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工程师推荐基于两通道PWM的LED调光调色方法

作者:时间:2013-11-22来源:网络收藏
ght: 24px; color: rgb(62, 62, 62); font-family: Tahoma, Arial, sans-serif; font-size: 14px; ">式中:δ 为可控比。将式(7)化简后可得:

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/222103.htm

工程师推荐基于两通道PWM的LED调光调色方法

从上式可以看出,可控比由参与混光的两光源本身决定,与外在控制方法无关。可控比越大,说明调控裕度越大,实现预期光度、色度值的概率越大。所以,可控比可作为光源组合选择优劣的评判标准。

从图1 中还可以看出:1) 混合光的色度量能且仅能在对应于x0 处取遍所有理论光度值;2) 若混合光的光度量不大于Yc、Yw 中的较小者,则可取遍所有理论色度值。所以要实现所有的色度值,Yc 和Yw 不应相差太大,且两者的较小值应与期望光度值中的最大值相当。同样实验表明,Rc 和Rw 的差值越小,则可控比就越大,两种LED 的利用率就越高。所以,在都能实现期望值的情况下,应选择Rc 和Rw 相差最小的光源组合。实验与结果分析

根据P.R. Boyce、J.W. Beckstead、N.H. Eklund 等人实验提供的日光照度和色温变化曲线,选取26个时间关节点上的光色值,对从黎明到中午的自然光进行模拟。根据光色值的变化范围,选择了两种高显色性白光LED,LED 的光色电等基本参数如表1 所示。

工程师推荐基于两通道PWM的LED调光调色方法

根据两通道 调光调色的局限性,计算期望光色值在理论域中的坐标值,如图2 所示。进而根据式(5)计算落在可行域内的各光色值的占空比。单片机把各时间点具备特定占空比的方波动态分配给相应的LED 驱动芯片。两种LED 均匀分布并用乳白玻璃将灯光混合,用检测设备实时测量其混合光的光色量。

检测仪器选用SUV3000 紫外可见光谱辐射分析仪,测量过程在标准暗室中进行。测量结果如图3 所示。

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图2 实验光色值在理论域中的分布

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图 3 模拟从黎明到中午自然光的照度和色温变化

实测照度值与期望照度值的平均误差为15 lx,实测色温值与期望色温值平均误差为23 K.

实验过程中,实测值与理论值存在一定的误差,但总体上还是得到了很好的匹配。误差主要来自以下几个方面:1) 随着实验过程的进行,LED 芯片的结温不断升高。结温的改变会引起其光度量和色度量的变化;2) 驱动LED 芯片的 波形并非理想的方波。即使在同一开关状态下,电流也并非保持恒定。

而驱动电流的变化则会导致LED 光度量和色度量的变化。占空比越小,这种情况引起的误差就越大。

3)LED个体性差异。即使是同一型号,同一批次的LED,其光度量和色度量也会不同,特别是两者的动态特性。而在实验中认为同一种LED 具有相同的光色电参数和动态特性。4) 检测仪器的系统误差以及操作过程中的随机误差。

结论

本研究提出了一种新型的基于PWM 的调光调色方法,建立了关于期望光色量和两通道占空比的一一映射模型,可以准确的实现预期光度和色度要求的光谱,为LED 的动态照明技术提供了理论依据和实现方法。另外,该调光在LED 背光领域亦具有潜在的应用前景。

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关键词: PWM LED调光 调色方法

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