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LED色温控制原理

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LED色温控制原理

发布日期:2019-03-05 作者:普朗克光电 点击:

LED调色温是改变不同光的比例。增加红光,色温变暖,增加蓝光,色温变冷。调亮度, 改变流过LED的电流大小,电流大些,就亮些。反之就暗些。电流的调节,是用改变PWM来实现的。所谓PWM,就是脉冲宽度调整。脉冲宽度调整的方法,最根本的是改变决定其宽度的电阻与电容值的数值。RC的乘积大,则宽度会大些。

1.色温.色温

光源的色温是通过对比其色彩和理论的热黑体辐射体(简称黑体,在任何温度下对任何波长的辐射能的吸收率都等于1的物体,是一种理想的模型,也叫完全辐射体)来确定的。热辐射光源发射的光谱是连续而光滑的,对黑体而言,温度不同,颜色也就不一样。

 

黑体发光的颜色与温度存在惟一的对应关系。在表述某光源的颜色时,常常把该光源的颜色与黑体发光的颜色进行比较,如果该光源发出光的颜色与黑体在某一温度下的颜色相同,就把该光源的颜色看作是黑体在这个温度下的颜色,叫“温度颜色”,简称“温色”。

 

显然,“温色”指的是“颜色”,是黑体在某一温度下的颜色。但是由于长期的约定俗成,现在普遍把这个概念称作“色温”。

 

对于白炽灯等热福射源而言由于其光谱分布与黑体比较接近,所以它们的色品坐标点基本处于黑体轨迹上,可见色温的概念能够恰当的描述白炽灯的光色。但是对于白炽灯以外的其他光,其光谱分布与黑体相差较远,它们的温度T时的相对光谱功率分布

 

所决定的色品坐标不一定准确地落在色品图的黑体温度轨迹上,所以只能用光源与黑体轨迹最近的颜色来确定该光源的色温,称为相关色温(correlated color temperature,简称CCT)。

2.白光LED发光原理

白光LED是实现半导体照明的必由之路。白光LED并不是一种单色光,在可见光的光谱中并不存在白光。根据人们对可见光的研究,人的眼睛所能看到的白光可以由两种或者两种以上的光混合产生。目前获得白光LED照明光源有以下三种方法。

1)蓝光LED+不同色光荧光粉

日亚公司开发出来的白光LED,是由蓝光LED激发涂布在其上方的黄色YAG荧光粉,荧光粉被激发后产生的黄光与原先由于激发的蓝光互补而产生白光,如图(a)所示。还可以通过蓝光LED芯片与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光,显色性较好,但是这种方法使用的荧光粉转化效率较低,尤其是红色荧光粉。目前,利用蓝光LED配合黄色YAG荧光粉的白光LED封装技术是较为成熟的,但是均匀度的问题、色温偏高显色指数不理想的问题,迟迟无法解决。

2)紫外光或紫光LED+R.G.B荧光粉

用紫外光或者紫光(300400nmLEDR.G.B荧光粉来合成白光的原理和荧光灯是类似的,但是比荧光灯的性能要优越,紫光LED转换系数可达0.8,各色荧光粉的量子转换效率可以达0。9。(b)所示的这种利用紫光LED激发三基色或者多色荧光粉产生多色光,再混合成白光的方法,显色性更好,但是同样存在问题,红色荧光粉和绿色荧光粉多为硫化物,发光稳定性差、光衰较大。

3) R.G.B三基色LED形成白光

这种方法是将绿、红、蓝三种LED芯片组合,如图(c)所示,同时通电,然后将发出的绿光、红光、蓝光按一定比例混合成白光。绿、红、蓝的比例通常为631。利用R.G.B三基色LED直接封装成白光LED的方法,白光综合性能最好,在高显色指数的前提下,白光流明效率也很高。由于合成白光所要求的色温和显色指数不同,对合成白光的各色LED的流明效率的要求也不相同。但这种方法的主要技术难题是提高绿光LED的电光转换效率,以及降低成本。

3.白光色温可调的原理和实现方法

3.1 原理

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。

3.2 实现方法

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(Ra80)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。


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