LED光源是怎么发光的？LED光源的光学参数有哪些？

LED光源作为一种固体光源，与其他光源相比，LED光源具有无可比拟的优势：光效高，发光效率高，无辐射，显色性好，驱动电压低，可靠性高，寿命长，尺寸小等优点，被誉为继白炽灯、荧光灯、气体放电灯之后的第四代照明光源。那么，LED光源是怎么发光的？LED光源的光学参数有哪些？本文为大家做了介绍，对LED光源知识感兴趣的朋友可以了解一下！

LED光源的发光原理：

LED（发光二极管）是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的核心是一个半导体晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，空穴占主导地位，另一端是N型半导体，主要是电子。两部分连接起来时，形成一个P-N结。当电流通过导线作用于晶片的时候，电子会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光原理。

LED光源的特点：

LED光源是通过PN结来实现电光转换的，其特点有：

1.节能

LED的能量消耗较小，随着技术的进步，它将成为一种新型的节能照明光源。目前白光LED的出光效率已经达到150lm/w，远远超过了现在所有照明光源的出光效率。

2.结构牢固

LED是用环氧树脂封闭的固态光源，其结构中没有玻璃泡、灯丝等易损坏的部件。LED是一种全固体结构，因此能够经受住振动、冲击而不致引起损坏。

3.寿命长

普通白炽灯的寿命约为1000小时，荧光灯、金属卤化物灯的寿命不会超过1万小时，而LED目前的使用寿命可长达数万小时。根据研究其使用寿命可达到10万小时。

4.环保

现在广泛使用的荧光灯、汞灯等光源中都含有危害人体健康的汞，这些光源的生产过程和废弃的灯管都会对环境造成污染。LED则没有这些问题，其发光颜色纯正，不含有紫外和红外的辐射，它是一种“清洁”的光源。

LED光源的光学参数介绍：

1.视见函数

视见函数是用来反映人眼对不同波长的光的敏感程度的物理量。人眼对光辐射的敏感程度不仅与辐射强度有关，也与辐射波长有关。在可见光范围内，人眼对555nm波长的黄绿光最敏感，对红光和紫光的敏感程度最差。用V（λ）表示，计算方法如下所示：

2.辐射通量

单位时间内的辐射能量就是辐射通量。辐射通量反映的是辐射能力的强弱。用符号Фe表示。单位瓦特（W）。

3.光通量

光通量（luminous flux）是指人眼所能感受到的辐射功率，用Ф表示。光通量Ф与辐射通量Фe成正比，如下式所示：

Km被称为最大光谱光视效能。

4.显色指数

光源显色指数是衡量光源质量的标准之一。光源的显色根据其效果的差异被分为忠实显色和效果显色两种，忠实显色就是能使人眼分辨出物体的真实颜色。效果显色能够对特定的色彩进行渲染，加强其色彩中蕴含的情绪，给人带来更加丰富的视觉效果和体验。当光源在照射在物体上时，显色指数越高，表明这种光可以很好的表现物体本身的颜色；而在显色指数低的光源下，物体的颜色与物体原本的颜色相差很大。

显色指数的优劣通常是由光源的光谱来决定的。光谱可以决定光源的颜色，然而同样光色的光源可以由不同颜色的光谱组成。因此即使是相同颜色的光源，其光谱不同，显色性也是不同的。通常只有光谱成分复杂的光源才有较好的显色性，若颜色单一，其显色性差。

5.色温

色温是用来定义光源颜色的物理量。在生活中，不同色温的光源可以给我们带来不同的心理感受，营造不同的环境氛围，许多场景对光源的色温有一定要求。

通常将色温小于3300K的光源称为暖光源，将色温在3000-5000K之间的光源称为中间光源，色温大于5000K的光源为则为冷光源。对于LED灯光，暖白光光源的色温约为3000-3200K，正白光光源的色温在6000-6500K间，冷白光光源的色温一般在8000K以上。

6.发光效率

发光效率又称光效，是指一个光源的光通量与光源的电功率的比值，由于人类对不同波长光的敏感度不同，即使两种不同波长的光有相同的发光效率，但是人眼感知的亮度不同。发光效率可以反映这样的差别。发光效率是衡量光源性能的指标，目前LED的发光性能已经超过白炽灯，但还没有达到荧光灯的水平。

7.光照度

光照度指的是被照物体表面单位面积上的光通量，光照度的单位是勒克斯（lx），1lx=1lm/m²，使用光照度来表示物体表面被照明程度。表达式为：

8.亮度

亮度是指发光体或者反光体表面在单位投射面积、单位立体角内的光通量。定义亮度单位是坎德拉/平方米（cd/m²），公式为：

上式中的Ω是立体角，Φ是光通量，θ是指定方向与单位面积法线的夹角。亮度是反映发光体（反光体）表面发光（反光）强度的物理量。由于朗伯光源是一种各向同性光源，所以观察者在空间内各个方向观察的亮度相同。