LED照明中色溫因素的研究

摘要：LED技術的日益普及和提高，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照明的普及和發展。而LED混色照明中色溫也是相當關鍵的因素之一。

本文探討了LED照明中色溫因素對照明效果、顯色指數及對人視覺能力的影響、實現LED照明色溫可調節的方法及色溫在LED檢測中的影響;并嘗試利用在LED照明光學系統中加入降色溫光學薄膜的方法，對影響LED照明效果、顯色指數、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照明應用領域中達到理想光色方法中色溫的影響因素。

關鍵詞：LED照明，色溫，升降色溫光學薄膜，顯色指數，自然白光。

隨著白光LED技術的迅速發展，LED照明正逐步進入了各個應用領域，尤其是LED發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能優勢拓展到占全球電力消耗2成的普通照明領域。目前，全球LED的市場超過100億美元，并以年均增長率超過20%發展起來一個新型的“綠色照明”工業[1]。

目前，在LED照明中，白光LED的發光效率、配光設計、光衰等問題都已得到了很好地改善。但在LED顯色指數、色溫及對人視覺能力的影響方面，由于目前以InGaNa藍色LED芯片為基礎光源激發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、相關色溫及顯色指數等均很難符合現行的CIE及我國的相關標準[2]。

從LED發光光譜上來分析，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慣因素使然，人們已習慣于現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于太陽自然白光的色溫范圍(5500-6800)內。

圖1.白光LED 發光光譜與白熾燈發光光譜

對紅、綠、藍三基色LED組合發射的白光，調節紅、綠、藍的工作電流可以使顯色性得到一定的提高，甚至能使顯色指數達到90。但是這種方法電流的調節復雜，成本較大;且不同的基色光衰程度不同，從而導致一致性較差。