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LED色溫控制原理

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LED色溫控制原理

發布日期:2019-03-05 作者:普朗克光電 點擊:

LED調色溫是改變不同光的比例。增加紅光,色溫變暖,增加藍光,色溫變冷。調亮度, 改變流過LED的電流大小,電流大些,就亮些。反之就暗些。電流的調節,是用改變PWM來實現的。所謂PWM,就是脈沖寬度調整。脈沖寬度調整的方法,最根本的是改變決定其寬度的電阻與電容值的數值。RC的乘積大,則寬度會大些。

1。色溫.色溫

光源的色溫是通過對比其色彩和理論的熱黑體輻射體(簡稱黑體,在任何溫度下對任何波長的輻射能的吸收率都等于1的物體,是一種理想的模型,也叫完全輻射體)來確定的。熱輻射光源發射的光譜是連續而光滑的,對黑體而言,溫度不同,顏色也就不一樣。

 

黑體發光的顏色與溫度存在惟一的對應關系。在表述某光源的顏色時,常常把該光源的顏色與黑體發光的顏色進行比較,如果該光源發出光的顏色與黑體在某一溫度下的顏色相同,就把該光源的顏色看作是黑體在這個溫度下的顏色,叫“溫度顏色”,簡稱“溫色”。

 

顯然,“溫色”指的是“顏色”,是黑體在某一溫度下的顏色。但是由于長期的約定俗成,現在普遍把這個概念稱作“色溫”。

 

對于白熾燈等熱福射源而言由于其光譜分布與黑體比較接近,所以它們的色品坐標點基本處于黑體軌跡上,可見色溫的概念能夠恰當的描述白熾燈的光色。但是對于白熾燈以外的其他光,其光譜分布與黑體相差較遠,它們的溫度T時的相對光譜功率分布

 

所決定的色品坐標不一定準確地落在色品圖的黑體溫度軌跡上,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(correlated color temperature,簡稱CCT)。

2。白光LED發光原理

白光LED是實現半導體照明的必由之路。白光LED并不是一種單色光,在可見光的光譜中并不存在白光。根據人們對可見光的研究,人的眼睛所能看到的白光可以由兩種或者兩種以上的光混合產生。目前獲得白光LED照明光源有以下三種方法。

1)藍光LED+不同色光熒光粉

日亞公司開發出來的白光LED,是由藍光LED激發涂布在其上方的黃色YAG熒光粉,熒光粉被激發后產生的黃光與原先由于激發的藍光互補而產生白光,如圖(a)所示。還可以通過藍光LED芯片與熒光粉發出的綠光和紅光復合得到白光,顯色性較好,但是這種方法使用的熒光粉轉化效率較低,尤其是紅色熒光粉。目前,利用藍光LED配合黃色YAG熒光粉的白光LED封裝技術是較為成熟的,但是均勻度的問題、色溫偏高顯色指數不理想的問題,遲遲無法解決。

2)紫外光或紫光LED+R.G.B熒光粉

用紫外光或者紫光(300400nmLEDR.G.B熒光粉來合成白光的原理和熒光燈是類似的,但是比熒光燈的性能要優越,紫光LED轉換系數可達0.8,各色熒光粉的量子轉換效率可以達0。9。(b)所示的這種利用紫光LED激發三基色或者多色熒光粉產生多色光,再混合成白光的方法,顯色性更好,但是同樣存在問題,紅色熒光粉和綠色熒光粉多為硫化物,發光穩定性差、光衰較大。

3) R.G.B三基色LED形成白光

這種方法是將綠、紅、藍三種LED芯片組合,如圖(c)所示,同時通電,然后將發出的綠光、紅光、藍光按一定比例混合成白光。綠、紅、藍的比例通常為631。利用R。G。B三基色LED直接封裝成白光LED的方法,白光綜合性能最好,在高顯色指數的前提下,白光流明效率也很高。由于合成白光所要求的色溫和顯色指數不同,對合成白光的各色LED的流明效率的要求也不相同。但這種方法的主要技術難題是提高綠光LED的電光轉換效率,以及降低成本。

3.白光色溫可調的原理和實現方法

3。1 原理

不同色溫白光LED混合成一束白光,混合白光的光通量為不同色溫的白光LED的光通量的總和。混合白光的色溫光譜功率分布曲線是由不同色溫白光LED的光譜功率分布曲線疊加混合而成一個新色溫的光譜功率分布曲線,從而確定了該混合白光的色溫值。通過改變不同色溫的驅動電流,從而改變不同色溫的光通量,也就改變不同色溫的光譜功率分布曲線,則由不同色溫產生的新的光譜功率分布曲線疊加混合形成一條新的光譜功率分布曲線,也就得到動態可調的白光。

3.2 實現方法

目前,實現色溫可調且高顯色性的白光LED的方法有:

 

1)采用多芯片加熒光粉

如采用至少兩個藍光芯片、一個黃光芯片以及綠色熒光粉和紅色熒光粉組成的模塊,制作色溫可調整的高顯色指數(Ra80)的白光LED燈。但以藍光激發紅色熒光粉的激發效率低,導致LED燈亮度較低,實用性差。

2)采用不同顏色LED組合

如采用白光加紅藍LED組合,通過分別控制白光、紅光和藍光LED的驅動電流,實現不同色溫范圍內顯色指數大于90的可調白光,但驅動電路復雜,成本較高。


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