什么是LED灯?LED灯是一种电致发光半导体芯片,用银胶或白胶固化在支架上,然后芯片和电路板用银线或金线连接,外围用环氧树脂密封保护内部芯线。最后安装外壳,使led灯具有良好的抗震性能。
白光LED通常由两种方法形成。第一种方法是利用“蓝光技术”和荧光粉形成白光;二是多种单色光混合方式。这两种方法已经成功地制造了白光器件。德国海拉公司利用白光LED研制出飞机阅读灯。澳大利亚首都堪培拉的一条街道已经使用白色LED作为街道照明。中国的城市交通管理灯也在用白色led取代早期的交通秩序指示灯。可以预见,在不久的将来,白光LED必将进入家庭,取代现有的照明。
常见的白光LED光源灯的波长范围是多少?白光LED的波长范围是450-460纳米。
各种光源的光谱比较。可见光的波长范围是360-830NM,LED光的波长都在可见光范围内,如图。
荧光灯管发出的光有360NM以下的紫外光,如图。
白炽灯发出360-830NM以外的紫外光和红外光,如图。
LED灯和荧光灯的光谱分析:荧光灯的发光是由于灯丝放电,汞蒸气发出紫外线,激发内表面的荧光粉荧光涂料释放出波长较低的可见光。发射光的颜色由磷成分的比例控制。荧光灯的光谱是线性光谱,其线性光谱分布在连续光谱上,如下图所示:
LED光谱:目前大部分LED都是由蓝光芯片激发一种或多种荧光粉,最后蓝光和荧光粉发出的光混合成白光。因此,一般LED的光谱会有两个以上的峰值,而其他波长范围的辐射强度相对较低。所以LED光源的光谱也是线性光谱,分布在辐射强度较低的连续光谱上,如下图所示:
从上面可以看出,荧光灯和led的光谱在连续光谱的基础上有峰值线性光谱,与太阳光和白炽灯的全光谱不同。
我们来分析一下不同光谱对人眼的影响。
我们知道人眼对光的感知的明暗有这样一种归纳变化(图3):人眼对光的感知的明暗与光的波长有关。在光线充足(视觉明亮)的情况下,人眼对550nm左右的黄绿色光最敏感;在弱光照(暗视觉)条件下,对510nm左右的蓝绿光最敏感,视觉敏感函数左移。
我们可以这样解释视觉敏感函数:人眼有三种视锥细胞,分别对红、绿、蓝光敏感,如上图4所示。随着三个感光细胞接受光刺激程度的不同,会产生多种色彩感受。三条曲线叠加就是明视觉的视觉敏感度曲线,人眼对蓝光的敏感度远低于对红光和绿光的敏感度。
全光谱的太阳光和白炽灯虽然显色性高,但实际上包含了很多难以分辨且对人眼有害的光谱。优质的照明光源需要保护好人的视力,根据相对视觉灵敏度曲线的规律,可以过滤掉难以分辨且对人眼有害的光谱。假设使用的照明光源只发出人眼最敏感的三种谱线,即蓝、绿、红。这似乎满足了人眼对照明的需求,同时也防止了不可见的有害射线对人眼的影响。但是这个假想光源的显色性会很差。所以为了保证显色性,我们理想的光源还是需要连续的背景光谱。因此,仅从保护视力的角度来看,荧光灯和LED的光谱在峰值上有线性光谱
值得一提的是,荧光灯的光谱中存在这样一个隐患:当荧光灯点亮时间增加时,荧光物质会发生老化现象,低压汞蒸气放电产生的短波紫外线会透射出去,对人的视力造成伤害。所以从长远来看,LED光谱比荧光灯更有利于人类视力。