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和舒適的色溫．天然光和白熾光都是自然界賦予的。是人類(lèi)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(méi)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(chǎng)合中，不是一定要光源的顯色指數有100才能應用．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(gè)世紀嗎?顯色性只有20左右的高壓鈉燈不是在道路上也應用了半個(gè)世紀嗎?因此不能一概而論。必須按照周?chē)h(huán)境和使用條件才能劃出好用和不好用的界線(xiàn)．
　　但是，當今技術(shù)發(fā)展的大背景下。不可否認地看到這樣的事實(shí)：
　　1．綠色和低碳要求我們使用光效越來(lái)越高的光源，滿(mǎn)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(lái)越得到重視．顯色性差的光源往往在許多場(chǎng)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(chǎng)合．有更大受眾面的室內環(huán)境，要求的顯色性更高。像美國能源部(DOE)對用于室內照明的LED燈的顯色指數已從原來(lái)的70(2007，8)提高到近來(lái)規定的≥80了(2009．12)H]．在國內的照明設計標準中，也規定有辦公室和賓館飯店中的顯色指數應在80以上的要求．還有。高顯色指數(Ra>80)的金鹵燈的出現，使國際上體育場(chǎng)館的照明指標中的顯色性從原來(lái)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．在當前情況下，高光效意味著(zhù)比傳統光源的發(fā)光效率要高。因為現在不同場(chǎng)合現在都有傳統光源在充當主角，將發(fā)光效率高的傳統光源裝入燈具內作為標桿，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，各種不同場(chǎng)合下的顯色指數是人為規定的一個(gè)數值，有些場(chǎng)合中沒(méi)有規定，如室外照明，有的已經(jīng)作出詳細規定，特別是室內照明中的要求頗多，例如家居環(huán)境中顯色指數在80以上，已經(jīng)成為俗成的要求了。因此，比傳統光源有高的效率和顯色指數大于80似乎應該是衡量室內照明用白光LED的一個(gè)界限。

　　用LED驅動(dòng)傳統光源的趨勢已經(jīng)明朗，高的光線(xiàn)和不太低的顯色指數，已經(jīng)在一些室內外照明中展露頭角，顯現出不俗的成績(jì)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

　　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，圖上的光譜曲線(xiàn)就表示了不同的色溫和顯色指數。

圖1熒光法(BY法)得到白光幾種色溫和顯色指數

圖2 RGB得到白光的色溫和顯色指數

圖上的曲線(xiàn)說(shuō)明了兩個(gè)問(wèn)題：

　　1、 用BY法得到的白光的顯色指數在80以下。由于熒光法得到的是連續光譜，在與傳統光源比較時(shí)，采用傳統方法計算顯色指數，不能說(shuō)是一個(gè)還有缺陷的方法：眼下DOE規定了一體化燈的顯色指數指標為80以上后，更需要重視了。
　　2、用傳統的顯色指數計算方法計算由RGB方法得到白光見(jiàn)圖2，它的顯色指數比較低。

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

　　以為L(cháng)ED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(lái)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B(niǎo)Y法產(chǎn)生的白光就不會(huì )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(zhù)將這些參數向越來(lái)越好的方向發(fā)展。當然LED的光譜設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(xiàn)上個(gè)譜線(xiàn)的光功率折算為光通量計算來(lái)的，如按照人眼光譜光視效能最高的電功率1W的555nm黃綠光相當于光功率是683lm,即光電轉換效率是683lm/w。We為光源發(fā)光機理算出的電功率轉換為光功率的理論效率。