詢問幾乎所有具有適度模擬和電源專業知識的電氣工程師來評估電源的效率，他或她將知道如何操作，或者至少如何開始該過程。你得到一個假負載或（甚至更好）一個有效負載，測量電源的電壓和電流，測量電源輸出的相同參數，做一些基本的計算，你有初步的答案。如果需要，可以在一系列輸入值和負載以及靜態和動態情況下運行測試。它可能會有點復雜，但基本的設置和過程就是這樣做的。現在請求同一個工程師來測量光源的效率，例如LED或CFL，并且存在很多混亂。為什么？因為測量光學參數帶來了一系列全新的問題，其中許多問題要復雜得多，并且除了基本的電氣測量之外還要有細微之處。例如，您想要所有波長的光輸出功率，只有可見光譜，或選定的波段（如紅外線，或可見光內的切片）？你想要所有方向的功率，還是只需要特定的方向和立體角？

光學測量有很長的歷史，可以追溯到幾百年前。多年來，有些術語和概念沒有變化，有些已經更新為基于SI的單位（國際單位制），因此使用新舊術語或舊術語已被正式重新定義時偶爾會出現混淆（什么是“燭光”單位，無論如何？）。

在獲得正確的儀器和設置之前，你必須熟悉光度學的基本光學參數和術語（可見光的測量）和比色法（測量） （顏色），所以你可以確定你正在測量你真正需要知道的東西。還要記住電氣測量和光學測量之間的關鍵和基本區別：在大多數情況下（但不是全部，RF是例外），當您測量電功率時，您可以測量電壓和電流，然后通過模擬電路或數字電路計算功率處理。但是，當您測量光功率時，您實際上是通過具有輸出電壓或電流的傳感器來測量功率本身，該傳感器與入射光功率具有明確的相關性。

關鍵光學參數

顏色（或色度）：這是一個明顯的參數，我們用紅色，黃色和綠色等詞來描述，但有兩種方法可以用技術來描述它。

首先是光的波長，通常以納米（nm）表示。可見光譜跨越紅色（620-750nm）至紫色（380-450nm）;超過紅色，紅外（IR）范圍從700到1，000納米（1毫米），而紫外線超出紫外線（紫外線，10-400納米）。請注意，這些范圍邊界沒有明確界定的一致邊界，因為光譜是與人類判斷 1 混合的顏色的連續體（圖1）。近，中，遠IR有多種但不同的標準化劃分。一個由國際照明委員會（CIE）定義，一個來自國際標準組織（ISO）20473標準，天文學組織和社團指定了一些變化。

圖1：可見光只是電磁波譜的一小部分，一側為紅外，另一側為紫外線;可見光和更寬光譜范圍內的分界線不是“硬邊界”，而是由不同的組織略有不同。

當然，大多數光源不是嚴格單色的，而是包括一系列顏色和波長。因此，等效黑體溫度是定義不同強度的光波長集合的色度的更好方式。黑體輻射是由保持恒定溫度的不透明，非反射體發射的電磁輻射（光是）;因此，輻射具有特定的光譜和強度，僅取決于黑體的溫度。

CIE色度圖（1931） 2 ，如圖2所示，是基于等效的黑體輻射溫度，是可以在實驗室環境中重建的標準。請注意，大氣層以上的陽光為5，900 K，而地面的日光則介于5，500 K和6，000 K之間，具體取決于一天中的時間，云量和其他因素。白熾燈泡介于2，700 K和3，300 K之間，熒光燈泡介于3，500 K和5，000 K之間（所有數字均為近似值;每個燈泡的范圍很廣）。重要提示：使用黑體輻射，被認為更“藍”的光在更高，更溫暖的溫度下，而在更低，更涼爽的溫度下會出現更多的微紅光;這是一個混亂的來源，因為它與我們正常配對的藍色一樣冷，紅色和熱一樣。

圖2：CIE色度圖將顏色與波長相關聯，也與黑體溫度;注意與周圍標記的顏色相關的波長，以及圖中弧線上標記的黑體溫度。

輻射和光通量：輻射通量是發射光總功率的量度（IR ，UV和可見光），而光通量僅是可見光的感知功率的量度。與輻射通量不同，光通量考慮了人眼對不同顏色的不同靈敏度，而輻射通量測量表明所有發射的電磁波的總功率，與眼睛感知它的能力無關。為了測量光通量，一個稱為積分球的裝置（圖3，也見視頻 3 ）用于捕獲和“均勻”所有方向發出的光;然后通過光功率傳感器測量球體表面照度的強度（參見參考視頻）。

圖3：積分球有多種尺寸，從大約?米直徑到幾個米;所需的尺寸取決于被評估的光源的大小和功率。

流明，勒克斯和坎德拉：光通量的基本SI單位是流明（lm），這是光源的可見光的光通量，在一個球面度的立體角上產生一個坎德拉（cd）的發光強度（回想一下你的實體幾何形狀：一個完整的球體具有4π球面度的立體角（圖4））。坎德拉是在給定方向上發出的單一輻射源的發光強度，其頻率為540×10 12 Hz，并且在該方向上的輻射強度為1/683 W/球面度。在所有方向上均勻輻射一個坎德拉的光源具有1 cd×4π球面度≈12.6流明的總光通量。相關參數是勒克斯，等于每平方米一個流明

圖4：許多光學參數和光學測量不僅限于二維平面，因此對立體角和幾何形狀的熟悉和舒適度至關重要。

輻射度是指定的立體角和指定方向通過（或從其發出）的光輻射量。這是一個有用的參數，因為它表明光學系統從某個視角觀察表面可以接收多少功率，這可能是離軸的。

效率和功效 ：發光效率是衡量光源（此處為電力）產生多少光輸出功率的指標，與波長無關。以每瓦流明計算的發光效率測量光源產生可見光的能力，以及人眼檢測發射的輻射的能力。在555 nm處最大可能的效率為683 lm/W，相當于100％的效率。 4

工程師應注意，由于基本的誤解，效率和效率經常在討論中混淆不清或討論的隨意性。因此，重要的是要確保您清楚地了解正在討論的內容，無論是親自或通過數據表，以及術語的含義。

示例部分

現在讓我們看一些現實世界的例子（所有部件均可從Digi-Key獲得）。 Cree XLamp XM-L2單芯片LED在XM封裝中提供高流明輸出和功效，建立在公司的SC3技術平臺上，據稱可提供高達20％的流明和每瓦流明，并且流明增加一倍原始XM-L的1美元。根據Cree的說法，XM-L2 LED在高驅動電流下提供高效率和高流明輸出的有吸引力的組合，在3 A，25°時以116 lm/W的效率提供1，198流明。

XLamp XM-L2 LED是對于需要高光輸出和最大功效的照明應用，例如LED燈泡和室外，便攜式，室內和太陽能照明，這是一個很好的選擇。

平板電腦，超極本甚至智能手機等多功能設備需要很高 - 亮度水平和良好的色彩渲染，而不會過快地耗盡電池。對于這些和其他應用，據說Osram MicroSideled系列在白色和藍色方面都非常高效，在15，000小時的整個使用壽命期間提供恒定的亮度，并能夠承受高溫和高電流。

MicroSideled 3806的白色版本實現了150流明/瓦（lm/W）的高效率。藍色MicroSideled的效率為55％，以外部量子效率（EQE），換句話說，所用電功率與發射光功率的比率來衡量。根據歐司朗的說法，效率比經典的白光LED解決方案高出10％到15％。兩種型號都很緊湊，尺寸僅為3.8 x 1.0 x 0.6 mm（長x寬x高），導熱性能良好，熱阻為66 K/W.

首爾半導體的Z5M1系列經過優化，可提供采用行業標準3535表面貼裝封裝，具有最大功效和光通量。該器件在350 mA（溫度為85°C，最低80 CRI）的溫暖白光（3，000 K）下可提供高達132 lm/W的功率。在冷白色（6，000 K）下，Z5M1在350 mA（85°C結溫，最低70 CRI）下可提供高達150 lm/W的功率。 Z5M1系列提供2，600至7，000 K的完整相關色溫（CCT）和兩種CRI選項，可為燈具和燈具制造商提供最大的靈活性。改進的功效有助于照明制造商在其系統設計中使用更少的LED，從而降低系統成本。這些LED可以在很寬的驅動電流范圍內工作，使SSL產品開發人員能夠在設計中使用的LED數量與效率和額定壽命進行權衡。 Z5M1的工作電壓范圍為150 mA至1.5 A，適用于從街道和區域照明到替換燈到高輸出手電筒等各種通用照明應用。那么，LED的效率是多少？ 》現在回到最初的問題“這個來源有多高效？”答案是，“這取決于”。在你回答這個簡單的問題之前，你必須澄清答案：“以什么方式有效？”這意味著您可以考慮諸如感興趣的光源光譜（所有，僅可見，或可見/不可見光譜的某些定義切片），輻射方向（在整個球體上，或僅沿一個軸）等因素，以及只是在一個方向上，沿著輻射軸如何廣角實心圓錐（注意“圓錐”甚至不必是圓形的，它可能是橢圓形的）。產生寬光譜和寬立體角光的光源可能不如光譜和立體角輻射窄的光源有用，盡管它在基本功率意義上可能更有效。只是光學測量的一些頂級參數;其他因素包括分散和損失等因素。由于測量其中一些參數的非直觀性，細微之處和實際操作困難，使用光學元件和子系統的工程師需要做好充分的前期研究準備，并與知識淵博的測試設備和應用供應商合作專家，進行有意義，準確的測量。