幾種照明光源的發(fā)光特性比較與分析

蔣 輝，顧菊觀，吳平輝，萬小舟

(湖州師范學院，浙江湖州 313000)

由于傳統(tǒng)光源的優(yōu)點過于單一，如白熾燈顯色性好，但光效低;高壓鈉燈光效較高，但顯色性較差［1］。針對這些特點，開發(fā)、設(shè)計新型照明光源已成為照明

行業(yè)亟待解決的問題之一。發(fā)光二極管具有體積小、壽命長、亮度高、低熱量、環(huán)保等優(yōu)良特性［2］，被喻為“第四代光源”［3-4］，有希望成為未來主要光源之一。但是，與白熾燈、節(jié)能燈、熒光燈、高壓鈉燈等傳統(tǒng)光源相比，無論是在發(fā)光原理還是在發(fā)光強度特性上都存在顯著的區(qū)別［5-6］。因此，對各種照明光源的發(fā)光特性進行研究對開發(fā)、設(shè)計新型照明光源的具有重要指導意義。

1 實驗方法與結(jié)果

實驗選取40 W的普通白熾燈、20 W螺旋型OSRAN節(jié)能燈和22 W的3U型PHILIPS節(jié)能燈、20 W熒光燈、84 W的高壓鈉燈、8 W的LED節(jié)能燈、7 W的LED熒光燈為待測光源，在暗室且恒溫條件下采用杭州遠方GO-R5000全空間分布光度計分別對它們進行測試，該分布光度計具有測量速度快、精度高的特點，其工作原理圖見圖1。

圖1 GO-R5000全空間分布光度計的原理圖

通過對白熾燈、節(jié)能燈、熒光燈、高壓鈉燈、LED節(jié)能燈、LED熒光燈光源的實驗測量，獲得了它們相對應(yīng)的配光曲線及三維光強分布圖，分別如圖2～8所示。

圖2 40W白熾燈的配光曲線及三信光強分布

圖3 20W螺旋型節(jié)能燈的配光曲線及三維光強分布

圖4 22W的3U型節(jié)能燈的配光曲線及三維光強分布

圖5 20W熒光燈的配光曲線及三維光強分布

圖6 84W高壓鈉燈配光曲線及三維光強分布

圖7 8W的LED節(jié)能燈配光曲線及三維光強分布

圖8 7W的LED熒光燈配光曲線及三維光強分布

對上述測量結(jié)果圖分析可知，LED節(jié)能燈、LED熒光燈與白熾燈、節(jié)能燈、熒光燈、高壓鈉燈等傳統(tǒng)光源相比，無論是在配光曲線還是在三維光強分布特性上都存在顯著的差異，經(jīng)過總結(jié)可獲得各者的發(fā)光特性參數(shù)見表1～表2。

表1 傳統(tǒng)照明光源的發(fā)光特性

表2 LED照明光源發(fā)光特性

由表1和表2可見，各種光源的峰值光強、光通量、光效是不同的。根據(jù)光強的定義:光源在指定方向的單位立體角內(nèi)所發(fā)出的光通量，光通量不同，則光強大小不同。因此，對傳統(tǒng)照明光源中的節(jié)能燈而言，螺旋型燈具的光強、光效和光通量都要比U型的大。對于LED照明光源而言，電流大，注入的電子數(shù)目也就越多，則光通量越大，在功率相同的情況下，LED照明光源的光通量、光強、光效等光學參數(shù)都要比傳統(tǒng)照明光源的大。目前商品化的LED燈具主要是白光LED，對獲取白光LED的方式大體有以下幾種:一是多芯片組合方式即光色混合成白光LED;二是單一芯片熒光體轉(zhuǎn)換的白光LED;三是單一芯片非熒光體轉(zhuǎn)換的白光LED;四是量子阱白光LED，其主流方案是熒光體轉(zhuǎn)換成白光LED。白光LED在取代傳統(tǒng)照明體系的進程中，它的功率相對較小，因此熒光體轉(zhuǎn)換白光LED的研究與開發(fā)，將成為LED照明工程的主題，發(fā)光材料的研究與新體系的探尋也將成為前導課題。

2 結(jié) 語

本文通過實驗測量獲得了若干種傳統(tǒng)光源和LED照明光源的配光曲線及三維光強分布圖并比較分析了它們的發(fā)光特性，實驗結(jié)果可為新型照明光源的設(shè)計提供實驗參考依據(jù)。

［1］ 方志烈．半導體照明技術(shù)［M］．北京:電子工業(yè)出版社，2009，5:285．

［2］ CIE．CIE12721997 Measurement of LEDs［S］．Vienna:Central Bureau of the CIE，CIE Publication，1997:6242．

［3］ 沈培宏．白光LED照明技術(shù)進展及產(chǎn)業(yè)和市場現(xiàn)狀［J］．燈與照明，2006，30(2):46-52．

［4］ DanielA．Steigerwald，Jerome C．Bhat，Dave Collins，et al．Illumination With Solid State Lighting Technology［J］．IEEE Journal on selected topics in quantum electronics，2002，8(2):310-320．

［5］ 徐芙姍．LED發(fā)光強度空間分布特性測試方法及系統(tǒng)的研究［D］．杭州:浙江大學，2006．

［6］ 陳偉明，夏零琴．傳感器和Oringin7．0軟件在電腦控制光強與距離關(guān)系的實驗中應(yīng)用［J］．大學物理實驗，2013，3(26):73-75．