LED照明中色温因素的研究

摘要：LED技术的日益普及和提高，目前LED正逐渐向大功率、高光强的趋势发展。但在追求LED照明高光强的同时，由于主流LED灯具色温(集中在5600-6500K)过高，偏离了大众对民用照明的视觉感受，给人过于刺眼的问题也随之影响了LED照明的普及和发展。而LED混色照明中色温也是相当关键的因素之一。

本文探讨了LED照明中色温因素对照明效果、显色指数及对人视觉能力的影响、实现LED照明色温可调节的方法及色温在LED检测中的影响;并尝试利用在LED照明光学系统中加入降色温光学薄膜的方法，对影响LED照明效果、显色指数、视觉感受及光强检测的色温因素进行探讨。此外也探讨了在照明、影视及摄影等众多LED照明应用领域中达到理想光色方法中色温的影响因素。

关键词：LED照明，色温，升降色温光学薄膜，显色指数，自然白光。

随着白光LED技术的迅速发展，LED照明正逐步进入了各个应用领域，尤其是LED发光效率超越白炽灯及荧光灯后，LED照明正逐步以其显著的节能优势拓展到占全球电力消耗2成的普通照明领域。目前，全球LED的市场超过100亿美元，并以年均增长率超过20%发展起来一个新型的“绿色照明”工业[1]。

目前，在LED照明中，白光LED的发光效率、配光设计、光衰等问题都已得到了很好地改善。但在LED显色指数、色温及对人视觉能力的影响方面，由于目前以InGaNa蓝色LED芯片为基础光源激发稀土石榴石黄色荧光粉的混色方法所限，在作为普通照明光源的白光LED的光谱、色品坐标、相关色温及显色指数等均很难符合现行的CIE及我国的相关标准[2]。

从LED发光光谱上来分析，由于此种混色方案中，蓝光光谱过高而红光光谱的偏少(见图1)[3]，使得此类白光LED色温只能是5000K以上的高色温光源，低显色性的。日前主流白光LED色温主要集中在5600-6500K。

而现有主流普通民用灯具(如白炽灯及道路用高压钠床)则是低色温，色温主要集中在2700-3200K。而由于生理因素及心理习惯因素使然，人们已习惯于现有主流照明灯具低色温下的舒适感及可视度。对于白光LED普遍认为过于刺眼，这其实就是由于白光LED的色温范围恰好相当于太阳自然白光的色温范围(5500-6800)内。

图1.白光LED 发光光谱与白炽灯发光光谱

对红、绿、蓝三基色LED组合发射的白光，调节红、绿、蓝的工作电流可以使显色性得到一定的提高，甚至能使显色指数达到90。但是这种方法电流的调节复杂，成本较大;且不同的基色光衰程度不同，从而导致一致性较差。