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LED光源与其它光源的比较

2010-04-02 10:05:59 阅读8 评论0 字号:

10瓦LED功率的光源,超过卤素灯250瓦光源的效果,20瓦超过150瓦气体放电灯的光源效果,60瓦超过400瓦功率气体放电灯的? 这LED功率是怎么算的!!!

/ Y, n# @! r3 u5 P: C

1 E) O2 z& ^% I- R0 nLED与其他光源比较

: O1 y% u' V6 z1 M. J3 \( E7 v

在比较之前我们要明确两个概念:

(1)功率:电流与电压的乘积。

(2)光通量: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。单位是流明 (lm)。

评价一个光源,一般需要看他的几个特性:功率,光效,光线特性,价格。

(1)功率就是这个光源的常用输入功率。

(2)光效是光源把电能转化为光能的能力,用光通量作为评价标准,效率的单位就是 (流明/瓦特)。

7 W' d: N3 i! V( |6 \(3)光线特性是指光源的颜色,发光面积,光线发散角等特性。光线特性决定一种光源的应用范围。

(4)价格因不同的功率相差很大,我们近似取每1000流明需要的价格来做一个粗略的对比,同时

因为光效不同而引起的耗电差别。

下面用一个图表来简单说明:

光源类型

功率(W)

光效(流明/瓦)

光线特性

价格(元/千流明)

其他特性

白光LED

1~5K

60~120

近似点光源

133

机械强度好,低压驱动,寿命长

白炽灯

<500

10~15

光谱连续

<5

机械强度差,寿命短

卤素灯

<1000

25~30

类似白炽灯

<10

机械强度差,寿命短

荧光灯

<500

30~80

发光面积大,

散射

<20

机械强度差,体积大,寿命短

氙灯HID

10~5K

60~100

类似白炽灯

<200

驱动电路复杂,小功率时效率低

LED灯、HID氙气灯、卤素灯参数对比灯泡种类 卤素灯 HID 氙气灯 LED 灯 发光体 卤钨灯丝 气体放电柱 半导体 P 、 N 极 发光方式 燃烧灯丝 电子激发气体放电 电子激发半导体放电 功率 12 V5 5 ~100 W 12 V35 W 12 V30 W 光通量 80 0 ~1,500 lm 3,300 lm 3,600 lm 色温 3,000 K 4,20 0 ~12,00

6 P. e/ x. `2 N7 F5 w4 _, Y# \* \

  

灯泡种类

卤素灯

HID氙气灯

LED灯

发光体

卤钨灯丝

气体放电柱

半导体P、N极

发光方式

燃烧灯丝

电子激发气体放电

电子激发半导体放电

功率

12 V 55~100 W

12 V 35 W

12 V 30 W

光通量

800~1,500 lm

3,300 lm

3,600 lm

色温

3,000 K

4,200~12,000 K

2,700~6,500 K

光色(视觉)

黄色光泽

白色光泽

黄色~白色可选

寿命

350 hrs

3,000 hrs

50,000 hrs

紫外线渗透

光线照射特点

热光源

热光源

冷光源

灯壳温度

>150 ℃

105 ℃

<60 ℃

眩光

不可调

不可调

发光方向可调

表中那些常见的光源都有其明确的用途,而白光LED是一个还在不断发展的产品。

从这个表可以很明显的看出,在光效、光线特性、其他特性上,LED是略占优势的,在价格方面目前略处于劣势,但在不久的将来(2012年后),LED的价格优势会非常明显。

实际应用中,当照明功率较大时,耗电是不容忽视的成本。对于高光效的LED来说,目前的荧光灯和HID也占不到太大的便宜。

对装饰用的有色LED来说,优势更加明显,因为普通的光源要变成有色光源,一般来说其光效会有较大降低,而LED在有色领域的光效几乎占有{jd1}的优势。

由于LED的发展迅速,xxx每年都在大幅度提高,2005年白光LED的光效达到50lm起,就进入商业照明;2010年达到150lm以上,进入家庭照明已是毫无障碍。

复旦大学电光源研究所教授陈大华说,人造光源的出现被国际科技界公认为现代文明社会起始的里程碑,21世纪将会因LED(发光二极管)的出现而成为新固体光源时代。

以前人们认为,节能灯比白炽灯节能20%已是伟大的创举,如今LED灯已比节能灯节能30%以上,这是固体光源更伟大的创举。LED光线质量高,无辐射,是真正的绿色照明光源;加上可靠耐用,维护费用极为低廉,xxx不断提高。这些其他固体光源无与匹敌的特点,可以预见今后的主流光源必定是LED。

( h# r; R4 }/ [! B( T

, |- z- c" b: k/ [2 b

: y, B- J9 g& b& L$ I

一、可见光的光谱和LED白光的关系。

可见光光谱的波长范围为380nm~760nm,是人眼可感受到的七色光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,这七种颜色的光各自是一种单色光。

LED发的红光的峰值波长为565nm。在可见光的光谱中是没有白色光的,因为白光不是单色光,而是由多种单色光合成的复合光,正如太阳光是由七种单色光合成的白色光,而彩色电视机中的白色光也是由三基色黄、绿、蓝合成。

要使LED发出白光,它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。要制造这种性能的LED,在目前的工艺条件下是不可能的。

根据人们对可见光的研究,人眼睛所能见的白光,至少需两种光的混合,即二波长发光(蓝色光+黄色光)或三波长发光(蓝色光+绿色光+红色光)的模式。两种模式的白光,都需要蓝色光,所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术。! w0 T  C: @! Y" `) \8 e

二、白光LED的工艺结构和白色光源。

白光LED通常采用两种方法形成:

第1种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光;

第2种是多种单色光混合方法。这两种方法都已能成功产生白光器件。

第1种产生白光的方法是用GaM芯片发蓝光(λp=465nm),和YAG(钇铝石榴石)荧光粉封装在一起,当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光,蓝光和黄光混合形成白光。

第2种方法采用不同色光的芯片封装在一起,通过各色光混合而产生白光。& @8 ]- V+ I; [% W

三、白光LED照明新光源的应用前景。

为了说明白光LED的特点,先看看目前所用的照明灯光源的状况。

白炽灯和卤钨灯,光效为12~24流明/瓦;荧光灯和HID灯(氙灯)的光效为50~120流明/瓦。

白光LED:在1998年,白光LED的光效只有5流明/瓦,到了1999年已达到15流明/瓦,这一指标与一般家用白炽灯相近,而在2000年时,白光LED的光效已达25流明/瓦,这一指标与卤钨灯相近。到2005年,LED的光效已达50流明/瓦,到2015年时,LED的光效可望达到150~200流明/瓦。那时的白光LED的工作电流便可达安培级。由此可见开发白光LED作家用照明光源,将成可能的现实。

4 d  c5 T' E3 y- `   

) M% I9 X0 n0 i! s    LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点,虽然价格较现有照明灯具昂贵,但它将不可避免地取代现有的照明灯具。 ) }2 P6 H, y+ l) P# ]

四、LED特点和优点:      LED的内在特征决定了它是最理想的光源。# }/ I' d# }- ?( |1 T3 f$ `  \

(1)体积小 LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻。- I# }4 x, t4 P+ r2 I

(2)耗电量低 一般来说LED的工作电压是2.0~3.6V。工作电流是0.02~0.03A

(3)使用寿命长 在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时9 r4 a+ ~! N( W" J) U! m

(4)高亮度、低热量' {0 r5 s/ b+ u( Y2 \9 t

(5)环保 LED是由xx的材料作成,不像荧光灯含水银会造成污染,LED也可以回收再利用。

5 m/ T  M4 g1 u, H(6)坚固耐用

* B# t, q+ _  ^1 ^: X& @     LED是被xx的封装在环氧树脂里面,比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的。

( p9 ~. `" C7 F# w9 L; x

大功率LED,指发光功率大,一般指0.5W,1W 3W 5W或更高。其光强与流明值比小功率LED大,大功率都是单颗应用。

小功率LED一般是指0.06W左右的。

LED的亮度是跟LED的发光角度有必然关系,LED的角度越小它的亮度越高。

LED的色温和亮度无关,亮度和流明值有关。

要知道以下几个概念:

光通量(lm)

' \9 a# \0 Y' F& J

4 Z( o+ q3 D2 E, S人眼对不同波长的电磁波有不同的灵敏度,不能直接用光源的辐射功率或辐射通量来衡量光能量,必须采用以人眼对光的感觉量为基准的单位----光通量来衡量。光通量用符号Φ表示,单位为流明(lm)。

发光强度(cd)

& k9 ]1 ~) B8 a9 d; p* F, L( Z* k/ J* X2 Q* _' @" \

光通量是某一光源向四周空间发射出的总光能量。不同光源发出的光通量在空间的分布是不同的。

发光强度的单位为坎德拉,符号为cd,它表示光源在某单位球面度立体角(该物体表面对点光源形成的角)内发射出的光通量。1 cd = 1 lm/1 sr (sr:立体角的球面度单位)。

亮度lux =(cd/㎡)3 _$ U) f- w' Q' O) U5 |

, T& {. s6 v; j" J# K

亮度是表示眼睛从某一方向所看到物体发射光的强度。单位为坎德拉/平方米[cd/㎡],符号为lux,表明发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量,它等于1平方米表面上发出1坎德拉的发光强度。

色温 ( Co1or Temperature )

1 U- s  S7 \, L8 C6 Y! |" V- \5 _9 I

当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时,黑体的温度就称为该光源的色温,用{jd1}温度K表示。当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时,黑体的温度就称为该光源的相关色温(K)。

从上面可以推出:/ E# V1 V1 ~, K7 [9 x

1 lux=cd/㎡=1 lm /sr×㎡) q+ ~9 o2 P* {; L# M

也就是说,亮度与流明成正比,而流明与色温无直接关系

9 p! w& U: H! U9 m1 b5 X5 v

灯类 白炽灯 日光灯 荧光灯 无极灯 高压钠灯 HID LED 灯 lm/ W 12 40 60 60 120 120 120 10W 65 15W 101 490-560 20W 700-800 1,200 25W 198 3,000 30W 1,160-1,400 2,400 40W 340 1,700-1,920 2,400 50W 6,000 6,000 60W 540 75W 9,000 80W 4,800 90W 100W

  

灯类

白炽灯

日光灯

荧光灯

无极灯

高压钠灯

HID

LED灯

lm/ W

12

40

60

60

120

120

120

10W

65

15W

101

490-560

20W

700-800

1,200

25W

198

3,000

30W

1,160-1,400

2,400

40W

340

1,700-1,920

2,400

50W

6,000

6,000

60W

540

75W

9,000

80W

4,800

90W

100W

1,050

12,000

150W

1,845

9,000

18,000

200W

2,660

250W

30,000

300W

4,350

400W

48,000

500W

7,700

1,000W

17,000

高压钠灯是针对低压钠灯单色性太强,显色性很差,放电管过长等缺点而研制的。

高压钠灯又分普通型( 标准型 ),其发光效率为120lm/W ,显色指数 Ra = 25 ;

改进型 ,其发光效率为 75 lm/W ,显色指数Ra=60;

高显色型,其发光效率为45~60lm/W,显色指数Ra=80~85。

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