一种新型的两通道一种新型的两通道PWM的的LED调光调色方法调光调色方法
针对PWM调光调色，此前尚缺乏一个利用PWM同时控制光源光度量和色度量的量化计算方案。本文提出了一种
新型的两通道PWM调光调色的混光模型，可以准确地调制出期望光度、色度要求的光谱，为LED的动态照明设
计提供了一个有效的实现方法
2002年美国Brown大学DavidBerson等人在哺乳动物的视网膜上发现了第三种感光细胞，它主要在调节人体内分泌、控制生理
节律等非视觉生物效应方面发挥功能。照明设计也从单一地考虑视觉功能逐步过渡到考虑视觉与非视觉双重功能上。研究表
明，动态照明在治疗失眠、减轻飞机时差效应、提高工作效率等方面发挥作用。
为实现LED的动态照明设计，需对光源的光色量进行实时地控制，调制出符合光生物学要求的光谱。
这里的光色量是光度量和色度量的合称。LED常用的调光方法有模拟调光和PWM(PulseWidthModulation)调光两种。前者是线
性调节LED电流，后者是使用开关电路以相对于人眼识别力足够高的频率来改变光输出的平均值。在调光过程中，防止色度量
发生偏移相当重要。产生色偏的因素主要有两个：正向导通电流和P-N结温度。模拟调光产生的色差取决于两者，PWM则主
要决定于后者。一般情况下PWM产生较小的色差(白光LED因结温引起的色差不超过4SDCM)，工程实践中多不考虑PWM调光
产生的色差。
恒流驱动下的PWM具有以下特点：改变LED的占空比，光度量相应地线性改变而色度量保持恒定。光度量和色度量都是整数
倍于方波周期时间内的平均值。PWM也因具有较宽的调节范围，在工程实践中得到了广泛应用。
目前对PWM调光调色的研究相对较少，此前尚缺乏一个利用PWM同时控制光源光度量和色度量的量化计算方案。针对上述问
题，提出了两通道PWM调光调色的混光模型，建立了期望光色量与两通道占空比之间的一一映射。该算法能定量地调制出期
望光度、色度要求的光谱，为LED的动态照明设计提供了一个有效的实现方法。
实现实现LED动态照明设计方法动态照明设计方法
1、两通道、两通道PWM调光调色的确定性调光调色的确定性
理论上可以证明，通过对LED进行混光，两通道PWM的占空比与混合光的光色量之间存在确定的映射关系。这种确定性由
PWM混光技术下的几何、光度、色度约束条件共同决定。
1.1、几何约束条件、几何约束条件
由色度学知识可知，混合光的色品坐标必在参与混光的两光源色品坐标连线上，具体位置取决于两种光源的混合比例。以此表
示两通道PWM混光的几何约束条件，用公式表示如下：
式中：xc、yc和xw、yw分别为参与混光的冷光源(高色温LED)和暖光源(低色温LED)在满电流、占空比为100%下的色坐
标;xm、ym为混合光的色坐标。
1.2、光度约束条件、光度约束条件
改变驱动LED的PWM占空比，其色度量不变而光度量相应地线性变化，且光度量的比值等于占空比的比值。根据测试条件，
光度量可以是光通量、照度、亮度或光强，色度量可以是色品坐标或相关色温。
若已知两光源的占空比，则混合光的光度量可结合叠加原理计算如下：
式中：Yc、Yw分别为参与混光的冷光源和暖光源在满电流、占空比为100%下的光度量;Dc、Dw分别为冷光源和暖光源的占
空比;Ym为混合光的光度量。这就是两通道PWM混光的光度约束条件。
1.3、色度约束条件、色度约束条件
根据加混色原理及CIE1931色坐标计算方法，占空比分别为Dc、Dw时两光源混光后的色坐标应满足：
评论0