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LED基本知識 (6)
LED產品中，一項重要的規格數字就是色溫，這關係到LED燈光照明產品所顯示的顏色特性，一般的燈具也都有色溫的規格。色温高低計量單位是以KelvinScale，也就是以K為單位，一開始是凱氏於鋼鐵廠內觀察到溶解金屬開始至最高温度時，金屬發亮所呈現的顏色不同，而以數據單位記錄下來，後來就產生色溫的規格表。
一、色溫的定義：
以絕對溫度K來表示，即把標準黑體加熱，溫度升高到一定程度時該黑體顏色開始深紅-淺紅-橙黃-白-藍，逐漸改變，某光源與黑體的顏色相同時，我們把黑體當的絕對溫度稱為該光源的色溫。
二、不同光源環境下的色溫：
下面是一般常見照明燈具所採用的色溫
鹵素燈 3000k
鎢絲燈 2700k
高壓鈉燈 1950-2250k
蠟燭光 2000k
金屬鹵化物燈 4000-4600k
冷色營光燈 4000-5000k
高壓汞燈 3450-3750k
暖色螢光燈 2500-3000k
晴空 8000-8500k
陰天 6500-7500k
夏日正午陽光 5500k
下午日光 4000k
三、不同色溫下的光色：
1、低色溫：色溫在3300K以下，光色偏紅給以溫暖的感覺；有穩重的氣氛，溫暖的覺；當採用低色溫光源照射時，能使紅色更鮮豔。
2、中色溫：色溫在3000–6000K為中間，人在此色調下無特別明顯的視覺心理效，有爽快的感覺；所以稱為”中性”色溫。當採用中色溫光源照射時，使藍色具有
清涼感。
3、高色溫：色溫超過6000K，光色偏藍，給人以清冷的感覺，當採用高色溫光源照時，使物體有冷的感覺。
亮度（BRIGHTNESS)通俗來說是光量的意思。單位為mcd 與CD的關係是1000mcd=1cd 其中cd是發光強度單位，意為「燭光」也稱「國際燭光」，其定義是:表面積60分之1平方公分面積的完全輻射物體，在加熱到鉑熔點(1668度)時的發光強度。與早期的LED發光二極管相比對，新型超高亮LED最顯著的特點是亮度提高了近百倍。早期LED的發光強度僅十几～几十mcd，而新型LED的發光強度最低也可達到1500mcd。知道了輝度與發光強度之間的關係，那高輝度LED就是指高發光量的LED，與普通LED相比其具有以下幾個特徴：
1、順向電壓——順向電流特徴
高輝度白光與紅光LED的VF-IF特徴具備與一般二極管相同的特徴，當順向電壓低於1.7伏特與2.8伏特以下時，幾乎沒有任何電流流動，不過一旦超過上述兩電壓，電流就開始流動，要使LED點燈的電壓隨着各產品不同，一般需要1.7伏特~4伏特左右的電壓。
2、順向電流——相對光度特徴
直流驅動時LED的亮度一直到該產品的設計值為止，通常與電流呈直線性比例，利用PWM脈衝驅動時，LED的亮度與Duty几乎呈直線性關係。
若IF=20mA亮度為1時，IF產生的相對光度特徴，那么2倍的電流亮度不會變成2倍，主要原因是增加電流，LED本身具有自我發熱特徴造成套件溫度上升，換句話說大部份的電能轉換成熱能，實際上使LED點亮的電流與施加的電流並不是呈現2倍的關係。
3、順向電流適應值
一般來說，大多數高輝度LED的適應順向電流與發光色無關都設定為20mA，雖然LED的規格書中并未明確記載，一般該值都被設定成可以充分配揮LED的效能與可靠性，也就是說規格書記載的項目，都釆用20mA點燈時的資料。同品種LED隨着各LED差異， VF會有散亂分散現象，但這並非意味著該款LED是不良品或是瑕疵品。
探尋影響LED光衰的原因
LED燈具作為新型的綠色照明燈具，節能、環保、長壽命，受到廣大客戶的追崇。但是LED光衰的問題，又是一個LED燈具不得不面對的問題。不間斷的光衰，嚴重影響了LED燈具的使用情況。
就目前來看，市場上的白光LED其光衰可能是向民用照明進軍的首要問題之一。什麼原因導致了LED的光衰呢?一般來說，針對LED的光衰主要有兩大因素：
一、LED產品本身品質問題：
1、採用的LED晶元體質不好，亮度衰減較快。
2、生產工藝存在缺陷，LED晶元散熱不能良好的從PIN腳導出，導致LED晶元溫度過高使晶元衰減加劇。
二、使用條件問題：
1、LED為恆流驅動，有部分LED採用電壓驅動原因使LED衰減過來。
2、驅動電流大於額定驅動條件。
其實導致LED產品光衰的原因很多，最關鍵的還是熱的問題，儘管很多廠商在次級產品不特別注重散熱的問題，但這些次級LED產品長期使用下，光衰程度會比有注重散熱的LED產品要高。LED晶元本身的熱阻、銀膠的影響、基板的散熱效果，以及膠體和金線方面也都與光衰有關係。
三個影響LED燈具質量光衰的因素
首先，選擇什麼樣的LED白燈。
這點很重要，LED白燈的質量可以說是很重要的因素。舉些例子，同樣的以晶電的14mil白光段晶元為代表，用普通環氧樹脂做的底膠與白光膠與封裝膠水封裝出來的LED白燈，單顆點亮在30度的環境下，一千小時后，衰減數據為發光維持率70%;如果用D類低衰膠水封裝，在同樣的老化環境下，千小時光衰為45%;如果C類低衰膠水封裝，在同樣的老化環境下，千小時光衰為12%;如果B類低衰膠水封裝，在同樣的老化環境下，千小時光衰為3%;如果A類低衰膠水，在同樣的老化環境下，千小時光衰為6%。
其次，LED燈珠工作環境溫度。
根據單顆LED白燈老化時的數據來看，LED白燈如果只有一個點亮工作，同時，它所處的環境溫度是30度的話，那麼，單顆LED白燈工作時的支架溫度不會超過45度。這個時候，這顆LED的壽命會很理想。
如果有100顆LED白燈同時點亮工作，它們之間的間隔只是11.4mm的情況下，那麼，燈堆的周邊的LED白燈的支架溫度也可能不會超過45度，但燈堆中間的那些LED白燈有可能達到65度的高溫。這個時候，對LED燈珠就是一個考驗。那麼，聚在中間的那些LED白燈，理論上光衰就會快一點，而燈堆周邊的LED白燈，光衰就會慢一點。
反正大家應該要知道，LED是怕熱的，溫度越高，LED壽命越短，溫度越低，LED壽命越長。LED理想的工作溫度當然是在負5到零度之間。但這基本上是不可能的。
所以，我們了解到LED燈珠理想的工作參數后，就盡可能的在設計燈具的時候，加強導熱，散熱的功能。反正溫度越低，LED壽命越長。
再次，LED燈珠的工作電性參數設計。
根據實驗結果，LED白燈在驅動電流越低的情況下，發射的熱量越小，當然了，亮度也就越小了。據調查，LED太陽能燈飾電路的設計，LED的驅動電流一般只是5-10mA;燈具所用的燈珠數目具大的產品，如達到500個以上的，或更多的，驅動電流一般只是10-15mA，而一般大眾化的LED應用燈飾的驅動電流，只是15-18mA，絕少有人把電流設計到20mA以上的。
而實驗結果也表明，在14mA的驅動電流下，並且，加了蓋子不透風，裡面的空氣溫度達到71度的環境下，低衰產品，千小時光衰為零，2000小時光衰為3%，這就說明這種低衰LED白燈在這樣的環境下使用已達到了它的最大限度，再大就是對它的一種損害了。
因為老化用的老化板沒有散熱功能，所以，LED工作時產生的熱量基本上是沒法傳導到外面去的。實驗上證明了這一點。老化板裡面的空氣溫度已達到了101度的高溫，老化板上的蓋子表面溫度只不過是53度，相差了幾十度。這就說明，設計的這種塑料蓋子基本上不具有導熱散熱功能。但一般的燈具設計中，都考慮到導熱散熱的功能。因此，總結來說，LED燈珠的工作電性參數的設計要根據實際情況，如果燈具的導熱散熱功能很好，LED白燈的驅動電流加大一點是沒關係的，因為LED燈珠工作產生的熱量瞬間能導出到外面，對LED沒有損害，就是對LED最好的呵護了。相反的，如果燈具的導熱散熱功能馬馬虎虎，最好把電路設計得小一點，讓它少放些熱量出來。
新的LED變色燈，也就是具備調光、調色機制的LED燈具，可產生能改變空間氣氛的效果。
LED變色燈由電容降壓式穩壓電源、LED控制器及G、R、B三基色LED陣列組成。它的外形與一般乳白色白熾燈泡相同，但點亮後會自動按一定的時間間隔變色。迴圈地發出青、黃、綠、紫、藍、紅、白色光。變色燈的變色原是三種基色LED分別點亮兩個LED時，它可以發出黃、紫、青色(如紅、藍兩LED點亮時發出紫色光)；若紅、綠、藍三種LED同時點亮時，它會產生白光。如果有電路能使紅、綠、藍光LED分別兩兩點亮、單獨點亮及三基色LED同時點亮，則發出七種不同顏色的光來。外部燈泡必須採用乳白色的。這樣才能較好的混色，不可採用透明的材料。
LED變色燈適用於家庭生日派對、節日聚會、過節過年，給節日添加歡樂氣氛：也可用於娛樂場所及作廣告燈等。比方說，藍色燈暈襯托出清晨6點的清新柔和，透過溫暖的黃色、可愛的粉紅、輕鬆的綠色，可適用於舒適場景。浪漫的丁香色可讓人想起美好的回憶，家居或商業空間就能夠依據需要搭配顏色氣氛，就不需要改變室內裝修或燈具了。
LED選購 (3)
不同使用功能的房間，應安裝不同款式、照明度的燈飾。而在購選LED燈飾時，也有五個原則需要考慮：
簡約原則：燈飾在房間中應起到畫龍點睛的作用。過於複雜的造型、過於繁雜的花色，均不適宜設計簡潔的房間。
方便原則：大部分人都經歷過更換吸頂燈燈泡的尷尬：踩著桌子、踏著椅子、昂首90度，抬雙臂過頭到2.5米高甚至更高的頂棚。選擇燈具時，一定要考慮更換燈泡方便。
節能原則：節能燈泡節電、照明度又好，也不會散發過多熱量，適用多頭燈具。節能燈泡大都是標準螺口，而吊燈有兩種口徑，一種是標準的，可以使用節能燈泡；一種是非標準的，不能使用節能燈泡。選擇時要注意：射燈大都是非節能產品。
安全原則：一定要選擇正規廠家的燈具。正規產品都標有總負荷，根據總負荷，可以確定使用多少瓦數的燈泡，尤其對於多頭吊燈最為重要，即：頭數×每隻燈泡的瓦數＝總負荷。另外潮氣大的衛生間、廚房應選用防水燈具。
功能原則：不同使用功能的房間，應安裝不同款式、照明度的燈飾。客廳應該選用明亮、富麗的燈具；卧室應選用使人躺在床上不覺刺眼的燈具；兒童房應選用色彩艷麗、款式富於變化的燈具；衛生間應選用式樣簡潔的防水燈具；廚房應選擇便於擦拭、清潔的燈具；某些需要特殊表現的地方也可選擇射燈。
LED燈具有節電效果明顯、使用壽命長、無輻射、無頻閃效應、無雜訊、光線柔和、工作電壓範圍寬等一系列特點，日益受到消費者的歡迎。
作為消費者，如何在燈具店琳琅滿目的LED燈具中選購出自己滿意的產品呢？如何判斷該燈具是否合格呢？寧波電氣安檢中心（餘姚實驗室）為大家支招，可以從以下幾個方面來鑒別。
一是包裝和商標。國家強制要求LED燈具生產廠家在產品外包裝上標出以下內容：額定電壓、電壓範圍、額定功率、額定頻率。一般說來，優質產品的商標印刷質量好，標誌清晰可辨，用軟濕布擦拭不易擦掉，且有生產廠家的商標及相關認證標誌。
二是燈管外觀。外觀上應無裂縫、鬆動和介面間被撬過的痕跡。在安裝、拆卸過程中，燈頭不應有鬆動或歪頭現象。燈的塑料殼必須選那種工程塑料阻燃型的，特點是其表面有類似磨沙玻璃的質感。而普通塑料表面較光滑、有光澤，但易變形且易燃，是禁止用於節能燈生產的。
三是工作狀態。LED燈具在正常工作狀態下，溫升應比較低，如果散熱條件不好，燈珠在高溫下工作，光衰會很大，燈具壽命將會大大減少。同時，燈具在點亮和關閉時，如果出現快速閃動，也說明存在質量問題。
四是工作聲音。電磁兼容是電器必須通過的項目，在LED燈具產品包裝上必須印有國家電磁兼容性測試的標誌。我們也可以通過一個小試驗來簡單判斷，帶一個中短波收音機，當燈工作時，把收音機放在附近，收音機接受到的噪音越低，說明被測燈的電磁兼容性越好。在靜音環境中聽LED燈具工作時的聲音，如果能非常明顯地聽到燈具工作的聲音，說明燈具的電源不是很好。
作為廣大不具備電氣知識的消費者，如何快速、簡單、有效地選購符合自己需求的LED產品，大致關注以下兩個指標即可。
一是功率和綜合光效。LED燈的綜合光效是指一個產品LED燈的發光效率，單位是流明/瓦。數值越高表示該燈節能效果越好，也就越省電，應該選擇流明/瓦高的LED燈具。根據使用環境來選購合適功率大小的LED燈具，就目前市場上銷售的LED燈具，16瓦功率大小的LED燈具可以達到相當於200瓦白熾燈的光通量，已足夠滿足10平方米空間的照明要求。
二是顯色指數和色溫。顯色指數是評價光源對物體顯色能力的一個指標，完美的基準光源的顯色指數為100，顯色指數越高，說明光源對物體的顏色反應越接近真實顏色。一般認為：80～100，顯色性優良；50～79，顯色性一般；小於50則被認為顯色性較差。色溫的單位為開爾文（K），紅色光源的色溫在800K～900K之間，黃白色光源色溫3,000K左右，白色光源色溫約5500K，淡藍色光源的色溫在8,000K～12,000K之間。光源色溫依個人喜好進行選擇，比如，有人喜歡暖色調燈具，那麼他可以選擇3,000K左右色溫的燈具。
品質問題 (2)
LED作為一種發光效率高、節能、使用壽命長、易維護的光源，已經在很多夜景照明工程中得到應用。不過正是由於LED因其體積小、高亮度、PN結電特性等特點，所以目前在LED品質的評價方面有許多新的問題。評判一款LED的品質優劣，不能一概而論。因為在不同的應用場合，對LED產品的性能要求也不相同。比如用於顯示的LED，看重的是其亮度、視角分佈、顏色等參數。而用於普通照明的LED，則看重光通量、顏色、顯色特性等參數。除此之外，我們要評判LED的品質優劣還要從光學、電學、和熱學輻射安全和壽命等幾方面的參數進行綜合評價。
針對功率型LED的PN結溫度從散熱性能方面考慮
為了使LED獲得較高的功率和發光效率，解決照明用功率型LED的PN結溫度及殼體散熱問題顯得尤為重要。評判LED的熱性能一般用熱阻、殼體溫度、結溫等參數表示。
針對LED的不同應用場合從光學性能方面考慮
由於作為顯示用的LED，注重的是視覺的直觀效果，所以對色溫和顯色相關指數沒什麼特別要求。與其相反的是照明用的白光LED則十分注重相關色溫和顯色指數，因為這是營造照明氣氛和效果的重要指標，但對色純度和主波長一般沒有特殊要求。目前各國正制定新的LED產業標準與測試方法，LED還可以從光通量、軸向發光強度、光束半強度角、光譜輻射帶寬、輻射通量、發光效率、發光峰值波長、相關色溫、色純度和主波長、顯色指數等參數進行評判。
針對半導體發光二極體電氣特性從LED的電性能方面考慮
LED的PN結電特性是單向非線性導電特性、低電壓驅動以及對靜電敏感等特點。不同于傳統光源的電氣特性，所以主要的測量參數包括正向驅動電流、正向壓降、反向漏電流、反向擊穿電壓和靜電敏感度等。
針對LED光源對生物或人體的輻射安全方面考慮
由於LED是窄光束、高亮度的發光元件，其輻射可能對人眼視網膜產生危害，所以，國際電工委員會IEC對於不同場合應用的LED規定了其有效輻射的限值要求和測試方法，這也是評判LED品質優劣的一個重要因素。其中，歐盟與美國把LED的輻射安全檢測做強制性要求執行。
LED工作的可靠性和壽命的長短
尤其是LED作為LCD背光源和大螢幕中這兩項指標就顯得更加重要。我們所評價LED的壽命長短並不是指從使用到損壞的可用週期，而是指LED在額定功率條件下，光通量衰減到初始值的規定百分比時所持續的時間。所持續的時間越長，LED的壽命也越長。
探尋影響LED光衰的原因
LED燈具作為新型的綠色照明燈具，節能、環保、長壽命，受到廣大客戶的追崇。但是LED光衰的問題，又是一個LED燈具不得不面對的問題。不間斷的光衰，嚴重影響了LED燈具的使用情況。
就目前來看，市場上的白光LED其光衰可能是向民用照明進軍的首要問題之一。什麼原因導致了LED的光衰呢?一般來說，針對LED的光衰主要有兩大因素：
一、LED產品本身品質問題：
1、採用的LED晶元體質不好，亮度衰減較快。
2、生產工藝存在缺陷，LED晶元散熱不能良好的從PIN腳導出，導致LED晶元溫度過高使晶元衰減加劇。
二、使用條件問題：
1、LED為恆流驅動，有部分LED採用電壓驅動原因使LED衰減過來。
2、驅動電流大於額定驅動條件。
其實導致LED產品光衰的原因很多，最關鍵的還是熱的問題，儘管很多廠商在次級產品不特別注重散熱的問題，但這些次級LED產品長期使用下，光衰程度會比有注重散熱的LED產品要高。LED晶元本身的熱阻、銀膠的影響、基板的散熱效果，以及膠體和金線方面也都與光衰有關係。
三個影響LED燈具質量光衰的因素
首先，選擇什麼樣的LED白燈。
這點很重要，LED白燈的質量可以說是很重要的因素。舉些例子，同樣的以晶電的14mil白光段晶元為代表，用普通環氧樹脂做的底膠與白光膠與封裝膠水封裝出來的LED白燈，單顆點亮在30度的環境下，一千小時后，衰減數據為發光維持率70%;如果用D類低衰膠水封裝，在同樣的老化環境下，千小時光衰為45%;如果C類低衰膠水封裝，在同樣的老化環境下，千小時光衰為12%;如果B類低衰膠水封裝，在同樣的老化環境下，千小時光衰為3%;如果A類低衰膠水，在同樣的老化環境下，千小時光衰為6%。
其次，LED燈珠工作環境溫度。
根據單顆LED白燈老化時的數據來看，LED白燈如果只有一個點亮工作，同時，它所處的環境溫度是30度的話，那麼，單顆LED白燈工作時的支架溫度不會超過45度。這個時候，這顆LED的壽命會很理想。
如果有100顆LED白燈同時點亮工作，它們之間的間隔只是11.4mm的情況下，那麼，燈堆的周邊的LED白燈的支架溫度也可能不會超過45度，但燈堆中間的那些LED白燈有可能達到65度的高溫。這個時候，對LED燈珠就是一個考驗。那麼，聚在中間的那些LED白燈，理論上光衰就會快一點，而燈堆周邊的LED白燈，光衰就會慢一點。
反正大家應該要知道，LED是怕熱的，溫度越高，LED壽命越短，溫度越低，LED壽命越長。LED理想的工作溫度當然是在負5到零度之間。但這基本上是不可能的。
所以，我們了解到LED燈珠理想的工作參數后，就盡可能的在設計燈具的時候，加強導熱，散熱的功能。反正溫度越低，LED壽命越長。
再次，LED燈珠的工作電性參數設計。
根據實驗結果，LED白燈在驅動電流越低的情況下，發射的熱量越小，當然了，亮度也就越小了。據調查，LED太陽能燈飾電路的設計，LED的驅動電流一般只是5-10mA;燈具所用的燈珠數目具大的產品，如達到500個以上的，或更多的，驅動電流一般只是10-15mA，而一般大眾化的LED應用燈飾的驅動電流，只是15-18mA，絕少有人把電流設計到20mA以上的。
而實驗結果也表明，在14mA的驅動電流下，並且，加了蓋子不透風，裡面的空氣溫度達到71度的環境下，低衰產品，千小時光衰為零，2000小時光衰為3%，這就說明這種低衰LED白燈在這樣的環境下使用已達到了它的最大限度，再大就是對它的一種損害了。
因為老化用的老化板沒有散熱功能，所以，LED工作時產生的熱量基本上是沒法傳導到外面去的。實驗上證明了這一點。老化板裡面的空氣溫度已達到了101度的高溫，老化板上的蓋子表面溫度只不過是53度，相差了幾十度。這就說明，設計的這種塑料蓋子基本上不具有導熱散熱功能。但一般的燈具設計中，都考慮到導熱散熱的功能。因此，總結來說，LED燈珠的工作電性參數的設計要根據實際情況，如果燈具的導熱散熱功能很好，LED白燈的驅動電流加大一點是沒關係的，因為LED燈珠工作產生的熱量瞬間能導出到外面，對LED沒有損害，就是對LED最好的呵護了。相反的，如果燈具的導熱散熱功能馬馬虎虎，最好把電路設計得小一點，讓它少放些熱量出來。