高亮度LED在绿色照明工程中的应用研究

　　摘要： 根据色度学原理和L ED 的特点探讨了应用高亮度L ED 照明时由红绿蓝三种颜色的L ED 发光管所发出的光为三原色的配色原理， 应用C IE 色度系统实现三原色配色的计算， 确定了三原色的配色比例； 根据人眼视觉惰性原理， 采用脉宽调制（PWM ） 的控制方式对L ED 亮度进行控制， 从而实现对L ED 颜色灰度级的控制和调节， 达到预期的亮度效果。

　　0 概  述

　　发光二极管（L ED） 是一种应用广泛的电子元件。 但由于其发光效率和亮度均较低， 发光颜色品种少等原因，L ED 在20 世纪90 年代以前主要应用于仪器仪表的状态、数字和文字等的显示。 20世纪90 年代初期， L ED 芯片制造技术和封装技术取得重大发展，L ED 的发光亮度达到了cd 级，产生了所谓的高亮度L ED, 发光颜色也覆盖到了整个可见光光谱范围， 极大拓展了L ED 的应用范围和领域。 世界上许多国家和地区已开始用超高亮度L ED 取代白炽灯、金属卤钨灯， 广泛用作交通信号灯、警示灯、标志灯、汽车、轿车上的高位刹车灯、尾灯、转向灯及仪表盘的照明和显示等。 国外有些公司还制作出L ED 灯泡、L ED 台灯及小电筒等照明灯具。 到目前为止， 白光L ED 的发光效率已达到15~ 20 lm?W , 与白炽灯发光效率相当甚至更高， 用L ED 替代白炽灯已成为可能。

　　与白炽灯相比，L ED 固体灯具有使用寿命长（ 达100 000 h 以上） , 能耗低， 发光利用率高， 对环境无害， 维修费用低， 工作稳定等优点， 是一种理想的绿色照明光源。 由于单只L ED 管的光通量相对较小， 要获得与白炽灯或荧光灯相当的光照度需要多只L ED 管， 因此L ED 固体照明成本相对较高。 目前， 固体灯照明还未得到完全发展， 制约L ED 照明发展的主要因素是L ED 的亮度和研制成本。 随着L ED 制造技术的发展和成本的不断降低，L ED 照明将会越来越普及， 高亮度L ED 用于固体灯照明具有广阔的发展前景和市场。

　　1 高亮度L ED 的配色原理

　　1. 1 颜色匹配原理

　　把两种以上的颜色调节到视觉上与某种颜色相同的方法叫做颜色匹配。 颜色可以相互混合。 这种混合可以是颜色光的混合， 也可以是染料的混合， 两种混合方法所得到的结果是不同的。 前者称为颜色相加混合， 后者为颜色相减混合。 将几种颜色的光同时或先后快速地刺激人的视觉器官， 便产生不同于原来颜色的新颜色感觉， 这就是颜色相加混合的方法。 实验证明， 用红、绿、蓝三原色产生其他颜色最方便， 这三种颜色是最优的三原色。

　　在颜色光的匹配实验中， 由三原色组成的颜色的光谱组成与被匹配的颜色光的光谱组成可能很不一致。 例如， 由红、绿、蓝三个颜色光混合的白光与连续光谱的白光在视觉上一样， 但它们的光谱组成却不一样。 这一颜色匹配称为"同色异谱"颜色配对。 由三原色混合成的颜色只表达被匹配颜色的外貌， 而不能表达它的光谱组成情况。

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