[科普中国]-点光源

简介

是理想化为质点点光源。点光源是抽象化了的物理概念，为了把物理问题的研究简单化。

点光源的作用点光源是一种新型的装饰灯，主要应用于楼体招牌，KTV酒吧等户外点缀使用。

应用场合可用作准平行光学系统的光源，替代卤素灯。

点光源与平行光源点光源是理想化为质点点光源。点光源是抽象化了的物理概念，为了把物理问题的研究简单化。

而平行光源又称为方向光（Directional Light），是一组没有衰减的平行的光线，类似太阳光的效果。目标平行光产生一个圆柱状的平行照射区域，是一种与目标聚光灯相似的“平行光束”。目标平行光主要用于模拟阳光、探照灯、激光光束等效果。

LED点光源LED即发光二极管，是利用半导体同质PN结、异质PN结、金属-半导体（MS）结、金属-绝缘体-半导体（MIS）结制成的发光器件。其工作原理以及某些电学特性与一般晶体二极管相同，但是，使用的晶体材料不同。LED包括可见光、不可见光、激光等不同类型，生活中常见的为可见光LED。发光二极管的发光颜色决定于所用材料，目前有黄、绿、红、橙、蓝、紫、青蓝、白、全彩等多种颜色，可以制成长方形、圆形等各种形状。LED具有寿命长，体小量轻，耗电量小（节能），成本低等优点，且工作电压低，发光效率高，发光响应时间极短，工作温度范围宽，光色纯，结构牢固（抗冲击、耐振动），性能稳定可靠等一系列特性，倍受人们的青睐。

由于LED的发光体接近“点”光源，灯具设计较为方便，但是，若作为大面积显示时，电流和功耗都较大。LED一般可用于电子设备的指示灯、数码管、显示板等显示器件和光电耦合器件，也常用于光通信等，以及建筑物轮廓，游乐园，广告牌，街道，舞台等场所的装饰1。

参数说明编辑

LED的特性参数：

1、电气特性

包括伏安特性、允许功耗、响应时间、电容-电压特性等。

2、光学性能特性

包括光谱特性、配光特性等，主要为亮度或流明值、光衰、失效率、光效、一致性以及光学分布特性等。通常采用峰值波长和半亮度，描述光谱特性的光谱分布。

3、热特性

反映结温变化、热阻等与热相关的特性。

采用高亮度LED为光源，长寿命，低功能，压铸铝灯体，PC灯罩，绿色环保。

宛如天上的星星，给人无限遐想。

运用点阵组合原理，采用LED电脑数字程控器系统，实现了不同类型的动画（Gif、Flash）、点阵文字、图形（JPG、BMP）、及各种灯光效果。

特点编辑

LED光源作为新一代光源，与白炽灯、高压钠灯等传统热辐射和气体放电光源相比，有着很大的不同，当前的LED光源在照明方面具有以下一些优点：

(1)体积小

LED光源与传统光源相比体积小、重量轻，可以制作成各种形状的器件，便于各种灯具和设备的布置与设计，适应性强，适用范围广。

(2)环保性能好

由于LED光源在生产过程中无需添加金属汞，因此LED废弃后，不会造成汞污染，且其废弃物几乎可以全部回收利用，不仅节约了资源，还保护了环境。

(3)安全稳定

LED光源使用低压直流电就可以驱动，一般供电电压在6~24V之间，因此安全性能比较好，特别适用于公共场所。另外在外界环境较好的条件下，LED光源比传统光源的光衰小、寿命长，即使频繁开关，也不影响其使用寿命。

(4)抗震、抗冲击性能好

LED光源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，在结构上没有玻璃外壳，不需要像白炽灯或者荧光灯那样在灯管内抽成真空或冲入特定气体。因此，LED光源的抗震、抗冲击性能良好，给其生产、运输、使用各环节带来了便利。

(5)指向性强

与传统光源相比，LED光源发出的光线是定向的，从LED发出的大部分光线能直接射向被照面，利用率远高于传统光源。

(6)响应时间快

白炽灯的响应时间为毫秒级，LED光源的响应时间则为纳秒级。因此，广泛应用于交通信号及汽车信号灯领域。

(7)发光效率较高

随着LED照明技术的发展，LED光源的发光效率已经由原来的不到10lm/W提高到100lm/W以上，且其发光效率仍有较大提高的潜力。

(8)光色丰富

LED光源通过改变电流、化学修饰、单色光混合等方法，可以实现可见光波段各种颜色的发光和变色，即使对于白光LED也可以制作成各种色温的光源。因此，在室内装饰照明和景观照明中具有明显的优势。

(9)无闪烁、无紫外线

LED光源采用的是直流供电，发光稳定不闪烁，且光谱主要集中在可见光区域，基本无紫外线或红外线辐射的干扰，从而可以避免频闪效应带来的不利影响，提高人眼舒适性。

(10)亮度可调性好

根据LED光源的发光原理，LED的发光亮度或输出光通量基本随电流正向变化。而其工作电流在额定范围内可大可小，具有良好的可调性，为LED光源实现按需照明、亮度无级控制奠定了基础。

正是因为LED光源具有以上传统光源无法比拟的优势，因此LED光源成为各国照明事业发展的重点和方向。传统光源2。

分类编辑

LED点光源分为目标点光源（Target Point）和自由点光源（Free Point）两种类型。

目标点光源可用来向一个目标点投射光线，其光线的分布属性有各向同性（isotropic）、聚光灯（spotlight）和网状（web）三种。

自由点光源的功能和目标点光源一样，只是没有目标点，用户可自行变换灯光的方向。同样，自由点光源也具有上述三种光度控制光线分布的属性。

线光源也分为目标线光源（Target Linear）和自由线光源（Free Linear）两种类型。目标线光源可用来向一个目标物体投射光线，其光线的分布属性有漫射（Diffuse）和网状（Web）两种。自由线光源的功能和目标线光源一样，只是没有目标物体，用户可自行变换灯光的方向。

同样自由线光源也具有上述两种光度控制光线分布的属性。其中光线的漫射分布将在某个角度以最大的强度向表面投射光线，随着角度的倾斜光线强度渐减。Web分布类型允许用户自定义灯光的发射强度。

点光源LED在航标智能灯器的应用点光源 LED 智能航标灯器是烟台航标处 2011 年的科研成果，它采用单颗 LED 作为光源，通过自由曲面侧发光透镜对光路进行控制，实现了低功耗、高射程，低维护量、长寿命，经过技术测试，达到了相关技术标准的要求。自由曲面侧发光透镜与点光源 LED 相匹配的新型航标灯光学系统是该灯器实现的重要的技术创新。

技术参数点光源航标灯器为中心焦点航标灯，其灯光颜色必须满足GB12708-91《航标灯光信号颜色》的要求，根据技术标准JTT761-2009《航标灯通用技术条件》确定其光学技术指标是：

（1）水平配光均匀度：不小于 85%；（2）垂直发散角：50% 峰值光强处的垂直发散角不小于 8°（3）灯光射程：不小于 4 海里。

光源的选择在光源选择上，不仅要满足技术标准对光色度的要求，而且还要实现低功耗、高寿命等。根据航标相关技术标准计算，要实现 4 海里照距，发光强度应大于 120cd，根据目前 LED 发光效能水平，一般LED 发光效能都在 100lm/w 以上，2W 以上 LED 即可满足要求。

经查阅相关资料及比较，选定美国 CREE 公司 XΡ-E 系列 LED 作为该灯器的光源，主要因为该系列 LED 包含白色、绿色、红色、黄色、蓝色等常规颜色，色温完全符合航标技术规范要求，并且发光功率大、应用优点突出。

该光源主要技术参数如下：

（1）发白光，色温：暖白 2600-3700K；正白 4000-5200K；冷白 5000-10000K；（2） 光 通 量：40-114 流 明 / 瓦（LM/W）；（3）正常工作电流 :350mA-700mA，700mA 工作时光通量是 350mA 工作时的 1.65 倍，最大支持 1000mA；（4）典型电压值 3.3V-3.6V(350mA)，3.6V-3.9V(700mA)；（5） 典 型 视 角 90 °；（6）5 万 小 时 光 衰 小 于30%(350mA，Tа=25 ℃ )；（7）1000 小 时 光 衰 小 于 0.5%(350mA，Tа=25℃ )；（8）5 万小时光衰小于 30%(350mA，Tа=25℃ )。

该 LED 光源优点：

（1）体积小、耗电小、发热小、寿命长、响应速度快、安全低电压、耐候性好、方向性好等优点；（2）耐高温达 135℃ .，低温 -45℃；（3）使用寿命：使用寿命高达 50000 小时以上；（4）节能：光效高达132Lm/W3。