白光led调光效果的研究

白光led调光效果的研究

0强度可调和增势类led灯的实现方法光刻用于普通照明。对于光源的质量有一定的要求，尤其是在颜色的光滑和浅色方面。目前,白光LED光源广泛应用于建筑照明领域,单一的色温模式已经不能满足实际需要,迫切需要一种能动态调节色温的灯来满足不同的色调。在实现色温可调的同时,能很好地显示出物体真实的颜色尤为重要。所以能实现高显色性且色温可调的白光LED具有更广阔的市场前景。目前,实现色温可调且高显色性的白光LED的方法有:(1)采用多芯片加荧光粉,如采用至少两个蓝光芯片、一个黄光芯片以及绿色荧光粉和红色荧光粉组成的模块,制作色温可调整的高显色指数(Ra>80)的白光LED灯。但以蓝光激发红色荧光粉的激发效率低,导致LED灯亮度较低,实用性差。(2)采用不同颜色LED组合,如采用白光加红蓝LED组合,通过分别控制白光、红光和蓝光LED的驱动电流,实现不同色温范围内显色指数大于90的可调白光,但驱动电路复杂,成本较高。因此,研究同时满足色温可调和较高显色指数的白光LED的实现方法有着重要的意义。本文基于不同色温白光LED的混色方法,在混色理论和显色指数理论基础上,采用不同显色指数的低色温白光LED和高色温白光LED进行混色,通过电流调节,实现较好显色性及色温可调的白光LED。1与光栅荧光功率分布曲线的比较不同色温白光LED混合成一束白光,混合白光的光通量为不同色温的白光LED的光通量的总和。混合白光的色温光谱功率分布曲线是由不同色温白光LED的光谱功率分布曲线叠加混合而成一个新色温的光谱功率分布曲线,从而确定了该混合白光的色温值。通过改变不同色温的驱动电流,从而改变不同色温的光通量,也就改变不同色温的光谱功率分布曲线,则由不同色温产生的新的光谱功率分布曲线叠加混合形成一条新的光谱功率分布曲线,也就得到动态可调的白光。本文通过matlab软件对白光LED相对光谱功率分布曲线进行光谱拟合,拟合函数S(λ)为波长λ的单位为nm。图1为真实的白光LED相对光谱与上述白光LED模型的比较。再由光谱函数计算出色品坐标x,y,和色温Tc。CIE规定光源的显色指数称为特殊显色指数Ri,由下列公式确定:式中,ΔEi为在参照光源和待测光源照明下样品的色差,试验色i在CIE1960年UCS色品图上所引起的色差值。在照明光源的测试中,常使用的显色指数Ra为一般显色指数:有关文献对显色指数的分类,即用一般显色指数把光源显色性粗略分为三类:50以下为劣,50到75为一般,75以上为优。2荧光、染色、显色等参数变化实验采用相同支架、InGaN基蓝光芯片、胶水和不同YAG荧光粉配比制备不同色温段高亮度低衰减直插型白光LED样品,选取色温段分别为:2800~3000K、3000~3400K和7000~8000K,从中随机抽取样品,在正常正向工作电流20mA下,色温为2856K、显色指数为66.6的白光LED记为1号样品,色温为3399K、显色指数为75.2的白光LED记为2号样品,色温为7682K、显色指数为87.6的白光LED记为3号样品。将1号样品和3号样品混色为A组,2号样品和3号样品混色为B组。样品1、2、3及其混色后的白光LED光色电参数采用杭州远方光电信息有限公司的PMS-80紫外-可见光-近红外光谱分析系统测试与记录。在室温下,调节正向电流IF,记录IF为5~30mA情况下样品1、2、3以及A组和B组的光谱、色温和显色指数等参数。如图2(a)所示,低色温白光LED1号样品和2号样品光谱与标准光谱相比,红光部分能量较低,所以显色指数不是很理想,而2号样品光谱较1号样品光谱变宽,显色性比1号样品要好。图2(b)中,高色温白光LED3号样品与D75照明体光谱相比,蓝光部分能量都是最高的,红光部分能量都较低,3号样品表现出较好的显色性。图3(a)中混合后A组白光光谱蓝光部分与3号样品重合,黄光光谱形状与1号样品相似。而图3(b)中混合后B组白光光谱蓝光部分也与3号样品重合,黄光光谱形状与2号样品相似。由于中间色温和高色温照明体光谱中,蓝光部分能量最强,往长波方向能量下降,混合后A组B组白光都表现出较好的显色性。图4(a)所示,A组白光LED串联混色,电流从5~30mA变化得到色温可调范围在4000~4700K,且在色温可调范围期间,显色指数Ra保持在80以上。通过光谱数据拟合模拟计算的色温值与实验值相对误差小于0.009,显色指数相对误差小于0.006。同样方法处理B组白光LED串联混色情况,如图4(b),B组白光LED电流从5~30mA变化得到的色温可调范围在4350~4800K,且在色温可调范围期间,显色指数Ra保持在80以上。通过光谱数据拟合模拟计算的色温值与实验值相对误差小于0.02,显色指数相对误差小于0.02。由以上可以看出串联混色得到的色温范围较小,但显色指数较好。图5(a)所示,给定1号样品和3号样品不同正向电流(5~30mA),A组白光LED并联混色得到色温可调范围在3000~7000K,且在色温可调范围期间,显色指数Ra保持在75以上。通过光谱数据拟合模拟计算的色温值与实验值相对误差小于0.05,显色指数相对误差小于0.02。如图5(b)所示,给定2号样品和3号样品不同正向电流(5~30mA),B组白光LED并联混色得到的色温可调范围在3500~7000K,且在色温可调范围期间,显色指数Ra保持在75以上。通过光谱数据拟合模拟计算的色温值与实验值相对误差小于0.05,显色指数相对误差小于0.03。由以上可以看出并联混色得到的白光LED色温可调范围大,选取Ra>66的低色温白光LED与Ra>87的高色温白光LED进行混色,可以在色温可调范围内得到Ra>75较好显色指数的白光。3染色可调范围通过不同色温高亮度白光LED