几种照明光源的发光特性比较与分析

蒋 辉，顾菊观，吴平辉，万小舟

(湖州师范学院，浙江湖州 313000)

由于传统光源的优点过于单一，如白炽灯显色性好，但光效低;高压钠灯光效较高，但显色性较差［1］。针对这些特点，开发、设计新型照明光源已成为照明

行业亟待解决的问题之一。发光二极管具有体积小、寿命长、亮度高、低热量、环保等优良特性［2］，被喻为“第四代光源”［3-4］，有希望成为未来主要光源之一。但是，与白炽灯、节能灯、荧光灯、高压钠灯等传统光源相比，无论是在发光原理还是在发光强度特性上都存在显著的区别［5-6］。因此，对各种照明光源的发光特性进行研究对开发、设计新型照明光源的具有重要指导意义。

1 实验方法与结果

实验选取40 W的普通白炽灯、20 W螺旋型OSRAN节能灯和22 W的3U型PHILIPS节能灯、20 W荧光灯、84 W的高压钠灯、8 W的LED节能灯、7 W的LED荧光灯为待测光源，在暗室且恒温条件下采用杭州远方GO-R5000全空间分布光度计分别对它们进行测试，该分布光度计具有测量速度快、精度高的特点，其工作原理图见图1。

图1 GO-R5000全空间分布光度计的原理图

通过对白炽灯、节能灯、荧光灯、高压钠灯、LED节能灯、LED荧光灯光源的实验测量，获得了它们相对应的配光曲线及三维光强分布图，分别如图2～8所示。

图2 40W白炽灯的配光曲线及三信光强分布

图3 20W螺旋型节能灯的配光曲线及三维光强分布

图4 22W的3U型节能灯的配光曲线及三维光强分布

图5 20W荧光灯的配光曲线及三维光强分布

图6 84W高压钠灯配光曲线及三维光强分布

图7 8W的LED节能灯配光曲线及三维光强分布

图8 7W的LED荧光灯配光曲线及三维光强分布

对上述测量结果图分析可知，LED节能灯、LED荧光灯与白炽灯、节能灯、荧光灯、高压钠灯等传统光源相比，无论是在配光曲线还是在三维光强分布特性上都存在显著的差异，经过总结可获得各者的发光特性参数见表1～表2。

表1 传统照明光源的发光特性

表2 LED照明光源发光特性

由表1和表2可见，各种光源的峰值光强、光通量、光效是不同的。根据光强的定义:光源在指定方向的单位立体角内所发出的光通量，光通量不同，则光强大小不同。因此，对传统照明光源中的节能灯而言，螺旋型灯具的光强、光效和光通量都要比U型的大。对于LED照明光源而言，电流大，注入的电子数目也就越多，则光通量越大，在功率相同的情况下，LED照明光源的光通量、光强、光效等光学参数都要比传统照明光源的大。目前商品化的LED灯具主要是白光LED，对获取白光LED的方式大体有以下几种:一是多芯片组合方式即光色混合成白光LED;二是单一芯片荧光体转换的白光LED;三是单一芯片非荧光体转换的白光LED;四是量子阱白光LED，其主流方案是荧光体转换成白光LED。白光LED在取代传统照明体系的进程中，它的功率相对较小，因此荧光体转换白光LED的研究与开发，将成为LED照明工程的主题，发光材料的研究与新体系的探寻也将成为前导课题。

2 结 语

本文通过实验测量获得了若干种传统光源和LED照明光源的配光曲线及三维光强分布图并比较分析了它们的发光特性，实验结果可为新型照明光源的设计提供实验参考依据。

［1］ 方志烈．半导体照明技术［M］．北京:电子工业出版社，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照明技术进展及产业和市场现状［J］．灯与照明，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］ 徐芙姗．LED发光强度空间分布特性测试方法及系统的研究［D］．杭州:浙江大学，2006．

［6］ 陈伟明，夏零琴．传感器和Oringin7．0软件在电脑控制光强与距离关系的实验中应用［J］．大学物理实验，2013，3(26):73-75．