LED灯具基础知识

光

LED的结构及发光原理

50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于

1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电

致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内

部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。发光二极管是一种将电流顺向通到半导体p-n结

处而发光的器件，通常采用双异质结和量子阱结构。 发光二极管的核心部分是由p型半

导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n

结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能

量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难

以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称

LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，

半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线。

1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流

明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统一工

程技术中使用的光学度量单位有重要意义。为了解和使用便利，以下将有关知

识做一简单介绍：

名称 单位 符号定义

光强度 cd

坎德拉

(Candela) I = F/Ω光源在指定方向的单位立体角内发出的光

通量。

光亮度 cd/m² 表示发光面明亮程度的，指发光表面在指

定方向的发光强度与垂直且指定方向的发

光面的面积之比。

光通量 lm

流明

(Lumen) F单位时间里通过某一面积的光能，称为通

过这一面积的辐射能通量。

绝对黑体在铂的凝固温度下，从

5.305*10³cm²面积上辐射出来的光通量为

1lm。

为表明光强和光通量的关系，发光强度为

1cd的点光源在单位立体角（1球面度）

内发出的光通量为1lm。

光照度 lx

勒克斯

(Lux)　被光均匀照射的物体，距离该光源1米处，

在1m²面积上得到的光通量是1lm时，它

的照度是1lux。

习称“烛光米”。

1. 烛光、国际烛光、坎德拉（candela）的定义

在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑

体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固

温度（约2042K获1769℃）时，沿垂直方向的发光强度为1 坎德拉。并且，烛

光、国际烛光、坎德拉 三个概念是有区别的，不宜等同。从数量上看，60 坎

德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德

拉。

2. 发强度与光亮度

发光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。Lcd是指光

源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时，则光强为

I=F/Ω，Ω为立体角，单位为球面度（sr）,F为光通量，单位是流明，对于点

光源由I=F/4 。光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发

光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。对于一

个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等

的。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，

都有相同的亮度感。

以下是部分光源的亮度值：单位cd/m²

太阳：1.5*10 ；日光灯：（5—10）*10³；月光（满月）：2.5*10³；黑白电视

机荧光屏：120左右；彩色电视机荧光屏：80左右。

3. 光通量与流明

光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光

能，称为通过这一面积的辐射能通量。各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏

感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的

明亮程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。如果用绿色光作

水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起明亮感觉的本

领比绿色光为小，光通量也小于辐射能通量。光通量的单位是流明，是英文

lumen的音译，简写为lm。绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305*10³cm²面积

上辐射出来的光通量为1lm。为表明光强和光通量的关系，发光强度为1坎德

拉的点光源在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1流明。一只40W的

日光灯输出的光通量大约是2100流明。

4. 光照度与勒克斯

光照度可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯，是英文lux的音译，也

可写为lx。被光均匀照射的物体，在1平方米面积上得到的光通量是1流明时，

它的照度是1勒克斯。有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，

使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一被照面上的照度。例如汽

车前灯、手电筒、摄影灯等。

以下是各种环境照度值：单位lux

黑夜：0.001—0.02；月夜：0.02—0.3；阴天室内：5—50；阴天室外：50—

500；晴天室内：100—1000；夏季中午太阳光下的照度：约为10*9次方；阅读

书刊时所需的照度：50—60；家用摄像机标准照度：1400。

漫反射面的亮度计算公式和相关推导如下：

L＝ρE/π

即:

亮度＝照度×反射率÷圆周率

所以：

E＝Lπ/ρ

举例：

假设你的反射面的反射率为0.7，那么 达到10×10²cd/m² 亮度所需的照度是：

E=Lπ/ρ＝1000×3.14/0.7＝4485 Lux

光强度/坎德拉、光亮度/cd/m²、光通量/流明、光照度/勒克斯

7.led灯带、led筒灯、led射灯的异同

led灯带、led筒灯、led射灯的异同

灯带

就是吊顶时，四周发光的。正常人家考虑省电，都不要灯带，要是有条件，点亮灯带确实很漂亮啊！

而LED灯带能解除大家这方面的顾虑，因为LED灯带是用LED发光，这样就使LED灯带的使用寿

命加长了可以达到5-10万不间断使用，而且比普通的灯带要节能75%的电能，LED灯带表面温度很

低这样也增长了LED灯带的使用寿命。LED灯带则是指把LED组装在带状的FPC（柔性线路板）或PCB硬板上，因其产品形状象一条带子

一样而得名。

灯带又分柔性LED灯带和LED硬灯条两种，其区别如下：

1、柔性LED灯带是采用FPC做组装线路板，用贴片LED进行组装，使产品的厚度仅为一枚硬

币的厚度，不占空间；普遍规格有30cm长18颗LED、24颗LED以及50cm长15颗LED、24颗LED、30颗LED等。还有60cm、80cm等，不同的用户有不同的规格。并且可以随意剪断、也可以

任意延长而发光不受影响。而FPC材质柔软，可以任意弯曲、折叠、卷绕，可在三维空间随意移动

及伸缩而不会折断。适合于不规则的地方和空间狭小的地方使用，也因其可以任意的弯曲和卷绕，

适合于在广告装饰中任意组合各种图案。 2、LED硬灯条是用PCB硬板做组装线路板，LED有用贴片LED进行组装的，也有用直插LED

进行组装的，视需要不同而采用不同的元件。硬灯条的优点是比较容易固定，加工和安装都比较方

便；缺点是不能随意弯曲，不适合不规则的地方。硬灯条用贴片LED的有18颗LED、24颗LED、30

颗LED、36颗LED、40颗LED等好多种规格；用直插LED的有18颗、24颗、36颗、48颗等不同规

格，有正面的也有侧面的，侧面发光的又叫长城灯条。

　LED灯带、LED灯条因为长寿命（一般正常寿命在8~10万小时）、绿色环保而逐渐在各种装饰行

业中崭露头角。LED灯带、LED灯条现在已经广泛应用于家具、汽车、广告、照明、轮船等行业。

灯带。是LED灯带的简称，大部分人说的时候不习惯名词太长，于是把前面的LED给省略了，直接

就叫灯带。这样灯带的叫法也包含了以前很多大二线、大三线、圆二线等等的直接用线材连接LED

而不用FPC或PCB的老式灯带，当然也就包含了柔性灯带和硬灯带。

灯条。这是PCB硬灯条和长城灯条的简称

LED Strip 。这是LED灯带的英文名称。Strip在Yahoo翻译的解释是“带钢”，在Google翻译

的解释是“小条”，但LED灯带在国外客户嘴里的名词就是LED Strip

　Flex LED Strip。这是柔性LED灯带的英文名称。Flex在Google翻译的解释是“挠性”，在Yahoo

翻译的解释却成了“导电线”。但国外客户说的Flex LED Strip就是我们国内大家所说的柔性LED灯

带。

　LED Light Bar。这是LED灯条的英文名词。Light Bar在Yahoo翻译的解释是“光带”，在Google

翻译的解释却成了“鉴于酒吧”。看来每个翻译都不一样啊，不过国外客户习惯叫LED灯条为LED Light Bar。

LED筒灯 是装饰用的，发出微弱的光，不过会越点越亮，很温馨。

筒灯是一种相对于普通明装的灯具更具有聚光性的灯具，一般是用于普通照明或辅助照明

射灯是一种高度聚光的灯具，它的光线照射是具有可指定特定目标的。主要是用于特殊的照明，比

如强调某个很有味道或者是很有新意的地方。LED射灯的用途就象手电筒，一般是室外用的。室内用的也有，因为品种不同，所以用途也不同。

LED射灯采用散热性能好的金属材料制成；选用各色超高亮度LED灯，经测试、老化组合而成；可

连续使用3.5万个小时； 功率：1.8W，3.5W，4W（可以自己选择）； 使用电压为DC/AC12V、24V，110/220V；

射灯的特点：

１．省电：射灯的反光罩有强力折射功能，１０瓦左右的功率就可以产生较强的光线。

２．聚光：光线集中，可以重点突出或强调某物件或空间，装饰效果明显。

３．舒服：射灯的颜色接近自然光，将光线反射到墙面上，不会刺眼。

４．变化多：可利用小灯泡做出不同的投射效果。

射灯的分类： １．下照射灯。可装于顶棚、床头上方、橱柜内，还可以吊挂、落地、悬空，分为全藏式和半藏式

两种类型。下照射灯的特点是光源自上而下做局部照射和自由散射，光源被合拢在灯罩内，其造型

有管式下照灯、套筒式下照灯、花盆式下照灯、凹形槽下照灯及下照壁灯等，可分别装于门廊、客

厅、卧室。比如电视机近旁装一盏绿色瓷罩下照壁灯，既可观物清楚又不影响看电视。雕塑造型上

方设一套筒式下照灯，可将人的视线引向艺术品上，便于品味观赏。选择下照灯，瓦数不宜过大，

仅为照亮而已，不能强光刺眼。

２．路轨射灯。大都用金属喷涂或陶瓷材料制作，有纯白、米色、浅灰、金色、银色、黑色等色调；

外形有长形、圆形，规格尺寸大小不一。射灯所投射的光束，可集中于一幅画、一座雕塑、一盆花、

一件精品摆设等，也可以照在居室主人坐的转椅后背，创造出丰富多彩、神韵奇异的光影效果。可

用于客厅、门廊或卧室、书房。

光通量：

光源每秒发出的可见光量之和，简单所就是发光量。单位：流明（Lm） 照度：

单位面积内入射的光通量，也就是光通量除以面积所得的值。单位：勒克司（Lux） 光强：

符号 I，单位 坎德拉 cd，说明 发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量 色温：

以绝对温度K来表示，即将一标准黑体加热，温度升高到一定程度时颜色开始由深红—浅红—橙黄

—白—蓝，逐渐改变，某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源之色温。

色温在3000K以下，光色偏红，给人以温暖的感觉：色温超过6000K，光色偏蓝，给人以清冷的感