基于色温及亮度可调的LED混合白光开发分析

工业技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
72
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2020.14.072
基于色温及亮度可调的LED混合白光开发分析
①
翟英歌
(长春中国光学科学技术馆 吉林长春 130117)
摘 要：为了有效满足高像素摄像头成像质量检测过程中对于照明环境的需求，本文对光源配色算法分析，设计了色温与亮度可调的LED光源系统。

将暖白、冷白、绿光、红光作为四基色，设计实验装置进行开发。

关键词：色温 亮度 LED混合白光中图分类号：O482 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)05(b)-0072-02
①作者简介：翟英歌（1989，12—），女，汉族，吉林长春人，硕士，研究方向：光学。

1 引言
在人们生活质量不断提高中，对于光环境的要求也在不断增加，单一色温固定光源已经无法满足人们对生活的需求[1]。

因此，需要调整照明的亮度，改变照明色温实现不同照明意境，提高照明光源显示指数，从而使照明环境对高显色性的要求得到满足。

2 系统设计和实验
2.1 四基色混光系统的设计
混合系统通过硬件配置与软件控制部分构成，软件部分的主要功能是实现优化校正，实现混合光亮度、色温、各基色光的电流配比。

本文实验中的硬件装置主要包括四基色LED灯珠、电流电压测量仪器、线路板、黑色箱体。

2.2 系统的实验
在实验过程中，不同色温段高亮度低衰减直插型白光L E D 样品的设计主要包括荧光粉、基蓝光芯片、支架和胶水，选择色温段：2800~3000K、3000~3400K、7000~8000K，对样品随机抽取，显色指数在正常工作电流中为66.6，色温设置为2856K的白光LED作为1号样品；显色指数为75.2、色温为3399K的白光LED作为2号样品；显色指数为89.6、色温为7682K的白光LED作为3号样品。

A组为1、3号样品的混色，B组为2、3号样品的混色。

全部样品与混色后白光LED光色电参数利用PMS-80紫外-可见光-近红外光谱分析系统实现测试、记录，基于室温下调节正向电流I F ，对5~30mA时样品与A、B组的光谱、色
温、显色指数等参数进行记录[2]。

图1 样品和照明体的光谱对比
图2 混合光谱图
表1 四个色温光源性能的参数
目标色温目标亮度亮度误差色温误差黑体坐标实测坐标实测显色指标色差△UV 3100K
25
2410.4301
0.4039
0.4269
0.3998
R a =91R12min =73-0.00035001050R a =91R12min =73-0.00031000230R a =91R12min =73-0.00034100K 250.2400.37620.37380.37700.3741
R a =95R12min =69-0.00025002557R a =95R12min =69-0.000210001068R a =95R12min =69-0.00025000K
25
0.2100.3452
0.3409
0.3438
0.3479
R a =95R12min =74-0.00135001550R a =95R12min =74-0.00131000555R a =95R12min =74-0.00135800K
25
1200.3223
0.3356
0.3243
0.3392
R a =94R12min =700.00285002240R a =94R12min =700.00281000
30
46
R a =94
R12min =70
0.0028
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图1(b)指的是高色温白光LED3号样品对比D75照明体光谱，能量最高的部分为蓝光部分，最低为红光部分，具有良好显色性的样品为3号。

图2(a)混合后的A组白光光谱的蓝光部分与3号样品重合，黄光光谱的形状类似于1号样品。

图2(b)无为B组白光光谱蓝光与3号样品的重合，黄光光谱形状与2号样品类似。

由于是高色温、中间色温的照明体光谱蓝光部分具有较强的能量，在长波方向逐渐降低，A与B组具有良好的白光显色性。

表1为四个色温光源性能的参数，通过表1可以看出来，针对3100K、4100K、5000K、5800K的色差光源来说，根据本文算法所设计光源色温误差能够控制在100K之内，显色指数能够达到90以上，并且同色温黑体颜色差△UV能够控制到0.005以内，满足高像素手机成像质量部分检测项目的需求。

表1中的实测显色指数参数给出4种色温光源中，最低显色性的数值为R12min ，都表现为第12号色。

第12色为饱和蓝色，表示此光源对于蓝色显色性能比较低。

四个色温光源相对光谱功能分布曲线，蓝色波段500nm处对
比其他波段具有明显的低谷，结果表现为对颜色纯度高的蓝色反射率比较低，从而降低了12号蓝色显色性能。

要想使此情况改善，可以提高G525基色光500nm，或者添加500nm峰值的窄带光。

3 结语
本文设计了色温与亮度可调的LED混合白光装置，此装置能够精准控制基色光源电源的精度，从而实现参与混合光源光亮度配比的调节，并且调节混合光源色温与亮度。

实验表明，四基色混光系统能够满足手机成像质量测量需要的四色温光源亮度可调需求。

参考文献
[1] 赵芳仪,刘小浪,宋振,等.超高显色指数、全光谱白光LED封装技术[J].照明工程学报,2019(3):75-80,100.[2] 庄礼瑜.一种可调光、可调色温的LED电源设计[J].木工机床,2018(2):28-30.(上接71页)
而不是真正的零排放处理，还是存在对大气、水体形成污染的可能性。

也正是因为这一点，烟道处理方法在污水处理领域中应用的不多，并不常见。

2.3 软化+烟道法
软化+烟道法与烟道处理法的区别就在于软化技术，这也是这种零排放处理技术的核心。

软化技术有两种使用方式，一种是熟石灰+混凝澄清的方式，能够有效去除废水中的重金属离子、悬浮物、胶状物，软化水质；另一种是石灰+碳酸钠+澄清或碳酸钠+强碱+澄清的方式，能够有效去除废水中的钙镁离子、硫酸根离子等导致水质过硬的因子，达到软化水质的效果。

当经过软化的湿法脱硫废水进入烟道进行气化时，能够有效降低进入大气的污染物数量和密度，更加贴近零排放的处理效果。

2.4 膜分离技术
在湿法脱硫废水中，不乏可以回收再利用的物质，包括水资源、盐分、重金属离子等，都能够在工业生产的其他环节中找到新的应用方向。

而膜分离技术是现代工业中回收物质的常见技术之一，能够将污染物从水体中有效分离出来，在实现出水净化的同时，帮助技术人员进行物质回收工作。

常见的膜分离技术包括微滤、超滤、反渗透等数种，主要针对的是不同直径的分离对象，比如微滤膜主要截留直径在0.1~10μm之间的物质，超滤膜主要截留直径2nm~0.1μm之间的胶体、大分子等物质，若应用膜孔径更小的纳滤膜，则可截留直径在1~3nm之间的分子，实现盐分的截留和去除，有效降低湿法脱硫废水中的含盐量，为零排放处理奠定基础。

3 零排放处理技术的发展进展概述
目前，我国在燃煤电厂烟气湿法脱硫废水的零排放处理方面还有很大的进步空间，技术和设备上的研究还不够成熟，相关技术领域研究人员需要加大研发力度，尽可能拉近我们与发达国家在这个领域的距离，尽量提高我国的湿法脱硫废水的零排放处理效果，保护我国的自然环境资源。

目前，相较于蒸发法、膜分离技术，烟道法是湿法脱硫废水零排放处理领域中的热门研究方向，研究人员已经提出在烟道中配合电除尘类设备，对气化后从水体中暴露出
的污染物颗粒进行捕捉，能够更加有效地提高对湿法脱硫废水的零排放处理效果，还能够实现对可回收物质的回收再利用，更能够避免对烟道的腐蚀和损伤。

由此可见，电除尘烟道处理法会是零排放处理技术的重要发展方向。

4 结语
随着我国经济的发展和科技水平的提高，社会生产生活中对各种资源的需求必然日益增多，所产生的废水、固废量也在持续增加。

燃煤电厂是城市供电的重要来源之一，随着城市对电能的需求量增加，燃煤电厂的发电量增加，烟气脱硫的需求量也随之增加，产生的湿法脱硫废水量也在不断增加。

为了实现对湿法脱硫废水的零排放处理，提高对环境资源的保护，本文分析了各种零排放技术，希望可以为提高燃煤电厂废水处理水平提供一些帮助，为我国环境保护工作贡献微薄之力。

参考文献
[1] 佘晓利,潘卫国,郭士义,等.燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放技术进展[J]. 应用化工,2018,47(1):160-164.
[2] 付岚. 燃煤电厂湿法脱硫废水零排放处理技术进展[J]. 中国资源综合利用,2018,36(4):44-45,48.
[3] 杨跃伞,苑志华,张净瑞,等.燃煤电厂脱硫废水零排放技术研究进展[J]. 水处理技术,2017,43(6):29-33.
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