大多数用于测量诸如照度和亮度等光度数值的仪器，其所使用的传感器的光谱响应机制，都是模拟国际照明委员会（CIE）的明视觉标准观测曲线建立的。诸多实例表明，在昏暗的光照条件下，光对人眼的感光体、视杆细胞和视锥细胞的刺激与使用明视觉时是不同的，而与使用暗视觉与中间视觉时的情况更为相似。此外，如今的白光 LED 光源中所使用的蓝光 LED 外都覆盖一层黄磷，用以过滤与图4中相类似的辐射光谱，因此只使用明视觉机制的测量仪器，在光照条件不足的情况下测量出的结果，会与视觉判断的结果出现偏差。

S/P 比率

S/P 比率是暗视觉数值与明视觉数值的比率，灯具制造商通常都会对这一数值进行测量。S/P 比率是一项简单易用的指标，使得使用者可以将在暗视觉条件下对光源的亮度感觉进行量化。

常见问题：

1）  中间视觉与暗视觉应用的最常见案例有哪些？

2）  在暗视觉和明视觉观测条件下使用光度计时，会出现什么情况？

3）  如何测量 S/P 比率？

4）  哪种仪器最适合用来测量 S/P 比率？

回答

1)与2)：公共照明所使用的光源通常都是按照明视觉标准进行制作的，但是街道照明的亮度却是典型的暗视觉和中间视觉。在一座欧洲城市的地铁内，曾对使用新 LED 光源顶替传统光源而进行过一项案例研究。

在这个案例中，视觉的光照条件为中间视觉。图片中展示的两条走廊，左侧使用传统灯具进行照明，右侧则使用 LED 灯具进行照明。传统的测量仪器显示左侧走廊的光线十分充足，但是视觉判断却会觉得走廊十分昏暗。相反地，测量仪器显示右侧走廊光线不足，但是视觉判断上却会觉得走廊十分明亮。这其中并没有暗藏什么神秘的机关，只不过是因为没有正确地使用测量仪器。在某些实际应用中，有必要使用一些能够同时在明视觉（和中间视觉）条件下进行测量的仪器。

3)任何一种光源的 S/P 比率都可以使用适当的仪器测量出来，这一数值是固定的。当我们知道了某种光源的 S/P 比率之后，只需要将在明视觉条件下测得的亮度值乘以这个光源的 S/P 比率，就可以得到该光源在暗视觉条件下的亮度值。比如，某种光源的 S/P 比率为2，当我们在亮光条件下测量到这个光源的亮度为5lux，只要将这个亮度值5乘以这个光源的 S/P 比率，就会得到光源在暗光条件下的亮度，即是5 x 2 = 10 lux。如果光源的 S/P 比率为0.5，亮光条件下的光源亮度仍然为5 lux，那么这个光源在暗光条件下的光源亮度就是2.5lux。总而言之，如果光源的暗视觉/亮视觉比率（即 S/P 比率）越高（通常为高色温的光源），那么人眼在这种光源下的视觉灵敏度就越好，阅读的速度也更快，并且能降低视觉疲劳，光线更显明亮，出现阅读错误的概率也更小。

4）S/P 比率主要使用分光辐射谱仪和分光光度计来进行测量。

物体的显色性取决于照射它的光源的光谱分布，如果光谱分布发生改变，物体所的显色性也会随之变化。

显色指数（CRI）是一种衡量某种光源显色性的方法，以自然光为参照物，并以孟塞尔(Munsell)色彩系统中的八种颜色作为样本。将这八种颜色各自的测量结果加以平均，就得出了显色指数。显色指数的最高值为100。同样可以通过饱和度更高的样本来计算出某些特定色彩的显色指数。（如图2）

如何选择光源

必须选择与待测光源色温一致的标准光源（如图3）：

n        当色温高于5,000K时，选择色温相同且符合国际照明委员会标准的白光光源

n        当色温低于5,000K时，选择色温相同的“理想”辐射源（黑体）。

注意：如果标准中有规定，标准光源也可以设定为参照光源（比如，ISO 3664中使用了D50灯管作为标准光源）

最常见问题

n        色温相同的两种光源，其显色指数是否也相同？

n        计算显色指数时需要哪三种数据？

n        显色指数的计算结果是否总是与人眼的视觉判断相同？

n        最适宜用来测量显色指数的工具是什么？

解答

n        两种不同的光源，其色温和颜色坐标可能会相同，但如果测量它们的光谱，可能会发现这两种光源的光谱分布并不相同。如果是这样，那么这两种光源计算出的显色指数也不会相同（如图4）

n        计算显色指数时，需要以下数据：

²       参照测试中所用色彩的反射光谱（已知）

²       标准参照光源的光谱分布（已知）

²       接受测试的光源的光谱分布（测量得出）

n        对某些光源而言，显色指数的计算结果与人眼的视觉判断并不相符。这种情况会发生在光谱分布不自然的光源中，比如 LED 以及混合了基准色（R1……R15）中的各种极端色彩的光源，它们不能表现出所有的颜色。但不管怎样，显色指数都是在评价光源显色性时最广为人知且使用最多的方法。

n        唯一适合用来测量显色指数的仪器就是分光辐射光谱仪，也就是那些可以检测出在可见光光谱范围内的未知光源的发射光谱的仪器。

市场上可用于制造聚光灯产品的模组有很多种。首先就是以远程荧光粉技术为基础制造的模组，在带有宝蓝色 LED 光源的模组基板上涂上远程荧光粉，用于制造白光 LED 和彩光 LED（通常为红色或琥珀色）。此方法可获得较大的光通量，从几百流明到3000流明。在不同的产品应用中，这种模组还可表现出很强的显色性，某些制造商甚至可以制造出显色指数高于90的产品。

由于封装技术的不断改进，可用于聚光照明产品的新 LED 模组的开发也不断取得进展。封装技术水平的提升，以及芯片元件的排列紧密度与使用灵活性的改善，都使新 LED 模组具备更高的效能。绝大多数此类模组都符合 ZHAGA 标准，并拥有良好的可替换性。

一体化设计取得的显著进步也促进了可直接使用交流电模组的诞生，这类产品可用于生产制造紧凑型设备。其他制造商还可以选择使用低电压 LED，比如使用5630封装（封装尺寸5.6毫米x3毫米）的 LED，制造一些不需要外部电源的产品。一些高调的 LED 制造商近来还开发了专门用于替代荧光照明系统的产品。这类产品使用多个 LED 模组，可提供大小不一的光通量，鉴于它们在外型上的特点，使得顶棚照明灯具在安装时只需用到很少的零件。使用最新一代低电压高效能 LED 模组制造的线型照明产品，以及这类产品专用的二次光学配件也已开发出来。应用于街道照明的新 LED 模组同样也在开发之中，有些产品采用了聚光灯和下射灯中所采用的封装技术。

上述许多产品都将高质量作为它们的一大特色：使用寿命长达五年，产品在使用50,000小时之后才会出现光通量的衰减（L70）问题，具体时间取决于产品的工作温度。许多照明制造商都将 LED 模组的使用视为一种行之有效的生产方案，因此他们生产 LED 照明产品的过程将变得更为简单，并可以把更多的资源投入到产品构造与设计的开发之中。

对于单芯片LED，COB也是新近才被引入。而 COBs是从矩阵晶片集成到一个电路板上，并用硅酮“凝胶”固定和保护。和其它的 LED 一样，都是通过使用荧光粉而产生白光。电路板通常是正方形并有两个电源接点，接点用的材料一般都是用金属或陶瓷。

性能和电气参数取决于所使用的芯片的数量和它们的连接的模式。因此，就算是光通量一样的产品，效率（流明/瓦）和驱动电流也会有所不同。芯片和二级光学系统的接入方式不同，即使有类似的性能，如流量和效率，最终都会产生不同的照度。小发光面（LES）的COB，可以产生更大的光强度，强度以cd（坎德拉）为单位（见图1）。

6至27mm LES的COB已在市场中有售，利用这些解决方案，可获得比单芯片LED更高的光通量水平。换言之，驱动电流可以从非常低的约150-180 mA到较高的3A，而可获得从300 lm到120,000 的光通量（见图2），。这些新系统的效率可以达到超过100 lm/W的（在发热情况下），同时要考虑于色温、显色指数和驱动电流的影响。

现在市场上已经可以购买到2700-5000 K色温、显色性指数最低95和高级红色显色指数（R9）的产品。高端制造商还可以提供色度坐标的解决方案，这些方案可相媲美2级（均匀的光）麦克亚当椭圆(MacAdam)。这项技术与 LED 电流系统相融合，可以创造极高度均匀的光。

最新一代的解决方案、集成支架和预定的布线方式，使安装和固定设备更容易，比用单独支架和额外焊接电源线更节省成本。这些 LED 有优秀的流明维持率和提供5年质保。在现在的市场上，COB 有不同类型的产品，随着技术的灵活性增加，意味着有必要更深入地评估各种参数，如价格/光通量/效率/ CRI/ LES/电流水平/彩色面尺寸/白频谱等，从而确定适合客户应用的的最佳产品。

在某些实际应用中需要用到一非常紧凑的 LED 产品-超薄的 ChipLED。这类产品除了低损耗，其自身极其微小的尺寸还使其在极其有限的空间中占有优势。图1展示的是尺寸大小仅为1 x 0.55 x 0.35毫米的 ChipLED 产品。

直插型 LED主要应用在显示器和显示屏中，有不同直径（4mm/5mm）、不同发光角度以及不同发光强度（即 mcd，光通量的空间密度）的圆形或椭圆形照明产品可选。与所需电流强度相比，这些 LED 的性能表现卓越：以琥珀色的直插型 LED 为例，知名制造商生产出发光强度为20.000mcd（发光角度为15度）的直插型 LED，而它所需的电流强度仅为20毫安。同时引入新的封装产品，使用现代自动装配系统进行封装。该创新或许可以大幅度地降低电路板的成本。

采用 PLCC（带引线的塑料芯片载体）封装技术的 LED 在市场上很常见，有不同尺寸和性能，外型规格从2 x 2.7mm（PLCC2）到大约5 x 6mm等可供选择。这些产品有不同的色彩，其中应用最为广泛的为全彩型 LED ，其涉及到将多种光源-通常为红、绿、蓝三色封装在一起。通过调整这些全彩型 LED 的电流大小，可发出不同颜色的光。通过对电流以及新型照明产品的优化调整，可以对由同时点亮三种有色芯片所获得的白光的“纯度”加以非常精细的控制。

就大功率 LED 来说，功率在5瓦左右的单芯 LED 和功率在10瓦左右的全彩型 LED 如今都可以在市场上买到。单芯 LED 的光通量（功率损耗大约为1瓦）：蓝光大于40流明，绿光大于100流明，红光大于70流明。

对于全彩 LED ，除了红绿蓝三原色外，第四色芯片的加入带来了新的可能，一般第四色芯片通常都为白色。制造商们开发了一种非常重要的封装技术:在芯片的上方不再安装小型顶盖。该技术确保了 LED 在一定的光线照射区域内优异的发光强度。随着这些 LED 的诞生和发展，人们利用最新一代二次光学系统来制造照明产品也因此成为了一种可能，并且可以对 LED 的光电特性加以充分地利用。

可以提供彩色照明的 LED 已诞生，这些产品的 LED 芯片可以大面积发光，并可承受高达好几安培的大电流，也因此可提供高光通量-例如光通量达到800流明-的红光 LED 同样也可以在市场上购买到。不同照明解决方案的诞生，意味着设计师们可以利用它们设计出能满足大多数市场需求的照明设备。

红外线技术可用来生产夜视设备、近距离传感器、环境光传感器和最新一代触屏设备。此外，还可用来管理无线连接（如TV 遥控器）并用于各种电子设备。一些高端企业已经或正在将新型 LED 纳入其产品品类中，以满足市场的各种需求。这类产品解决方案可用在850到940纳米之间的波长范围内，其辐射通量在毫瓦到10瓦以上，适用于激光技术领域，目前已上市。

紫外线（通常简称为 UV），常见于电磁波频谱范围内。紫外线的波长在人眼能看到的可见光的波长之下，高于 X 射线的波长。紫外线本质上是对人体有害的，但危害程度取决于波长的长短。UV-A 长波紫外线危害性较小，但大量紫外辐射也会造成皮肤烧伤。UV-B 中波紫外线是导致皮肤老化和其他疾病的主要原因。紫外线辐射有很多具体应用，例如，可通过对宝石和矿物进行分析来鉴别收藏品。很多材料在可见光下不发生变化，但是一旦遇到紫外线就会出现不同反应或发出荧光，具体取决于使用的是短波紫外线还是长波紫外线。人们还可以利用紫外线来净化水和对环境进行消毒。波长大约在380到405纳米之间的 LED 产品目前已经上市。这些产品包括发光强度为10mcd的解决方案（例如，3.2 mm x 2.8 mm PLCC-2 封装（如图2），以及辐射功率为15W、吸收功率大于60W的引线封装解决方案。与传统光源相同，LED 技术也在朝着多样化方向发展，以确保在保持其低能耗、持久高效能等固有优势的同时满足各类电器的要求。

因此，在评估 LED 照明设备时，热量是一个容易使人产生误解的方面。一般来说，LED 生产商更趋向于提供在指定驱动电流下的产品的光通量，例如，在室温(晶体管结温25C°)下， 1-5瓦电源 LED 的驱动电流为350毫安。25C°条件下的光通量高于相同 LED 在更高温度下的所产生的光通量。在安装 LED 设备时，人们很难将 LED 内部温度维持在25°C，因此，假如我们以85°C下的通量水平为例，开始评估时的光通量可能会高于评估结束时的光通量。

各生产商提供的文档材料清晰的表明了在不同温度下得到的通量水平值：此信息通常会显示在图表中，因此，必须认真阅读这些必要的数据。

近年来，某些系列产品的官方文件显示，高端产品生产商开始指定晶体管结温85C°下的通量水平：85°C下的光通量水平比25°C下的光通量水平大约低10%-15%（图1）。LED 质量越高，该百分比就会越低。目前，部分 LED 已开始应用新材料，这将使25-85°C下的通量值损耗降低3%（图2）。我们可通过 LED 设备产生的光通量来了解这些新型 LED 带来的优势。与通量水平一样，色度坐标中的白色阴影会随着电流和温度的变化而变化，这也是白点发生位移的原因之一。因此，生产商的任务是限制因热量产生的通量变化和白色阴影，确保能够在市场上买到使 LED 功能在最佳条件下运行的 LED 设备，充分满足终端用户的需求（如图3）。

因此，散热方案被广泛采用使 LED 能够在更为合适的温度环境中工作。如图1所示，散热器旨在扩散 LED 内部所产生的热量，以确保检测时的温度符合生产厂商所标注的温度值，并尽可能的降低该温度。此外，其他的一些因素也会对温度产生影响，如 LED 焊接所采用的材料、以及 LED 板与散热器接合处的热接口材料。

如今，采用压膜铸造工艺和其他工艺制造的无源器件能够更好地满足市场的需求。此类产品通常采用金属或类似的材料，经久耐用，且长时间使用后仍然具有良好的散热效果。然而，为提升效率，

在一些高功率 LED 照明方案中该产品的外形尺寸与重量受到一定的限制。因此，一些厂商目前都为无源系统提供了备选解决方案，比如采用有源散热和热管技术，设计具有良好散热效果和更加小巧轻便的产品。市场上已有几种采用有源散热系统的产品，其中最为常见的设计是采用加压气流。如图2中的散热产品都配备喷气式有源器件与一个形状得当的金属散热片。这类散热器能够排出10 cm x 5 cm、功率为40瓦的 LED 光源所产生的热量。该系统需配置外加电压或脉冲宽度调制（PWM）设备来维持运转，同时，采用该项技术时，其供电系统需装备一个辅助输出电源。此类产品能耗与噪声较低，经久耐用且效率较高。

采用热管技术的产品由于自身所具备的优势-不含有源器件，无需维护工作，并且在热传递方面比其他采用铜组件的同类产品更为高效，因此广受欢迎。所谓“热管”是指一个密闭的中空管，使用导热金属-比如铜或铝制作而成，管内存放有少量的液体冷却剂，比如水、酒精、或水银，然后将液体本身的蒸汽填满剩余的管道空间，这样管内就不会渗入其他气体。借助热管技术，选用合适的散热片制成一个新的散热系统，如图3所示，可排出由功率超过100瓦的 LED 光源所产生的热量。此种新的散热系统将进一步推动 LED 产品的发展，其市场价格的日趋稳定也将使其得到更为广泛的应用。

近来,基于不同的功率，市场涌现出一些可作为市场标准的封装类型。就低功率而言，包括0.1-0.5 W小功率的应用逐步广泛，如3014、3020和5630型号 (数字表示尺寸，如5630型号是指5.6毫米×3毫米)。3014和3020型号的产品一般可以从光通量辨认出来，它们在电流为20mA时光通量是 6/8lm，并得到广泛应用，如作为“荧光灯的替代品”，此时为避免光斑现象，内部 LED 的排列应极为紧凑。5630型号的产品同样也可以通过光通量辨别出来，其光通量一般为40到50lm，同样也适用于线性照明场所。小巧的尺寸加上卓越的光效以及合理的价格使得以上这些产品在封装市场极具竞争优势，发展迅速！

就 LED 功率而言，尤其在单芯片方面，制造商已推出了尺寸更小的型号-3×3毫米或更小的尺寸-相比之前用于某些产品中的7×9毫米的产品而言要小很多。封装尺寸的缩小，再结合新材料的整合，在某些案例中已大大降低了LED 组件的成本。鉴于尺寸小的优势，我们可以通过增加LED的数量来创建不同的矩阵，以达到更好的光效，例如在筒灯中的应用。同样，考虑到高光通量、低成本的优势，这些封装产品同样适用于路灯照明领域。

如今, 就连 COB 芯片也已应用了革新的封装技术。一些知名制造商已明确将“LED 端口”装配在 COB/LED 排列中，通过该端口，仅仅用配好合适连接器的电缆就可以为产品提供电源: 从而可以在没有第三方的支持下完善装备程序并美化光源的视觉效果。

Zhaga  联盟也试图规范不同集成水平的 LED 产品的封装形状。例如，他们针对 LED 矩阵或 COB 中制定特定的参数，如电源、装配尺寸等，试图实现产品的可替换性，从而为灯具制造商提供了更大的灵活性。

不久前该研究已得到证实：在保持合理节能与成本控制的情况下，为达到相同的照明水平，我们需要提供比在传统设备中所需更多的 LED 照明设备。这是由于 LED 技术的改进主要体现在单个元件的光输出。4、5年前冷白光色温、电流为350毫安的单个 LED 芯片，光通量可达100流明（25C °）， 然而今天，在相同的条件下光通量则可超过150流明。与其平行发展的还有色温，如中性白和暖白色：最新研究发现，由于 LED 的自身特性，后者在室内市场的应用更为广泛，因此室内对其需求更高。由于流量值不断提升，lm / Eu (usd)的关系比值将有可能得到改善：起初一定数量的 LED 便可获得一定等级流量，然而现在我们可以通过少量组件便可获得同样的流量，而且成本更低。换句话说，使用同等数量的 LED 及相同的控制程序便可获得较高的光通量，因此，我们可将这些灯具作为大多数重要传统能源的替代品，同时，对低于0.5瓦功耗的各种 LED 的监控结果表明流量已得到显著提升（如图1）。

这些 LED，如流量大约为50lm的5630型号的 LED，变的更具吸引力，并在不久的将来，得到更为广泛的应用。在所有的市场应用中，低功耗流量解决方案的实施主要体现在新型灯具对公共实施中取代传统的荧光灯光源。由于低功耗LED 解决方案这么受欢迎，使高功率 LED 在不同组合提升更佳的流量，例如通常所说的 LED 阵列或 COB 封装。

如今，暖色温的光通量可超过10, 000 lm（见图2）。通过将这些光通量与一些传统光源如紧凑型放电灯等光通量相比，我们就不难理解为何 LED 技术发展、普及得如此之快。当然，价格也是影响 LED 技术普及的一个重要原因。随着技术及容量的发展，LED 技术肯定会越来越受到人们的青睐。