白色LED在中间视觉状态下发光效率.doc

白色LED在中间视觉状态下的发光效率1. 集成微系统重点实验室，北京大学深圳研究生院，深圳518055 ，中国2. Lemnis照明Inc.s斯海尔托亨博斯，荷兰根据白昼视觉传统眼灵敏度函数是不适用在黄昏黎明视觉状态。在中间视觉，研究使用明视和暗视觉状态灵敏度的功能。和哪个环节与明视觉和暗态的黄昏黎明敏感性模型。基于该模型，黄昏黎明视觉的发光效率被计算并应用到LED光源的光谱分布。结果表明，市售的YAG磷光体的发光效率转换白光LED是最多在黄昏黎明视觉172.7流明/瓦，这是比白昼视觉状态高67.2 。我们还得出这样的结论LED的最佳光谱功率分布将大大增加黄昏黎明的发光效率。文献标识码：A文章编号： 1673至1905年（ 2009年） 04-0265-3DOI 10.1007 / s11801-009-9026-6 人眼具有在不同的环境光条件，其中， 0.001烛光/平方米和3坎德拉/平方米之间黄昏黎明照明条件落入不同的视觉反应。户外照明一般落入中间视觉区域。迄今为止，在CIE没有制订为中间视觉的测光标准。所有在市场上买到的照明检测仪器是基于所述明视状态下的光度标准的V （ ） ，不能准确地反映人眼的复杂性。因此，更精确的发光效率的计算是必需的，以反映人类感知的光源在不同的照明条件。 在LED固态照明是一种新型高效固体光源。在本文中，基于所述中间视觉模型和实验数据中，LED的光谱发光效率为中间视觉计算，并且获得最佳的黄昏黎明光谱发光效率，通过优化LED的光谱分布，这将是为有效照明夜间至关重要。 在这两种明视和暗亮度状态，光谱响应的型号比较齐全 。然而，黄昏黎明照明条件下，在视网膜上两个杆和视锥是，与活性及其比率与背景亮度而变化。因此，发光效率也变化。 欧盟MOVE项目组8 研究了反应时间，对比阈值等的实验结果，并提出了相关的明视和暗态的功能的黄昏黎明发光效率模型，如图当量（1）M + = , (1)其中V MES （ ， x）是在黄昏黎明照明条件的光谱发光effic ACY函数， V（）和V （ ）是在明视光谱发光效率的功能和暗视状态RESP- ectively中，M （x）的是归一化因子为1 ，以保持第V MES最大值（ ， x）的 x参数值，环境亮度L b和光源的S / P是相关的。在S / P是光有效磁通量在明视觉和暗的照明条件的比率。由于在视网膜的光感受器不同的响应特性时，S / P反映了杆和视锥可以由光光谱刺激的比率。 从Rea的MS中的实验数据。和欧盟MOVE项目组107中，x和S / P关于各种背景亮度（L B）之间的关系示于图1 。 在黄昏黎明状态下，发光效率可以为每个x被确定为如图2所示。在图2中，在x = 0时，该曲线对应于暗分光亮度功效，其中在507纳米，具有1700流明/瓦的最大的视觉效灵敏度峰值;在x = 1时，曲线对应于视光谱亮度功效，其中在555纳米，具有683流明/瓦的最大功效的灵敏度峰值。对于在0至1的范围内的x值，所述曲线对应于黄昏黎明视觉和其峰值灵敏度波长和相关的发光效能是在明视觉和暗态之间。 可以通过计算它的发光效率在明视和暗状态才能得到的LED的S / P值。 x参数可以根据背景亮度来确定，并且进一步在发光效率响应曲线V MES （ ，X ）可以得到如图2所示。改写等式（ 1）为式（ 2）中，我们可以表示黄昏黎明发光效率为明视觉和暗态的发光效率的线性组合。(2) 其中V MES （ ， x）是在黄昏黎明发光效率响应函数，公里（ x）是最大发光效率与单元的流明/瓦特， kp为白昼视觉的最大发光效率，它等于683流明/瓦特， KS是黄昏视觉，它等于1700流明/瓦的发光效率最高。 x参数表征黄昏黎明状态，并确定所述公里（ x）中，这是它的最大的发光效率。 LED光源S（ ）的光谱能量分布，并给出的黄昏黎明视觉L MES （x）的所述LED的发光效率可以如下得到，(3)其中L MES （x）是在LED黄昏黎明发光效率，单位是流明/瓦。 x参数是关键一个用于中间视觉响应函数V MES （ ， x）中，其由源极S / P值和背景的亮度来确定。我们研究了三种类型的白光LED ，这是克里XLamp XR -E系列的350毫瓦在350 mA时辐射通量。光源答：冷白， XREWHT - L1-0000-00C01 ，色温8000 K表;光源B：中性白色， XREWHT -L1-0000-00BE4 ，色温4500 K表;光源C：暖白光， XREWHT - L1-0000-009E7 ，色温3500 K.图3是标准化的光谱功率分销这三个LED指示灯。 来自LED的光谱分布和辐射通量，所述荧光体的转换效率（ ），估计，为86 ，80 和76 的A ，B和C分别随着和LED的光谱功率分布，可以得到S / P值和适光（L P）的发光效率和暗态（L S） ，如下，(4) 部分L P和L S的单位皆为流明/瓦。基于所述谱功率分布S （）和上述方程时，结果示于表1 。 表1 明视和暗光效的LED为从S / P在表1和背景亮度（L b）中， x参数可以为每个光源被确定为如图1所示。表2列出了用于L b上的x参数在0.03cd / m 2时， 0.10烛光/平方米和0.30坎德拉/平方米以下。 表2 在x参数下的各种背景亮度白光LED黄昏黎明发光效率响应函数，V MES （ ， x）中，被确定为一个给定的x的参数。图3绘出对于L b上的光谱功率分布和发光效率为LED（ A，B， C）的在0.10坎德拉/ m 2以下。相应的发光效率示于表3 ，其中三个白色LED的黄昏黎明发光效率分别为67.2 ， 33.1和20.5 ，比明视状态的高。下的黄昏黎明视觉中，LED的发光效率比白昼视觉的更高，并且峰值光谱响应转移到更短的波长。通过计算测试光源光谱功率分布，所述适光发光效率和黄昏黎明视觉中之间的区别是显而易见的。由于光米，光度装置通常校准到明视响应，直接扩展的适光测量和设计方法，该中间视觉条件是不适用的。图3 光谱功率分布和发光效率为发光二极管（ A，B， C表3 LED光源的发光效率（A ， B， C）中mescopic愿景 如在0.10烛光/平方米，见于表3 ，在黄昏黎明视觉状态，冷白光LED的发光效率比一个暖白色LED的高53。白色LED此处通过YAG荧光粉转换的蓝色光（450纳米）的一部分，以一个宽黄色光谱进行。凉爽白光LED （A）可以被视为自然的白光LED （B）的具有更多的蓝色内容或更少黄色频谱变换，而暖白色LED （C）的被认为是更黄色和红色光谱。 由于眼睛是在黄昏黎明视觉的蓝绿色区域更加敏感，我们可以优化的LED光谱以得到优化的发光效率和显色指数为给定的照度。 L