自然色，显色性低的光源对颜色表现较差，我们所见到的颜色偏差也较大。

国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为100，各类光源的显色指数各不相同，如：

高压钠灯显色指数Ra=23,荧光灯管显色指数Ra=60—90。

光效：

衡量光源节能的重要指标，就是光源发出的光通量除以光源所消耗的功率。

单位：

流明/瓦（Lm/w）

眩光：

视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可以造成视觉不适成为眩光。

眩光分为失能性眩光和不舒适性眩光。

眩光是影响照明质量的重要因素。

电磁干扰：

气体放电灯镇流器在使用过程中，会通过辐射，传导等方式对周围电器产生干扰。

电磁噪音：

可能使周围电器工作异常甚至失控。

平均寿命：

50%损坏时的时间。

经济寿命：

单位：

小时，说明　在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下，其综合光束输出减至一特定的小时数。

此比例用于室外的光源为百分之七十，用于室内的光源如日光灯则为百分之八十。

亮度对比：

被识别对象和其背景亮度之差与背景亮度之比，对比影响物体的可见度。

对比大的物体容易被观察到，并在视觉上产生近距感和兴奋感。

亮度：

符号L，单位尼脱cd/m2，说明发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量。

LED：

LED就是lightemittingdiode，发光二极管的英文缩写，简称LED。

它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

LED模块：

LED排列成矩阵或笔段，预制成标准大小的模块。

常用的有8X8点阵模块（单色有64×1只或双基色有64×2只发光二极管），8字七段数码模块。

LED集束管：

为提高亮度,增加视距，将两只以上至数十只LED集成封装成一只集束管，作为一个象素。

这种LED集束管主要用于制作户外屏。

又称为像素筒。

LED显示屏：

将LED模块或集束管按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示电路，直流稳压电源，软件，框架及外装饰等，即构成一台LED显示屏。

LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。

图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。

LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。

它的优点：

亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。

色彩：

将红色和绿色LED放在一起作为一个像素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏；将红、绿、蓝三种LED管放在一起作为一个像素的显示屏叫三色屏或全彩屏。

象素及象素直径∮：

LED显示屏中的每一个可被单独控制的发光单元称为象素。

象素直径∮是指每一LED发光象素点的直径，单位为毫米。

对于室内屏,较常见的有∮3，∮3.7,∮5,∮8.∮10等，其中又以∮5最多。

对于户外屏,有∮10,∮12,∮16，∮18,∮21,∮26，∮48等（单位均为毫米）。

户外屏一象素内一般有多只LED。

制作室内LED屏的像素尺寸一般是2-10毫米，常常采用把几种能产生不同基色的LED管芯封装成一体。

室外LED屏的像素尺寸多为12-26毫米，每个像素由若干个各种单色LED组成，常见的成品称像素筒。

双色像素筒一般由3红2绿组成，三色像素筒用2红1绿1蓝组成。

无论用LED制作单色、双色或三色屏，想显示图像需要构成像素的每个LED的发光亮度都必须能调节，其调节的精细程度就是显示屏的灰度等级。

灰度等级越高，显示的图像就越细腻，色彩也越丰富，相应的显示控制系统也越复杂。

一般256级灰度的图像，颜色过渡已很柔和，而16级灰度的彩色图像，颜色过渡界线十分明显。

所以，彩色LED屏当前都要求做成256级灰度的。

点间距：

LED显示屏的俩俩象素间的中心距离称为点间距。

点间距越密，在单位面积内象素密度就越高，分辨率亦高，成本也高。

象素直径越小，点间距就越小。

显示速度：

是指LED显示屏更新和转换画面的速度，通常用帧/秒来表示。

通讯距离：

一般LED显示屏的信号输入是微机或其它设备，显示屏离信号输入设备都有一段距离，所以要求LED显示屏必须支持远距离信号的输入并还原，基本所有的LED显示屏都支持10米以上的信号输入。

分辨率：

LED显示屏的象素的行列数称为LED显示屏的分辨率。

灰度：

灰度是指象素发光明暗变化的程度，一种基色的灰度一般有8级至256级。

例如，若每种基色的灰度为16级，对于双基色彩色屏，其显示颜色为16×16=256色，亦称该屏为256色显示屏。

灯具效率：

灯具效率（也叫光输出系数）是衡量灯具利用能量效率的重要标准，它是灯具输出的光能量与灯具内光源输出的光能量之间的比例。

1.LEDTubeLightT5与T8的区别

T8中的T表示Tube,后面的数字8表示灯管的周长为8cm，其直径为25.4mm（80/3.14）.

以下灯管的直径分别为：

T12直径38.1mm

T10直径31.8mm

T8直径25.4mm

T5直径16mm

T4直径12.7mm

T3.5直径11.1mm

T2直径6.4mm

究于LED灯管最需解决的散热问题，一般人都把T8灯管做到26.0的粗细。

值得一提的是LEDT8灯管的长度。

因为直径粗一点细一点都可以无所谓，两侧PIN头只要能插上就可以了。

真正限制的是灯管的长度，由于灯架都是标准的，一般的就是600mm和1200mm两种。

但灯管虽然说也说是买1200mm的或是600mm的，但是实际上1.2米长的灯管在制作上只有1190mm，而600mm的灯管一般是590mm

目前中国有近80％以上的日光灯还都是T8，超市、医院、工厂、流水线、办公场、学校所几乎都是T8的灯。

而随着科技的发展技术在更新，现T5的灯可以代替T8的日光灯了，照度、寿命、稳定性都以远远超越了T8的日光灯。

替换T8灯管的量是很大的。

现在常用的日光灯是T8、T5、T4灯管，前两年常用的还包括T10、T12。

那么，这个“T”到底是什么意思呢？

T5和T4有什么区别呢？

"T"，其实就是代表灯管的直径的一个常量。

每一个“T”就是1/8英寸。

大家都知道，一英寸等于25.4毫米。

那么T8灯管的直径就是25.4mm。

其余的数字对应如下：

T12直径38.1mm

T10直径31.8mm

T8直径25.4mm

T5直径16mm

T4直径12.7mm

T3.5直径11.1mm

T2直径6.4mm

理论上，越细的灯管效率越高，也就是说相同瓦数发光越多。

但是，越细的灯管启动越困难，所以发展到了T5灯管的时候，必须采用电子镇流器来启动。

为了节约成本，T5、T4都采用了微型支架的形式出售，就是镇流器含在支架的微型空间里面。

荧光灯规格：

T8、T5、T4区别及灯管长度、功率说明

日光灯规格：

T8、T5、T4区别及灯管长度、功率说明:

常用的日光灯规格有T8、T5、T4灯管，企业用的三支灯管一组的通常是T5的灯管，很早以前常用的日光灯规格有T10、T12。

"T"，代表“Tube”，表示管状的，T后面的数字表示灯管直径。

T8就是有8个“T”，一个“T”就是1/8英寸。

一英寸等于25.4毫米。

那么每一个“T”就是25.4÷8＝3.175mm

T12灯管的直径就是（12/8）×25.4＝38.1mm

T10灯管的直径就是（10/8）×25.4＝31.8mm

T8灯管的直径就是（8/8）×25.4＝25.4mm[T8的刚好是直径一英寸的灯管]（注：

统一宽度39mm、高度52mm）

常用的日光灯长度与功率：

（20w长620mm;30w 长926mm;40w长1230mm）

T5灯管的直径就是（5/8）×25.4＝16mm（注：

统一宽度23.5mm、高度39mm）

常用的日光灯长度与功率：

（8w长310mm;14w长570mm;21w长870.5mm;28w长1170.5mm;35w长1475mm）

T4灯管的直径就是（4/8）×25.4＝12.7mm（注：

统一宽度21mm、高度32mm）

常用的日光灯长度与功率：

（8w长341mm;12w长443mm;16w长487mm;20w长534mm;

22w长734mm;24w长874mm;26w长1025mm;28w长1172mm）

T3.5灯管的直径就是（3.5/8）×25.4＝11.1mm

T2灯管的直径就是（2/8）×25.4＝6.4mm

2.led灯的分类

LED灯的分类1．LED灯按发光管发光颜色分按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。

另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。

根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。

散射型发光二极管和达于做指示灯用。

2．LED灯按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。

圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。

国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1；把φ5mm的记作T-1（3/4）；把φ4.4mm的记作T-1（1/4）。

由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。

从发光强度角分布图来分有三类：

（1）高指向性。

一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。

半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。

（2）标准型。

通常作指示灯用，其半值角为20°～45°。

（3）散射型。

这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，散射剂的量较大。

3．按发光二极管的结构分按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。

4．按发光强度和工作电流分按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度100mcd）；把发光强度在10～100mcd间的叫高亮度发光二极管。

一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。

除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法