随着LED技术的不断进步，白光LED在光效、寿命以及成本控制等方面取得长足进展，将其应用于各种照明领域已经实现。LED球泡灯作为替代白炽灯的最佳选择，可以应用于家庭照明、学校照明、酒吧照明、办公室照明、走廊照明等，其效果十分明显。目前市面上现有的LED球泡灯，其发光模块多使用蓝光激发YAG荧光粉的白光LED，虽然这种LED制作工艺成熟、成本低、光效较高，但显色指数并不理想，不能满足优质照明要求。本文针对如何提高LED球泡灯的显色指数，研究不同混光方案对LED光谱的影响，同时对提出的优化设计方案做了详细分析。具体研究内容包括：1、研究了LED基色光谱的数值模型，通过实验数据和模拟数据的对比，验证了该模型在用于荧光粉类LED光谱模型时的准确性。由此建立了LED球泡灯发光单元的光谱数值模型。结合光源评价理论，利用Matlab软件实现了对白光LED照明光源显色指数Ra值、光效LER值、相关色温Tcp值、CIE1931色品坐标（x，y）的程序计算。2、利用程序计算，系统的研究了不同光色荧光粉以及其组合与比例对LED光源的Ra值和LER值的影响。程序模拟证实了：光源的Ra值和LER值都是由光源的光谱唯一决定的，要得到较高的Ra值，需要较为全面的光谱；而光谱越靠近555nm波段，LER值越高（即一者的提高以另一者的降低为代价）。同时得出，使用不同光色荧光粉混色，可以分别补偿不同的光谱成分，同时也可能会使有些光谱成分减少甚至缺失，通过调整不同光色之间的峰值比例，能得到特定色温阶段高显色指数的结果。但是荧光粉混合配色的方案，在实际封装中工艺复杂、难以控制，不适合应用于LED球泡灯。3、研究了国内外关于提高LED显色指数的方法，并结合实际情况，设计了一种加工方便、实施容易的适合LED球泡灯使用的发光单元，采用多颗蓝光激发YAG荧光粉的LED A类、少许蓝光激发YAG荧光粉中混入氮化物红色荧光粉的LED B类和少许红光LED C类共同构成。通过程序模拟，分析了不同LED分别使用不同数目时对结果的影响。在A类LED和B类LED色温分别选择6174K和4326K时，得到了色温在3400K~5600K之间，Ra值在88以上，LER值都大于272lm/W的结果。对比单独的A类LED，显色指数明显提高，从74~81提高到90以上；对比只有A类LED和C类LED的组合，显色指数更加理想。同时分析了A类LED和B类LED分别选择3500K、5000K、6500K色温值时的情况，得到了位于更低色温阶段（2600K~3000K）和更高色温阶段（6000K~6300K），Ra值在87~94之间、LER值在275~290lm/W左右的结果组合。结果表明：少许红色荧光粉和少许红光LED补偿了光谱中所缺少的红成分光谱，且红色荧光粉和红光LED各自的峰值波长和半谱并不相同，即其对混合光谱的贡献不相同，使整个发光单元光谱更为全面，进一步使得显色指数更加理想。同时，可以根据需求设置不同LED的使用数目得到不同色温阶段的优化结果。