LED照明中色溫因素的研究

摘要：LED技術(shù)的日益普及和提高，目前LED正逐漸向大功率、高光強的趨勢發(fā)展。但在追求LED照明高光強的同時，由于主流LED燈具色溫(集中在5600-6500K)過高，偏離了大眾對民用照明的視覺感受，給人過于刺眼的問題也隨之影響了LED照明的普及和發(fā)展。而LED混色照明中色溫也是相當(dāng)關(guān)鍵的因素之一。

本文探討了LED照明中色溫因素對照明效果、顯色指數(shù)及對人視覺能力的影響、實現(xiàn)LED照明色溫可調(diào)節(jié)的方法及色溫在LED檢測中的影響;并嘗試利用在LED照明光學(xué)系統(tǒng)中加入降色溫光學(xué)薄膜的方法，對影響LED照明效果、顯色指數(shù)、視覺感受及光強檢測的色溫因素進行探討。此外也探討了在照明、影視及攝影等眾多LED照明應(yīng)用領(lǐng)域中達到理想光色方法中色溫的影響因素。

關(guān)鍵詞：LED照明，色溫，升降色溫光學(xué)薄膜，顯色指數(shù)，自然白光。

隨著白光LED技術(shù)的迅速發(fā)展，LED照明正逐步進入了各個應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是LED發(fā)光效率超越白熾燈及熒光燈后，LED照明正逐步以其顯著的節(jié)能優(yōu)勢拓展到占全球電力消耗2成的普通照明領(lǐng)域。目前，全球LED的市場超過100億美元，并以年均增長率超過20%發(fā)展起來一個新型的“綠色照明”工業(yè)[1]。

目前，在LED照明中，白光LED的發(fā)光效率、配光設(shè)計、光衰等問題都已得到了很好地改善。但在LED顯色指數(shù)、色溫及對人視覺能力的影響方面，由于目前以InGaNa藍色LED芯片為基礎(chǔ)光源激發(fā)稀土石榴石黃色熒光粉的混色方法所限，在作為普通照明光源的白光LED的光譜、色品坐標(biāo)、相關(guān)色溫及顯色指數(shù)等均很難符合現(xiàn)行的CIE及我國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

從LED發(fā)光光譜上來分析，由于此種混色方案中，藍光光譜過高而紅光光譜的偏少(見圖1)[3]，使得此類白光LED色溫只能是5000K以上的高色溫光源，低顯色性的。日前主流白光LED色溫主要集中在5600-6500K。

而現(xiàn)有主流普通民用燈具(如白熾燈及道路用高壓鈉床)則是低色溫，色溫主要集中在2700-3200K。而由于生理因素及心理習(xí)慣因素使然，人們已習(xí)慣于現(xiàn)有主流照明燈具低色溫下的舒適感及可視度。對于白光LED普遍認為過于刺眼，這其實就是由于白光LED的色溫范圍恰好相當(dāng)于太陽自然白光的色溫范圍(5500-6800)內(nèi)。

圖1.白光LED 發(fā)光光譜與白熾燈發(fā)光光譜

對紅、綠、藍三基色LED組合發(fā)射的白光，調(diào)節(jié)紅、綠、藍的工作電流可以使顯色性得到一定的提高，甚至能使顯色指數(shù)達到90。但是這種方法電流的調(diào)節(jié)復(fù)雜，成本較大;且不同的基色光衰程度不同，從而導(dǎo)致一致性較差。