白光LED照明色溫調節方法詳析

文章來源:恒光電器

發布時間:2015-10-17

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白光LED照明調節色溫的方法有：（１）白光LED與單色光Ｒ／Ｇ／Ｂ LED混合， 調節各路的驅動電流來調節色溫。這種方法的優點是光譜較寬，顯色指數較高， 但由于單色光激發效率較低， 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）行業上常用的方法是暖白光LED（2700K）與冷白光LED（6500K）混合調節色溫，但是暖白光LED與冷白光LED的藍光LED芯片主波長與激發熒光粉效率不同， 要使色溫調節從2700K到6500K， 且色容差小于７， 須考慮如下幾點：暖白光LED 隨驅動電流變化與色溫的關系；冷白光LED隨驅動電流變化與色溫的關系；以及冷白光LED與暖白光LED各自調節驅動電流時的混合色坐標值。

色溫與色容差的計算

1.1　色溫計算

色溫是描述光源的發光特性的一個基本參數， 是顏色測量中的一個重要指標。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，稱為相關色溫。相關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x、y 直接計算相關色溫（Tｃ）的函數關系式：


1.2　色容差的計算

光源發出的光譜與標準光譜之間的差別即色容差。

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

白光LED 色坐標與驅動電流的變化關系

兩種色溫白光LED均選用同等數量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認證，其中色度穩定性和均勻性、散熱條件對LED性能影響比較大。研究發現，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主波長隨驅動電流的增加而變短即藍色加深，如圖１所示，致使驅動電流變化白光LED色坐標隨之變化， 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，設計，照明產品，無論冷白光LED還是暖白光LED，企業資訊，隨著驅動電流的增加色坐標均藍移，即色溫增大。

冷白光LED 與暖白光LED 混合調節色溫變化

為了使混合色溫從2700K到6500K連續調節，質量，需要知道兩種LED同時調節電流與色溫的關系式。根據第２節，可以得出如下思路：為了使色溫由暖色逐漸變為冷色，可以先把暖白光LED驅動到最大允許電流，而把冷白光LED驅動到最小可點亮電流，然后逐漸減小暖白光LED驅動電流，同時逐漸增大冷白光LED驅動電流。

從下表數據可以看出兩種光色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。色溫調節曲線圖見圖４。


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


小 結

本文通過對同等數量的熒光粉涂覆型暖白光LED與冷白光LED 驅動電流與色溫關系的分析，工程照明， 得出了兩種LED的驅動電流之比與混合色溫的關系，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，在調節過程中等間隔比例調節無法實現色溫的無級調節（根據以上試驗結果，無級調節的前提是電流的非等間隔調節，但這一點的實際應用價值不大，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節色溫變化曲線斜率降低，即變化減緩，在此點之前，等間隔調節色溫變化曲線斜率可認為近似相同，但也是緩慢降低的趨勢（即實現無級調節的要求是調節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ＧＢ／Ｔ２９２９４—２０１２ 標準中初始相關色溫的要求的相關規定來界定色溫調節區段，綜合圖４可以得出結論： 當設置調節電流間隔值為２０ｍＡ時可滿足標準要求，即實現色溫從2700K到6500K八擋連續調節。

 

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