沈雪華，陳煥庭*，陳賜海，林惠川，李 燕，陳福昌

(1. 閩南師范大學(xué) 物理與信息工程學(xué)院，福建 漳州 363000;2． 福建省光電材料與器件應(yīng)用行業(yè)技術(shù)開發(fā)基地，福建 漳州 363000)

1 引 言

發(fā)光二極管(Light-emitting diode,LED)因具有低功耗、長壽命和環(huán)境友好等優(yōu)點，近年逐漸向通用照明領(lǐng)域普及[1-3]。在白光LED制造中，以藍(lán)光GaN基LED芯片與YAG∶Ce熒光粉結(jié)合的方式最為普遍。通用照明中，LED器件通常集成了多個LED芯片，且輸入功率隨著應(yīng)用需求的提高不斷增大，導(dǎo)致器件內(nèi)部熱量聚集[4]。而藍(lán)光LED芯片和熒光粉均具有溫度敏感特性，高溫環(huán)境下藍(lán)光GaN基LED芯片和熒光粉的光學(xué)特性會有不同程度的下降，引起光譜功率、光通量、色溫等光學(xué)參數(shù)的變化，最終影響照明質(zhì)量[5-6]。因此，大功率白光LED器件的熱效應(yīng)和熱管理成為當(dāng)前LED研究和制造領(lǐng)域備受關(guān)注的問題[7]。

光照除了提供視覺信息，還參與生物節(jié)律、大腦認(rèn)知等生理功能的調(diào)節(jié)，即所謂“非視覺生物效應(yīng)”。作為新一代照明光源，LED的非視覺生物效應(yīng)更為明顯，相關(guān)研究不斷深入。司辰節(jié)律因子(Circadian action factor，CAF)是由Berman提出的用以表征光的非視覺生物效應(yīng)強(qiáng)度的因子，在多數(shù)研究中被采用[8]。鄭莉莉等[9]通過計算三基色白光LED光源在不同電流下的司辰節(jié)律因子，對可調(diào)色溫的三基色白光LED光源進(jìn)行非視覺效應(yīng)研究。宋麗妍等著重探討了以LED為背光源的平板顯示屏對人體非視覺生物效應(yīng)的影響[10]。魯玉紅等針對人體在不同波長藍(lán)光LED照射下的反應(yīng)進(jìn)行了研究[11]。陳仲林等將光的非視覺生物效應(yīng)用于指導(dǎo)住宅、隧道和教室等場所的照明工程建設(shè)[12-13]。

本文通過測試研究了白光LED的光-電-熱特性及其變化，建立了白光LED光功率及光譜藍(lán)白比預(yù)測模型，分析了光譜藍(lán)白比與色溫、司辰節(jié)律因子的相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)驅(qū)動電流和溫度改變時，白光LED輻射光譜中的藍(lán)光發(fā)射光譜和熒光粉發(fā)射光譜會有不同程度的變化，進(jìn)而引起光功率改變、色溫漂移和司辰節(jié)律因子變化。實驗結(jié)果驗證了本文提出的白光LED光功率和光譜藍(lán)白比預(yù)測模型及其建立過程的正確性，表明了根據(jù)光譜藍(lán)白比預(yù)測其色溫漂移和非視覺生物效應(yīng)強(qiáng)弱的合理性，可用于對特定白光LED光學(xué)性能的預(yù)測、分析和改進(jìn)。

2 白光LED光譜的光-電-熱特性

2.1 白光LED光譜的光-熱特性分析

白光LED器件中，藍(lán)光LED芯片發(fā)出的初始藍(lán)光一部分被熒光粉吸收并轉(zhuǎn)化為黃光，透射的藍(lán)光和轉(zhuǎn)換的黃光混合形成白光。藍(lán)光LED芯片輻射藍(lán)光以及熒光粉層輻射黃光的過程都伴隨著熱量的產(chǎn)生。因?qū)嶋H散熱條件有限，白光LED器件內(nèi)部熱量無法及時傳導(dǎo)，芯片結(jié)溫和熒光粉層溫度隨著熱量積累逐漸升高，導(dǎo)致芯片和熒光粉層光學(xué)性能下降。為探討溫度對LED芯片及熒光粉層的作用，本文在一定電流驅(qū)動下，通過改變熱沉溫度測試了白光LED的光譜分布變化，如圖1。其中，驅(qū)動電流為350 mA，溫度范圍為25～85 ℃，測試間隔為15 ℃。

圖1 350 mA電流驅(qū)動下白光LED的光譜功率分布

Fig.1 Spectral power distribution of white LED with injection current of 350 mA

圖1中，以虛線為界，左邊為藍(lán)光光譜分布，右邊為熒光光譜分布。由圖1可見，藍(lán)光LED芯片發(fā)射峰強(qiáng)度明顯隨溫度升高而降低，并且由于能帶隨著溫度升高而收縮，其光譜整體紅移。對于熒光光譜而言，因藍(lán)光LED芯片激發(fā)波長受溫度影響發(fā)生偏移，與熒光粉發(fā)射光譜匹配度降低，轉(zhuǎn)換的黃光減少，導(dǎo)致熒光光譜強(qiáng)度整體呈下降趨勢。藍(lán)光光譜光功率和熒光光譜光功率隨溫度的變化趨勢如圖2所示。

圖2 350 mA電流驅(qū)動下藍(lán)光光譜光功率和熒光光譜光功率

Fig.2 Optical power of blue spectrum and phosphor spectrum with injection current of 350 mA

圖2中，Popt,b(w)表示藍(lán)光光譜光功率，Popt,p(w)表示熒光光譜光功率。保持驅(qū)動電流為350 mA，當(dāng)熱沉溫度控制為25 ℃時，藍(lán)光光譜光功率為114.09 mW，熒光光譜光功率為289.04 mW；當(dāng)熱沉溫度升高到85 ℃時，藍(lán)光光譜光功率降至110.57 mW，熒光光譜光功率降至258.65 mW，二者下降幅度分別為3.09%和10.51%。

觀察圖2可見，藍(lán)光光譜光功率和熒光光譜光功率均與熱沉溫度近似呈線性關(guān)系，則可設(shè)

Popt,b(w)(IF,0,T)=a1T+a2，

(1)

Popt,p(w)(IF,0,T)=b1T+b2，

(2)

其中，a1、a2、b1、b2均為常數(shù)，可通過對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合而獲得。a1、b1分別表示藍(lán)光光譜光功率、熒光光譜光功率隨熱沉溫度的變化系數(shù)，由兩曲線傾斜程度可知a1

從圖2及二者功率下降幅度可見，熒光粉層受溫度的影響較大，原因主要體現(xiàn)在3個方面：(1)溫度升高，GaN基藍(lán)光芯片晶格振動加強(qiáng)，缺陷周圍的載流子非輻射復(fù)合加劇，內(nèi)量子效率下降，產(chǎn)生的初始藍(lán)光能量減少[2]；(2)藍(lán)光峰值波長因熱效應(yīng)發(fā)生紅移，使得與熒光粉的匹配度下降[14]；(3)溫度升高，YAG 熒光粉 Ce3+4f 基態(tài)與5d激發(fā)態(tài)之間的能量差減小，光轉(zhuǎn)換效率下降[15]。藍(lán)光光譜功率在溫度升高時變化不大，原因在于：雖然藍(lán)光芯片輻射的初始藍(lán)光隨溫度升高而減少，但熒光粉層因熱效應(yīng)致使吸收的藍(lán)光能量也減少，因而透射的藍(lán)光輻射通量減少不明顯。

2.2 白光LED光譜的光-電特性分析

白光LED器件中，GaN基藍(lán)光LED芯片會將注入電能轉(zhuǎn)化為初始藍(lán)光并射入熒光粉層，驅(qū)動電流的大小決定了初始藍(lán)光光譜的光功率。此外，驅(qū)動電流不同意味著加載功率不同，則其他條件相同的情況下封裝器件內(nèi)部聚集熱量亦不同，引起GaN基芯片和熒光粉的熱猝滅效應(yīng)也存在差異。

載流子密度在量子阱區(qū)域的速率方程[16]如下：

(3)

(4)

非輻射復(fù)合速率An取決于缺陷密度NT：

(5)

在低電流密度范圍，n很小，An>Bn2，該范圍內(nèi)光功率與電流密度關(guān)系如下式所示：

(6)

在大電流密度范圍，Bn2>An，則光功率與電流密度的關(guān)系為：

(7)

在大電流區(qū)域，理想情況下LED光功率將與輸入電流近似成線性比例。但在實際情況下，隨著電流增大，LED有源區(qū)產(chǎn)生的熱量將在器件內(nèi)部急劇累積，造成內(nèi)量子以及外量子效率下降[17]，因此光功率與輸入電流不能成理想線性比例。

從以上討論可知，LED光功率-電流特性曲線可分為非線性和線性兩個區(qū)域。非線性區(qū)域內(nèi)，有源區(qū)缺陷密度將直接影響光功率大小，導(dǎo)致光功率非線性變化。而線性區(qū)域由于非輻射復(fù)合通道趨于飽和狀態(tài)，非輻射復(fù)合變化對光功率影響不明顯[18]。

由于本文研究采用控溫?zé)岢量刂芁ED芯片溫度，LED芯片有源區(qū)的熱量可及時傳導(dǎo)至外界，即LED輸出光功率和負(fù)載電流為線性關(guān)系：

Popt,b(w)(IF,T0)=c1IF+c2，

(8)

Popt,p(w)(IF,T0)=d1IF+d2，

(9)

其中，c1、c2、d1、d2均為常數(shù)，可利用曲線擬合由測量數(shù)據(jù)獲得。c1、d1分別表示藍(lán)光光譜光功率、熒光光譜光功率隨驅(qū)動電流的變化系數(shù)。

通過改變驅(qū)動電流測試白光LED的光譜分布變化，如圖3所示，其中，熱沉溫度控制為55 ℃，電流范圍為200～450 mA，測試間隔為50 mA。

圖3 恒溫55 ℃下白光LED的光譜功率分布

Fig.3 Spectral power distribution of white LED with heat sink temperature of 55 ℃

圖3表明，當(dāng)熱沉溫度一定時，白光LED發(fā)出的藍(lán)光光譜和熒光光譜均隨驅(qū)動電流發(fā)生較大變化，電流對二者影響作用明顯。藍(lán)光光譜光功率與熒光光譜光功率隨電流的變化趨勢如圖4。

圖4中，保持熱沉溫度為55 ℃，當(dāng)驅(qū)動電流為200 mA時，藍(lán)光光譜光功率為66.14 mW，熒光光譜光功率為166.97 mW；當(dāng)驅(qū)動電流增加到450 mA時，藍(lán)光光譜光功率為142.78 mW，熒光光譜光功率為342.56 mW，二者增加幅度分別為115.88%和105.16%。

圖4 恒溫55 ℃下的藍(lán)光光譜光功率和熒光光譜光功率

Fig.4 Optical power of blue spectrum and phosphor spectrum with heatsink temperature of 55 ℃

2.3 白光LED光譜功率預(yù)測

白光LED輸出的白光由藍(lán)光光譜和熒光光譜構(gòu)成，假設(shè)Popt,w為白光LED輸出光功率，則有

Popt,w=Popt,b(w)+Popt,p(w)，

(10)

同時考慮驅(qū)動電流和熱沉溫度對光譜的影響[19]，當(dāng)熱沉溫度為恒定值時，LED輸出光功率與負(fù)載電流呈線性函數(shù)；當(dāng)負(fù)載電流為恒定值時，LED輸出光功率與熱沉溫度呈線性函數(shù)；進(jìn)而可構(gòu)建藍(lán)光光譜光功率值和熒光光譜光功率值分別與負(fù)載電流和熱沉溫度之間的二維函數(shù)：

(11)

(12)

其中e、f分別為白光LED在工作點(IF,0、T0)的藍(lán)光光譜光功率值和熒光光譜光功率值。

因此，白光LED總輸出光功率為：

(13)

由于a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1、d2、e、f均為常數(shù)，公式(13)表明，白光LED光功率是關(guān)于驅(qū)動電流和熱沉溫度的函數(shù)。若已知驅(qū)動電流和熱沉溫度，可根據(jù)公式(13)預(yù)測白光LED的光功率。

3 色溫漂移及非視覺生物效應(yīng)分析

3.1 光譜色溫漂移分析

相對色溫(Correlated color temperature，CCT)是評價白光品質(zhì)的一個重要光學(xué)指標(biāo)，其值主要取決于白光光譜中藍(lán)光成分的比例(本文簡稱藍(lán)白比)。當(dāng)光譜藍(lán)白比增大時，色溫值將增大，白光向冷白方向漂移；反之色溫減小，白光向暖白方向漂移[6,20-21]。從前文分析可知，熱沉溫度和驅(qū)動電流會影響白光光譜中藍(lán)光光譜和熒光光譜，因而可能改變光譜中的藍(lán)光比例，引起色溫漂移。設(shè)光譜藍(lán)白比為k，則有

(14)

可見，光譜藍(lán)白比k亦是關(guān)于驅(qū)動電流和熱沉溫度的函數(shù)。驅(qū)動電流或熱沉溫度的改變，不僅會引起白光LED光功率的變化，也會導(dǎo)致色溫漂移。若已知白光LED的驅(qū)動電流和熱沉溫度變化情況，則可由公式(14)評價光譜色溫漂移趨勢。

將熱沉溫度55 ℃、電流200～450 mA及驅(qū)動電流350 mA、熱沉溫度25～85 ℃對應(yīng)各工作點的光譜藍(lán)白比k與色溫CCT作相關(guān)性分析，如圖5所示。

圖5 測試白光LED光譜藍(lán)白比k與色溫CCT之間的關(guān)系

Fig.5 Relationship between measured results ofkand CCT for white LED

可見，光譜藍(lán)白比k與光譜色溫KCCT之間存在較高的線性相關(guān)度，設(shè)二者關(guān)系如下：

KCCT=g1k+g2，

(15)

其中g(shù)1、g2均為常數(shù)。顯然，光譜藍(lán)白比k的變化可以反映其色溫漂移情況。

3.2 光譜司辰節(jié)律因子變化分析

光的非視覺生物效應(yīng)主要通過本征感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(Intrinsically photosensitive retinal ganglion cell,ipRGC)控制人體褪黑激素的分泌，進(jìn)而參與人體生理節(jié)律的調(diào)節(jié)[22]。司辰節(jié)律因子能反映光源對人體非視覺生物效應(yīng)的影響，數(shù)值越大影響越大，其定義如下[23-24]：

(16)

其中，acv為司辰節(jié)律因子(CAF)；P(λ)為光源的光譜功率分布；C(λ)是由Gall等提出的光譜生理響應(yīng)曲線[25]，峰值波長在450 nm附近；V(λ)為明視覺下的光譜光視效率函數(shù)，峰值波長為555 nm。C(λ)及V(λ)曲線如圖6所示，C(λ)主要覆蓋藍(lán)光波段，說明人體在該波段的生物敏感度較高，而V(λ)主要覆蓋黃光波段，說明人體在該波段的視覺敏感度較高。

白光光譜中的藍(lán)光成分增加時，意味著白光光譜與生理響應(yīng)曲線的重疊部分增加，光譜的司辰節(jié)律因子必然增大，此時光譜對人體的非視覺生物效應(yīng)作用增強(qiáng)。很顯然，光譜的藍(lán)白比k變化將導(dǎo)致司辰節(jié)律因子(CAF)的變化，k增大時，CAF增大，k減小時，CAF也減小。

圖6 光譜生理響應(yīng)曲線C(λ)和明視覺光視效率曲線V(λ)

Fig.6 Spectral physiological response curve and spectral luminous efficiency curve

對熱沉溫度55 ℃、電流200～450 mA及驅(qū)動電流350 mA、熱沉溫度25～85 ℃各工作點的光譜藍(lán)白比k與司辰節(jié)律因子(CAF)進(jìn)行相關(guān)性分析，如圖7所示。

顯然，光譜藍(lán)白比k與司辰節(jié)律因子(CAF)之間同樣存在較高的線性相關(guān)度，設(shè)二者關(guān)系如下：

acv=h1k+h2，

(17)

其中h1、h2均為常數(shù)。光譜藍(lán)白比k的變化反映了司辰節(jié)律因子的變化，因而可用于評價光譜產(chǎn)生的非視覺生物效應(yīng)。

圖7 測試白光LED光譜藍(lán)白比k與司辰節(jié)律因子CAF之間的關(guān)系

Fig.7 Relationship between measured results ofkand CAF for white LED

由圖5、圖7及其分析表明，光譜藍(lán)白比k與色溫CCT及司辰節(jié)律因子(CAF)均高度線性相關(guān)。因此，光譜色溫CCT和CAF跟隨溫度及驅(qū)動電流的變化規(guī)律應(yīng)與藍(lán)白比k的變化趨于一致。當(dāng)驅(qū)動電流不變、溫度升高時，色溫值和司辰節(jié)律因子應(yīng)增大，白光向冷白方向漂移，光譜的非視覺生物效應(yīng)影響增強(qiáng)。當(dāng)溫度恒定、驅(qū)動電流增加時，色溫值和司辰節(jié)律因子也應(yīng)增大，白光向冷白方向漂移，光譜的非視覺生物效應(yīng)影響亦增強(qiáng)。

4 實驗結(jié)果與分析

本文通過HAAS-2000高精度快速光譜儀及專用積分球?qū)AG∶Ce熒光材料封裝的白光LED進(jìn)行光學(xué)測量，完成實驗驗證。其中恒流驅(qū)動由上位機(jī)控制軟件控制，而LED恒溫設(shè)置和調(diào)整則由CL-200溫控裝置實現(xiàn)。

圖8、9分別為白光LED在不同溫度及不同電流驅(qū)動下對應(yīng)光功率、藍(lán)白比k預(yù)測值和實測值對比情況。溫度測試范圍為25～85 ℃，測試間隔為5 ℃；電流測試范圍為150～500 mA，測試間隔為50 mA。

在圖8(a)光功率預(yù)測數(shù)據(jù)中，150 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，光功率為190.91 mW，若熱沉溫度升高到85 ℃，光功率降至174.36 mW，降低8.67%，下降速率為0.275 8 mW/℃。在500 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，光功率為558.56 mW；若熱沉溫度升高到85 ℃，光功率降至510.83 mW，降低8.55%，下降速率為0.795 5 mW/℃。

在圖8(b)光功率實測數(shù)據(jù)中，150 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，光功率為183.19 mW；若熱沉溫度升高到85 ℃，光功率降至169.30 mW，降低7.58%，下降速率為0.231 5 mW/℃。在500 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，光功率為553.69 mW；若熱沉溫度升高到85 ℃，光功率降至502.91 mW，降低9.17%，下降速率為0.846 3 mW/℃。

圖8 白光LED光功率輸出。(a)預(yù)測值；(b)實測值。

Fig.8 Optical power of white LED. (a) Predictions. (b)Measurements.

圖9 白光光譜藍(lán)白比k。(a)預(yù)測值；(b)實測值。

Fig.9 Blue-white ratiok. (a) Predictions. (b) Measurements.

經(jīng)計算，光功率預(yù)測值與實測值之間最大相對誤差為4.22%，平均相對誤差為1.05%，誤差值較小。白光LED光功率對比圖和數(shù)據(jù)分析均表明，白光功率預(yù)測值與實測值之間吻合度較高，由此驗證了光功率預(yù)測模型的正確性。

在圖9(a)光譜藍(lán)白比k預(yù)測數(shù)據(jù)中，150 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，藍(lán)白比k為0.270 7；若熱沉溫度升高到85 ℃，則增大至0.287 2，增幅為6.10%。在500 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，藍(lán)白比k為0.287 0；若熱沉溫度升高到85 ℃，則增大至0.304 1，增幅為5.96%。

在圖9(b)光譜藍(lán)白比k實測數(shù)據(jù)中，150 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，藍(lán)白比k為0.272 3；若熱沉溫度升高到85 ℃，則增大至0.291 6，增幅為7.08%。在500 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，藍(lán)白比k為0.289 1；若熱沉溫度升高到85 ℃，則增大至0.304 0，增幅為5.15%。

經(jīng)計算，藍(lán)白比k預(yù)測值與實測值之間最大絕對誤差為0.003 8，平均絕對誤差為0.001 1，最大相對誤差為1.54%，平均相對誤差為0.39%。圖9和分析數(shù)據(jù)顯示，光譜藍(lán)白比預(yù)測值與實測值之間吻合度較高，驗證了光譜藍(lán)白比預(yù)測模型的正確性。

根據(jù)光譜藍(lán)白比k的預(yù)測值及公式(15)、(17)，可進(jìn)一步預(yù)測光譜色溫CCT和司辰節(jié)律因子的變化情況，分別如圖10、11所示。

在圖10(a)的光譜色溫CCT預(yù)測數(shù)據(jù)中，150 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，色溫為5 492 K;若熱沉溫度升高到85 ℃，則色溫升高至5 711 K，光譜向冷白方向漂移。在500 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，色溫為5 710 K；若熱沉溫度升高到85 ℃，色溫升高至5 936 K，光譜亦向冷白方向漂移。

在圖10(b)的光譜色溫CCT實測數(shù)據(jù)中，150 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，色溫為5 538 K;若熱沉溫度升高到85 ℃，則色溫升高至5 787 K，光譜向冷白方向漂移。在500 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，色溫為5 730 K；若熱沉溫度升高到85 ℃，色溫升高至5 944 K，光譜亦向冷白方向漂移。

在圖11(a)司辰節(jié)律因子(CAF)預(yù)測數(shù)據(jù)中，150 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，CAF為0.507 8;若熱沉溫度升高到85 ℃，則CAF 增大為0.546 3，光譜對人體的非視覺生物效應(yīng)的影響增強(qiáng)。在500 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，CAF為0.546 1;若熱沉溫度升高到85 ℃，則CAF增大為0.586 0，光譜對人體的非視覺生物效應(yīng)的影響亦增強(qiáng)。

圖10 白光光譜色溫CCT。(a)預(yù)測值;(b)實測值。

Fig.10 CCT of white spectrum. (a) Predictions. (b) Measurements.

圖11 白光光譜司辰節(jié)律因子(CAF). (a)預(yù)測值;(b)實測值。

Fig.11 CAF of white spectrum. (a) Predictions. (b) Measurements.

在圖11(b)司辰節(jié)律因子(CAF)實測數(shù)據(jù)中，150 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，CAF為0.513 1；若熱沉溫度升高到85 ℃，則CAF 增大為0.558 4，光譜對人體的非視覺生物效應(yīng)的影響增強(qiáng)。在500 mA恒流驅(qū)動下，熱沉溫度為25 ℃時，CAF為0.548 6；若熱沉溫度升高到85 ℃，則CAF增大為0.585 3，光譜對人體的非視覺生物效應(yīng)的影響亦增強(qiáng)。

經(jīng)計算，色溫CCT預(yù)測值與實測值之間最大絕對誤差為75.64 K，平均絕對誤差為15.10 K，最大相對誤差為1.31%，平均相對誤差為0.26%；司辰節(jié)律因子預(yù)測值與實測值之間最大絕對誤差為0.012 0，平均絕對誤差為0.002 7，最大相對誤差為2.15%，平均相對誤差為0.49%。圖10、11及數(shù)據(jù)分析證明了光譜藍(lán)白比k、色溫CCT和司辰節(jié)律因子(CAF)三者之間的高度相關(guān)性，同時驗證了公式(15)和(17)的正確性。

5 結(jié) 論

本文結(jié)合理論分析和實驗測試，研究了白光LED的光-電-熱特性。通過控制熱沉溫度和驅(qū)動電流，討論了溫度和電流對白光中的藍(lán)光光譜和熒光光譜的影響，建立了白光LED光功率預(yù)測模型。通過白光光譜成分變化，討論了光譜藍(lán)白比(藍(lán)光光譜光功率與白光光譜光功率的比值)與溫度、電流的關(guān)系，并建立光譜藍(lán)白比k預(yù)測模型。相關(guān)性分析顯示了光譜藍(lán)白比k與色溫CCT及司辰節(jié)律因子(CAF)高度相關(guān)，光譜色溫漂移及非視覺生物效應(yīng)與藍(lán)白比k的變化趨于一致。實驗結(jié)果顯示，白光LED光功率預(yù)測值的最大相對誤差為4.22%，平均相對誤差為1.05%；藍(lán)白比k預(yù)測值的最大相對誤差為1.54%，平均相對誤差為0.39%；色溫CCT預(yù)測值的最大相對誤差為1.31%，平均相對誤差為0.26%；司辰節(jié)律因子CAF預(yù)測值的最大相對誤差為2.15%，平均相對誤差為0.49%。驗證了所提出的預(yù)測模型及其建立過程的正確性。同時，實際光譜中藍(lán)白比k、色溫CCT和司辰節(jié)律因子(CAF)分布及變化規(guī)律一致，表明了由光譜藍(lán)白比評價光譜色溫漂移和非視覺生物效應(yīng)的合理性。