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，為了實現調光調色的科學控制，現提出一種基于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關系，分別是色品坐標與占空比的關系函數、最大光通量與色品坐標的關系函數、相關色溫與占空比的關系函數。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關系，然后，光通量根據格拉斯曼顏色混合定律，完成對CIE色度的精確化計算和統計。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，然后，完成對光通量占空比與光源色品坐標兩者函數關系的構建，為后期深入地探究光源占空比與最大光通量之間的函數關系提供重要的依據和參考。

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，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據庫中，便于其他人員的查看和調用。此外，還要根據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關系，為實現人們光照環(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)色漂移現象，造成RGB三基色出現嚴重失調，因此，為了避免以上現象的發(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的基礎上，完成對色品坐標與占空比函數關系和最大光通量與色品坐標函數關系的確定。同時，根據日光色品所呈現出的軌跡線，推導出一種函數關系，該函數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，現就職于廣州中大中鳴科技有限公司。