打开文本图片集

摘要：随着科学技术的不断发展和人们对于生活质量的不断追求，RGB-LED 在众多领域中扮演重要的角色，其中颜色一致性占有至关重要的作用。由于制造工艺、结温等因素的影响，不同的RGB使用相同 R、G、B 占空比点亮时会存在一定的色差。本文提出了一种关于三合一RGB高压筒灯的技术研究。

关键词：三原色;照明系统;技术创新

引言：灯具为人类提供照明，是人类现代生活中必不可少的照明产品。随着 LED 技术不断地发展，LED 光源质量不断提高。其应用范围已经远远超出简单的照明，全彩 RGB-LED 的发展更是延伸出巨大的产业效益，RGB-LED 应用在诸多领域，例如汽车电子、无人机灯光、医疗辅助灯、娱乐场所等等。可以看出 RGB-LED已经进入人们生活的各个角落。随着人们生活水平的提高，消费者对于灯具的要求已不仅仅限于照明一种基本功能，而是希望灯具在提供照明的同时还能带来一定的装饰效果。因此，市场上出现了很多具有装饰效果的灯具，通常将该类灯具称之为灯饰。传统灯饰所采用的光源都是以白炽灯为主，而这两年随着LED市场的不断发展壮大，灯饰也渐渐采用LED作为光源。然而，现有市场上的各种灯饰产品中，均为单色灯光，且不能调节色温。为了给消费者创造舒适的环境氛围和多元化的情感互动平台，RGB-LED 氛围灯在不同的颜色氛围烘托下给人以温暖、放松、舒适、温馨等不同的感觉。同时众多 RGB-LED 应用领域对颜色和亮度的一致性要求很高，RGB-LED的色差较大时会造成视觉上明显的不一致性，严重的影响体验感，因此 RGB-LED 颜色一致性的控制成为至关重要的环节，因此，本文对三合一RGB高压筒灯进行技术研究。

1.RGB三原色背光技术特点

1.1RGB三原色背光工作方式。RGB 三原色背光技术是本文重点介绍的一种实现高色域的方法，其主要结构包括使用了三种晶片的 LED灯珠、灯条 PCB，透镜、普通光学膜材、液晶面板等。LED 是由 R（ 红）G（ 绿）B（ 蓝）三颗芯片封装到同一个 EMC 支架上 ， 分别由不同电流单独控制，可以单独发出红 ， 绿 ， 蓝三种单色光。红绿蓝三种颜色的光经透镜、光学膜材后混合成白光面光源;为了得到混色均匀的白色面光源，三种晶片在 LED 内部成品字型排布，灯珠与灯珠间三种晶片同样成品字型排布，同时需要搭配效果匹配的透镜。由于 RGB 灯珠的三种颜色的光分别由红绿蓝三种晶片发出，半峰宽非常窄，混成白光通过 CF 后可以达到很高的色域。

1.2RGB三原色晶片选择。当液晶面板及光学架构固定时，液晶显示器的基础红色、绿色和蓝色坐标分别由 LED 中的红绿蓝晶片波段决定;为了得到更广的色域和最佳的纯场色坐标点，LED 三种晶片需要选择与液晶玻璃滤光片对应的特定波段;为了保证三种晶片发出的红绿蓝光混成均匀的白光，各晶片电压档、亮度档和色块分布，均需要按需求提前设定在尽可能小的范围内。考虑到蓝光对人体的伤害，蓝光晶片选择时可选择靠近 460 nm 左右的护眼蓝光波段，远离 450 nm 左右对人体较高伤害的波段。

2.国内外关于运输方面的研究现状

2.1研究现状。RGB-LED 的工作原理是将红、绿、蓝三种颜色的 LED 芯片集成封装在一个器件中，通过控制 PWM 改变三种 LED 的占空比大小从而控制输出电流值，通过三基色的混色原理调制各种颜色。RGB-LED 不是一个新生的产物，它从产生到如今广泛的应用到各个行业经历了非常漫长的过程。

1907 年，Henry Joseph Round 第一次在碳化硅材料之中发现了电致发光现象，由于当时认知和发展的局限性并不能应用于实际生活。1927 年，Oleg Losev 根据电致发光现象制造了第一个 LED，他在很多著名的杂志期刊公布了这一成果，然而在此之后的很久一段时间都没有应用这项发明。1962 年，Nick Holonyak 首次制造了真正意义上实际应用的 LED，他在砷化镓的基体上利用磷化物制造了第一个红色可见光 LED，这一进步使 LED 拥有了非常大的优势。然后 M.George Craford 发明了第一个黄色可见光 LED，这个创造也提升了红光 LED 与橙光 LED 的亮度。对于第一批的商用 LED，它们大多数用作白炽灯和霓虹灯。20世纪 70 年代以后，LED 的生产工艺不断发展和进步，LED 器件的制造成本大幅下降。自此以后，通过 LED 的使用能有效的节约成本。因此被广泛应用于电视机以及各种电子设备和测试中。

2.2发展历程

RGB-LED 的发展历程可以分为以下三个阶段。

第一阶段是指示应阶段，在 20 世纪 80 年代左右，LED 主要以磷砷化镓三元化合物为掺杂发光材料，随着 GaAs 和 AIP 的发现和应用，LED 可以生产出高亮度的产品，迅速扩大了应用范围和实用性。最初时，人们主要把它应用到电子产品之中，用它作为工作状态时的指示灯。第二个阶段是信号和显示阶段，随着信息技术和工艺材料的快速发展，20 世纪 80年代到 90 年代早期，LED 开始以砷化铝稼化合物作为发光材料，这使得发光效率有了很大的改进，因此也使得 LED 得到更好的推广和发展。到了 90 年代初期，人们又发明了 MOCVD 技术，开始研究以 ALINGaP 为基础的红光 LED、黄光 LED 技术。然后研究进一步发现铝铟钾磷材料性能和效率更为突出，橙光 LED 和黄光 LED 发光效率分别能够达到 1001m/w 和 681m/w，这对于发光材料的进步具有重要的意义。除此之外，基础工艺技术、微电子集成度的提高和封装技术的进步共同推动了 LED 的商业化。科研和市场相辅相成的互相推动，LED 照明技术取得了令人惊叹的发展。第三个阶段是智能照明阶段。从 1994 年以来，日本发明了第一个蓝光 LED 后人们对 GaN 为材料的 LED 研究充满兴趣。蓝光 LED 三种基本颜色 LED 的基体之一，同时也是白光的基础色光源之一。全彩 RGB-LED 的产生极大的促进了市场的需求和进步，无人机灯光表演、汽车氛围灯使用、三维动画应用等。此后 LED 进入了丰富绚丽的多彩照明行业，RGB-LED 发生了翻天覆地的变化。

3.目前RGB-LED筒灯存在的问题

目前 RGB-LED 色差的检测效率过低，色差校准方法精度不高，现有技术不能根据需求自由的调节灯光的颜色及色温;筒灯安装结构的结构复杂、连接不够稳定、容易出现故障、容易影响发光效果且有安全隐患。

4.三合一RGB高压筒灯

三合一RGB高压灯珠调光调色灯涉及灯具领域，包括：灯罩、灯板、电路板、驱动电源、灯杯、灯头和若干个可调光三色发光单元，灯头外侧有外螺纹，灯杯与灯头连接，灯杯开口端内侧设有内螺纹，驱动电源与灯头电连接，电路板与驱动电源电连接，驱动电源与电路板均置于灯杯内，灯板安装在灯杯开口处，若干个可调光三色发光单元贴放在灯板上，可调光三色发光单元与电路板电连接，灯罩开口端外侧设有与灯杯开口处的内螺纹相匹配的外螺纹。具有能够简单、有效的实现LED灯根据不同的场合需要，实现红、绿、蓝单色及多色发光，以及常规格2700K‑6500K色温之间的任意调节切换的有益效果。

5.三合一RGB高压筒灯的原理

三合一RGB高压灯珠调光调色包括：灯罩、灯板、电路板、驱动电源、灯杯、灯头和若干个可调光三色发光单元，灯头外侧有外螺纹，灯杯与灯头连接，灯杯开口端内侧设有内螺纹，驱动电源与灯头电连接，电路板与驱动电源电连接，驱动电源与电路板均置于灯杯内，灯板安装在灯杯开口处，若干个可调光三色发光单元贴放在灯板上，可调光三色发光单元与电路板电连接，灯罩开口端外侧设有与灯杯开口处的内螺纹相匹配的外螺纹。灯罩、灯板、灯杯和灯头的结构使整个灯形成一个密闭空间，可以保证灯的完整性和使用寿命，电路板为灯提供了智能控制可调节的功能，可调光三色发光单元能够简单、有效的实现LED灯根据不同的场合需要，实现红、绿、蓝单色或多色发光以及色温之间的任意调节切换的目的。

灯板包括支架和接线端，可调光三色发光单元安装在支架上，接线端安装在支架两侧。支架可以起到固定作用，可调光三色发光单元会被固定在支架上，以防止脱落，接线端将可调光三色发光单元连入电路。可调光三色发光单元包括红色LED灯珠、绿色LED灯珠、蓝色LED灯珠和若干个可变电阻，红色LED灯珠、绿色LED灯珠以及蓝色LED灯珠并联，红色LED灯珠、绿色LED灯珠以及蓝色LED分别与可变电阻串联连接。红色、绿色和蓝色的发光芯片可以很好的发出红、绿和蓝三种颜色的单色光，红色、绿色和蓝色是光的三基色，三种颜色的光通过不同亮度及色温的混合可以组成多种其他颜色的光，以实现发出各色光的功能，可变电阻可以调节发光芯片的输入电压，从而调节发光芯片的电流，电流大小的不同能够改变发光芯片的亮度和色温。

灯杯前端设有灯板支撑架，灯板安装在灯板支撑架上，灯板支撑架为金属栅格。灯杯前段设有的灯板支撑架可以将灯板固定在灯杯前段，灯板支撑架起固定作用，金属栅格可以保证灯珠的散热。

灯罩为半球形。灯罩呈半球形可以更好的使灯光向四周照射，扩大灯光照射面积。灯罩中间部分为凹面。灯罩中间部分为凹面可以使光线汇聚，加强光线强度，提高主要照明区域的亮度。

电路板设有插脚，灯头设有与插脚匹配的金属触片。电路板尾端设有插脚，灯头设有与插脚匹配的金属触片可以使电路板变为可拆卸部件，方便维修和更换，同时不会影响正常使用。驱动电源包括变压器和整流器，变压器与灯头连接，整流器与电路板连接。变压器可以使灯珠的输入电压变为适用电压，整流器可以使电流由交流电变为直流电。

6.三合一RGB高压筒灯的优点

三合一RGB高压筒灯能够简单、有效的实现LED灯根据不同的场合需要，实现红、绿、蓝单色及多色发光，以及色温之间的任意调节切换。使整灯的设计脱离了只能实现低功率的局限，光通量的范围更宽。结构简单、连接稳定、故障率低安装拆卸简便;各个固定组件不进入灯体内且被圆筒外罩遮挡，不会影响发光效果也不影响筒灯本体的整体美观。

7.结语

随着照明技术的继续发展，实现广色域技术仍然是提升照明设备性能的重要方面之一。探索新的实现广色域的方法，需要综合考虑可靠性、性能效果、综合成本等。三合一RGB高压筒灯技术，经过一系列测试比较，已可以实现甚至超过目前主流技术的照明的效果，综合性价比存在很大优势，值得后续继续研究推广。

参考文献：

[1]周明，高伟，温存.一种RGB三原色背光实现广色域的技术[J].电子产品世界，2021，28（02）：38-40+80.

[2]王林生，马瑛.基于单片机无线RGB彩灯的设计与实现[J].软件工程师，2015，18（03）：18-19.

[3]张杰，余敏，张涛，肖鹏，马强.全色彩RGB灯电控光源设计研究[J].应用光学，2012，33（06）：1047-1052.

[4]林兴泰，张涛，黄伟，赵成仁.面向多星模拟器的全色彩RGB灯电控光源[J].中国测试，2012，38（02）：103-105.

[5]刘登桃，曾和兰.用ATMega8设计RGB水晶灯座[J].长春工业大学学报（自然科学版），2005（02）：123-126.