白光LED照明色溫調(diào)節(jié)方法詳析

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2015-10-17

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白光LED照明調(diào)節(jié)色溫的方法有：（１）白光LED與單色光Ｒ／Ｇ／Ｂ LED混合， 調(diào)節(jié)各路的驅(qū)動電流來調(diào)節(jié)色溫。這種方法的優(yōu)點是光譜較寬，顯色指數(shù)較高， 但由于單色光激發(fā)效率較低， 整體光效不高， 且各單色光隨時間溫度變化的波長偏移， 整體色溫不易控制， 所以這種方法沒有被廣泛采用；（２）行業(yè)上常用的方法是暖白光LED（2700K）與冷白光LED（6500K）混合調(diào)節(jié)色溫，但是暖白光LED與冷白光LED的藍光LED芯片主波長與激發(fā)熒光粉效率不同， 要使色溫調(diào)節(jié)從2700K到6500K， 且色容差小于７， 須考慮如下幾點：暖白光LED 隨驅(qū)動電流變化與色溫的關(guān)系；冷白光LED隨驅(qū)動電流變化與色溫的關(guān)系；以及冷白光LED與暖白光LED各自調(diào)節(jié)驅(qū)動電流時的混合色坐標(biāo)值。

色溫與色容差的計算

1.1　色溫計算

色溫是描述光源的發(fā)光特性的一個基本參數(shù)， 是顏色測量中的一個重要指標(biāo)。白熾燈以外的其他光源，LED照明品牌，其光色在色度圖上不一定準(zhǔn)確地落在絕對黑體軌跡上，所以只能用光源與黑體軌跡最近的顏色來確定該光源的色溫，稱為相關(guān)色溫。相關(guān)色溫的計算方法主要有三角插值法、黑體軌跡法、模擬黑體軌跡弧線法以及ＭｃＣａｍｙ近似公式法。其中ＭｃＣａｍｙ近似公式法最簡單且容易操作。

ＭｃＣａｍｙ于１９９２年提出了由色坐標(biāo)x、y 直接計算相關(guān)色溫（Tｃ）的函數(shù)關(guān)系式：


1.2　色容差的計算

光源發(fā)出的光譜與標(biāo)準(zhǔn)光譜之間的差別即色容差。

根據(jù)待測光源的色溫選擇參照照明體， 待測光源的相關(guān)色溫低于５０００Ｋ時， 參照照明體應(yīng)是普朗克輻射體的光譜功率分布； 待測光源的相關(guān)色溫高于５０００Ｋ時， 參照照明體應(yīng)是不同時相日光的光譜功率分布（標(biāo)準(zhǔn)照明體Ｄ）。待測光源（色度坐標(biāo)uｋ， vｋ） 與參照照明體（色度坐標(biāo)uｒ，LED燈管， vｒ）之間的色度差：

白光LED 色坐標(biāo)與驅(qū)動電流的變化關(guān)系

兩種色溫白光LED均選用同等數(shù)量０.１Ｗ小功率貼片式熒光粉涂覆型LED，且實驗LED采用相同支架、ＩｎＧａＮ基藍光LED 芯片、主波長為４４０～４６０ｎｍ，裝修照明，熒光粉為不同比例ＹＡＧ黃色熒光粉與紅色熒光粉混合。白光LED 受多重因素影響，CE認(rèn)證，其中色度穩(wěn)定性和均勻性、散熱條件對LED性能影響比較大。研究發(fā)現(xiàn)，電流變化對綠光光譜影響最大，國際資訊，對白光光譜影響最小。其中藍光LED主波長隨驅(qū)動電流的增加而變短即藍色加深，如圖１所示，致使驅(qū)動電流變化白光LED色坐標(biāo)隨之變化， 即色溫會向高色溫方向偏移。


從圖２、圖３可以看出，室外照明，設(shè)計，照明產(chǎn)品，無論冷白光LED還是暖白光LED，企業(yè)資訊，隨著驅(qū)動電流的增加色坐標(biāo)均藍移，即色溫增大。

冷白光LED 與暖白光LED 混合調(diào)節(jié)色溫變化

為了使混合色溫從2700K到6500K連續(xù)調(diào)節(jié)，質(zhì)量，需要知道兩種LED同時調(diào)節(jié)電流與色溫的關(guān)系式。根據(jù)第２節(jié)，可以得出如下思路：為了使色溫由暖色逐漸變?yōu)槔渖�，可以先把暖白光LED驅(qū)動到最大允許電流，而把冷白光LED驅(qū)動到最小可點亮電流，然后逐漸減小暖白光LED驅(qū)動電流，同時逐漸增大冷白光LED驅(qū)動電流。

從下表數(shù)據(jù)可以看出兩種光色LED均在電流最大時混合的色溫為正白光，商業(yè)照明燈具， 暖白光LED電流由最大逐漸減為最小，而同時冷白光LED由最小點亮電流到最大電流， 兩者混合色溫從2700K逐漸增大到6500K，從而驗證了最初的思路。色溫調(diào)節(jié)曲線圖見圖４。


由圖５可以看出， 色溫從2700K到6500K色坐標(biāo)的色容差全部小于７（根據(jù)ＧＢ／Ｔ２９２９４—２０１２LED筒燈性能要求， 色容差應(yīng)小于６）。


小 結(jié)

本文通過對同等數(shù)量的熒光粉涂覆型暖白光LED與冷白光LED 驅(qū)動電流與色溫關(guān)系的分析，工程照明， 得出了兩種LED的驅(qū)動電流之比與混合色溫的關(guān)系，隨著暖白光占的比例越大色溫向暖色溫方向移動，反之向冷色溫方向移動，在調(diào)節(jié)過程中等間隔比例調(diào)節(jié)無法實現(xiàn)色溫的無級調(diào)節(jié)（根據(jù)以上試驗結(jié)果，無級調(diào)節(jié)的前提是電流的非等間隔調(diào)節(jié)，但這一點的實際應(yīng)用價值不大，因為隨著色溫的升高人眼對色溫變化的敏感度是成下降趨勢的）。由圖４可見，在冷白光與暖白光驅(qū)動電流的近似１∶１.２點處是一個較為明顯的拐點，在此點之后等間隔調(diào)節(jié)色溫變化曲線斜率降低，即變化減緩，在此點之前，等間隔調(diào)節(jié)色溫變化曲線斜率可認(rèn)為近似相同，但也是緩慢降低的趨勢（即實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)的要求是調(diào)節(jié)電流間隔需要逐漸增大，但需要更進一步試驗來確定具體值）。如果根據(jù)ＧＢ／Ｔ２９２９４—２０１２ 標(biāo)準(zhǔn)中初始相關(guān)色溫的要求的相關(guān)規(guī)定來界定色溫調(diào)節(jié)區(qū)段，綜合圖４可以得出結(jié)論： 當(dāng)設(shè)置調(diào)節(jié)電流間隔值為２０ｍＡ?xí)r可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，即實現(xiàn)色溫從2700K到6500K八擋連續(xù)調(diào)節(jié)。

 

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