超市生鮮燈的混光方案及模擬技術(shù)

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2014-10-16

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 雖然特制光譜的LED光源理論上可行,， led亮化工程公司,，但是實(shí)際上無法做到每種特殊光譜的LED產(chǎn)品都存在，所以很多生鮮燈依然會采用混光方案,。但是為了獲得合適的混光方案,，通常的計(jì)算方法非常繁瑣。為此,，合理選擇現(xiàn)有的白光LED和彩色LED,，利用Light Tools進(jìn)行模擬得到混色光譜，通過對顏色參數(shù)的分析評價(jià),，進(jìn)而獲得合適的生鮮燈混光方案和效果指標(biāo),。

隨著固態(tài)照明的進(jìn)一步發(fā)展，人們對照明品質(zhì)的要求也越來越高,，很多照明領(lǐng)域提出了個(gè)性化的光譜要求,，生鮮燈在食物方面的照明就是一個(gè)很好的例子。

我們知道,，在低顯指高色溫的燈管下,，人臉會顯得蒼白無生氣，這在食品方面也是一樣,，使用不合適的照明,，超市里的水果、食物會變得顏色怪異,，沒有賣相,，不但會影響生意,，而且會因?yàn)樯唐愤^保質(zhì)期而造成浪費(fèi)。

在合適的生鮮燈下,，可以使食物得顏色得以更好的還原,，使它顯得更為新鮮和可口，讓顧客更愿意購買,，所以生鮮燈在食品照明領(lǐng)域非常重要,。而LED由于極易得到各種光譜顏色而在應(yīng)用中成為理想光源。

多種單色光芯片的存在和藍(lán)光芯片配合特制的熒光粉,，能現(xiàn)實(shí)大多數(shù)光譜,。但是對于單顆LED，并不是每種光譜的LED都會變成產(chǎn)品,，這是因?yàn)槭袌鰧γ糠N特殊光譜的LED需求量一般不是很大,；即便有產(chǎn)品存在，價(jià)格也會比較高,，而且還可能存在供應(yīng)問題,。相對來說，混色方案更為可行,，由于只需要選用常規(guī)的LED,，所以光源成本更低，方案靈活,，而且供應(yīng)更為可靠,。

 

我們通常借助色坐標(biāo)、CCT,、CRI和CQS等參數(shù)來評定顏色,。其中CRI除了常規(guī)的8種標(biāo)準(zhǔn)色樣的顯色指數(shù)之外，還有7個(gè)特殊色樣的顯色指數(shù),，而這15個(gè)色樣相對來說都是非飽和色樣,，前8個(gè)參數(shù)的的平均值是我們常用的顯色性Ra，例如表征紅光（“strong red”）的R9并不在Ra的表征內(nèi)容之內(nèi),，所以,，即便Ra很大的LED，只要它的光譜沒有足夠的紅光部分,，星級酒店照明燈具,，R9的值也會很低。NIST（美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院）也發(fā)現(xiàn),，即使一種光的對非飽和色的顯色性很好,，裝修照明，它對飽和色的顯色性也可能很差,；NIST發(fā)現(xiàn),，只要選用一些飽和色作為一套新的色樣,，就可以保證對顯色性的準(zhǔn)確表征，并提出了一種表征顯色性的新方法CQS（Color Quality Scale）,，它采用了15種分布于整個(gè)可見光譜中的飽和色為其色樣。本文會借助這兩套表征顯色性的方法來分析混色后的結(jié)果,。

給定光譜,，大功率led照明，就可以得到上述各種顏色信息,，所以光譜涵蓋了更為全面的顏色信息,。對于混色照明方案，其光譜信息非常重要,，但是如何獲得會比較方便呢,？

 

首先，雖然可以通過測量獲得,，但是需要制作樣燈,， LED置換工程，這包括定制PCB,、準(zhǔn)備散熱器和購買電源驅(qū)動(dòng),、焊接和組裝等步驟，店鋪照明,，最后測量,，過程復(fù)雜耗時(shí)，而且很難再次調(diào)整方案,，方法不靈活,。

 

當(dāng)然，隨著被照物的不同,，LED球泡燈,，所需的最佳光譜也會不同。我們以照明深紅色蘋果為例,，水果商希望得到適量的深紅光摻雜,，使得蘋果顯得紅潤可口。同時(shí)也要強(qiáng)調(diào)一下,，紅光也有很多種,，在選擇紅色光源時(shí)也要先確保具備正確的主波長和光譜信息，使得混光方案匹配照明要求,。

 

為達(dá)到我們預(yù)想的混色光譜結(jié)果,，辦公照明，首先我們要選用合適的LED光源,。OSRAM有很豐富多彩的彩光產(chǎn)品（包括高功率OSLON系列和中功率Duris P5）,，尤其是在紅光方面更是有三種波段的產(chǎn)品,；白光LED也有三種顯色指數(shù)和各個(gè)色溫可選。所以本文就以其產(chǎn)品為例,，選用適當(dāng)主波長的紅光LED和適當(dāng)光譜的白光LED,，獲取它們的光譜信息，并通過LightTools軟件進(jìn)行模擬,。

 

我們選用主波長數(shù)值最大的（640nm）紅光（Hyper Red）LED（LH）,，電工照明，和顯色指數(shù)為80的白光LED（LCW）,，使用（m LCW + n LH）混色方案：

 

1. 獲取LED的光譜數(shù)據(jù),。通常規(guī)格書中有歸一化的光譜圖，進(jìn)而得到光譜數(shù)據(jù),；如果沒有光譜圖,， led質(zhì)量，則可以通過現(xiàn)有夾具夾持LED樣品,，通過積分球測量系統(tǒng)輕松獲得,。

 

2. 在LightTools中輸入每種LED的光譜數(shù)據(jù)。只需將Excel 表格中得到的光譜數(shù)據(jù)復(fù)制到軟件中即可,。而且可以通過“Spectral Region Chart”檢 查光譜輸入結(jié)果,，如圖1所示。

圖1. 白光和深紅光LED光源光譜數(shù)據(jù)的輸入和光譜圖

 

3. 在LightTools中輸入每種LED的輻射功率/光通量,。在規(guī)格書里,，白光LED是以光通量（lm）表征，而紅光LED則是以輻射功率（mW）為單位的,，這里我們不必?fù)Q算單位,，直接在軟件中的“Emittance”中選擇光通量（“Photometric Flux”）或輻射功率（Rediometric Power），并分別輸入數(shù)值即可,。通常在輸入亮度信息時(shí),，需要考慮驅(qū)動(dòng)電流和結(jié)點(diǎn)溫度的影響，但是這里作為一個(gè)例子,，都采用典型電流驅(qū)動(dòng),，并忽略結(jié)點(diǎn)溫度等因素影響，以簡化過程突出重點(diǎn),。

 

4. 運(yùn)行模擬,，并分析評價(jià)光譜結(jié)果。當(dāng)然,，并非第一次就可以得到最合適的混色方案,，所以可能需要回到第三步，重新調(diào)整功率/光通量比例,，甚至可能需要添加或改變LED種類,。

 

5. 選擇得到合適的混色方案,，和相應(yīng)顏色、亮度信息,。

圖2. 白光LED的CRI和CQS結(jié)果

 

單獨(dú)分析白光LED光譜可以發(fā)現(xiàn),，雖然其Ra = 83，但是其代表紅光成分的R9值只有11,，說明該光源對這一紅色物品的顏色還原能力很差,，企業(yè)資訊，不適合凸顯紅色物品的照明,。這也是為什么紅色食品的生鮮燈需要富含一定量紅光的原因，也凸顯了生鮮燈的重要性,。當(dāng)然也不能過量添加紅光,，否則，雖然紅色還原能力很高,，但是會大大降低其他顏色的顯色性,。

 

假設(shè)白光LED與紅光LED的比例為k=M:N，那么這里白光LED個(gè)數(shù)應(yīng)設(shè)置為k倍的白光光通量,。我們假定每顆紅光LED為0.3W輻射功率,，每顆白光LED為100lm，如果輸入500lm白光,，那么這里k=5,。

圖3. 混光光譜及其CRI和CQS結(jié)果