发光二极管室内照明光品质-图文(精).doc

.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 uv0.003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60007000K 、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1900025000K*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700010000K 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。55007000K 日光白给人注意力集中的感觉，最适宜精细工作、学习、思考；35004500K 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25003500K 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 W10一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30006500K ，分段调节方式宽：27006500K 。连续调节方式宽：180015000K 。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 2700KLED G D D 3316549871R 392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/lx18003500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51005020035004500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1000600020050050007000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2000100002001000700015000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1000015002）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0.1250注：1）蓝天白云的晴朗天气下太阳直射光色温45005500K ，背阴处色温700015000K 。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45005500K ，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3ANSI 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27003000350040004500500057006500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 0.0262uv =57700( 1/0.0085。272514