led色溫控制原理

led調(diào)色溫調(diào)亮度的原理

led調(diào)色溫是改變不同光的比例。增加紅光，色溫變暖，增加蘭光，色溫變冷。調(diào)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(diào)節(jié)，是用改變PWM來實(shí)現(xiàn)的。所謂PWM，就是脈沖寬度調(diào)整。脈沖寬度調(diào)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(shù)值。RC的乘積大，則寬度會(huì)大些。具體要結(jié)合電路圖來討論。

1 色溫

光源的色溫是通過對(duì)比其色彩和理論的熱黑體輻射體（簡(jiǎn)稱黑體，在任何溫度下對(duì)任何波長(zhǎng)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(fā)射的光譜是連續(xù)而光滑的，對(duì)黑體而言，溫度不同，顏色也就不一樣。黑體發(fā)光的顏色與溫度存在惟一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在表述某光源的顏色時(shí)，常常把該光源的顏色與黑體發(fā)光的顏色進(jìn)行比較，如果該光源發(fā)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(gè)溫度下的顏色，叫“溫度顏色”，簡(jiǎn)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(zhǎng)期的約定俗成，現(xiàn)在普遍把這個(gè)概念稱作“色溫”。

對(duì)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(biāo)點(diǎn)基本處于黑體軌跡上，可見色溫的概念能夠恰當(dāng)?shù)拿枋霭谉霟舻墓馍?。但是?duì)于白熾燈以外的其他光，其光譜分布與黑體相差較遠(yuǎn)，它們的溫度T時(shí)的相對(duì)光譜功率分布

所決定的色品坐標(biāo)不一定準(zhǔn)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(guān)色溫（correlated color temperature，簡(jiǎn)稱CCT）。

2 白光LED發(fā)光原理

白光LED是實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)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(jù)人們對(duì)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(chǎn)生。目前獲得白光LED照明光源有以下三種方法。

（1）藍(lán)光LED+不同色光熒光粉：日亞公司開發(fā)出來的白光LED，是由藍(lán)光LED激發(fā)涂布在其上方的黃色YAG熒光粉，熒光粉被激發(fā)后產(chǎn)生的黃光與原先由于激發(fā)的藍(lán)光互補(bǔ)而產(chǎn)生白光，如圖（a）所示。還可以通過藍(lán)光LED芯片與熒光粉發(fā)出的綠光和紅光復(fù)合得到白光，顯色性較好，但是這種方法使用的熒光粉轉(zhuǎn)化效率較低，尤其是紅色熒光粉。目前，利用藍(lán)光LED配合黃色YAG熒光粉的白光LED封裝技術(shù)是較為成熟的，但是均勻度的問題、色溫偏高顯色指數(shù)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（300～400nm）LED和R.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(yōu)越，紫光LED轉(zhuǎn)換系數(shù)可達(dá)0.8，各色熒光粉的量子轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)0.9。（b）所示的這種利用紫光LED激發(fā)三基色或者多色熒光粉產(chǎn)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(fā)光穩(wěn)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(lán)三種LED芯片組合，如圖（c）所示，同時(shí)通電，然后將發(fā)出的綠光、紅光、藍(lán)光按一定比例混合成白光。綠、紅、藍(lán)的比例通常為6： 3： 1。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(shù)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(shù)不同，對(duì)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(shù)難題是提高綠光LED的電光轉(zhuǎn)換效率，以及降低成本。

3 白光LED色溫動(dòng)態(tài)可調(diào)的原理和實(shí)現(xiàn)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?；旌习坠獾纳珳毓庾V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(gè)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(qū)動(dòng)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(chǎn)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(dòng)態(tài)可調(diào)的白光。

3.2 實(shí)現(xiàn)方法：

目前，實(shí)現(xiàn)色溫可調(diào)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(gè)藍(lán)光芯片、一個(gè)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(diào)整的高顯色指數(shù)（Ra》80）的白光LED燈。但以藍(lán)光激發(fā)紅色熒光粉的激發(fā)效率低，導(dǎo)致LED燈亮度較低，實(shí)用性差。

（2）采用不同顏色LED組合，如采用白光加紅藍(lán)LED組合，通過分別控制白光、紅光和藍(lán)光LED的驅(qū)動(dòng)電流，實(shí)現(xiàn)不同色溫范圍內(nèi)顯色指數(shù)大于90的可調(diào)白光，但驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，成本較高。