發(fā)光強(qiáng)度:
發(fā)光強(qiáng)度的衡量單位有照度單位(勒克司Lux)、光通量單位(流明Lumen)、發(fā)光強(qiáng)度單位(燭光 Candle power)
1CD(燭光)指完全輻射的物體,在白金凝固點(diǎn)溫度下,每六十分之一平方厘米面積的發(fā)光強(qiáng)度.(以前指直徑為2.2厘米,質(zhì)量為75.5克的鯨油燭,每小時(shí)燃燒7.78克,火焰高度為4.5厘米,沿水平方向的發(fā)光強(qiáng)度)
1L(流明)指1 CD燭光照射在距離為1厘米,面積為1平方厘米的平面上的光通量.
1Lux(勒克司)指1L的光通量均勻地分布在1平方米面積上的照度.
一般主動(dòng)發(fā)光體采用發(fā)光強(qiáng)度單位燭光 CD,如白熾燈、LED等;反射或穿透型的物體采用光通量單位流明L,如LCD投影機(jī)等;而照度單位勒克司Lux,一般用于攝影等領(lǐng)域.三種衡量單位在數(shù)值上是等效的,但需要從不同的角度去理解.比如:如果說(shuō)一部LCD投影機(jī)的亮度(光通量)為1600流明,其投影到全反射屏幕的尺寸為60英寸(1平方米),則其照度為1600勒克司,假設(shè)其出光口距光源1厘米,出光口面積為1平方厘米,則出光口的發(fā)光強(qiáng)度為1600CD.而真正的LCD投影機(jī)由于光傳播的損耗、反射或透光膜的損耗和光線分布不均勻,亮度將大打折扣,一般有50%的效率就很好了.
實(shí)際使用中,光強(qiáng)計(jì)算常常采用比較容易測(cè)繪的數(shù)據(jù)單位或變向使用.對(duì)于LED顯示屏這種主動(dòng)發(fā)光體一般采用CD/平方米作為發(fā)光強(qiáng)度單位,并配合觀察角度為輔助參數(shù),其等效于屏體表面的照度單位勒克司;將此數(shù)值與屏體有效顯示面積相乘,得到整個(gè)屏體的在最佳視角上的發(fā)光強(qiáng)度,假設(shè)屏體中每個(gè)像素的發(fā)光強(qiáng)度在相應(yīng)空間內(nèi)恒定,則此數(shù)值可被認(rèn)為也是整個(gè)屏體的光通量.一般室外LED顯示屏須達(dá)到4000CD/平方米以上的亮度才可在日光下有比較理想的顯示效果.普通室內(nèi)LED,最大亮度在700~2000 CD/平方米左右.
單個(gè)LED的發(fā)光強(qiáng)度以CD為單位,同時(shí)配有視角參數(shù),發(fā)光強(qiáng)度與LED的色彩沒(méi)有關(guān)系.單管的發(fā)光強(qiáng)度從幾個(gè)mCD到五千mCD不等.LED生產(chǎn)廠商所給出的發(fā)光強(qiáng)度指LED在20mA電流下點(diǎn)亮,最佳視角上及中心位置上發(fā)光強(qiáng)度最大的點(diǎn).封裝LED時(shí)頂部透鏡的形狀和LED芯片距頂部透鏡的位置決定了LED視角和光強(qiáng)分布.一般來(lái)說(shuō)相同的LED視角越大,最大發(fā)光強(qiáng)度越小,但在整個(gè)立體半球面上累計(jì)的光通量不變.
當(dāng)多個(gè)LED較緊密規(guī)則排放,其發(fā)光球面相互疊加,導(dǎo)致整個(gè)發(fā)光平面發(fā)光強(qiáng)度分布比較均勻.在計(jì)算顯示屏發(fā)光強(qiáng)度時(shí),需根據(jù)LED視角和LED的排放密度,將廠商提供的最大點(diǎn)發(fā)光強(qiáng)度值乘以30%~90%不等,作為單管平均發(fā)光強(qiáng)度.
一般LED的發(fā)光壽命很長(zhǎng),生產(chǎn)廠家一般都標(biāo)明為100,000小時(shí)以上,實(shí)際還應(yīng)注意LED的亮度衰減周期,如大部分用于汽車尾燈的UR紅管點(diǎn)亮十幾至幾十小時(shí)后,亮度就只有原來(lái)的一半了.亮度衰減周期與LED生產(chǎn)的材料工藝有很大關(guān)系,一般在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下應(yīng)選用亮度衰減較緩慢的四元素LED.
配色、白平衡:
白色是紅綠藍(lán)三色按亮度比例混合而成,當(dāng)光線中綠色的亮度為69%,紅色的亮度為21%,藍(lán)色的亮度為10%時(shí),混色后人眼感覺到的是純白色.但LED紅綠藍(lán)三色的色品坐標(biāo)因工藝過(guò)程等原因無(wú)法達(dá)到全色譜的效果,而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光,稱為配色.
當(dāng)為全彩色LED顯示屏進(jìn)行配色前,為了達(dá)到最佳亮度和最低的成本,應(yīng)盡量選擇三原色發(fā)光強(qiáng)度成大致為3:6:1比例的LED器件組成像素.
白平衡要求三種原色在相同的調(diào)灰值下合成的仍舊為純正的白色.
原色、基色:
原色指能合成各種顏色的基本顏色.色光中的原色為紅、綠、藍(lán),下圖為光譜表,表中的三個(gè)頂點(diǎn)為理想的原色波長(zhǎng).如果原色有偏差,則可合成顏色的區(qū)域會(huì)減小,光譜表中的三角形會(huì)縮小,從視覺角度來(lái)看,色彩不僅會(huì)有偏差,豐富程度減少.
LED發(fā)出的紅、綠、藍(lán)光線根據(jù)其不同波長(zhǎng)特性和大致分為紫紅、純紅、橙紅、橙、橙黃、黃、黃綠、純綠、翠綠、藍(lán)綠、純藍(lán)、藍(lán)紫等,橙紅、黃綠、藍(lán)紫色較純紅、純綠、純藍(lán)價(jià)格上便宜很多.三個(gè)原色中綠色最為重要,因?yàn)榫G色占據(jù)了白色中69%的亮度,且處于色彩橫向排列表的中心.因此在權(quán)衡顏色的純度和價(jià)格兩者之間的關(guān)系時(shí),綠色是著重考慮的對(duì)象.
目前不同的發(fā)光二極管可以發(fā)出從紅外到藍(lán)間不同波長(zhǎng)的光線,目前發(fā)出紫色乃至紫外光的發(fā)光二極管也已經(jīng)誕生.除此之外還有在藍(lán)光 LED 上涂上熒光粉,將藍(lán)光轉(zhuǎn)化成白光的白光 LED.
LED的色彩與工藝:
制造LED的材料不同,可以產(chǎn)生具有不同能量的光子,借此可以控制LED所發(fā)出光的波長(zhǎng),也就是光譜或顏色.歷史上第一個(gè)LED所使用的材料是砷(As)化鎵(Ga) ,其正向PN結(jié)壓降(VF,可以理解為點(diǎn)亮或工作電壓)為1.424V,發(fā)出的光線為紅外光譜.另一種常用的LED材料為磷(P)化鎵(Ga),其正向PN結(jié)壓降為2.261V,發(fā)出的光線為綠光.
基于這兩種材料,早期 LED工業(yè)運(yùn)用GaAs1-xPx材枓結(jié)構(gòu),理論上可以生產(chǎn)從紅外光一直到綠光范圍內(nèi)任何波長(zhǎng)的LED,下標(biāo)X代表磷元素取代砷元素的百分比.一般通過(guò)PN結(jié)壓降可以確定LED的波長(zhǎng)顏色.其中典型的有GaAs0.6P0.4 的紅光 LED,GaAs0.35P0.65 的橙光LED,GaAs0.14P0.86 的黃光 LED等.由于制造采用了鎵、砷、磷三種元素,所以俗稱這些LED為三元素發(fā)光管.而GaN(氮化鎵)的藍(lán)光 LED 、GaP 的綠光 LED和GaAs紅外光LED,被稱為二元素發(fā)光管.而目前最新的工藝是用混合鋁(Al)、鈣(Ca) 、銦(In)和氮(N)四種元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED,可以涵蓋所有可見光以及部份紫外光的光譜范圍.
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補(bǔ)充:基本輻射度量和光度量
1. 輻射度量
1.1輻射能Qe radiant energy
以輻射的形式發(fā)射,傳輸和接收的能量,單位為J(焦耳).
1.2輻射通量Φe radiant flux
輻射通量又常稱為輻射功率(radiant power)Pe ,是輻射源發(fā)射,傳輸和接收的功率.單位為瓦(W),
如以t表示時(shí)間,輻射Φe =dQe/dt
1.3輻射強(qiáng)度Ie radiant intensity
輻射強(qiáng)度定義為在給定方向上的立體角元內(nèi),離開點(diǎn)輻射源(或輻射源面元)的輻射通量dΦe與該立體角元 dΩ的比值.單(W/sr ).
1.4輻射亮度Le radiance
輻射源面上面積為dS 的一點(diǎn)沿給定方向上的輻射強(qiáng)度dIe 與該點(diǎn)在垂直于給定方向的平面上正投影面積的比值定義為射亮度.
單位為W/(sr·m2)
1.5輻射照度Ee irradiance
照射在輻射接收面上一點(diǎn)的輻射通量dΦe 與該點(diǎn)面積dA的比值.即Ee=dΦe/dA,單位為W/m2 .
2. 光度量
2.1光量 quantity of light or luminance energy
光通量和光照射時(shí)間的乘積,單位為流明秒(lumen second) .
2.2光通量Φv luminous flux
光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量,單位為流明(lumen),符號(hào)為lm.Φv=dQv/dt
3.3發(fā)光強(qiáng)度Iv luminous intensity
光源在給定方向上的一個(gè)很小的立體角元內(nèi)所包含的光通量dΦv 與這個(gè)立體角d? Ω的比值,單位為坎德拉( cd)
Iv=dΦv /dΩ
3.4光亮度Lv luminance
光源表面一點(diǎn)處的面元在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度dIv 與該面元在垂直于給定方向的平面上的正投影面積的比值.單位米(cd/m2 )
Lv=dIv /(dScosθ)=d2(dΩdScosθ)
3.5光照度Ev illuminance
照射在光接收面上一點(diǎn)處的面元上的光通量dΦv與該面元面積dS 的比值.單位為勒克斯(lux),常用lx表示.
Ev=dΦv /dS
1. 輻射度量
1.1輻射能Qe radiant energy
以輻射的形式發(fā)射,傳輸和接收的能量,單位為J(焦耳).
1.2輻射通量Φe radiant flux
輻射通量又常稱為輻射功率(radiant power)Pe ,是輻射源發(fā)射,傳輸和接收的功率.單位為瓦(W),
如以t表示時(shí)間,輻射Φe =dQe/dt
1.3輻射強(qiáng)度Ie radiant intensity
輻射強(qiáng)度定義為在給定方向上的立體角元內(nèi),離開點(diǎn)輻射源(或輻射源面元)的輻射通量dΦe與該立體角元 dΩ的比值.單(W/sr ).
1.4輻射亮度Le radiance
輻射源面上面積為dS 的一點(diǎn)沿給定方向上的輻射強(qiáng)度dIe 與該點(diǎn)在垂直于給定方向的平面上正投影面積的比值定義為射亮度.
單位為W/(sr·m2)
1.5輻射照度Ee irradiance
照射在輻射接收面上一點(diǎn)的輻射通量dΦe 與該點(diǎn)面積dA的比值.即Ee=dΦe/dA,單位為W/m2 .
2. 光度量
2.1光量 quantity of light or luminance energy
光通量和光照射時(shí)間的乘積,單位為流明秒(lumen second) .
2.2光通量Φv luminous flux
光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量,單位為流明(lumen),符號(hào)為lm.Φv=dQv/dt
3.3發(fā)光強(qiáng)度Iv luminous intensity
光源在給定方向上的一個(gè)很小的立體角元內(nèi)所包含的光通量dΦv 與這個(gè)立體角d? Ω的比值,單位為坎德拉( cd)
Iv=dΦv /dΩ
3.4光亮度Lv luminance
光源表面一點(diǎn)處的面元在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度dIv 與該面元在垂直于給定方向的平面上的正投影面積的比值.單位米(cd/m2 )
Lv=dIv /(dScosθ)=d2(dΩdScosθ)
3.5光照度Ev illuminance
照射在光接收面上一點(diǎn)處的面元上的光通量dΦv與該面元面積dS 的比值.單位為勒克斯(lux),常用lx表示.
Ev=dΦv /dS
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補(bǔ)充:基本輻射度量和光度量1.輻射度量1.1輻射能Qeradiantenergy 以輻射的形式發(fā)射,傳輸和接收的能量,單位為J(焦耳).1.2輻射通量Φeradiantflux 輻射通量又常稱為輻射功率(radiantpower)Pe,是輻射源發(fā)射,傳輸和接收的功率.單位為瓦(W),如以t表示時(shí)間,輻射Φe=dQe/dt1.3輻射強(qiáng)度Ieradiantintensity 輻射強(qiáng)度定義為在給定方向上的立體角元內(nèi),離開點(diǎn)輻射源(或輻射源面元)的輻射通量dΦe與該立體角元dΩ的比值.單(W/sr).1.4輻射亮度Leradiance 輻射源面上面積為dS的一點(diǎn)沿給定方向上的輻射強(qiáng)度dIe與該點(diǎn)在垂直于給定方向的平面上正投影面積的比值定義為射亮度.單位為W/(sr·m2)1.5輻射照度Eeirradiance 照射在輻射接收面上一點(diǎn)的輻射通量dΦe與該點(diǎn)面積dA的比值.即Ee=dΦe/dA,單位為W/m2.2.光度量2.1光量quantityoflightorluminanceenergy 光通量和光照射時(shí)間的乘積,單位為流明秒(lumensecond).2.2光通量Φvluminousflux 光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量,單位為流明(lumen),符號(hào)為lm.Φv=dQv/dt3.3發(fā)光強(qiáng)度Ivluminousintensity 光源在給定方向上的一個(gè)很小的立體角元內(nèi)所包含的光通量dΦv與這個(gè)立體角d?Ω的比值,單位為坎德拉(cd)Iv=dΦv/dΩ3.4光亮度Lvluminance 光源表面一點(diǎn)處的面元在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度dIv與該面元在垂直于給定方向的平面上的正投影面積的比值.單位米(cd/m2)Lv=dIv/(dScosθ)=d2(dΩdScosθ)3.5光照度Evilluminance 照射在光接收面上一點(diǎn)處的面元上的光通量dΦv與該面元面積dS的比值.單位為勒克斯(lux),常用lx表示.Ev=dΦv/dS
LED器件顏色評(píng)價(jià)
LED器件的光輻射和自然界的所有顏色一樣會(huì)對(duì)人眼產(chǎn)生視覺刺激,人們根據(jù)自己的感受評(píng)價(jià)LED器件的顏色特性,為主觀性,必須用物理的方法來(lái)對(duì)顏色進(jìn)行計(jì)量(色度學(xué)).目前在實(shí)際應(yīng)用中常有術(shù)語(yǔ)誤用情況等問(wèn)題,因此完全有必要計(jì)量問(wèn)題作敘述,以供參考.
1 顏色的心理屬性和術(shù)語(yǔ)
人們根據(jù)顏色的外貌,按直觀顏色視覺的心理感受,對(duì)顏色進(jìn)行系統(tǒng)的歸納和排列,給以相應(yīng)的文字描述和數(shù)字標(biāo)記彩色和非彩色兩大類:非彩色是指白色,黑色和各種深淺不同的灰色.它們構(gòu)成所謂的黑白系列,研究表明顏色有三種心以用色調(diào)、飽和度、明度來(lái)描述.
1.1色調(diào)Hue
表示顏色相互區(qū)分的屬性.可見光譜中不同波長(zhǎng)的光輻射在視覺上表現(xiàn)為不同的色調(diào),如紅、綠、藍(lán)和黃等.光源的對(duì)其輻射的光譜構(gòu)成產(chǎn)生的感覺;物體的色調(diào)則取決于人眼對(duì)光源光譜組成和物體表面反射(或透射)的各波長(zhǎng)輻射的比覺.
1.2飽和度Saturation
指顏色的純潔性.可見光譜中各單色光的飽和度最高,當(dāng)單色光中摻入白光愈多時(shí),則飽和度愈低.
1.3明度Brightness
明度是人眼感覺到顏色的明亮程度.顏色的亮度越高,眼睛就越感覺明亮,即有較高的明度.物體色的黑白系列的非光反射率的變化,在視覺上就是明度的變化,愈接近白色,明度愈高.反之,愈接近黑色,明度愈低
LED器件的光輻射和自然界的所有顏色一樣會(huì)對(duì)人眼產(chǎn)生視覺刺激,人們根據(jù)自己的感受評(píng)價(jià)LED器件的顏色特性,為主觀性,必須用物理的方法來(lái)對(duì)顏色進(jìn)行計(jì)量(色度學(xué)).目前在實(shí)際應(yīng)用中常有術(shù)語(yǔ)誤用情況等問(wèn)題,因此完全有必要計(jì)量問(wèn)題作敘述,以供參考.
1 顏色的心理屬性和術(shù)語(yǔ)
人們根據(jù)顏色的外貌,按直觀顏色視覺的心理感受,對(duì)顏色進(jìn)行系統(tǒng)的歸納和排列,給以相應(yīng)的文字描述和數(shù)字標(biāo)記彩色和非彩色兩大類:非彩色是指白色,黑色和各種深淺不同的灰色.它們構(gòu)成所謂的黑白系列,研究表明顏色有三種心以用色調(diào)、飽和度、明度來(lái)描述.
1.1色調(diào)Hue
表示顏色相互區(qū)分的屬性.可見光譜中不同波長(zhǎng)的光輻射在視覺上表現(xiàn)為不同的色調(diào),如紅、綠、藍(lán)和黃等.光源的對(duì)其輻射的光譜構(gòu)成產(chǎn)生的感覺;物體的色調(diào)則取決于人眼對(duì)光源光譜組成和物體表面反射(或透射)的各波長(zhǎng)輻射的比覺.
1.2飽和度Saturation
指顏色的純潔性.可見光譜中各單色光的飽和度最高,當(dāng)單色光中摻入白光愈多時(shí),則飽和度愈低.
1.3明度Brightness
明度是人眼感覺到顏色的明亮程度.顏色的亮度越高,眼睛就越感覺明亮,即有較高的明度.物體色的黑白系列的非光反射率的變化,在視覺上就是明度的變化,愈接近白色,明度愈高.反之,愈接近黑色,明度愈低
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LED器件顏色評(píng)價(jià) LED器件的光輻射和自然界的所有顏色一樣會(huì)對(duì)人眼產(chǎn)生視覺刺激,人們根據(jù)自己的感受評(píng)價(jià)LED器件的顏色特性,為主觀性,必須用物理的方法來(lái)對(duì)顏色進(jìn)行計(jì)量(色度學(xué)).目前在實(shí)際應(yīng)用中常有術(shù)語(yǔ)誤用情況等問(wèn)題,因此完全有必要計(jì)量問(wèn)題作敘述,以供參考. 1顏色的心理屬性和術(shù)語(yǔ) 人們根據(jù)顏色的外貌,按直觀顏色視覺的心理感受,對(duì)顏色進(jìn)行系統(tǒng)的歸納和排列,給以相應(yīng)的文字描述和數(shù)字標(biāo)記彩色和非彩色兩大類:非彩色是指白色,黑色和各種深淺不同的灰色.它們構(gòu)成所謂的黑白系列,研究表明顏色有三種心以用色調(diào)、飽和度、明度來(lái)描述.1.1色調(diào)Hue 表示顏色相互區(qū)分的屬性.可見光譜中不同波長(zhǎng)的光輻射在視覺上表現(xiàn)為不同的色調(diào),如紅、綠、藍(lán)和黃等.光源的對(duì)其輻射的光譜構(gòu)成產(chǎn)生的感覺;物體的色調(diào)則取決于人眼對(duì)光源光譜組成和物體表面反射(或透射)的各波長(zhǎng)輻射的比覺.1.2飽和度Saturation 指顏色的純潔性.可見光譜中各單色光的飽和度最高,當(dāng)單色光中摻入白光愈多時(shí),則飽和度愈低.1.3明度Brightness 明度是人眼感覺到顏色的明亮程度.顏色的亮度越高,眼睛就越感覺明亮,即有較高的明度.物體色的黑白系列的非光反射率的變化,在視覺上就是明度的變化,愈接近白色,明度愈高.反之,愈接近黑色,明度愈低
很高興能夠看到你的更多的介紹.
希望大家以后能夠有更多交流的機(jī)會(huì), 從基礎(chǔ)做起, 一起見證并推動(dòng)LED的相關(guān)應(yīng)用.
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