基于PWM的三基色LED光源调光调色的控制方法

在多基色LED光源的应用背景下，为了实现调光调色的科学控制，现提出一种基于PWM（脉冲宽度调制）技术的基色LED光源调光调色方式，在此基础上，构建出以下三种函数关系，分别是色品坐标与占空比的关系函数、最大光通量与色品坐标的关系函数、相关色温与占空比的关系函数。然后，利用RGB（红绿蓝）三基色LED，开展相关实验，实验结果表明：通过科学利用计算模型，可以实现对LED光色的科学化、规范化控制，缩小混合光色品测量值的误差，使误差远远低于2.5%。此外，通过对太阳光的色温变化误差进行模拟，发现该误差值达到了50k。

LED光源具有体积小巧、节能环保、可控性高等特点，在照明领域得以广泛应用。为了实现对光强的智能化调整和控制，满足不同条件下的照明需求，相关人员要实时调整和控制多种LED光源。而PWM是LED常用的一种调光技术，该调光控制技术具有驱动效率高、控制精确度高、色彩恒定性高等特点，为后期与智能化系统建立良好的连接关系提供了重要的技术支持。因此，在PWM调光技术的应用背景下，如何利用多基色LED光源，科学控制LED调光调色是相关人员必须思考和解决的问题。

理论计算

色品坐标与占空比的关系

通过对驱动光源的占空比进行控制和调整，确保光源的色品坐标始终保持不变，使得光源的光通量呈线性变化的趋势。为了降低工程讨论难度，需要确定出光源的光通量与占空比之间的函数关系，然后，光通量根据格拉斯曼颜色混合定律，完成对CIE色度的精确化计算和统计。同时，在进行PWM调光期间，影响光源色品坐标的主要因素为光源的占空比。然后，根据光通量的期望值，设置出相应的色品坐标，在此基础上，将光源的占空比设置为一个未知数，然后，完成对光通量占空比与光源色品坐标两者函数关系的构建，为后期深入地探究光源占空比与最大光通量之间的函数关系提供重要的依据和参考。

最大光通量与色品坐标的关系

在确定光源最大光通量与色品坐标的关系期间，相关人员要根据光通量所设置的取值范围，在保证PWM调光调色效果的基础上，根据混合光色品坐标的比例值，确定出合适的RGB三基色比例，在调光过程，不同色品坐标的混合光，其RGB三基色的比例不同。只有占空比比例为1：1：1的混合光其占空比才可以同时达到100%。最后，充分利用最大光通量与色品坐标之间的函数关系，预测和了解光通量未来分布情况，为保证光源调光调色控制效果打下坚实的基础。

相关色温与占空比的关系

色温作为光源设置的重要参数，通过对其进行动态化调整和控制，可以保证光源光谱功率分布的科学性和合理性。此外，还要根据光源的占空比，对光源的色温进行科学调控，并将最终的调控结束存储于指定的数据库中，便于其他人员的查看和调用。此外，还要根据光源占空比最终计算结果，确定出相关色温与占空比之间的函数关系，为实现人们光照环境的优化提供相应的理论基础。

实验测试及结果分析

实验光源

实验光源主要是由广州某光电公司所研发的灯珠，该灯珠内部含有RGB三基色LED，三基色LED主波长分别达到了620nm、523nm、465nm。通过利用光谱测量仪器，对LED灯珠的色度参数进行精确化测量，测量结果如表1所示。在此基础上，还要在铝基板上焊接相应的LED灯珠，如果结温不断升高，则会引发色漂移现象，造成RGB三基色出现严重失调，因此，为了避免以上现象的发生，在进行实验期间，相关人员要在散热器上安装和固定相应的铝基板，实现对结温的科学控制，避免因结温上升而引发误差大问题。

光源模块驱动电路结构

光源模块在具体的运用中，主要是在市电情况下，通过调光调色方式进行的，其驱动电路结构组成如图2所示。

从图2中可以看出，该驱动电路主要由以下几个部分组成：（1）直流稳压电源。该电源主要用于对直流电压的转化，使市电220V电压转换为相应的直流电压。（2）DD313芯片。该芯片主要用于对恒流输出通道的构建，以实现对调光调色频率以及占空比的自动化控制。（3）外围电路。该电路主要用于对电流、电压的精确输送。（4）信号发生器。信號发生器主要负责对占空比的输入，使其被准确无误地输入到驱动芯片中，从而实现对光源调光调色的自动化控制。

实验结果及分析

（1）色品坐标与占空比的关系

相关人员根据所设置的混合光色品坐标和光通量，精确地计算出混合光在不同色品坐标所对应的占空比。例如：当混合光的色品坐标为（0.3118，0.2598）时，所获得最大光通量达到了50.25lm，然后，计算出混合光的占空比，占空比计算结果分别达到了49%、49%、9%。此外，在整个实验中，相关人员要根据所计算的混合光占空比，确定色品坐标与光通量两者之间的关系，此外，还要借助信号发生器，将占空比准确无误地输入到驱动芯片中，从而实现对光源调光调色的自动化控制。

（2）最大光通量与色品坐标的关系

在进行调光调色期间，RGB的占空比，直接影响了光通量的变化趋势。对于色品坐标而言，均有相应的混合光，在确定该混合光期间，相关人员要尽可能取得最大光通量，同时，还要将RGB所对应的三个占空比设置为100%。在这个实验中，还要不断增加某一通道的占空比，使其上升为100%，在此基础上，对其他两个通道占空比进行调节，为后期精确地测量色品坐标所对应的光通量提供重要的依据和参考。色品坐标与最大光通量关系图如图3所示。从图3中可以看出，理论模拟值和实际测量值基本吻合，均在ORL点位置处取得最大光通量，然后，向四周呈现出不断下降的趋势。

结语

综上所述，LED光源的光色调整在保证智能化、动态化照明管控效果方面发挥出重要作用。占空比与光通量之间存在线性关系，相关人员通过利用这一线性关系，在科学设置光源参数的基础上，完成对色品坐标与占空比函数关系和最大光通量与色品坐标函数关系的确定。同时，根据日光色品所呈现出的轨迹线，推导出一种函数关系，该函数关系有效地反映出了色温与占空比两者之间的关系。此外，还要采用实验验证的方式，对上述计算模型进行一一验证。实验结果表明：通过科学调整和控制占空比，可以实现对预期混合光的自动化、动态化控制，并科学地模拟出不同色温值下所对应的太阳光。

参考文献：

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作者简介：陈邓伟（1983—），广东广州人，研发部经理，电子信息技术工程师，现就职于广州中大中鸣科技有限公司。