基于紅/綠/藍/青/黃/暖白6色LED的白光光譜優(yōu)化方法
發(fā)布時間：2021-10-19 08:49
提出了一種基于脈沖寬度調制（PWM）的紅/綠/藍/青/黃/暖白（R/G/B/C/Y/WW）6色發(fā)光二極管（LED）的白光光譜優(yōu)化方法。該方法根據(jù)光譜疊加性原理,采用1931 CIE-XYZ三刺激值建立了G+WW,B+C,R+Y各混合光源色坐標與光通量貢獻率ρG+WW（r1）,ρB+C（r2）,ρR+Y（r3）的函數(shù)關系,在不同光通量百分比r1,r2,r3下,通過優(yōu)化遍歷范圍計算得到相關色溫為2700, 4000, 5500, 7000 K時合成白光的最優(yōu)顯色指數(shù)Ra為96.4,97.0,97.3,97.4,并采用R/G/B/C/Y/WW 6色LED進行實驗驗證。結果表明:R/G/B/C/Y/WW LED模塊可實現(xiàn)相關色溫在2700～7000 K范圍內的白光調節(jié)。當光通量設定為500 lm時,相關色溫的最大相對誤差為1.96%,一般顯色指數(shù)Ra最大相...
【文章來源】：光學學報. 2020,40(08)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
R/G/B/C/Y/WW LED光源模塊驅動電路原理圖
圖2 R/G/B/C/Y/WW LED光源模塊驅動電路原理圖表1 實驗中R/G/B/C/Y/WW燈珠參數(shù)Table 1 R/G/B/C/Y/WW lamp bead parameters in the experiment Channel x y Luminous flux /lm Power /W R 0.6825 0.3174 561.44 2.27 G 0.1529 0.6796 854 2.88 B 0.1384 0.0566 220.95 2.94 C 0.1195 0.1128 146.3 2.96 Y 0.5768 0.4221 170.7 2.11 WW 0.4363 0.4103 584.41 2.74
實驗采用八腳R/G/B/WW 4合1 LED燈珠6顆和C、Y單色LED燈珠各3顆組成光源模塊。為使LED燈珠混光更加均勻,避免LED燈珠因發(fā)熱導致結溫過高而引起色漂移和光效降低等問題,基于光線追跡分析和熱性能分析優(yōu)化陣列排布,最終按照優(yōu)化的陣列排布將LED燈珠用導熱膠固定在帶有散熱器的鋁基板上,如圖1所示。驅動電路主要由直流穩(wěn)壓電源、Wi-Fi模塊、STM32-ARM模塊、光源模塊組成,如圖2所示。直流穩(wěn)壓電源將市電轉換為電壓為18.5 V 的直流電(DC)。Wi-Fi模塊接收由手機端自主設計的調光Application(APP)發(fā)出的各色占空比信號,并將信號反饋至STM32-ARM模塊。STM32-ARM模塊根據(jù)占空比與光通量關系控制R/G/B/C/Y/WW LED光源模塊混合比例,實現(xiàn)各色LED的準確調光[14],如圖2所示。用遠方光電公司的HASS-2000光譜分析系統(tǒng)測量光源模塊中各色LED光源在滿電流狀態(tài)下的性能參數(shù),如表1所示,表中WW LED光源的相關色溫為3054 K,顯色指數(shù)為85.2,紅光LED的峰值波長為626.3 nm ,綠光 LED的峰值波長為515.9 nm,藍光LED的峰值波長為463.5 nm,青光LED峰值波長472.8 nm,黃光LED峰值波長為595.2 nm,各色LED光源的色坐標為(x,y)。圖3(a)為6色LED色坐標、兩色混合后的色坐標以及覆蓋的色域范圍。圖3(b)為6色LED在滿電流狀態(tài)的相對光譜功率分布。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于脈沖寬度調制的R/G/B/WW 4色發(fā)光二極管調光調色方法[J]. 田會娟,柳建新,洪振,張輝. 光學學報. 2018(04)
[2]基于三基色LED的白光色溫偏差研究[J]. 梅健健,劉麗蘭. 光學學報. 2016(08)
[3]高顯色指數(shù)LED合成白光光源的研究[J]. 胡奕彬,莊其仁,劉士偉,賴傳杜. 光學學報. 2016(03)
[4]超高顯色指數(shù)和色溫可調的LED白光照明光源研究[J]. 諶江波,余建華,高亞飛,張翼揚,陸秀炎. 光學學報. 2015(10)
[5]基于RGBW四色LED的混光研究[J]. 宋鵬程,文尚勝,陳穎聰. 光學學報. 2015(09)
[6]多基色混合白光LED顯色性優(yōu)化研究[J]. 喻春雨,金鵬,周奇峰. 光譜學與光譜分析. 2015(05)
[7]三通道六色LED合成高品質白光的模擬和計算[J]. 金宇章,韓秋漪,張善端. 照明工程學報. 2015(02)
[8]固定相關色溫下三基色合成白光LED的光譜優(yōu)化[J]. 郭自泉,高玉琳,呂毅軍,林岳,陳煥庭,雷瑞瑞,陳瑩亮,陳忠. 光電子.激光. 2011(07)
本文編號：3444547
【文章來源】：光學學報. 2020,40(08)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
R/G/B/C/Y/WW LED光源模塊驅動電路原理圖
圖2 R/G/B/C/Y/WW LED光源模塊驅動電路原理圖表1 實驗中R/G/B/C/Y/WW燈珠參數(shù)Table 1 R/G/B/C/Y/WW lamp bead parameters in the experiment Channel x y Luminous flux /lm Power /W R 0.6825 0.3174 561.44 2.27 G 0.1529 0.6796 854 2.88 B 0.1384 0.0566 220.95 2.94 C 0.1195 0.1128 146.3 2.96 Y 0.5768 0.4221 170.7 2.11 WW 0.4363 0.4103 584.41 2.74
實驗采用八腳R/G/B/WW 4合1 LED燈珠6顆和C、Y單色LED燈珠各3顆組成光源模塊。為使LED燈珠混光更加均勻,避免LED燈珠因發(fā)熱導致結溫過高而引起色漂移和光效降低等問題,基于光線追跡分析和熱性能分析優(yōu)化陣列排布,最終按照優(yōu)化的陣列排布將LED燈珠用導熱膠固定在帶有散熱器的鋁基板上,如圖1所示。驅動電路主要由直流穩(wěn)壓電源、Wi-Fi模塊、STM32-ARM模塊、光源模塊組成,如圖2所示。直流穩(wěn)壓電源將市電轉換為電壓為18.5 V 的直流電(DC)。Wi-Fi模塊接收由手機端自主設計的調光Application(APP)發(fā)出的各色占空比信號,并將信號反饋至STM32-ARM模塊。STM32-ARM模塊根據(jù)占空比與光通量關系控制R/G/B/C/Y/WW LED光源模塊混合比例,實現(xiàn)各色LED的準確調光[14],如圖2所示。用遠方光電公司的HASS-2000光譜分析系統(tǒng)測量光源模塊中各色LED光源在滿電流狀態(tài)下的性能參數(shù),如表1所示,表中WW LED光源的相關色溫為3054 K,顯色指數(shù)為85.2,紅光LED的峰值波長為626.3 nm ,綠光 LED的峰值波長為515.9 nm,藍光LED的峰值波長為463.5 nm,青光LED峰值波長472.8 nm,黃光LED峰值波長為595.2 nm,各色LED光源的色坐標為(x,y)。圖3(a)為6色LED色坐標、兩色混合后的色坐標以及覆蓋的色域范圍。圖3(b)為6色LED在滿電流狀態(tài)的相對光譜功率分布。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于脈沖寬度調制的R/G/B/WW 4色發(fā)光二極管調光調色方法[J]. 田會娟,柳建新,洪振,張輝. 光學學報. 2018(04)
[2]基于三基色LED的白光色溫偏差研究[J]. 梅健健,劉麗蘭. 光學學報. 2016(08)
[3]高顯色指數(shù)LED合成白光光源的研究[J]. 胡奕彬,莊其仁,劉士偉,賴傳杜. 光學學報. 2016(03)
[4]超高顯色指數(shù)和色溫可調的LED白光照明光源研究[J]. 諶江波,余建華,高亞飛,張翼揚,陸秀炎. 光學學報. 2015(10)
[5]基于RGBW四色LED的混光研究[J]. 宋鵬程,文尚勝,陳穎聰. 光學學報. 2015(09)
[6]多基色混合白光LED顯色性優(yōu)化研究[J]. 喻春雨,金鵬,周奇峰. 光譜學與光譜分析. 2015(05)
[7]三通道六色LED合成高品質白光的模擬和計算[J]. 金宇章,韓秋漪,張善端. 照明工程學報. 2015(02)
[8]固定相關色溫下三基色合成白光LED的光譜優(yōu)化[J]. 郭自泉,高玉琳,呂毅軍,林岳,陳煥庭,雷瑞瑞,陳瑩亮,陳忠. 光電子.激光. 2011(07)
本文編號：3444547
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