基于PWM的三基色LED光源調光調色的控制方法

在多基色LED光源的應用背景下，為了實現(xiàn)調光調色的科學控制，現(xiàn)提出一種基于PWM（脈沖寬度調制）技術的基色LED光源調光調色方式，在此基礎上，構建出以下三種函數(shù)關系，分別是色品坐標與占空比的關系函數(shù)、最大光通量與色品坐標的關系函數(shù)、相關色溫與占空比的關系函數(shù)。然后，利用RGB（紅綠藍）三基色LED，開展相關實驗，實驗結果表明：通過科學利用計算模型，可以實現(xiàn)對LED光色的科學化、規(guī)范化控制，縮小混合光色品測量值的誤差，使誤差遠遠低于2.5%。此外，通過對太陽光的色溫變化誤差進行模擬，發(fā)現(xiàn)該誤差值達到了50k。

LED光源具有體積小巧、節(jié)能環(huán)保、可控性高等特點，在照明領域得以廣泛應用。為了實現(xiàn)對光強的智能化調整和控制，滿足不同條件下的照明需求，相關人員要實時調整和控制多種LED光源。而PWM是LED常用的一種調光技術，該調光控制技術具有驅動效率高、控制精確度高、色彩恒定性高等特點，為后期與智能化系統(tǒng)建立良好的連接關系提供了重要的技術支持。因此，在PWM調光技術的應用背景下，如何利用多基色LED光源，科學控制LED調光調色是相關人員必須思考和解決的問題。

理論計算

色品坐標與占空比的關系

通過對驅動光源的占空比進行控制和調整，確保光源的色品坐標始終保持不變，使得光源的光通量呈線性變化的趨勢。為了降低工程討論難度，需要確定出光源的光通量與占空比之間的函數(shù)關系，然后，光通量根據(jù)格拉斯曼顏色混合定律，完成對CIE色度的精確化計算和統(tǒng)計。同時，在進行PWM調光期間，影響光源色品坐標的主要因素為光源的占空比。然后，根據(jù)光通量的期望值，設置出相應的色品坐標，在此基礎上，將光源的占空比設置為一個未知數(shù)，然后，完成對光通量占空比與光源色品坐標兩者函數(shù)關系的構建，為后期深入地探究光源占空比與最大光通量之間的函數(shù)關系提供重要的依據(jù)和參考。

最大光通量與色品坐標的關系

在確定光源最大光通量與色品坐標的關系期間，相關人員要根據(jù)光通量所設置的取值范圍，在保證PWM調光調色效果的基礎上，根據(jù)混合光色品坐標的比例值，確定出合適的RGB三基色比例，在調光過程，不同色品坐標的混合光，其RGB三基色的比例不同。只有占空比比例為1：1：1的混合光其占空比才可以同時達到100%。最后，充分利用最大光通量與色品坐標之間的函數(shù)關系，預測和了解光通量未來分布情況，為保證光源調光調色控制效果打下堅實的基礎。

相關色溫與占空比的關系

色溫作為光源設置的重要參數(shù)，通過對其進行動態(tài)化調整和控制，可以保證光源光譜功率分布的科學性和合理性。此外，還要根據(jù)光源的占空比，對光源的色溫進行科學調控，并將最終的調控結束存儲于指定的數(shù)據(jù)庫中，便于其他人員的查看和調用。此外，還要根據(jù)光源占空比最終計算結果，確定出相關色溫與占空比之間的函數(shù)關系，為實現(xiàn)人們光照環(huán)境的優(yōu)化提供相應的理論基礎。

實驗測試及結果分析

實驗光源

實驗光源主要是由廣州某光電公司所研發(fā)的燈珠，該燈珠內部含有RGB三基色LED，三基色LED主波長分別達到了620nm、523nm、465nm。通過利用光譜測量儀器，對LED燈珠的色度參數(shù)進行精確化測量，測量結果如表1所示。在此基礎上，還要在鋁基板上焊接相應的LED燈珠，如果結溫不斷升高，則會引發(fā)色漂移現(xiàn)象，造成RGB三基色出現(xiàn)嚴重失調，因此，為了避免以上現(xiàn)象的發(fā)生，在進行實驗期間，相關人員要在散熱器上安裝和固定相應的鋁基板，實現(xiàn)對結溫的科學控制，避免因結溫上升而引發(fā)誤差大問題。

光源模塊驅動電路結構

光源模塊在具體的運用中，主要是在市電情況下，通過調光調色方式進行的，其驅動電路結構組成如圖2所示。

從圖2中可以看出，該驅動電路主要由以下幾個部分組成：（1）直流穩(wěn)壓電源。該電源主要用于對直流電壓的轉化，使市電220V電壓轉換為相應的直流電壓。（2）DD313芯片。該芯片主要用于對恒流輸出通道的構建，以實現(xiàn)對調光調色頻率以及占空比的自動化控制。（3）外圍電路。該電路主要用于對電流、電壓的精確輸送。（4）信號發(fā)生器。信號發(fā)生器主要負責對占空比的輸入，使其被準確無誤地輸入到驅動芯片中，從而實現(xiàn)對光源調光調色的自動化控制。

實驗結果及分析

（1）色品坐標與占空比的關系

相關人員根據(jù)所設置的混合光色品坐標和光通量，精確地計算出混合光在不同色品坐標所對應的占空比。例如：當混合光的色品坐標為（0.3118，0.2598）時，所獲得最大光通量達到了50.25lm，然后，計算出混合光的占空比，占空比計算結果分別達到了49%、49%、9%。此外，在整個實驗中，相關人員要根據(jù)所計算的混合光占空比，確定色品坐標與光通量兩者之間的關系，此外，還要借助信號發(fā)生器，將占空比準確無誤地輸入到驅動芯片中，從而實現(xiàn)對光源調光調色的自動化控制。

（2）最大光通量與色品坐標的關系

在進行調光調色期間，RGB的占空比，直接影響了光通量的變化趨勢。對于色品坐標而言，均有相應的混合光，在確定該混合光期間，相關人員要盡可能取得最大光通量，同時，還要將RGB所對應的三個占空比設置為100%。在這個實驗中，還要不斷增加某一通道的占空比，使其上升為100%，在此基礎上，對其他兩個通道占空比進行調節(jié)，為后期精確地測量色品坐標所對應的光通量提供重要的依據(jù)和參考。色品坐標與最大光通量關系圖如圖3所示。從圖3中可以看出，理論模擬值和實際測量值基本吻合，均在ORL點位置處取得最大光通量，然后，向四周呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢。

結語

綜上所述，LED光源的光色調整在保證智能化、動態(tài)化照明管控效果方面發(fā)揮出重要作用。占空比與光通量之間存在線性關系，相關人員通過利用這一線性關系，在科學設置光源參數(shù)的基礎上，完成對色品坐標與占空比函數(shù)關系和最大光通量與色品坐標函數(shù)關系的確定。同時，根據(jù)日光色品所呈現(xiàn)出的軌跡線，推導出一種函數(shù)關系，該函數(shù)關系有效地反映出了色溫與占空比兩者之間的關系。此外，還要采用實驗驗證的方式，對上述計算模型進行一一驗證。實驗結果表明：通過科學調整和控制占空比，可以實現(xiàn)對預期混合光的自動化、動態(tài)化控制，并科學地模擬出不同色溫值下所對應的太陽光。

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作者簡介：陳鄧偉（1983—），廣東廣州人，研發(fā)部經理，電子信息技術工程師，現(xiàn)就職于廣州中大中鳴科技有限公司。