基于红/绿/蓝/青/黄/暖白6色LED的白光光谱优化方法
发布时间：2021-10-19 08:49
提出了一种基于脉冲宽度调制（PWM）的红/绿/蓝/青/黄/暖白（R/G/B/C/Y/WW）6色发光二极管（LED）的白光光谱优化方法。该方法根据光谱叠加性原理,采用1931 CIE-XYZ三刺激值建立了G+WW,B+C,R+Y各混合光源色坐标与光通量贡献率ρG+WW（r1）,ρB+C（r2）,ρR+Y（r3）的函数关系,在不同光通量百分比r1,r2,r3下,通过优化遍历范围计算得到相关色温为2700, 4000, 5500, 7000 K时合成白光的最优显色指数Ra为96.4,97.0,97.3,97.4,并采用R/G/B/C/Y/WW 6色LED进行实验验证。结果表明:R/G/B/C/Y/WW LED模块可实现相关色温在2700～7000 K范围内的白光调节。当光通量设定为500 lm时,相关色温的最大相对误差为1.96%,一般显色指数Ra最大相...
【文章来源】：光学学报. 2020,40(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
R/G/B/C/Y/WW LED光源模块驱动电路原理图
图2 R/G/B/C/Y/WW LED光源模块驱动电路原理图表1 实验中R/G/B/C/Y/WW灯珠参数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
实验采用八脚R/G/B/WW 4合1 LED灯珠6颗和C、Y单色LED灯珠各3颗组成光源模块。为使LED灯珠混光更加均匀,避免LED灯珠因发热导致结温过高而引起色漂移和光效降低等问题,基于光线追迹分析和热性能分析优化阵列排布,最终按照优化的阵列排布将LED灯珠用导热胶固定在带有散热器的铝基板上,如图1所示。驱动电路主要由直流稳压电源、Wi-Fi模块、STM32-ARM模块、光源模块组成,如图2所示。直流稳压电源将市电转换为电压为18.5 V 的直流电(DC)。Wi-Fi模块接收由手机端自主设计的调光Application(APP)发出的各色占空比信号,并将信号反馈至STM32-ARM模块。STM32-ARM模块根据占空比与光通量关系控制R/G/B/C/Y/WW LED光源模块混合比例,实现各色LED的准确调光[14],如图2所示。用远方光电公司的HASS-2000光谱分析系统测量光源模块中各色LED光源在满电流状态下的性能参数,如表1所示,表中WW LED光源的相关色温为3054 K,显色指数为85.2,红光LED的峰值波长为626.3 nm ,绿光 LED的峰值波长为515.9 nm,蓝光LED的峰值波长为463.5 nm,青光LED峰值波长472.8 nm,黄光LED峰值波长为595.2 nm,各色LED光源的色坐标为(x,y)。图3(a)为6色LED色坐标、两色混合后的色坐标以及覆盖的色域范围。图3(b)为6色LED在满电流状态的相对光谱功率分布。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于脉冲宽度调制的R/G/B/WW 4色发光二极管调光调色方法[J]. 田会娟,柳建新,洪振,张辉. 光学学报. 2018(04)
[2]基于三基色LED的白光色温偏差研究[J]. 梅健健,刘丽兰. 光学学报. 2016(08)
[3]高显色指数LED合成白光光源的研究[J]. 胡奕彬,庄其仁,刘士伟,赖传杜. 光学学报. 2016(03)
[4]超高显色指数和色温可调的LED白光照明光源研究[J]. 谌江波,余建华,高亚飞,张翼扬,陆秀炎. 光学学报. 2015(10)
[5]基于RGBW四色LED的混光研究[J]. 宋鹏程,文尚胜,陈颖聪. 光学学报. 2015(09)
[6]多基色混合白光LED显色性优化研究[J]. 喻春雨,金鹏,周奇峰. 光谱学与光谱分析. 2015(05)
[7]三通道六色LED合成高品质白光的模拟和计算[J]. 金宇章,韩秋漪,张善端. 照明工程学报. 2015(02)
[8]固定相关色温下三基色合成白光LED的光谱优化[J]. 郭自泉,高玉琳,吕毅军,林岳,陈焕庭,雷瑞瑞,陈莹亮,陈忠. 光电子.激光. 2011(07)
本文编号：3444547
【文章来源】：光学学报. 2020,40(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
R/G/B/C/Y/WW LED光源模块驱动电路原理图
图2 R/G/B/C/Y/WW LED光源模块驱动电路原理图表1 实验中R/G/B/C/Y/WW灯珠参数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
实验采用八脚R/G/B/WW 4合1 LED灯珠6颗和C、Y单色LED灯珠各3颗组成光源模块。为使LED灯珠混光更加均匀,避免LED灯珠因发热导致结温过高而引起色漂移和光效降低等问题,基于光线追迹分析和热性能分析优化阵列排布,最终按照优化的阵列排布将LED灯珠用导热胶固定在带有散热器的铝基板上,如图1所示。驱动电路主要由直流稳压电源、Wi-Fi模块、STM32-ARM模块、光源模块组成,如图2所示。直流稳压电源将市电转换为电压为18.5 V 的直流电(DC)。Wi-Fi模块接收由手机端自主设计的调光Application(APP)发出的各色占空比信号,并将信号反馈至STM32-ARM模块。STM32-ARM模块根据占空比与光通量关系控制R/G/B/C/Y/WW LED光源模块混合比例,实现各色LED的准确调光[14],如图2所示。用远方光电公司的HASS-2000光谱分析系统测量光源模块中各色LED光源在满电流状态下的性能参数,如表1所示,表中WW LED光源的相关色温为3054 K,显色指数为85.2,红光LED的峰值波长为626.3 nm ,绿光 LED的峰值波长为515.9 nm,蓝光LED的峰值波长为463.5 nm,青光LED峰值波长472.8 nm,黄光LED峰值波长为595.2 nm,各色LED光源的色坐标为(x,y)。图3(a)为6色LED色坐标、两色混合后的色坐标以及覆盖的色域范围。图3(b)为6色LED在满电流状态的相对光谱功率分布。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于脉冲宽度调制的R/G/B/WW 4色发光二极管调光调色方法[J]. 田会娟,柳建新,洪振,张辉. 光学学报. 2018(04)
[2]基于三基色LED的白光色温偏差研究[J]. 梅健健,刘丽兰. 光学学报. 2016(08)
[3]高显色指数LED合成白光光源的研究[J]. 胡奕彬,庄其仁,刘士伟,赖传杜. 光学学报. 2016(03)
[4]超高显色指数和色温可调的LED白光照明光源研究[J]. 谌江波,余建华,高亚飞,张翼扬,陆秀炎. 光学学报. 2015(10)
[5]基于RGBW四色LED的混光研究[J]. 宋鹏程,文尚胜,陈颖聪. 光学学报. 2015(09)
[6]多基色混合白光LED显色性优化研究[J]. 喻春雨,金鹏,周奇峰. 光谱学与光谱分析. 2015(05)
[7]三通道六色LED合成高品质白光的模拟和计算[J]. 金宇章,韩秋漪,张善端. 照明工程学报. 2015(02)
[8]固定相关色温下三基色合成白光LED的光谱优化[J]. 郭自泉,高玉琳,吕毅军,林岳,陈焕庭,雷瑞瑞,陈莹亮,陈忠. 光电子.激光. 2011(07)
本文编号：3444547
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