白光LED的光效究竟能到多少

一、什么是可用于的照明白光

　　照明的白光一定要有可用的顯色指數(shù)和舒適的色溫．天然光和白熾光都是自然界賦予的。是人類制造的人工光源追求的目標，它們分別代表了高色溫(5000K以上)和低色溫(3000K以下)的顯色指數(shù)接近100的理想光源．到目前為止。人工光源中除了白熾燈(低色溫)和氙燈(高色溫)以外幾乎沒有這樣好的顯色性的光源．

　　然后，在目前照明領(lǐng)域的所有場合中，不是一定要光源的顯色指數(shù)有100才能應(yīng)用．顯色性只有50的鹵磷酸鈣熒光粉的熒光燈不是也用了大半個世紀嗎?顯色性只有20左右的高壓鈉燈不是在道路上也應(yīng)用了半個世紀嗎?因此不能一概而論。必須按照周圍環(huán)境和使用條件才能劃出好用和不好用的界線．
　　但是，當(dāng)今技術(shù)發(fā)展的大背景下。不可否認地看到這樣的事實：
　　1．綠色和低碳要求我們使用光效越來越高的光源，滿足減少耗能的目的。新的產(chǎn)品必須有高的發(fā)光效率．例如：用三基色熒光粉替代鹵磷酸鈣熒光粉制成的熒光燈光的光源的發(fā)光效率可以提高約50％(從22501m(40W鹵磷酸鈣熒光燈)提高至U3350 Im(36W---基色熒光燈))：彩色的LED已經(jīng)全面替代了傳統(tǒng)白色光源加濾色片的這種發(fā)出彩色光的模式，如此等等：

　　2．顯色性已經(jīng)越來越得到重視．顯色性差的光源往往在許多場合中是不能用或不建議用的．最清楚的例子就是低壓鈉燈有接近2001m／W的發(fā)光效率，但單色的黃色光使它只能用于道路照明和極少的其它場合．有更大受眾面的室內(nèi)環(huán)境，要求的顯色性更高。像美國能源部(DOE)對用于室內(nèi)照明的LED燈的顯色指數(shù)已從原來的70(2007，8)提高到近來規(guī)定的≥80了(2009．12)H]．在國內(nèi)的照明設(shè)計標準中，也規(guī)定有辦公室和賓館飯店中的顯色指數(shù)應(yīng)在80以上的要求．還有。高顯色指數(shù)(Ra>80)的金鹵燈的出現(xiàn)，使國際上體育場館的照明指標中的顯色性從原來的60多提高到>80，一切源出于此．那么，什么是可用于照明的白光呢?高光效和高顯色指數(shù)且符合照明環(huán)境或照明作業(yè)對象的白光才是最好的白光．在當(dāng)前情況下，高光效意味著比傳統(tǒng)光源的發(fā)光效率要高。因為現(xiàn)在不同場合現(xiàn)在都有傳統(tǒng)光源在充當(dāng)主角，將發(fā)光效率高的傳統(tǒng)光源裝入燈具內(nèi)作為標桿，再將新光源裝入此燈具(如LED燈具)后做比較，不失為一種比較好的方法。DOE目前文件中就有將普通燈泡、MRl6和熒光燈這方面的標桿．至于顯色指數(shù)，各種不同場合下的顯色指數(shù)是人為規(guī)定的一個數(shù)值，有些場合中沒有規(guī)定，如室外照明，有的已經(jīng)作出詳細規(guī)定，特別是室內(nèi)照明中的要求頗多，例如家居環(huán)境中顯色指數(shù)在80以上，已經(jīng)成為俗成的要求了。因此，比傳統(tǒng)光源有高的效率和顯色指數(shù)大于80似乎應(yīng)該是衡量室內(nèi)照明用白光LED的一個界限。

　　用LED驅(qū)動傳統(tǒng)光源的趨勢已經(jīng)明朗，高的光線和不太低的顯色指數(shù)，已經(jīng)在一些室內(nèi)外照明中展露頭角，顯現(xiàn)出不俗的成績和強勁的發(fā)展勢頭，必須引起注意。

　　二、LED產(chǎn)生白光的顯色指數(shù)

　　目前有兩種產(chǎn)生白色LED的方法：熒光法和RGB法，它們有不同的色溫和顯色指數(shù)，圖上的光譜曲線就表示了不同的色溫和顯色指數(shù)。

圖1熒光法(BY法)得到白光幾種色溫和顯色指數(shù)

圖2 RGB得到白光的色溫和顯色指數(shù)

圖上的曲線說明了兩個問題：

　　1、 用BY法得到的白光的顯色指數(shù)在80以下。由于熒光法得到的是連續(xù)光譜，在與傳統(tǒng)光源比較時，采用傳統(tǒng)方法計算顯色指數(shù)，不能說是一個還有缺陷的方法：眼下DOE規(guī)定了一體化燈的顯色指數(shù)指標為80以上后，更需要重視了。
　　2、用傳統(tǒng)的顯色指數(shù)計算方法計算由RGB方法得到白光見圖2，它的顯色指數(shù)比較低。

　　三、產(chǎn)生白光的光源的理論極限光效的計算—光譜設(shè)計和光電效率轉(zhuǎn)換

　　以為LED是單色光源，可以由RGB或者BY兩種方法產(chǎn)生白光，因此，對RGB法形成白光可以看出拼湊出來的一種白光光源，它的光譜可變，色溫和顯色性也可變，以適合各種需要。而BY法產(chǎn)生的白光就不會又太多的變化了。

　　眾所周知一種光源，光譜的可變表示了它的發(fā)光效率、色溫和顯色指數(shù)是有變化余地的。有的變得光效更高和顯色更好，也有變得更差。顯然，任何制造商都想朝著將這些參數(shù)向越來越好的方向發(fā)展。當(dāng)然LED的光譜設(shè)計就變得特別重要了。我們知道，白色LED光源的極限光效A=Wo*We。其中Wo為光源光功率的理論效率，由光譜線上個譜線的光功率折算為光通量計算來的，如按照人眼光譜光視效能最高的電功率1W的555nm黃綠光相當(dāng)于光功率是683lm,即光電轉(zhuǎn)換效率是683lm/w。We為光源發(fā)光機理算出的電功率轉(zhuǎn)換為光功率的理論效率。