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功率技術/新能源  

基於白光LED光源的光譜調諧

上網時間: 2012年05月17日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:白光LED  光譜  調諧  驅動器 

作者:Brian Johnson

Fairchild公司

假如讓消費者來描述完美的光源特性,那麼你可能會在他們的描述中聽到需要能量最低、光輸出和顏色可調、使用時間很長等等各種各樣的理想特性。最低輸入能量是指輸入功率高效地轉換為流明輸出,被稱為功效;調節光輸出與減弱光亮度的調光有關,或者可以增加照明設備的顏色調節,以便模擬白天相對夜晚的狀況;並透過調節流過LED的偏置電流,在較長的使用壽命期間維持光輸出。

白熾燈能效低且使用壽命也較短;鈉燈提供的顏色選擇很少並且使用壽命短;螢光燈在可調光的選擇選擇較少,使用壽命也短。高亮度LED則聲稱具有良好的能效、較長的使用壽命、易於選擇顏色與調光控制且無紫外(UV)射線。得益於於控制裝置的智慧設計或LED驅動電子元件,這些聲稱的優點現在已獲實現。智慧LED驅動器可以在使用期內針對亮度衰減進行調節,提供驅動特性來調節顏色,並替代獲得所需顏色和亮度的LED分選(binning):透過針對系統中不同LED使用光譜調諧,來獲得所需的顏色和亮度。

光譜調諧對比分選

光譜調諧混合數種LED的光譜能量分佈,例如適當地混合紅光、綠光、和藍光LED可產生白光。此RGB組合還用於產生幾乎所有顏色的光。如果LED驅動器不是設計用於調節一組不同的LED,那麼設計人員必須從分選過的LED中選擇以便產生特定的顏色。分選是製造商根據發光流明和顏色將LED分類的過程,圖1的例子顯示了一組產業標準的LED‘分類標準’。


圖1:在色度圖上的LED分類標準。

分類由色度圖上標繪的矩形區域顯示。一組包含在同一類的LED的將在顏色和亮度特性方面相近。然而,在包含許多照明設備的大型辦公室或工廠環境中,不同類可能仍然會導致不均勻的光色,這在一組大型照明設備中是很明顯的。經分選的LED設計不會提供改變照明設備顏色的方法;而一組不同顏色的LED使用反饋來調諧系統中不同LED的光譜特性,就能夠在辦公室環境中設立補償照明系統,因而令整個空間的光線均勻。光譜調諧還可以補償其它影響,例如窗口朝外的房間邊上的自然光或反射進房間的走廊照明。

LED的另一個影響是色偏,源自LED正向電流的變化。圖2顯示了一組業界LED顏色隨正向電流變化的曲線。


圖2:按應用分類的LED燈單元

LED驅動器可以採用嚴格的恆定電流(constant current, CC)輸出容差設計,然而,收緊CC容差將增加LED驅動器的成本。由於正向電流經過一組LED,故一個成本較低的解決方案是設計人員使用反饋系統來調節LED色偏,透過反饋來補償顏色變化。

分選LED通常在製造方面帶來影響,導致LED採購成本增加。正因為LED分選設置是特定的,一些LED驅動器可能仍然不能匹配眾多分類的LED應用的正向偏置電流設置。此外,溫度效應和壽命退化影響都會引起照明設備顏色的變化。


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