精品发光二极管室内照明光品质图文精.docx
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精品发光二极管室内照明光品质图文精
发光二极管室内照明光品质-图文(精)
・8・
发光二极管室内照明光品质
陈列上海市照明灯具研究所(上海201209)
摘要从色温偏离度(
±
光色
色温偏离度是照明光色考核优劣的唯一指标:
用
±
uv超标太大在作
怪。
色度图中有根黑体辐射轨迹线,只要光色点靠近轨迹线,就是不同色温照明光色。
靠近程度或者讲重合度就用
±
uv是CIE1976色度图中等温
线上偏离黑体辐射轨迹线距离。
上偏用+
uv。
标准色温白光以6530K为中心点,普通人眼感觉最白。
色温向高:
光色逐渐由白-〉浅蓝-〉蓝之间变化,色温向低:
光色逐渐由白->淡黄->黄->橙->橙红->红之间变化;一般上偏感觉光色发绿,色温从低到高:
橙绿-〉黄绿-〉绿-〉蓝绿之间变化;下偏感觉光色发紫色,色温从低到高:
橙紫-〉黄紫-〉紫-〉蓝紫之间变化。
美国ANSI有关固态照明产品的色度规范ANSIC78.377-2008,对固态照明SSL产品提出了最低要求(见表3)。
要求
±
uv=57700×(
1/+0.0085
±
uv
0.003就非常好,而大于
±
uv0.02的比比皆是,而与
此对立面的传统节能灯、荧光灯则非常罕见大于
±
uv这个数值,但是对光色
不舒适还是有感觉的,难怪有人要对LED保留看法,其中光色是个非常重要因素,应该引起足够重视。
好在评价照明光色的标准简单易懂,只要从积分球或
色彩照度表等仪表获取
uv功能,而有些仪表又存
在
uv等,分光成一堆堆bin(小格子),然后随意
强加给你,使得LED灯具制造厂很难产出光色一致性较好的产品。
好在最近CREE公司首推‘简易分bin’(EasyWhiteBins)方案,一定程度解决了光色一致性
问题。
LED光色在空间方向也存在一致性问题,为此
空间各方向之间色差不得大于
uv
・9・
a来评介。
显色指数看看达到70、80,好像还不错,怎么看被照物的色彩就感觉莫名其妙地不真实,就其缘由是LED严重缺红色光。
现有的显色指数评介方法虚高了LED显色性。
现有体系没法一下子修改,为此ANSI提出R9必须大于0,R9即显色指数中红色色标值。
问题是即使达到ANSI标准,显色性还感觉有点不足,主要表现在人的皮肤颜色还有失真。
6500K照明下脸色略感发青,3000K照明下脸色略感发黄。
就目前情况观察,6500K冷白光要比3000K暖白光情况要严重些。
但是问题明显存在需要引起重视,为此LED封装厂商和LED灯具厂商均在行动,目前高显色性LED管和混合法光源均能实现显色性大于90。
首尔半导体公司一款高显色性LED,显色性大于93,它在蓝光LED之上加黄色荧光粉和红色荧光粉,光谱上可见三个峰,见图2。
LED灯具厂用混合法光源办法实现高显色性也能达到90,某厂把几颗白色LED同几颗红色LED混合在乳白玻璃罩内出品一款高显色性球泡灯,起到同样效果。
只是红色光会拉下
-uv白光来抵消,实现起来非常不爽。
这里不
妨可以再加少量绿色LED来补偿
可调色温
绝大多数天然光源均非常吻合黑体曲线。
光在阴
天天空光色温为6000~7000K、天气晴朗的蓝天薄云天空光色温为13000K*1、蓝天白云下色温最高约19
000~25000K*1,而傍晚时分红日映照彩霞下色温较低约3300K,而篝火烛光等天然光源色温最低能到2100K。
人类长期孕育在色温变化的天然有光世界里。
一般来说7000~10000K冷色温给人精神振奋、豪情满志的感觉*1,适宜军事训练、运动。
5500~7000K日光白给人注意力集中的感觉,最适宜精细工作、学习、思考;3500~4500K中性白,给人快乐,喜悦的感觉,适宜游戏、歌舞、开派对、晚餐会。
而2500~3500K暖色温则给人温馨,温暖舒适、情意绵绵的感觉(见表2)。
另外各色温段的不同照度值大小对人情绪也有明显影响。
在3000K色温下,大于400lx的环境和大于1000lx的局部照明都能给人喜悦的感觉,而人工灯光就是要模拟自然营造宜人环境。
一般照明场地是相对较为固定的,但时间、人物、活动均是动态变化的,因此人工灯光最好也与此相适应。
例如:
一个拥有可调色温照明的宾馆客厅,白天会客时,用6500K标准日光色温照明;傍晚休闲时,用4000K中性白色温;晚上临睡前和家人在一起,适用2700K暖白光色温。
高品质生活需要高规格照明,但目前传统气体放电类光源均不可调色温,现在有了LED照明才可能使可调色温照明成为现实。
照明业已经在用LED作可调色温种种尝试,配色方案有好多种,常用的有以下两种方案:
第一种,双色方案:
冷色温LED和暖色温LED渐变交替发光。
第二种,四色方案:
采用RGB三色加白光LED。
前一种:
控制方便,混光容易、光效高、成本低。
但是存在中间色温段4500K附近,
色温偏离度
uv值。
改进后的方案称可调色温准三色方案。
该方案在设计中要考虑两种暖冷白色,LED选色温应远宽余标定值,即暖色LED色温要小于3000K,冷色LED色温要大于6000K。
要实现可调色温,首先要混光,三种混光形式(见图3所示)。
其中散射剂式效果最好,光效也最高,适用小型光源。
这种形式也用于LED封装称作‘实封’,由于实封底面有透明介质反光作用,所以光效较高;乳白空腔罩式最常用,混色效果与光效一般;这种形式也用于LED封装称作‘空封’,由于空封光效完全依赖底面反光率,因此需要特别注意底面反光特性,
光谱波长/nm
光谱功率/mW
・10・
一般可采取高反光率漫反材料后衬铝层法。
最后一种,反射色混光效果也较好,但设计难度较大并不常用。
图3三种混光形式
实现可调色温的控制电路,这里推荐采用模拟恒流芯片驱动LED,MCU-PWM调光控制见图4所示。
特点是体积紧凑、调控方便。
整个电路可均贴在铝基板上,调配好后效率也不低。
电路驱动1串350mA大功率2700K暖白LED,1串350mA大功率6500K冷白LED和1串20mA小功率绿光LED。
为了效率,调整VCC电压到DD313输出压降1V左右。
本电路在调控方面性能优于DC-DC调整,特别当在小占空比时。
MCU软件需要在线调控四个检测额定色温点:
3000K、4000K、5000K、6500K直到光色满足ANSIC78.377-2008标准。
图4可调色温的控制电路
可调色温目前没有标准,但基本满足下列要求:
①色温调节范围:
调节范围至少宽于3000~6500K,分段调节方式宽:
2700~6500K。
连续调节方式宽:
1800~15000K。
②色温精度:
分段调节方式必须满足ANSIC78.377-2008。
连续调节方式除了要求满足两个计算式外(表3式3,4)。
至少必须在调节全过程中,能够通过表3中8
个标称色温点。
LEDV+
DDDDLED2700K
LEDGDD3
3
1
65
4
9
8
7
1
R
39
2
表2各色温段特性表
色温分段/k名称自然光情绪
照明用途
适宜活动古人类活动自然光照度值/lx人工照明照度值/lx1800~3500
暖白
篝火、烛光温馨、温暖舒适、
情意绵绵居家、宾馆
恋爱、给小孩
讲故事
恋爱、哄孩子
5~100
50~200
3500~4500中性白
傍晚时分红日映
照彩霞下快乐、喜悦
餐厅、俱乐部、商场、幼儿园
休闲、游戏、歌舞、派对、晚餐会、购物
身背猎物回山洞、歌舞1000~6000200~500
5000~7000冷白多云和阴雨天气、
北向窗口
注意力集中
学校、办公室、车间精细工作、学习、
思考
手工劳动2000~10000200~1000
7000~15000蓝冷白
蓝天白云的晴朗天气下背阴处精神振奋、豪情满志1)
运动场馆2)
军事训练、体育竞技
骑马奔驶在原野、打猎>10000>15002)
>7000蓝冷白没有月亮的晴朗
夜晚
恐怖、阴冷、警觉
古墓醒脑、体验恐怖睡眠
<0.12~50
注:
1)
蓝天白云的晴朗天气下太阳直射光色温4500~5500K,背阴处色温7000~15000K。
此时远望蓝色天幕给人精神振奋、豪情满志的感觉。
2)
运动场馆的照明色温4500~5500K,需要布置些类似蓝色天幕的东西。
・11・
个例子来看是一种很好的美化被照明物品的特种照明方案。
这个特例能否就被认定为:
特殊光谱可以产生特殊效果。
就此引伸出一个全新概念:
超显色性照明。
这里由于强调照射后的表演特性而不是与阳光照明比对的真实感,所以又可套用演色性一词。
又由于照明主要还是白光照明,因此把超显色性照明又框定为允许略微偏色的近白光特殊光谱照明。
超显色性照明不追求高显色性,只求特殊照明效果。
现在有这样一个用五色LED制成的可变光谱灯,可以重组多种光谱性质白光,并拿去照射五彩斑斓热带鱼鱼缸。
五色可变
光谱灯由,蓝、青、绿、黄、红,五种LED组成。
照射效果(见表4)。
从表4中,除去偏色照明,单从白光照明看,2种色温和6种白光组成合成12种白光,就有12种照明效果。
超显色性照明现在还只是个雏形,应用前景并不明朗,但就目前情况看,RYGB白光显色性相比传统LED白光明显要好。
而RGB白光照明物品,物品色泽明显比荧光灯和白光LED艳丽光鲜。
因此RGB白光投射灯可能是最先一款上市的超显色性照明产品。
另外超显色性照明对人肤色效果尚未有结论,而这里面可能蕴含巨大商机。
表3
ANSIC78.377-2008标称CCT和容差
标称CCT1/K
目标CCT/K和容差
(△uv)和容差
2700300035004000450050005700
6500
可通融的CCT(2700-6500K
注:
1其中有6个标称CCT是与荧光灯对应的:
2700K、3000K、3500K、4100K、5000K和6500K;2
2
+
0.0262×
uv=57700×(
1/
+0.0085。
2725±1453045±1753465±2453985±2754503±2435028±2835665±3556530±
510
结束语
LED照明问世已经好多年,照明行业从热衷散热、寿命、光效、驱动等开始,到现在关心起LED光的品质,已有很大转变。
本文从光色优劣、高显色性、可
调色温和超显色性照明等几个光的品质方面略谈些个人观点,希望我们同行更加重视提升LED光的品质,挖掘市场新卖点,并使LED光的品质在某些领域能够超越传统照明。
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