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鉴于低能耗、长寿命、无二次污染的优势,LED的研究受到越来越广泛的关注。色温可调的光源可满足人的视觉感官要求,有广阔的应用前景。光效和显色指数作为光源的重要评价指标,是由光源的光谱能量分布决定的。由于LED的发光光谱是单色光的窄光谱,其合成的白光LED的光谱也是单色光谱的叠加。白光LED若要在照明领域广泛应用,需要优化光谱分布来实现高显色性及高光效。本文对色温可调的多芯片组合白光LED的能效及显色性进行研究,为实现节能和舒适健康照明提供了可能。 本文基于色度学与光度学的相关知识,讨论了多种光源显色性能的评价方法,分析其优劣性,总结出色保真度、颜色偏好、色分辨力和色协调性作为评价光质量的四个重要方面。选择显色指数(Ra)和色品质数(Q。)作为本文研究LED显色性的评价指标,光视效能(K)作为LED光效的评价标准。 本文利用仿真模型对四芯片色温可调白光LED的最佳光谱组合进行研究。基于Yoshi-单色光模型和光的叠加原理,通过改变四种单基色蓝、绿、黄、红LED的组合方式(峰值波长、相对光功率配比),对2700K~6500K范围内不同色温区混合白光的Ra、Q。和K进行了仿真计算和光谱优化选择,得到了所取9个色温点的Ra、Q。的平均值和K的平均值最高的组合,并且得到显色性与光视效能较高且相平衡的组合。其中,峰值波长为450nm、510nm、565nm、620nm的组合可得到高的Ra、Qa值,其平均值为94以上,此时K的平均值为310.41m/W;445nm、535nm、590nm、615nm的峰值波长组合可以得到最高K值,平均值为345.11m/W,此时R。、Q。的平均值在80左右。此外,Ra、Qa和K的平均值相对平衡且较高的组合的峰值波长分别为455nm、535nm、590nm、620nm和455nm、525nm、585nm、615nm。本文还分析了组合白光LED的光谱参数对Ra、Q。、K及相关色温(TC)的影响,为四色组合白光LED进行评价参数的调节提供了重要依据。 本文也对蓝、绿、红三色色温可调白光LED的光谱最优化进行模拟仿真,对于2700K~6500K范围的9个色温点,得到三组优化组合。峰值波长为465nm、545nm、615nm的组合可以得到高的Ra,平均值为87,此时K的平均值为337lm/W;峰值波长为460nm、535nm、610nm的组合可以得到高的Q。,平均值为83,此时K的平均值为3391m/W;峰值波长为460nm、540nm、605nm的组合可以得到高的K,平均值为3581m/W,此时Ra的平均值为81。 四色与三色白光LED的光谱优化模型的建立和得到的优化结果给我们应用上的启示。光谱的优化处理使光源的辐射能量被更有效的利用在提高人的视觉感受上,光效的提高将为节能做出贡献。同时光品质的提高能够提高光源使用者的工作效率,也是对能源高效利用的一种体现。