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(shí)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(dòng)電流來調(diào)節(jié)色溫。這種方法的優(yōu)點(diǎn)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(shí)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(lán)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(diǎn)：暖白光LED 隨驅(qū)動(dòng)電流變化與色溫的關(guān)系；冷白光LED隨驅(qū)動(dòng)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(dòng)電流時(shí)的混合色坐標(biāo)值。
色溫與色容差的計(jì)算
1.1 色溫計(jì)算
色溫是描述光源的發(fā)光特性的一個(gè)基本參數(shù)， 是顏色測(cè)量中的一個(gè)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(duì)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(jì)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(jiǎn)單且容易操作。
ＭｃＣａｍｙ于１９９２年提出了由色坐標(biāo)x、y 直接計(jì)算相關(guān)色溫（Tｃ）的函數(shù)關(guān)系式：
1.2 色容差的計(jì)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(cè)光源的色溫選擇參照照明體， 待測(cè)光源的相關(guān)色溫低于５０００Ｋ時(shí)， 參照照明體應(yīng)是普朗克輻射體的光譜功率分布； 待測(cè)光源的相關(guān)色溫高于５０００Ｋ時(shí)， 參照照明體應(yīng)是不同時(shí)相日光的光譜功率分布（標(biāo)準(zhǔn)照明體Ｄ）。待測(cè)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：
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(shí)驗(yàn)LED采用相同支架、ＩｎＧａＮ基藍(lán)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(duì)LED性能影響比較大。研究發(fā)現(xiàn)，電流變化對(duì)綠光光譜影響最大，國際資訊，對(duì)白光光譜影響最小。其中藍(lán)光LED主波長隨驅(qū)動(dòng)電流的增加而變短即藍(lán)色加深，如圖１所示，致使驅(qū)動(dòng)電流變化白光LED色坐標(biāo)隨之變化， 即色溫會(huì)向高色溫方向偏移。
從圖２、圖３可以看出，室外照明，設(shè)計(jì)，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(dòng)電流的增加色坐標(biāo)均藍(lán)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(shí)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(dòng)到最大允許電流，而把冷白光LED驅(qū)動(dòng)到最小可點(diǎn)亮電流，然后逐漸減小暖白光LED驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)逐漸增大冷白光LED驅(qū)動(dòng)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(shí)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(shí)冷白光LED由最小點(diǎn)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(yàn)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(duì)同等數(shù)量的熒光粉涂覆型暖白光LED與冷白光LED 驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)，反之向冷色溫方向移動(dòng)，在調(diào)節(jié)過程中等間隔比例調(diào)節(jié)無法實(shí)現(xiàn)色溫的無級(jí)調(diào)節(jié)（根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，無級(jí)調(diào)節(jié)的前提是電流的非等間隔調(diào)節(jié)，但這一點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不大，因?yàn)殡S著色溫的升高人眼對(duì)色溫變化的敏感度是成下降趨勢(shì)的）。由圖４可見，在冷白光與暖白光驅(qū)動(dòng)電流的近似１∶１.２點(diǎn)處是一個(gè)較為明顯的拐點(diǎn)，在此點(diǎn)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(diǎn)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(shì)（即實(shí)現(xiàn)無級(jí)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(jìn)一步試驗(yàn)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(shí)現(xiàn)色溫從2700K到6500K八擋連續(xù)調(diào)節(jié)。
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