LED照明适合于混光使用的主要特性

  并非所有的光源都适合于混光和调光,而LED具有谱线窄、在工作电压范围内发光亮度与正向电流近似成正比、响应速度快和体积小的特点,使其非常适合于混光使用。
  2.1 光谱特性
  理论和实践证明,发光的波长和频率取决于选用半导体材料的能隙Eg,其公式如下[1]:
  Eg=hv/q=hc/(λq) (1)
  λ=hc(qEg)=1240/Eg (nm) (2)
  式中:λ为发光波长,v为电子运动速度,h为普朗克常数,q为载流子所带电荷,c为光速。
  由于不同材料的能隙不同,所以由不同材料制成的发光二极管可发出不同波长的光。发光二极管所发出的光不是纯单色光,但是,除了激光外,它的谱线宽度都比其它光源所发出的谱线窄。例如砷化镓发光二极管的谱线宽度只有25nm。因此,可以近似认为是单色光,几种不同颜色的LED通过合理混光后可以得到比较纯正的其它色光。
  2.2 电流/发光亮度特性
  在正向导通之前,LED中几乎无电流流过,当电压超过开启电压时,电流就急剧上升。因此,LED属于电流控制型半导体器件,其发光亮度L(cd/m2)于正向工作电流IF近似成正比[2]:
  L=KIFm (3)
  式中:K为比例系数。
  在小电流范围内(IF=1~10mA),m=1.3~1.5,当IF>10mA时,m=1,式(3)可简化为:
  L=KIF (4)
  即,LED发光亮度与电流成正比。使用时应根据所要求的显示亮度以及具体的LED参数来选取合适的IF值,这样既保证亮度适中,也不会损坏LED,若电流过大,就会烧毁LED的PN结。因此,可以在LED的工作电流范围内通过调节流过LED的电流来调节LED的亮度。
  2.3 响应时间特性
  LED照明的响应时间是标志其反应速度的一个重要参数,尤其是在脉冲驱动或电压调制时显得非常重要。
  LED的时间响应特性指LED随电信号变化启亮和熄灭的延迟特性,用响应时间来描述,响应时间包括上升时间和下降时间,上升时间是从接通电源使LED的发光亮度达到正常亮度10%开始到LED的发光亮度达到正常亮度90%所经历的时间,下降时间是LED断电后,发光亮度由正常值的90%下降到正常值的10%所经历的时间。LED响应时间主要取决于载流子的寿命、器件的结电容和电路阻抗,与流过管子的电流大小无关。不同种类LED的响应时间是不同的,即使是同类LED其响应时间也有差别,一般在5纳秒至500纳秒之间。
  因此,LED可利用交流供电或脉冲供电获得调制光或脉冲光,调制频率可高达几十兆赫,并且LED的高频亮灭及亮灭次数不会影响其使用寿命。
  2.4 LED体积小
  在景观照明应用中,要产生全彩动态变化效果,就需要将红、绿、蓝光LED根据配色要求按一定比例构成发光单元,在同一个发光单元中,LED应紧密排列,这样可使得各LED的光斑在观赏者眼中成像重叠,相邻发光单元中心距应相同,并且该中心距应满足:
  D≥2Ltan(θ/2) (5)
  式中:D为相邻发光单元的最小中心距,L为正常使用时观看点与光源部位的垂直距离,θ为人眼最小分辨角。
  LED体积小的特性也比较适合于混光使用。

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