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 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CIE 1976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ANSI C78 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 uv 0 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 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 EasyWhite Bins 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 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 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 m W 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ANSI C78 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 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 色温精度 分段调节方式必须满足ANSI C78 377 2008 连续调节方式除了要求满足两个计算式外 表3式 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 LED V D D D D LED 2700K LED G D D 3 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 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 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 ANSI C78 377 2008标称CCT 和容差 标称CCT 1 K 目标CCT K和容差 uv 和容差 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 500