一种新型的两通道PWM的LED调光调色方法

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LED动态照明设计方法

1、两通道PWM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

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：