一種通過改變led峰值波長以實現(xiàn)不同光譜輸出的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于照明控制領(lǐng)域，具體為一種通過改變LED峰值波長以實現(xiàn)不同光譜輸出的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]理想的光譜可調(diào)光源能夠根據(jù)實際需求模擬產(chǎn)生任意形狀的目標光譜分布，在光輻射測量與定標中被廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的光譜可調(diào)光源大多由一種或多種光源配合多組濾色片構(gòu)成，結(jié)構(gòu)龐大且光譜匹配范圍受使用光源限制不能做得很寬。LED的出現(xiàn)為制造小型化、快速化、壽命長、光譜匹配范圍寬的光譜可調(diào)光源創(chuàng)造了可能。LED是由半導(dǎo)體材料制成的光電器件，具有高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、易維護等特點。目前的LED峰值波長可以穩(wěn)定在±2nm，半值全寬度達到20nm。然而由于芯片材料技術(shù)的限制，在使用LED匹配全光譜時，在550nm以及680nm等波段，因為找不到相應(yīng)峰值波長的LED，而使得光譜出現(xiàn)缺失。另夕卜，如果完全使用各種不同額定峰值波長的LED來進行光譜匹配，則所需要的LED數(shù)量將會十分之多。
[0003]對于一個LED器件，發(fā)光材料的禁帶寬度值直接決定了器件發(fā)光的峰值波長。隨著溫度的升高，電子在晶體中的共有化運動加快，能級分裂嚴重，使得禁帶寬度Eg變小，由波長公式A=1240/Eg，峰值波長向長波長方向移動，即峰值波長的紅移。同時，現(xiàn)有研宄指出，GaN基的LED在注入電流由小到大變化的過程中，由于量子阱限制斯塔克效應(yīng)(QCSE)，峰值波長將會向短波長方向移動，即峰值波長的藍移。
[0004]本發(fā)明利用了 LED的這兩種特性，通過結(jié)溫控制和電流調(diào)節(jié)，使LED的峰值波長產(chǎn)生不同方向不同程度的偏移，從而得到LED器件額定峰值波長之外的光譜輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種通過改變LED峰值波長以實現(xiàn)不同光譜輸出的方法。
[0006]本發(fā)明提出的通過改變LED峰值波長以實現(xiàn)不同光譜輸出的方法，其特征在于通過結(jié)溫控制與電流調(diào)節(jié)改變LED峰值波長，具體為:
結(jié)溫控制通過在LED鋁基板上加裝主動控溫裝置以改變LED的結(jié)溫，進而使LED的禁帶寬度發(fā)生變化，產(chǎn)生峰值波長的偏移；所述主動控溫裝置為半導(dǎo)體散熱器、風(fēng)冷散熱器或液冷散熱器中任一種，半導(dǎo)體散熱器由半導(dǎo)體制冷片3、散熱鰭片4、小型風(fēng)扇5、功率可調(diào)電源7和風(fēng)扇電源8組成，鋁基板2與半導(dǎo)體制冷片3的冷端面相接觸，接觸面均勻涂抹導(dǎo)熱硅膠；半導(dǎo)體制冷片3的熱端面與散熱鰭片4相接觸，接觸面涂抹導(dǎo)熱硅膠；在散熱鰭片4之上固定小型風(fēng)扇5，LED芯片I由LED電源6供電，半導(dǎo)體制冷片3由功率可調(diào)電源7供電，小型風(fēng)扇5由風(fēng)扇電源8供電；當LED芯片I正常點亮后，調(diào)節(jié)功率可調(diào)電源7的輸出功率，從而改變半導(dǎo)體制冷片3的制冷效率，以控制LED芯片I的結(jié)溫上升或下降，使LED的峰值波長發(fā)生對應(yīng)的偏移；風(fēng)冷散熱器由散熱鰭片4、轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)風(fēng)扇9和風(fēng)扇電源8組成，鋁基板2與散熱鰭片4相接觸，接觸面均勻涂抹導(dǎo)熱硅膠。在散熱鰭片4之上固定轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)風(fēng)扇9 ；LED芯片I由LED電源6供電，轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)風(fēng)扇9由風(fēng)扇電源8供電；LED芯片I正常點亮后，調(diào)節(jié)風(fēng)扇9的轉(zhuǎn)速，從而改變散熱器的散熱效率，以控制LED芯片I的結(jié)溫上升或下降，使LED的峰值波長發(fā)生對應(yīng)的偏移；液冷散熱器由水冷塊10、導(dǎo)熱管11、水泵12、散熱鰭片4、小型風(fēng)扇5和風(fēng)扇電源8組成，鋁基板2與水冷塊10相接觸，接觸面均勻涂抹導(dǎo)熱硅膠；水冷塊10的內(nèi)部水道與導(dǎo)熱管11相連，管內(nèi)填充有循環(huán)液；導(dǎo)熱管10與水泵12相連，同時另一面與散熱鰭片4相接觸，接觸面涂抹硅膠；在散熱鰭片4之上固定小型風(fēng)扇5 ；LED芯片I由LED電源6供電，小型風(fēng)扇5由風(fēng)扇電源8供電。LED芯片I正常點亮后，調(diào)節(jié)水泵12的輸出功率，從而改變導(dǎo)熱管11中循環(huán)液的流速，以控制LED芯片I的結(jié)溫上升或下降，使LED的峰值波長發(fā)生對應(yīng)的偏移；
電流調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)與LED芯片I連接的LED電源6的輸出，改變LED芯片I的工作電流大小，使峰值波長發(fā)生移動，進而獲得LED器件額定峰值波長之外的光譜輸出。
[0007]本發(fā)明中，在使用電流調(diào)節(jié)時，可調(diào)電源包括但不僅限于可編程電流源、可編程電壓源或PWM電源中任一種。
[0008]本發(fā)明中，為保證電流調(diào)節(jié)下的LED輸出光通量不變，在不同電流強度下，被點亮的LED數(shù)量不同。
[0009]本發(fā)明中，結(jié)溫控制與電流調(diào)節(jié)兩種手段可單獨或者一同使用，以獲得目標光譜輸出。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:通過結(jié)溫控制與電流調(diào)節(jié)，使LED峰值波長發(fā)生移動，進而獲得LED器件額定峰值波長之外的光譜輸出。相較于直接使用大量不同額定峰值波長的LED器件進行光譜組合，本發(fā)明增加了對波長進行控制的兩個維度，減少了光譜組裝時所需LED的種類，同時在一定程度上解決了 LED在全光譜某些波段上存在缺失的問題。
【附圖說明】
[0011]圖1是6種LED的額定相對光譜功率分布與通過結(jié)溫控制和電流調(diào)節(jié)后的相對光譜功率分布圖。
[0012]圖2是使用半導(dǎo)體制冷器用于主動控溫的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3是使用風(fēng)冷散熱器用于主動控溫的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4是使用液冷散熱器用于主動控溫的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中標號:I是LED芯片，2是鋁基板，3是半導(dǎo)體制冷片，4是散熱鰭片，5是風(fēng)扇，6是LED電源，7是功率可調(diào)電源，8是風(fēng)扇電源，9是轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)風(fēng)扇，10是水冷塊，11是導(dǎo)熱管，12是水泵。
【具體實施方式】
[0016]在以下給出的詳細說明和實施例中，可以對本發(fā)明更全面了解，這些說明和附圖并不僅限于特定實施例，而只是起到解釋和理解的作用。
[0017]實施例1:本實施例采用半導(dǎo)體散熱器實現(xiàn)LED結(jié)溫控制，采用可調(diào)電源實現(xiàn)LED工作電流調(diào)節(jié)。6種不同峰值波長的LED組成陣列焊接于鋁基板2上。鋁基板2與半導(dǎo)體制冷片3的冷端面相接處，接觸面均勻涂抹導(dǎo)熱硅膠；半導(dǎo)體制冷片3的熱端面與散熱鰭片4相接觸，接觸面同樣涂抹硅膠。在散熱鰭片4之上固定小型風(fēng)扇5。LED芯片I由LED電源6供電，半導(dǎo)體制冷片3由功率可調(diào)電源7供電，小型風(fēng)扇5由風(fēng)扇電源供電。
[0018]本發(fā)明器件的工作原理如下，由半導(dǎo)體制冷片3、散熱鰭片4、小型風(fēng)扇5和功率可調(diào)電源7組成主動控溫裝置。LED芯片I正常點亮后，調(diào)節(jié)功率可調(diào)電源7的輸出功率，從而改變半導(dǎo)體制冷片3的制冷