白光LED照明色温调节方法详析

文章来源:恒光电器

发布时间:2015-10-17

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白光LED照明调节色温的方法有：（１）白光LED与单色光Ｒ／Ｇ／Ｂ LED混合， 调节各路的驱动电流来调节色温。这种方法的优点是光谱较宽，显色指数较高， 但由于单色光激发效率较低， 整体光效不高， 且各单色光随时间温度变化的波长偏移， 整体色温不易控制， 所以这种方法没有被广泛采用；（２）行业上常用的方法是暖白光LED（2700K）与冷白光LED（6500K）混合调节色温，但是暖白光LED与冷白光LED的蓝光LED芯片主波长与激发荧光粉效率不同， 要使色温调节从2700K到6500K， 且色容差小于７， 须考虑如下几点：暖白光LED 随驱动电流变化与色温的关系；冷白光LED随驱动电流变化与色温的关系；以及冷白光LED与暖白光LED各自调节驱动电流时的混合色坐标值。

色温与色容差的计算

1.1　色温计算

色温是描述光源的发光特性的一个基本参数， 是颜色测量中的一个重要指标。白炽灯以外的其他光源，LED照明品牌，其光色在色度图上不一定准确地落在绝对黑体轨迹上，所以只能用光源与黑体轨迹最近的颜色来确定该光源的色温，称为相关色温。相关色温的计算方法主要有三角插值法、黑体轨迹法、模拟黑体轨迹弧线法以及ＭｃＣａｍｙ近似公式法。其中ＭｃＣａｍｙ近似公式法最简单且容易操作。

ＭｃＣａｍｙ于１９９２年提出了由色坐标x、y 直接计算相关色温（Tｃ）的函数关系式：


1.2　色容差的计算

光源发出的光谱与标准光谱之间的差别即色容差。

根据待测光源的色温选择参照照明体， 待测光源的相关色温低于５０００Ｋ时， 参照照明体应是普朗克辐射体的光谱功率分布； 待测光源的相关色温高于５０００Ｋ时， 参照照明体应是不同时相日光的光谱功率分布（标准照明体Ｄ）。待测光源（色度坐标uｋ， vｋ） 与参照照明体（色度坐标uｒ，LED灯管， vｒ）之间的色度差：

白光LED 色坐标与驱动电流的变化关系

两种色温白光LED均选用同等数量０.１Ｗ小功率贴片式荧光粉涂覆型LED，且实验LED采用相同支架、ＩｎＧａＮ基蓝光LED 芯片、主波长为４４０～４６０ｎｍ，装修照明，荧光粉为不同比例ＹＡＧ黄色荧光粉与红色荧光粉混合。白光LED 受多重因素影响，CE认证，其中色度稳定性和均匀性、散热条件对LED性能影响比较大。研究发现，电流变化对绿光光谱影响最大，国际资讯，对白光光谱影响最小。其中蓝光LED主波长随驱动电流的增加而变短即蓝色加深，如图１所示，致使驱动电流变化白光LED色坐标随之变化， 即色温会向高色温方向偏移。


从图２、图３可以看出，室外照明，设计，照明产品，无论冷白光LED还是暖白光LED，企业资讯，随着驱动电流的增加色坐标均蓝移，即色温增大。

冷白光LED 与暖白光LED 混合调节色温变化

为了使混合色温从2700K到6500K连续调节，质量，需要知道两种LED同时调节电流与色温的关系式。根据第２节，可以得出如下思路：为了使色温由暖色逐渐变为冷色，可以先把暖白光LED驱动到最大允许电流，而把冷白光LED驱动到最小可点亮电流，然后逐渐减小暖白光LED驱动电流，同时逐渐增大冷白光LED驱动电流。

从下表数据可以看出两种光色LED均在电流最大时混合的色温为正白光，商业照明灯具， 暖白光LED电流由最大逐渐减为最小，而同时冷白光LED由最小点亮电流到最大电流， 两者混合色温从2700K逐渐增大到6500K，从而验证了最初的思路。色温调节曲线图见图４。


由图５可以看出， 色温从2700K到6500K色坐标的色容差全部小于７（根据ＧＢ／Ｔ２９２９４—２０１２LED筒灯性能要求， 色容差应小于６）。


小 结

本文通过对同等数量的荧光粉涂覆型暖白光LED与冷白光LED 驱动电流与色温关系的分析，工程照明， 得出了两种LED的驱动电流之比与混合色温的关系，随着暖白光占的比例越大色温向暖色温方向移动，反之向冷色温方向移动，在调节过程中等间隔比例调节无法实现色温的无级调节（根据以上试验结果，无级调节的前提是电流的非等间隔调节，但这一点的实际应用价值不大，因为随着色温的升高人眼对色温变化的敏感度是成下降趋势的）。由图４可见，在冷白光与暖白光驱动电流的近似１∶１.２点处是一个较为明显的拐点，在此点之后等间隔调节色温变化曲线斜率降低，即变化减缓，在此点之前，等间隔调节色温变化曲线斜率可认为近似相同，但也是缓慢降低的趋势（即实现无级调节的要求是调节电流间隔需要逐渐增大，但需要更进一步试验来确定具体值）。如果根据ＧＢ／Ｔ２９２９４—２０１２ 标准中初始相关色温的要求的相关规定来界定色温调节区段，综合图４可以得出结论： 当设置调节电流间隔值为２０ｍＡ时可满足标准要求，即实现色温从2700K到6500K八挡连续调节。

 

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