1、.页眉.页脚恒流驱动源技术在太阳能 LED 路灯的设计应用一、概述太阳能的利用虽然有很多方法，但是像超大功率的太阳能发电站、家庭屋顶发电等都不适合中国的国情，唯一最简单而最容易实现的是太阳能路灯。我国的路灯总数超过 1 亿盏，只要其中的 6000 万盏改成太阳能路灯，其每年节省的电量就超过一个三峡水电站的发电量。如果把今后每年新增的 2000 万盏路灯全部改用太阳能路灯，三年下来又是一个三峡水电站。其节能的效果是非常可观的，而且完全不需要兴师动众地动员全国的力量来兴建，而这样发动各级地方政府的力量和各个有关企业的力量就可以完成。太阳能路灯的构成十分简单（图 1）。太阳能路灯控制器电路图：htt
2、p:/ 1. 太阳能路灯的构成太阳能路灯的安装也十分简单，几乎就好像种树一样，挖一个坑，埋进去就可以了。不像采用交流电的路灯，需要铺电缆、建造变压器房、挖维修井。虽然单个太阳能路灯的造价要比普通的高压钠灯的造价贵，但是，如果考虑铺设电缆等的总体造价，二者就相差不多。再加上以后每年所节省的可观的电费，可以说，太阳能路灯在一两年之内所节省的电费就可以弥补其差价，以后所节省的电费就是纯收益了。从图 1 所示的框图中可见，其中最核心的部件，就是 PWM 调光控制器和恒流模块。过去很多投资都投向太阳能电池、和 LED。很少有人关心到这两部分，以至于目前市面上的控制器大都没有 PWM 调光的能力，而目前的
3、恒流模块绝大多数都是采用从国外进口的芯片。而国家也不重视这方面投入。这是一个很大的问题，当然也是有很大的机遇。二、太阳能 LED 路灯为什么需要恒流驱动.页眉.页脚除了发光效率以外，要使 LED 能够成为一个实用的灯具还有一系列问题需要解决。其中最重要的就是它的恒流驱动。这是由以下几个原因所决定的。（一） 太阳能 LED 路灯所用的蓄电池输出电压不恒定在太阳能路灯中通常是采用铅蓄电池作为能量储存单元的，而铅蓄电池的输出电压从满充到满放，其电压变化是会接近 20%的（图 2）。所以它所引起的 LED 电流变化就有可能超过4 倍以上。图 2. 铅蓄电池的放电曲线。图 3. 某一公司的 LED 的伏
4、安特性LED 有很陡的伏安特性（图 3）。假定初始的电压为 3.25V，这时的正向电流为 350mA。假如供电电压降低到 2.6V（20），这时的电流就不到 40mA,降低了将近 8.75 倍。而 LED 的发光亮度是直接和其正向电流有关的。同一厂家的同一 LED，其相对发光强度和正向电流的关系曲线如图 4 所示。.页眉.页脚图 4. 相对光强和正向电流的关系由图中可以看到，如果正向电流从 350mA 降低 8.75 倍到 40mA，其相对发光强度将从 100降低到 20。降低将近 5 倍。显然这是完全不能允许的。所以一定要把电流恒定。（二） LED 发光的温度不稳定LED 路灯通常在露天工作
5、，其环境温度的变化是很大的。而 LED 的正向电流还和结温有关，图 5 就表明 LED 在不同结温时的伏安特性。图 5. 在不同环境温度时 LED 的伏安特性LED 的温度系数通常为负的，也就是当温度升高时（T1T2），伏安特性向左移动。其值大约是-2mV/ ，那么当其结温增加 50 度时，其正向电压就会降低 0.1V，假如用恒压电源供电时，其正向电流就会增加。比如，常温 25时 LED 最佳工作电流 20mA，当环境温度升高到 85 时， PN 结电压 VF 下降,工作电流急剧增加到 35mA37mA，但此时电流的增加并不会产生亮度的增加，称为亮度饱和。同样，当环境温度下降至-40时，结电压
6、 VF 上升，最佳工作电流将从 20mA 减小到 8mA10mA，发光亮度也随电流的减少而降低，达不到应用场所所需的照度。而且当温度变化时，LED 的发光光谱也会发生变化。通常温度增加时光谱的最大值是向波长长的方向漂移。大约是每升高 10oC 时漂移 1nm，升高 50 度会产生 5nm 的变化（见图 6）。.页眉.页脚图 6. LED 发光的峰值波长随环境温度而变化实际上， LED 的光谱也是随其正向电流改变而改变。这也是不希望的，所以一定要保持其正向电流恒定。采用恒流源供电以后，这种温度变化所引起的电流变化就会转化为其正向电压的变化，从而不会引起亮度和光谱的变化。（三）LED 的 PWM
7、调光在太阳能 LED 路灯中，常常需要按照工作时间来调节路灯的亮度，以减小太阳能电池板的面积。为了改变 LED 的亮度，最简单的方法就是改变其正向电流。但是，正向电流的改变会引起光谱的改变，对于白光 LED，会引起其视在色温的改变，显然这是不希望的(图 7)。.页眉.页脚图 7. 正向电流的变化引起的发光光谱的变化.最好的方法就是采用脉宽调制（PWM）的方法来调光。这实际上利用了人眼的视觉残留的特点，使得虽然 LED 仍然以满电流工作，但是它是开关式地间歇地工作，改变开和关的比例，就可以改变其视在亮度。为了不致引起闪烁的感觉，开关的周期必须小于人眼视觉残留的时间，也就是说，PWM 的频率必须高
8、于人眼所能感觉到的闪烁频率。大约是在 200Hz 以上。不过，由于现在的 LED 功率越来越大，要产生大功率的 PWM 信号直接加到 LED 上是很麻烦的。幸好现在的恒流源大多是一种开关式直流变换器，它可以接受一个很小功率的 PWM 信号，就可以输出一个大功率的开关信号加到 LED 上，而同时还能保持恒流的作用，也就是它的峰值仍然保持原来设定的电流值。所以，为了实现 PWM 调光也是需要采用恒流驱动源。而调光功能在太阳能 LED 路灯中是非常重要的。例如可以在午夜以后改为半功率工作，甚至再以后改为 1/3 功率工作，这样就可以大大减小太阳能电池板的面积，从而降低了整个灯具的成本。（四）LED
9、的不一致性即使是同一型号的 LED 其伏安特性在各个个别的器件之间也是不同的，更何况在不同生产厂家之间就更是不同了(图 8)。.页眉.页脚图 8. 同一厂家 LED 伏安特性离散性(实线),和不同厂家 LED 伏安特性的离散性(虚线)从图中可以看出,假如采用恒压电源供电，它们之间的正向电流就会有很大的差异。而过大的正向电流也会导致光衰的加速，所以一定要用恒流源供电。三各种恒流源的选用用在太阳能 LED 路灯中的恒流源，可以分为升压型、降压型、升降压型三种：所谓升压型就是它的输出电压比输入电压高。降压型就是输出电压比输入电压低。而升降压型则是可以根据输入电压低于或高于输出电压的情况自动地调节其工
10、作模式为升压或降压。在太阳能 LED 路灯中，通常采用铅蓄电池作为储能器件，它的电压通常为 12V 或 24V 两种。而所要求的输出电压，则是由所连接的 LED 的架构所决定。为了使得所有 LED 的正向电流一致，通常采用各个 LED 串联的方式，这时，所要求的输出电压就是所有串联的 LED 正向电压的总和。例如，假定用 10 个 LED 串联（图 9a），其正向电压的总和大约为 10x3.3V=33V。其实由于各个生产厂家所生产的 LED 各不相同，而且各个 LED 之间也有所不同。所以，10 个 LED 的正向电压的总合也不尽相同。其实在恒流源中，所恒定的是电流而不是电压。所以，并不需要知
11、道正向电压总和的准确值，而只要知道它比输入电压高还是低就可以了。在这里，不论采用 12V 还是 24V 的蓄电池，它都要求采用升压型的恒流源。假如所用的 LED 为 10V，1A 的 10 瓦 LED。那么不论是 12Vd1 蓄电池还是 24V 的蓄电池就都要采用降压型的恒流源。如果 LED 的电压和电源电压接近，例如负载为 4 个 1 瓦 LED 串联，那么它的电压为 13V 左右，而蓄电池在充满电的时候就会达到 14V 以上，这时候就要用降压型的恒流源，但是如果在蓄电池快要放完电的时候，它的电压就大概只有 10.4V。这时候就需要采用升压型的恒流源。所以，在这种情况下，就必须采用升降压型的
12、恒流源。 多个 LED 也可以采用串并联的结构，通常我们称之为几串几并。例如 10 串 3 并就是如图 9b 的结构。.页眉.页脚图 9. LED 的 10 串 3 并结构这时候虽然也可以采用一个恒流源供电，但是这时候的恒流源就只能够恒定 3 串的总电流。这个总电流在各串中的分配是根据它们的伏安特性来分配的。因为加在这 3 串上的电压是一样的，而每串中的每一个 LED 的电流又是相同的，这时候就必须平衡在满足这两个条件的工作点上。而且，假如有一串中的一个 LED 坏了，就会把三串的总电流分配到两串中去，这就加大了每串中的电流。为了减小各串之间的电流不平衡，可以把各串中所有的 LED 都并联起来
13、，构成一个网格型的结构。这时候如果某一串中有一个 LED 坏了，就不会影响到其它 LED。但是，如果坏的 LED 呈现短路情况，那就会把其它两串中的 LED 也都短路掉，不过 LED 损坏时以开路为多，短路比较少。当然最好的方法就是用保护二极管（通常是齐纳二极管）和每个 LED 并联，不过这样就增加了成本。当然多个 LED 也可以采用全部并联的方法，但是因为每个 LED 的伏安特性不一样，如果这时候用恒压源来供电就会产生极大的问题（图 10）。.页眉.页脚图 10. 用恒压源对多个并联的 LED 供电时每个 LED 的电流都不一样这时候即使采用大电流的恒流源供电，也不能保证每个 LED 里的电
14、流一样，通常需要对每个 LED 串联电阻来得到平衡，但那样会降低效率。所以并联的 LED 数过多是不建议的。四恒流源的基本工作原理和特性(一) 升压型恒流源的基本结构如图 11 所示。图 11. 升压型恒流源的基本原理图图中显示了一个基本的电感升压电路，其中控制器（Control）给出了一个 PWM 开关信号来控制大功率开关管，后者在导通时对电感充电，而在断开时电感中的能量就对电容充电。经过几次开关以后就可以把输入电压泵至更高的电压，从而完成升压的任务。改变 PWM 信号的工作比就可以改变其输出电压。为了保持输出电流的恒定，就要求测量输出电流值，这是靠一个和 LED 串联的小电阻来测量的。这个
15、电阻上的电压就和一个参考电压相比较，比较所得出的误差信号就送去控制器用以改变 PWM 信号的工作比，这样就实现了一个闭环自动控制，以控制其输出电流为恒定。在选用这类升压型恒流源时，有几个问题需要注意的。1. 恒流特性要好图 12 表示一个 SLM2842S 的恒流特性曲线。检测电阻放在高端比方在低端更为好点。.页眉.页脚图 12. SLM2842S 的恒流特性2. 升压比要尽可能小，或者说输入电压要尽可能高，一般来说，升压比越小效率越高。下面图 13 是当输出电流为 0.7A 输出功率为 30 瓦时，SLM2842S 的效率和输入电压的关系。图 13. 当输出电流为 0.7A 输出功率为 30
16、W 时，SLM2842S 的效率和输入电压的关系由图中可见，如果采用 12V 的蓄电池，它的效率就只有 90%左右，而如果改用 24V 的蓄电池，它的效率就可以达到 94%。这就可以减少芯片的功耗，降低芯片的温度，提高芯片的可靠性。3. 检测电阻要尽可能小，以免在上面消耗功率。实际上这也就意味着其内部的参考电压要尽可能低。这对于芯片设计者来说有一定的难度。如果这个参考电压在 0.1 伏左右，就是.页眉.页脚一个相当好的一个芯片了，这时，外部的检测电阻就可以用一个很小值了，也就意味着整个系统具有很高的效率。(二) 降压型恒流源降压型恒流源的基本工作原理和升压型是差不多的。其基本原理图如图 14
17、所示。图 14. 降压型恒流源的基本原理图通常储能电感是和 LED 串联，开关导通时，电感储能；开关断开时电感通过二极管继续有电流流通。由于输出电压是输入电压减去电感电压，所以是降压型。LED 中的电流经过检测电阻测量以后反馈回控制器。来控制 PWM 的工作比，以实现恒流的控制。降压型恒流源的缺点是要求输入电压高于输出电压，而太阳能 LED 路灯中所采用的蓄电池往往是 12V，顶多是 24V。而路灯中的 LED 通常是 10 个串联，其所要求的总输出电压往往在 33V-36V 左右，因此较难采用降压型的恒流源。而降压型恒流源的优点是效率高。因为输入电压高于输出电压，所以输入电流小于输出电流。电
18、流小有助于减小电阻性损耗。图15 表明一个降压型恒流源在输入电压固定在 35V，输出电流固定在 2A 时，其效率和输出电压的关系曲线。.页眉.页脚图 15. 降压型恒流源的效率和输出电压的关系曲线从图中可以看出，当输出电压为 30V 时，其效率高达 98%。这种恒流源的恒流特性也很好（图 16）。图 16. SLM2862J 的恒流特性其实，这种降压型恒流源也可以用在交流电的 LED 路灯中，只要在前面加一个输出为 36V的恒压电源，就可以驱动 60 瓦（1 瓦 LED10 串 6 并）的 LED，而且效率高达 98%。.页眉.页脚（三） 带 PWM 调光的恒流源对于人眼来说，很难察觉到红、绿
19、或蓝 LED 中几纳米波长的变化，特别是在光强也在变化的时候。但是白光的颜色温度变化是很容易检测的。而采用改变正向电流的方法来调光就很容易使人眼感觉到色温的变化，这是不希望的。所以在大功率 LED 路灯中，我们往往采用 PWM 的调光方法，以避免视在色温的变化。另一方面，改变正向电流的模拟式调光也会使输出电流的设定精度降低，这也是不希望的。在 PWM 调光中，有一个很重要的指标就是调光频率。调光频率要足够高，以避免人眼感到闪烁，所以至少在 200Hz 以上。另一方面，调光频率也不能过高，因为输出电流从 0 增加到规定值有一个过程，也就是需要消耗一定时间，希望这个时间占整个周期的比例越小越好，所
20、以周期不能太小。否则会降低所能实现的对比度。除此之外，还有升降压型恒流源。但是这种恒流源比较多应用在像汽车这类的输入电压会在很大范围内波动的场合，而很少应用在太阳能 LED 路灯中。就不在这里介绍了。基 于 人 眼 瞳 孔 能 感 知 的 光 通 量 ， 称 为 瞳 孔 流 明 。 照 明 术 语 是 有 效 光 通 量 。 眼 球 的 构 造人 怎 么 能 看 见 和 光 对 心 理 上 的 影 响 是 学 者 研 究 的 主 题 ， 也 是 讨 论 多 年 了 。 把 光 描 述成 “流 明 的 输 出 ”和 在 工 作 状 态 的 烛 光 来 测 量 ， 已 经 是 描 述 和 定 义
21、完 成 各 类 人 物 所 需光 数 量 的 传 统 方 法 。 可 是 ， 也 就 是 说 复 查 是 在 光 的 视 觉 效 果 和 对 心 理 影 响 的 结 果 基 础 上的 。 另 外 ， 显 色 指 数 和 相 关 的 色 温 来 阐 明 光 的 质 量 （ 相 当 于 与 晴 朗 月 光 下 颜 色 比 较 ， 真实 的 颜 色 的 体 现 程 度 ） 。 光 源 技 术 发 展 经 历 很 很 多 类 型 和 颜 色 ， 简 单 的 用 流 明 测 量 人 能 够 看 到 的 ， 是 完 全 不够 的 。 一 个 很 好 的 例 子 是 能 产 生 很 多 流 明 的 低 压
22、钠 灯 ， 但 是 只 有 两 种 颜 色 （ 黄 和 灰 ）。 显 现 真 实 性 的 能 力 除 了 物 体 形 状 在 这 种 光 源 下 已 经 丧 失 了 。 不 同 光 源 产 生 不 同光 谱 范 围 。 荧 光 灯 有 宽 范 围 的 光 谱 输 出 。 视 觉 受 很 多 因 素 影 响 ， 从 光 强 ， 分 布 ， 颜 色， 到 对 比 度 ， 还 有 反 射 ， 闪 烁 ， 空 气 质 量 ， 物 体 和 观 察 着 的 运 动 ， 等 等 。 在 低 光 亮 和 高 光 亮 条 件 下 我 们 的 眼 睛 使 用 不 同 的 部 位 。 眼 睛 包 括 圆 锥 和 杆
23、 型 细 胞 分别 在 相 反 的 状 况 下 运 行 。 圆 锥 细 胞 识 别 光 亮 条 件 下 的 颜 色 和 细 节 （ 适 光 的 ） 而 干 细 胞 承担 昏 暗 下 的 责 任 （ 暗 视 的 ） 。 在 光 亮 处 ， 我 们 的 瞳 孔 缩 小 以 便 感 觉 更 多 的 细 节 ， 同 时 景深 和 感 觉 光 亮 也 增 加 。 在 弱 光 下 ， 瞳 孔 放 大 以 使 更 多 的 光 进 入 。 .页眉.页脚测 量 “真 实 ”光 的 数 量光 测 量 计 和 推 荐 工 作 光 照 水 平 很 传 统 的 用 白 天 的 视 觉 来 校 准 。 一 般 内 部 光
24、 源 以 白昼 视 觉 响 应 为 基 础 。 尽 管 如 此 ， 学 者 指 出 按 视 觉 与 内 部 照 明 ， 和 瞳 孔 尺 寸 影 响 的 关 系 比想 象 中 的 更 密 切 。 在 近 来 的 研 讨 会 中 ， 一 些 推 荐 者 鼓 励 设 计 者 在 选 择 的 时 候 要 详 细 说 明灯 的 适 光 和 暗 视 率 ， 这 样 可 以 为 用 户 提 供 更 好 的 设 计 、 效 果 及 良 好 的 视 觉 感 受 。 实 验 室 的 光 源 系 统 研 究 结 果 表 明 ， 光 源 选 择 适 光 和 暗 视 率 重 要 性 揭 示 了 应 用 于 不 同光 源
25、 流 明 输 出 中 适 光 和 暗 视 率 的 转 换 系 数 ， 眼 睛 视 觉 上 感 觉 到 的 有 效 流 明 取 决 于 瞳 孔 的大 小 和 影 响 到 的 视 觉 (见 下 表 )。 如 低 压 钠 灯 等 一 些 灯 尽 管 lm/w 比 较 高 ， 但 校 准 系 数及 瞳 孔 数 比 较 低 ， 实 际 损 失 了 大 部 分 光 输 出 数 量 ， 然 而 象 高 质 量 的 纳 米 六 基 色 无 极灯 却 充 分 的 获 得 了 很 好 的 效 果 。 无 极 灯 额 定 输 出 流 明 较 少 的 瓦 数 ， 但 能 有 很 好 的 视 觉 。 节 能 效 果 实
26、 现 了 。 流 明 到 瞳 孔 流 明 的 转 换 系 数 ： 校 准 系 数 用 于 每 瓦 流 明 的 传 统 数 值 产 生 的 每 瓦 瞳 孔 流明 数 值 。 它 可 以 测 量 眼 睛 看 到 发 出 光 的 有 效 性 。 瞳 孔 比 较 容 易 接 受 光 谱 末 端 的 蓝 光 。 传 统 流 明 与 瞳 孔 流 明 之 间 的 转 换多 年 来 ,许 多 学 者 在 讨 论 与 深 入 研 究 人 类 视 觉 原 理 以 及 光 线 对 人 类 心 理 上 的 影 响 这一 课 题 。 把 光 线 描 述 成 流 明 输 出 并 且 测 量 其 在 工 作 面 上 的 烛
27、 光 一 直 以 来 都 是 描 述 和 定 义完 成 不 同 活 动 所 需 光 数 量 的 传 统 方 法 。 然 而 ,基 于 光 的 视 觉 效 果 及 其 对 人 心 理 影 响 的研 究 结 果 将 重 新 检 验 上 述 传 统 方 法 的 正 确 性 。 另 外 ,显 色 指 数 (CRI)和 色 温 (CCT)被 用来 描 述 光 的 质 量 (即 ,与 在 晴 朗 的 正 午 北 极 光 下 的 颜 色 相 比 较 ,一 个 物 体 真 实 颜 色 的 还原 程 度 )。 由 于 光 源 技 术 的 发 展 产 生 出 很 多 类 型 和 颜 色 的 光 源 ,因 此 简
28、单 测 量 流 明 的 方法 不 能 够 完 全 预 测 人 类 视 觉 (看 得 见 )的 好 坏 程 度 。 一 个 最 有 说 服 力 的 例 子 就 是 ,低 压钠 灯 虽 然 能 够 产 生 很 多 流 明 ,但 是 它 只 能 表 现 两 种 颜 色 (也 即 黄 和 灰 ),在 这 种 光 源 下 ,只 能 显 现 物 体 的 形 状 ,而 显 现 物 体 细 节 及 真 实 性 的 能 力 却 丧 失 了 。 不 同 光 源 产 生 不 同 范围 的 光 谱 ,荧 光 灯 具 有 宽 范 围 的 光 谱 输 出 。 人 的 视 觉 质 量 受 很 多 因 素 影 响 ,从 光
29、强 、 光 分 布 、 光 色 、 到 光 对 比 度 ,以 及 光 的反 射 、 眩 光 、 空 气 质 量 、 物 体 和 观 察 者 的 运 动 等 等 更 多 其 它 因 素 。 在 低 光 亮 和 高 光 亮 条件 下 ,人 类 的 眼 睛 使 用 不 同 的 部 位 来 看 物 体 ,人 类 眼 睛 的 视 锥 细 胞 和 视 杆 细 胞 被 证 明 分别 在 光 照 条 件 相 反 的 状 况 下 工 作 ,视 锥 细 胞 用 于 识 别 光 亮 条 件 下 的 颜 色 和 细 节 (亮 视觉 状 态 ),视 杆 细 胞 则 承 担 在 昏 暗 条 件 下 识 别 物 体 颜 色
30、 和 细 节 的 责 任 (暗 视 觉 状 态 )。在 亮 光 情 况 下 ,人 类 的 瞳 孔 收 缩 使 得 物 体 更 多 的 细 节 被 察 觉 到 ,同 时 景 深 和 被 察 觉 到 的光 亮 度 也 相 应 地 增 加 ;而 在 暗 光 情 况 下 ,人 类 的 瞳 孔 放 大 使 得 更 多 的 光 线 进 入 眼 睛 。 目前 的 光 测 量 仪 器 和 推 荐 的 工 作 照 明 标 准 传 统 上 采 用 白 天 的 视 觉 状 况 (即 处 于 亮 视 觉 状态 )来 标 定 和 校 准 ,一 般 的 室 内 照 明 标 准 也 是 以 亮 视 觉 响 应 为 基 础
31、来 进 行 标 定 的 。 然 而 ,众 多 研 究 证 明 暗 视 觉 理 论 比 人 们 的 想 象 还 要 广 泛 地 应 用 于 室 内 照 明 ,并 且 极 大 地 影 响着 瞳 孔 的 尺 寸 。 在 最 近 的 许 多 学 术 研 讨 会 中 ,相 关 的 研 究 人 员 鼓 励 照 明 设 计 师 在 驯 的.页眉.页脚峰 值 电 流 ,以 控 制 输 出 电 路 ,Ipeak=1,600/Rlim。 C1 和 C2 则 由 原 来 的 钽 电 容 改 为 无 极性 的 陶 瓷 电 容 ,因 为 有 极 性 钽 电 容 在 发 生 短 路 时 有 可 能 产 生 火 花 或 者
32、 燃 烧 ,这 在 矿 灯应 用 中 是 坚 决 杜 绝 的 。什 么 是 瞳 孔 流 明我 们 去 向 客 户 推 荐 使 用 无 极 灯 ， 经 常 会 提 到 瞳 孔 流 明 这 个 概 念 ， 照 明 术 语 是 有 效光 通 量 。 LVD 无 极 灯 200W 光 通 量 是 16000Lm， 有 效 光 通 量 是 25000PLm， 为 什 么有 效 光 通 量 比 标 称 光 通 量 数 值 反 而 高 呢 ？ 我 们 的 经 销 商 不 明 白 ， 说 不 清 楚 。 由 于 这 个 问题 解 释 起 来 非 常 专 业 ， 我 们 的 销 售 人 员 说 起 原 理 来
33、令 客 户 也 是 云 里 雾 里 。 客 户 总 是 觉 的不 可 采 信 ， 今 天 我 分 几 个 部 分 来 和 大 家 好 好 聊 一 聊 瞳 孔 流 明 的 概 念 ！有效光通量是指光源总光通量中被人眼所接受的那部分光通量，通常有效光通量数值肯定是要比标称光通量低的。搞什么搞撒？ 一本正经的，还是不对！out 啦！仔细看一下：有效光通量的单位是 PLm，不是 Lm, 它只是一个相对数值，这个很重要喔！客户往往和我一样的，没注意到这一点。单位不一样，就象 1 元钱肯定比 99 分要多一个道理！说到瞳孔流明，当然和眼睛有关啦！我们不管什么照明了，先来看一看我们的眼睛！.页眉.页脚这个是
34、眼球的构造图，视网膜有两种细胞：锥状细胞和杆状细胞，前者分辩颜色，后者感知光的亮度情况。大家可能都知道，照明有两大要素：亮度和光色。其实说白了照明就是为人眼服务的 。在外界不同的亮度环境下，两种细胞活跃程度是不一样的，要是外界太亮，杆状细胞就要罢工的哟！ 它说：反正你够亮，我去洗洗睡了，就让锥状细胞工作吧，它把外面的世界分辩出色彩就可以了。可如果外界太暗，呵呵，小杆们就不会怀才不遇啦。它就会出来仔仔细细感知外面的光线，就让那只能分辩色彩的家伙滚一边去喽！可能有的朋友这时要问了，什么才是暗？什么才是亮撒？ 晕，又要我讲专业术语了。明视觉：亮度大于 3cd/m2,也就是大约超过 60Lux,那就够
35、亮够猛；暗视觉：亮度小于 0.01cd/m2，也就是大约低于 0.2Lux,那真是又暗又衰啦；在两种亮度中间的那一段呢，专业上叫做中间视觉！.页眉.页脚我们再来看看光，人眼能看到的光是可见光， 又要专业啦！可见光波长在 380nm-780nm 之间，这部分的光线人眼是可以分辨的！好啦，我们来解剖一下无极灯和常规的高压钠灯，看看是啥情况！上边三张图是高压钠灯的光谱图，兰色的曲线是高压钠灯光谱曲线，它光出的出要能量集中在 590nm 左右的那个波段上，三个图中红、橙、绿三根曲线分别代表明视觉、中间视觉、暗视觉光视效率曲线，光视效率曲线和高压钠灯光谱相交的那部分能量（图中圆圈框定的位置）就是人眼睛可
36、以分辨的能量！ 看出来什么问题了吗？很显然，高压钠灯有很高的明视觉光效，很牛 ,但随着亮度水平的降低，高压钠灯中间视觉光效和明视觉光效明显降低，因为它在 550Nm 波长以下基本就没有光能量输出了，这时候高压钠灯就显的昏暗啦，也就是说它的瞳孔流明很低的撒！我们再来看一看无极灯的光谱.页眉.页脚从这张光谱图上我们可以看出，无极灯光谱分布面很宽，在各波段上都有光能量输出，它既有很高的明视觉光效，也有很高的中间视觉和暗视觉光效，因此在中间视觉和暗视觉照明环境下，无极灯有很高的瞳孔流明！MoreoverLED 不仅仅是最亮1.LED 的光效可以远远超过高压钠灯，2008 年为 161Lm/W，预计 2
37、010 年突破 190Lm/W。2.显色性高：高压钠灯的显色指数小于 40 而 LED 的显色指数大于 80。3.寿命极长：能获得大于 10 万小时的寿命。4.多种类颜色的选择可营造缤纷的多彩光环境。5.可以瞬时点亮。6.抗震。7.不含紫外线、红外线有害光。LED 提供使人感觉更舒适更明亮的视觉环境。什么是瞳孔流明？专家认为，以传统的测量流明的方法不能够完全预测人类视觉（看得见）的好坏程度。一个最有说服力的例子就是，低压钠灯虽然能够产生很多流明，但并没有使我们获得良好的视觉。人的视觉质量受很多因素影响，从光强、光分布、光色、到光对比度，以及光的.页眉.页脚反射、眩光、空气质量、物体和观察者的运
38、动等等更多其它因素。在低光亮和高光亮条件下，人类的眼镜使用不同的部位来看物体，人类眼睛的视锥细胞和视杆细胞被证明分别在光照条件相反的状况下工作，视锥细胞用于识别光亮条件下的颜色和细节（亮视觉状态），视杆细胞则承担在昏暗条件下识别物体颜色和细节的责任（暗视觉状态）。在亮光情况下，人类的瞳孔收缩使得物体更多的细节被察觉到，同时最深和被察觉到的光亮度也相应地增加；而在暗光情况下，人类的瞳孔放大使得更多的光线进入眼镜。目前的光测量仪器和推荐的工作照明标准传统上采用白天的视觉状况（即处于亮视觉状态）来标定和校准，然而，众多研究证明暗视觉条件极大地影响瞳孔的尺寸。在最近的许多学术研讨会中，相关的研究人员鼓
39、励照明设计师在选择光源的时候采用光源的亮视觉与暗视觉之比（即 P/S 值）来进行设计。基于不同光源的流明输出条件，采用相应的亮视觉与暗视觉之比值，他建立了一套转换系数，从而得出针对不同瞳孔大小和视觉影响的人类眼睛能够察觉到有效流明数（详细数值见下表）。对于某些光源，如低压钠灯，采用这个理论时它将损失大部分光的输出数量，然而对于其他光源，如高质量荧光灯和 LED 则会大大地增加光的输出数量。该转换系数（校正系数）用于将传统的每瓦流明数值转换成每瓦瞳孔流明数值，它是用于衡量眼睛看到光源发出的光的有效性的一种方法。人类的瞳孔更加容易接受光谱末端的蓝光部分。光源 光效 Lm/w 校准系数 瞳孔流明数值
40、 PLm/W低压钠灯 165 0.38 635,000K T5 荧光灯 80 1.83 1464,500K LED 光源 100 1.62 162陶瓷金卤灯 85 1.49 126高压钠灯 120 0.76 90测量流明什么是瞳孔流明？.页眉.页脚人怎么能看见和光对心理上的影响是学者研究的主题，也是讨论多年了。把光描述成“流明的输出”和在工作状态的烛光来测量，已经是描述和定义完成各类人物所需光数量的传统方法。可是，也就是说复查是在光的视觉效果和对心理影响的结果基础上的。另外，显色指数和相关的色温来阐明光的质量（相当于与经琅月光下颜色比较，真实的颜色的体现程度） 。光源技术发展经历很很多类型和颜
41、色，简单的用流明测量人能够看到的，是完全不够的。一个很好的例子是能产生很多流明的低压钠灯，但是只有两种颜色（黄和灰） 。显现真实性的能力除了物体形状在这种光源下已经丧失了。不同光源产生不同光谱范围。荧光灯又宽范围的光谱输出。视觉受很多因素影响，从光强，分布，颜色，到对比度，还有反射，闪烁，空气质量，物体和观察着的运动，等等。在低光亮和高光亮条件下我们的眼睛使用不同的部位。眼睛包括圆锥和杆型细胞分别在相反的状况下运行。圆锥细胞识别光亮条件下的颜色和细节（适光的）而干细胞承担昏暗下的责任（暗视的） 。在光亮处，我们的瞳孔缩小以便感觉更多的细节，同时景深和感觉光亮也增加。在弱光下，瞳孔放大以使更多的
42、光进入。光测量计和推荐工作光照水平很传统的用白天的视觉来校准。一般内部光源以白昼视觉响应为基础。尽管如此，学者指出按视觉与内部内部照明，和瞳孔尺寸影响的关系比想象中的更密切。在进来的研讨会中，一些推荐者鼓励设计者在选择的时候要详细说明灯的适光和暗视率，这样可以有更好的设计，效果和拥有者的好视觉感受。“瞳孔流明”这个短语没有被广泛接受，她以眼睛对不同光源的适光和暗视反映和瞳孔收缩多少，调接焦距为基础。光源研究中心，Rensselaer Polytechnic 的一个部分，正在做关于光与健康的广泛工作，但是我找不到他们关于“瞳孔流明”的一些资料。Sam Berman以前在 Lawrence Ber
43、keley 实验室的光源系统研究组一员，光源选择中适光和暗视率重要性的拥护者揭示了应用于不同光源流明输出中适光和暗视率的转换因素，然后表示购为眼睛视觉上感觉到的有效流明取决于瞳孔的大小和影响到的视觉(见下表)。如低压钠灯一些灯，利用这个方式损失了大部分输出光，然而其他，如高质量荧光灯充分的获得了。感应灯基本上等同于显色性为 80，色温为 4100K 的荧光灯（在下表中 T8） 。Berman 的下表表明：当 T8 4100 灯为 90LM/W ,瞳孔（有效的）流明实际上为 145LM/W。r 如果对比和分配能控制好，这表明比额定输出流明更少的瓦数，能有更好的视觉。这意味着节能的效果.页眉.页脚实现。
