与LED有关的光度学、色度学基础知识

20112011--1212--2727厦门华联电子有限公司厦门华联电子有限公司与LED有关的光度学、色度学基础知识Summer20112011--1212--27272of75目录辐射度量与光度量1波长与光谱分布2色品图与色温3色坐标分档4显色指数520112011--1212--27273of75目录辐射度量与光度量1波长与光谱分布2色品图与色温3色坐标分档4显色指数520112011--1212--27274of75辐射度量与光度量10nm10nm66电磁波频谱电磁波频谱————可见光的波长可见光的波长20112011--1212--27275of75辐射度量与光度量电磁波频谱电磁波频谱————红外线的波长红外线的波长20112011--1212--27276of75辐射度量与光度量850nm940nmLED红外线波长30000～10000003000～30000760～3000医学领域4000～100003000～40001000～3000按红外光谱划分8000～140003000～50001000～3000按大气的三个波段划分远红外线区nm中间红外线区nm近红外线区nm红外线分类红外线的波段划分红外线的波段划分20112011--1212--27277of75辐射度量与光度量平面角和立体角在光度学物理量的基本定义中都要引用到立体角这一概念，而且立体角在照明计算中也经常用到AsA＇r(b)oΩlαoB(a)Arα=rlΩ=2rS平面角和立体角平面角和立体角当S=时，S对应的立体角为单位立体角，称为球面度（对应角度），以符号sr表示。2r围绕球心O点的总立体角Ω=4πsr；围绕一点光源的立体角就等于4πsr。20112011--1212--27278of75辐射度量与光度量有关辐射的几个定义有关辐射的几个定义1、辐射能（Qe）：以辐射形式发射、传播或接受的能量，单位J，焦耳；radiantenergy2、辐射通量（Φe）：又称辐射功率(radiantpower)，以辐射形式发射、传播或接radiantflux收的功率，单位W，瓦；Φe==ddQe/dt；即单位时间内接受的辐射能；3、辐射强度（Ie）：在给定的方向上的立体角元（dΩ）内，离开点辐射源的辐radiantintensitydΦe与dΩ的比值。单位：的比值。单位：W/W/srsr；；Ie=dΦe/dΩ；即单位立体角的辐射通量。；即单位立体角的辐射通量。ddΩddΦeSS点辐射源的辐射强度点辐射源的辐射强度20112011--1212--27279of75辐射度量与光度量2r4、辐射出射度（Me）：单位面积辐射源所发射的辐射通量，，Me=Me=dΦe/ddSS，单位，单位:W/m:W/mradinatradinatexitanceexitance有关辐射的几个定义有关辐射的几个定义2222dSdSdΦeSSdAdAdΦeAA5、辐射亮度（Le）：Lee==dIe/dScosdScosθθ，单位：，单位：W/(W/(srsr··mm))radianceradiancedΦeθθddΩΩdSdSSSMeLeEe6、辐射照度（Ee）：单位面积所接收的辐射通量，EEee==dΦe/dAdA，单位：，单位：W/mW/mirradianceirradiance2220112011--1212--272710of75辐射度量与光度量辐射能与光辐射度量与光度量的对应和转换辐射度量与光度量的对应和转换辐射量与光度量都是与能量有关的量。辐射量与光度量都是与能量有关的量。辐射量是物理的、客观的，辐射量是物理的、客观的，表示某辐射源客观上发射出的辐射能的大小；表示某辐射源客观上发射出的辐射能的大小；光度量是生理的，主观的，光度量是生理的，主观的，表示人的视觉系统主观上感受到的那部分光辐射能的强表示人的视觉系统主观上感受到的那部分光辐射能的强度，只针对可见光范围内的辐射能量。度，只针对可见光范围内的辐射能量。20112011--1212--272711of75辐射度量与光度量Km最大光谱光效能=683lm/W，对应波长λ=555nm00.20.40.60.81.0υ400500600700nmλ（）υλ作为光度量——客观评价的物理量，必须要规定和使用世界上认可并适用的标准人眼和它的光谱灵敏度数值，这就是目前已被公认的光谱光效率υ（λ）也称视见函数辐射辐射度度量与光度量的对应和转换量与光度量的对应和转换转换公式转换公式20112011--1212--272712of75辐射度量与光度量辐射度量与光度量的对应和转换辐射度量与光度量的对应和转换辐射能Qe，单位J光量Qv，单位m·s辐射通量Φe，单位J/s光通量Φv，单位lm辐射强度Ie，单位W/sr辐射出射度Me，单位W/m辐射照度Ee，单位W/m2222光强Iv，单位cd(lm/sr)光出射度Mv，单位lm/m光照度Ev，单位lux22辐射亮度Ee，单位W/m光亮度Lv单位lm/m222220112011--1212--272713of75辐射度量与光度量有关光度量的几个定义有关光度量的几个定义1、光量（Qv）：光的数量，单位：lm·squantityoflight2、光通量（Qv）：光源在单位时间内发出的光量的总和，单位：lmluminousflux3、发光强度（Iv）：光源在特定方向上单位立体角内所发射的光通量，luminousintensity单位：cd（candela，坎德拉），lm/sr4、光出射度（Mv）：单位面积光源发出的光通量，单位：lm/mluminousexitance5、光照度（Ev）：被照物体单位面积接收到的光通量，illuminance单位：lux（勒克斯），lm/m6、光亮度（Lv）：光源在每单位面积上的发光强度，单位：cd/mluminance22222220112011--1212--272714of75辐射度量与光度量光通量的实例数值光通量的实例数值10500100W高压钠灯200036W节能灯90018W节能灯1000100W白炽灯54060W白炽灯光通量（lm）光源20112011--1212--272715of75辐射度量与光度量光照度的实例数值光照度的实例数值100000正午露天地面的照度1000～10000夏天太阳不直接照到露天的地面照度200事业部办公桌面照度0.2满月时，地面上产生的光照度0.0003无月亮的夜晚，光在地面上产生的光照度光照度（lux）场景描述20112011--1212--272716of75辐射度量与光度量光亮度的实例数值光亮度的实例数值10人眼能看到的最小阈值10没有月亮的夜空2500地球上看到的满月表面8×10乙炔焰500～1500×10钨丝白炽灯190×10在地面上看到的太阳光亮度（cd/m）场景描述774444--44--662220112011--1212--272717of75目录辐射度量与光度量1波长与光谱分布2色品图与色度量3色坐标分档4显色指数520112011--1212--272718of75波长与光谱分布波长及波长范围波长及波长范围★★可见光、红外光是一种可见光、红外光是一种电磁波电磁波，具有波长特性；，具有波长特性；★★可见光波长范围：可见光波长范围：380nm380nm～～780nm780nm（（800nm800nm）；）；★★红外光波长范围：红外光波长范围：780nm780nm～～1mm1mm；人体辐射波长：；人体辐射波长：9650nm9650nm；；LEDLED：：850nm850nm，，940nm940nm★★几乎不存在单一波长的光，绝大部分光由各种波长的光线组成，各波长的辐射几乎不存在单一波长的光，绝大部分光由各种波长的光线组成，各波长的辐射强度不尽相同强度不尽相同★★可见光波长不同的引起人眼的颜色感觉不同：可见光波长不同的引起人眼的颜色感觉不同：780nm780nm～～630nm630nm::红色；红色；630nm630nm～～600nm600nm::橙色；橙色；600nm600nm～～570nm570nm::黄色；黄色；570nm570nm～～500nm500nm::绿色；绿色；500nm500nm～～470nm470nm::青色；青色；470nm470nm～～420nm420nm::青色；青色；420nm420nm～～380nm380nm::紫色。紫色。20112011--1212--272719of75波长与光谱分布光谱：光谱：是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按光按波长波长（或频率）大小而依次排列的图案，全称为（或频率）大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。光学频谱。光谱及相对光谱能量分布光谱及相对光谱能量分布太阳光谱：太阳光谱：太阳光是一个连续光谱，在光谱范围内，太阳光包含了所有波太阳光是一个连续光谱，在光谱范围内，太阳光包含了所有波长的光线，每个波长的光发出强度不等的能量。长的光线，每个波长的光发出强度不等的能量。相对光谱辐射功率相对光谱辐射功率1.01.0000.50.5波长波长（（nmnm））太阳光、白炽灯、白色荧光灯相对光谱能量分布图太阳光、白炽灯、白色荧光灯相对光谱能量分布图太阳光太阳光太阳光谱太阳光谱20112011--1212--272720of75波长与光谱分布光谱及相对光谱能量分布光谱及相对光谱能量分布线光谱：线光谱：由狭窄谱线组成的光谱，低压汞灯、低压钠灯发射的为线光谱。由狭窄谱线组成的光谱，低压汞灯、低压钠灯发射的为线光谱。1.07800.40.65000.203800.8相对光谱辐射功率波长λ(nm)低压钠灯相对光谱能量分布图低压钠灯相对光谱能量分布图20112011--1212--272721of75波长与光谱分布光谱及相对光谱能量分布光谱及相对光谱能量分布LEDLED光谱：光谱：LED光辐射光谱分布有其独特的一面。它不是单色光（如激光），也不是宽光谱辐射（如白炽灯），而是介于两者之间：有几十纳米的带宽。6606406806205806005605205400.550048044004204601.0相对光谱辐射功率波长λ(nm)780Δλ=30nmΔλ=15nm单色单色LEDLED相对光谱能量分布图相对光谱能量分布图20112011--1212--272722of75波长与光谱分布光谱及相对光谱能量分布光谱及相对光谱能量分布红外红外LEDLED光谱光谱OSRAMSFH4232OSRAMSFH4232红外大功率红外大功率LEDLED光谱图光谱图20112011--1212--272723of75波长与光谱分布光谱及相对光谱能量分布光谱及相对光谱能量分布各类白光光谱：各类白光光谱：所有白光都是混合光所有白光都是混合光相对光谱辐射功率相对光谱辐射功率1.01.0000.50.5波长波长（（nmnm））太阳光、白炽灯、白色荧光灯相对光谱能量分布图太阳光、白炽灯、白色荧光灯相对光谱能量分布图太阳光太阳光20112011--1212--272724of75波长与光谱分布光谱及相对光谱能量分布光谱及相对光谱能量分布LEDLED白光光谱白光光谱20112011--1212--272725of75波长与光谱分布光谱及相对光谱能量分布光谱及相对光谱能量分布白光白光LEDLED光谱光谱LEDLED冷白光光谱冷白光光谱LEDLED白光白光++红光光谱红光光谱LEDLED暖白光光谱暖白光光谱紫光激发紫光激发RGBRGB三色荧光粉三色荧光粉20112011--1212--272726of75波长与光谱分布几种波长定义几种波长定义峰值波长峰值波长λλPP(Peak(Peak--emissionWavelength)emissionWavelength)：：光谱辐射功率最大的值所对应的波长6606406806200.51.0相对光谱辐射功率780Δλ=20nm0λp=660nm峰值波长λ(nm)光谱半波宽光谱半波宽ΔΔλλ(Full