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半导体发光二极管(LED)作为一种新型光源，由于其具有低温、节能、寿命长、无二次污染等特点，在世界各国都大力倡导绿色、低碳、环保等一系列绿色概念的今天，已成为全球竞相争夺的新兴产业制高点。评价LED白光光源质量有两个重要因素:光源显色性和光效。设计LED白光的挑战性就在于在一定色温条件下实现高显色指数，同时要实现光效的最大化。目前国际上针对白光LED的实际光效预测缺乏有效手段，本文在基于发光学，色度学，光谱学等理论的基础上，主要针对白光/红光LED模块的光效预测进行了相关的理论推导，同时针对推导的结果进行了相关计算，并对数据进行了分析。运用建立的模型进行了一系列白光LED光谱最优化研究，研究表明蓝光芯片激发一种或两种YAG荧光粉难以实现低色温(＜5000K)高显色(Ra＞90)白光。在此基础上增加红（橙）色荧光粉可在2700K～6500K范围内实现高显色(Ra＞90)白光，增加R9的最低值限制后(R9＞80)，对饱和色彩的显色性明显提高。用红（橙）色LED代替荧光粉也可在2700K～6500K范围内实现高显色(Ra＞90，R9＞80)白光，其理论光效高于采用荧光粉的方案。我们还研究了三种可调色温白光LED方案，在2700K～6500K范围内，蓝光芯片激发YAG荧光粉加红（橙）LED加蓝色LED可实现高显色(Ra＞90，R9＞77)白光，蓝光芯片激发绿色和橙色荧光粉加蓝、红色LED可实现高显色(Ra＞90，R9＞90)白光，光效达到1051m/W，暖白LED加蓝、绿、红色LED可实现高显色(Ra＞93，R9＞90，R(9-12)＞83)白光，其光效达到701m/W。我们对后两种方案进行了实验检验，结果表明测量结果非常接近光谱最优化结果。