LED光源作為一種新型的節能光源，對其性能的評定，具有許多的光度學參數和色度學參數。其中光度學參數主要包括光通量、發光強度、相對光譜能量分布、峰值波長以及光譜半波寬度等；色度學參數主要包括色度坐標、主波長、純度、色溫以及顯色指數等。本文對此作了詳細的介紹，感興趣的朋友可以了解一下！

LED光源的光度學參數：

LED光源的光度學參數主要包括光通量、發光強度、相對光譜能量分布、峰值波長以及光譜半波寬度等。

1.光通量

在輻射度學上，LED輻射通量用來衡量發光二極管在單位時間內發射的總電磁功率。它通常表示LED在4π空間范圍內單位時間所發出的功率。LED光源發射的輻射通量中能引起人眼視覺的那部分，稱為光通量，它是單位時間內LED光源向整個空間發射的能引起人眼視覺的輻射通量。但人眼對不同波長的可見光的感覺是不同的，為此國際照明委員會（C1E）為人眼對不同波長單色光的靈敏度作了總結，在亮度為3cd/m2以上的明視覺條件下，歸結出標準光度觀測者光譜光效率函數v（λ），它在555nm上有最大值。其中v（λ）為亮度為0.001cd/m2以下的暗視覺條件下的光譜光視效率。

明視覺條件下，輻射量向光通量的轉化表達式為：

暗視覺條件下，輻射量向光通量的轉化表達式為：

光通量的測量通常有兩種方法，并且通常在明視覺條件下測試。一種是用積分球收集總的輻射量，然后用已知光通量的標準燈與被測燈作比較，從而得到被測燈的光通量；另一種方法是用分布式光度計測量被測光源發光強度的空間分布，計算后得到光通量。

2.發光強度

發光強度表示光源在給定方向上的單位立體角內發射的光通量。假設光源是一個點光源或光源距離探測器足夠遠以致光源面積可以忽略不計時，發光強度可以表示為：

其中dΩ是點光源在某一方向上所張的立體角，如下圖所示。

在LED光強測試中通常用CIE推薦的“平均發光強度”概念，即照射在離LED一定距離處的光探測器上的光通量Φv與由探測器構成的立體角的比值。其中立體角可將探測器的面積S除以測試距離d的平方計算得到，因而有如下計算式：

CIE關于近場條件下的LED測試，有兩個推薦的標準條件：CIE標準條件A和CIE標準條件B。這兩個條件都要求所用的探測器有一個面積為1cm2的圓形入射孔徑。主要區別在于LED頂端到探測器的距離，立體角和平面角（全角）的不同。

3.相對光譜能量分布P（λ）

LED的相對光譜能量分布P（λ）是在光輻射波長范圍內，各個波長的輻射能量分布情況，通常用相對光譜能量分布來表示，如下圖所示。

LED的光譜分布與所用的材料性質及PN結結構等有關，而與器件的幾何形狀、封裝方式無關。

4.峰值波長λp

峰值波長λp和光譜半波寬度△λ=λ2-λ1是LED相對光譜能量分布曲線的重要參數。峰值波長定義為相對光譜功率分布曲線上相對光輻射最強處所對應的波長，它由半導體材料的發光中心的能級位置決定。

5.光譜半波寬度△λ

光譜半波寬度△λ定義為相對光譜能量分布曲線上，兩個半極大值強度處對應的波長差，如上圖所示，它標志著光譜純度，同時也可以用來衡量半導體材料中對發光有貢獻的能量狀態的離散度，LED的發光光譜半寬度一般為30-100nm，光譜寬度窄意味著單色性好、發光顏色鮮明。

光通量和發光強度的關系：

由于人眼對等能量的不同波長的可見光輻射能所產生的光感覺是不同的，因此按人眼函數V（λ）來評價的輻射通量Φ（λ）即為光通量Φ，即：

式中：Km為明視覺的最大光譜光視效率函數，亦稱為光功當量，它表示人眼對波長為555nm處光輻射產生光感覺的效能，按國家實用溫標IPTS-168的理論計算，其值為680lm/w。

光度學中最基本的單位是發光強度，單位為坎德拉（cd），它是國際單位制中7個基本單位之一。其定義為555nm的單色輻射在給定方向上的輻射強度為1/683W·sr時，在該方向上的發光強度為1cd。

光通量的單位為流明（lm），它是發光強度為1cd的均勻點光源在單位立體角（1sr）內發出的光通量。

如果光源為點光源，并且是均勻發光體，那么光強（I）與光通量（Φ）符合距離反比平方定律。距離平方反比定律來自于點光源向空間發射球面波的特性，即點光源在傳播方向某點的輻照度與該點到點光源的距離平方成反比。

在任一錐立體角內，假設在傳輸路徑上沒有光能損失或分束，那么點光源向空間發出的輻射通量是不變的。然而位于球心的均勻點光源所張開的立體角所截的表面積卻和球半徑的平方成正比，這樣在球面上的輻照度就和點光源到該面的距離平方成反比，即：Φ=4πI。

LED光源的色度學參數：

光源的色度學參數主要包括色度坐標、主波長、純度、色溫以及顯色指數等。

1.色度坐標

CIE光譜三刺激值X、Y、Z表示了三原色匹配該顏色時相互之間的比例，而三刺激值中的每一刺激值與其總和之比即為色度坐標。

2.主波長

如果波長λd的光譜色按照一定比例與一種確定的參照光源相加混合，能匹配顏色S1，則λd為顏色S1的主波長，主波長直接反映人眼對光源發光的視覺感受，相當于所觀察顏色的色調，是衡量色度參數的重要指標。

3.色純度

色純度是色度學另一個重要的參數，表示樣品顏色接近其主波長光譜色的程度。在色度圖的樣品主波長線上，用白光參照光源的色度坐標點到樣品色度坐標點的距離與參照光源色度坐標點到光譜色度坐標點的距離的比值來表示，色純度大致相當于顏色知覺中的色飽和度。

4.色溫

色溫是描述光源光譜質量最常用的指標。當某輻射體與絕對黑體在可見光區域具有相同形狀的光譜功率分布時的溫度，稱為該輻射體的色溫。當光源的色度坐標位于色度圖上的黑體跡線上時，就把黑體的絕對溫度定義為該光源的色溫，不同溫度下，絕對黑體的色度坐標是不同的，但是非熱輻射光源，它們的光譜功率分布形式與黑體輻射相差很大，其色度坐標不一定落在黑體輻射跡線上，這時常用相關色溫來表示，即在色度圖上，和某一光源的色度坐標點相距最近的那個黑體的絕對溫度就定義為該光源的相關色溫。

5.顯色性

光源對物體的顯色能力稱為顯色性，是通過與同色溫的白熾燈下觀察到的物體顏色比較得到的。光源發射的光譜分布決定它的顏色，光譜分布不同，對各個顏色的顯色性亦大不相同。相同顏色的光源可以由不同的光譜組成，光源的光譜組成波長范圍越廣顯色品質越好。當光源光譜中缺少白熾燈下物體所反射的主波長時，會使物體顏色產生明顯的色差，色差程度越大，光源對該顏色的顯色性也就越差。目前，顯色指數仍是定義評價光源顯色性的普遍方法。

色溫和顯色性的關系：

光源顯色性和色溫是光源的兩個重要的顏色指標。色溫是衡量光源色的指標，而顯色性是衡量光源視覺質量的指標。假若光源色處于人們所習慣的色溫范圍內，則顯色性應是光源質量的更為重要的指標。這是因為顯色性直接影響著人們所觀察到的物體的顏色。對于顏色檢測行業來說，人工光源顯色性的高低，直接影響被測試樣品顏色評價結果。因此，CIE標準光源的對顯色性有著嚴格的要求，標準光源箱中必須使用色溫、顯色指數等技術參數合格的人工光源。

光源的色溫與顯色性，從本質上說，都是由它的光譜能量分布決定的。以日光為例，日光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等多種顏色的光按一定的比例混合而成。日光照到某一種顏色的物體上，物體將其他顏色的光吸收，而將這種顏色的光反射出來。比如，藍布受日光照射后，就將藍光反射出來，并將其他光吸收，因此人眼看到的這塊布是藍色的。由于日光本身包含了各種顏色，再加上各種物體對不同的光的反射性能不一樣，所以大自然在日光照射下就顯得五彩繽紛。鈉燈則不然，鈉燈發出的光主要是黃光，當黃光照在藍布上，藍布將黃光吸收，藍布雖然能反射藍光，但鈉燈發出的光中基本上沒有藍光，也就談不上反射藍光了。因此在鈉燈照射下藍布就變成黑布了。鎢絲燈的光譜能量分布是連續的，各種顏色都有，因而有較好的顯色性，但其輻射能量分布偏重于長波方面，整體上看來光色偏紅偏黃。

然而，光源的色溫與顯色性之間并沒有必然的聯系，相同色溫的各光源之間的顯色性差別可能很大，相同顯色指數的各光源之間的色溫差別也可能很大，各種色溫的光源都可能有較好的顯色性，也可能有較差的顯色性。如：鎢絲燈色溫低，顯色性好；高壓鈉燈色溫低，而顯色性差；馬路上的高壓汞燈，從遠處看它發出的光既亮又白（色溫高），但被它照射的人的臉色卻象抹了一層青灰色（顯色性差）；而高壓缸燈，發出的光亮白（色溫高），燈下的顏色也不失真（顯色性好）。