同等功率下LED發(fā)光二極管亮度差異的核心原因是光效不同,即單位電功率轉(zhuǎn)化為可見光的效率存在差異,具體由以下4個(gè)關(guān)鍵因素決定:
a.芯片本身的性能差異——最核心的因素
發(fā)光材料與技術(shù):不同材質(zhì)(如藍(lán)寶石、碳化硅襯底)、不同制程的芯片,電子與空穴復(fù)合發(fā)光的效率(內(nèi)量子效率)天差地別。
芯片尺寸:在同等電流下,更大尺寸的芯片通常能承受更高功率,減少電流密度過高導(dǎo)致的光效下降。
b.封裝工藝與材料——直接影響光的輸出效率
熒光粉質(zhì)量與配比:白光LED依賴藍(lán)光芯片激發(fā)熒光粉,熒光粉的轉(zhuǎn)化率、穩(wěn)定性和配比,決定了最終白光的亮度和色溫。劣質(zhì)熒光粉會導(dǎo)致大量光被吸收或轉(zhuǎn)化為不可見光。
封裝膠水:高透光率的硅膠/環(huán)氧樹脂能減少光在封裝層的損耗,而劣質(zhì)膠水會因發(fā)黃、透光差降低亮度。
支架與散熱:封裝支架的熱傳導(dǎo)能力影響芯片工作溫度,溫度越高光效越低(光衰);同時(shí),支架的反光杯設(shè)計(jì)也會影響光的出射角度和集中度。
c.驅(qū)動電流與工作溫度——工作狀態(tài)的影響
驅(qū)動電流:LED光效并非恒定,存在一個(gè)“最佳電流”。超過或低于這個(gè)電流,即使總功率相同(功率=電壓×電流),實(shí)際亮度也會下降。
工作溫度:高溫會顯著降低芯片的內(nèi)量子效率,加速熒光粉老化,導(dǎo)致相同功率下亮度大幅降低,這也是散熱設(shè)計(jì)重要的原因。
d.光譜與色溫——人眼感知的“亮度”差異
人眼對不同波長的光敏感度不同(遵循“明視覺函數(shù)”),相同光通量(單位流明lm)下,黃綠色光看起來比紅光、藍(lán)光更亮。
兩款LED發(fā)光二極管的實(shí)際光通量相同,若色溫不同(如暖黃光vs冷白光),人眼主觀感受到的“亮度”也會有差異,通常冷白光因含更多人眼敏感的綠色光成分,會顯得更亮。
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