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LED色溫控制原理1.色溫 光源的色溫是通過對比其色彩和理論的熱黑體輻射體(簡稱黑體,在任何溫度下對任何波長的輻射能的吸收率都等於(yú)1的物體,是一種理想的模型,也叫完全輻射體)來確(què)定的。熱輻射光源發射的光譜是連續而光滑的,對黑體而言,溫度不同,顔色也*不一樣。 黑體發光的顔色與溫度存在惟一的對(duì)應關系。在表述某光源的顔色時,常常把該光源的顔色與黑體發光的顔色進行比較,如果該光源發出光的顔色與黑體在某一溫度下的顔色相同,*把該光源的顔色看作是黑體在這個溫度下的顔色,叫“溫度顔色”,簡稱(chēng)“溫色”。 顯然,“溫色”指的是“顔色”,是黑體在某一溫度下的顔色。但是由於(yú)長(zhǎng)期的約定俗成,現在普遍把這個概念稱作“色溫”。 對於(yú)白熾(chì)燈等熱福射源而言由於(yú)其光譜分布與黑體比較接近,所以它們的色品坐标點基本處於(yú)黑體軌迹上,可見色溫的概念能夠恰當的描述白熾(chì)燈的光色。但是對於(yú)白熾(chì)燈以外的其他光,其光譜分布與黑體相差較遠,它們的溫度T時的相對光譜功率分布 所決定的色品坐标不一定準確(què)地落在色品圖的黑體溫度軌迹上,所以隻能用光源與黑體軌迹*近的顔色來確(què)定該光源的色溫,稱(chēng)爲相關色溫(correlated color temperature,簡稱(chēng)CCT)。
2.白光LED發光原理 白光LED是實現半導體照明的必由之路。白光LED並(bìng)不是一種單色光,在可見光的光譜中並(bìng)不存在白光。根據人們對可見光的研究,人的眼睛所能看到的白光可以由兩種或者兩種以上的光混合産(chǎn)生。目前獲得白光LED照明光源有以下三種方法。
(1)藍(lán)光LED+不同色光熒(yíng)光粉 日亞公司開發出來的白光LED,是由藍光LED激發塗布在其上方的黃色YAG熒光粉,熒光粉被激發後産生的黃光與原先由於(yú)激發的藍光互補(bǔ)而産生白光,如圖(a)所示。還可以通過藍光LED芯片與熒光粉發出的綠光和紅光複合得到白光,顯色性較好,但是這種方法使用的熒光粉轉化效率較低,尤其是紅色熒光粉。目前,利用藍光LED配合黃色YAG熒光粉的白光LED封裝技術是較爲成熟的,但是均勻度的問題、色溫偏高顯色指數不理想的問題,遲遲無法解決。 (2)紫外光或紫光LED+R.G.B熒(yíng)光粉 用紫外光或者紫光(300~400nm)LED和R.G.B熒光粉來合成白光的原理和熒光燈是類似的,但是比熒光燈的性能要優越,紫光LED轉換系數可達(dá)0.8,各色熒光粉的量子轉換效率可以達(dá)0.9。(b)所示的這種利用紫光LED激發三基色或者多色熒光粉産(chǎn)生多色光,再混合成白光的方法,顯色性更好,但是同樣存在問題,紅色熒光粉和綠色熒光粉多爲硫化物,發光穩定性差、光衰較大。 (3) R.G.B三基色LED形成白光 這種方法是将綠、紅、藍三種LED芯片組合,如圖(c)所示,同時通電(diàn),然後将發出的綠光、紅光、藍光按一定比例混合成白光。綠、紅、藍的比例通常爲6: 3: 1。利用R.G.B三基色LED直接封裝成白光LED的方法,白光綜合性能*好,在高顯色指數的前提下,白光流明效率也很高。由於(yú)合成白光所要求的色溫和顯色指數不同,對合成白光的各色LED的流明效率的要求也不相同。但這種方法的主要技術難題是提高綠光LED的電(diàn)光轉換效率,以及降低成本。 3.白光色溫可調(diào)的原理和實(shí)現方法 3.1 原理 不同色溫白光LED混合成一束白光,混合白光的光通量爲不同色溫的白光LED的光通量的總和。混合白光的色溫光譜功率分布曲線是由不同色溫白光LED的光譜功率分布曲線疊加混合而成一個新色溫的光譜功率分布曲線,從而確(què)定瞭(le)該混合白光的色溫值。通過改變不同色溫的驅動電流,從而改變不同色溫的光通量,也*改變不同色溫的光譜功率分布曲線,則由不同色溫産生的新的光譜功率分布曲線疊加混合形成一條新的光譜功率分布曲線,也*得到動态可調的白光。 3.2 實(shí)現(xiàn)方法 目前,實(shí)現色溫可調(diào)且高顯色性的白光LED的方法有: (1)採用多芯片加熒光粉 如採(cǎi)用至少兩個藍光芯片、一個黃光芯片以及綠色熒光粉和紅色熒光粉組成的模塊,制作色溫可調整的高顯色指數(Ra》80)的白光LED燈。但以藍光激發紅色熒光粉的激發效率低,導(dǎo)緻LED燈亮度較低,實用性差。 (2)採(cǎi)用不同顔(yán)色LED組合 如採(cǎi)用白光加紅藍LED組合,通過分别控制白光、紅光和藍光LED的驅動電流,實現不同色溫範圍内顯色指數大於(yú)90的可調白光,但驅動電路複雜,成本較高。 |

