白光及彩色光LED智能照明設計解析

　　對彩色光系統而言，設計人員最關(guān)心的是色彩精度、色彩分辨率以及可混合色彩的光譜。如前所述，在其中發(fā)揮重要作用的一個(gè)因素是調光分辨率。最大化可混合色彩的光譜取決于系統中LED生成的色域，它與構成色域的不同LED色彩的數量直接相關(guān)。LED數量與調光分辨率還會(huì )影響色彩分辨率。大多數彩色光系統最少有三個(gè)LED，通常為紅綠藍三原色。如果智能照明系統需要生成特定的目標色彩，那么設計人員可以通過(guò)在1931 CIE比色圖表上繪制LED并簡(jiǎn)單地連接繪制點(diǎn)以觀(guān)察色域來(lái)判斷所選LED是否能混合該種顏色。如果色域不覆蓋目標顏色，那么設計人員可添加新的LED色彩，從而通過(guò)擴大色域來(lái)包含這種可混合的色彩(圖3)。

圖3：用4個(gè)LED擴展色域的實(shí)例

　　設計挑戰

　　如前所述，白光和彩色光智能照明系統可以受益于使用三個(gè)或更多LED，但是除了在光學(xué)技術(shù)和散熱性能方面面臨諸多挑戰外，在算法上也會(huì )更加復雜。一個(gè)明顯的挑戰就是如何提供達到要求數量且具有靈活調光分辨率的硬件調光通道。使用四個(gè)或更多LED的系統也需要更具創(chuàng )造性的算法來(lái)調節色溫、混合色彩或提高顯色指數CRI。

　　顯然，智能照明系統需要通過(guò)某種方式管理散熱與器件分選。LED不通過(guò)輻射散熱，而是借助于二極管的結點(diǎn)來(lái)傳導熱量。事實(shí)上，隨著(zhù)LED溫度的升高，某些LED的流明輸出會(huì )降低(比如紅光就會(huì )受到嚴重影響)，甚至光輸出波長(cháng)也會(huì )發(fā)生偏移。因此，非常重要的一點(diǎn)是要從LED底座盡可能多地傳導出熱量。

　　好的散熱設計、大量的空氣流動(dòng)及主動(dòng)制冷對于解決散熱問(wèn)題是個(gè)不錯的開(kāi)端。不過(guò)，上述方法并非總能確保獲得可預期、可測量的效果。熱量在系統中總是存在的，而色彩精度會(huì )受溫度的影響。引入溫度傳感器有助于將色彩精度保持在的水平。對于需要實(shí)現高色彩精度的系統來(lái)說(shuō)，這個(gè)額定值是一般性的要求。用于計算彩色光調光值的算法的一個(gè)輸入參數是光通量輸出。通過(guò)保存照明系統中溫度的分段線(xiàn)性近似值和LED的光通量曲線(xiàn)，混合信號控制器就可以通過(guò)適當地改變每個(gè)LED的輸出大小來(lái)保持色彩的精度。

　　器件分選的原因是，HB-LED是固態(tài)器件，采用當前制造工藝時(shí)在光通量輸出、波長(cháng)和正向電壓方面有變化。由于光通量輸出在計算混合色彩中非常重要，因此必須要考慮到這個(gè)值的變化。但如果系統對色彩質(zhì)量要求不高，則不必考慮?！　　　?/P>

　　對關(guān)注色彩質(zhì)量的設計人員來(lái)說(shuō)，他們可購買(mǎi)某些更昂貴的特殊LED(售價(jià)會(huì )高出15%到20%)，也可通過(guò)混合信號控制器的可編程性進(jìn)行彌補。設計人員可以輸入器件分選表，這種表存儲了系統中的LED可能的分選特征。這樣，在制造階段拿到實(shí)際LED時(shí)，就可以用實(shí)際分檔代碼更新混合信號控制器，并做出相應的補償。

　　許多人發(fā)現，固態(tài)照明技術(shù)設計需要綜合具備光學(xué)、機械和電氣設計經(jīng)驗，而很少人有這樣的本事，因此新的復雜技術(shù)難題不斷出現。特別是現在設計人員必須使用混合信號控制器，因此還必須掌握嵌入式設計技術(shù)。幸運的是，現在的工具可以提供可視化的設計環(huán)境，毋需編寫(xiě)代碼就能滿(mǎn)足HB-LED智能照明系統的設計需要，設計人員還能利用C語(yǔ)言等傳統語(yǔ)言編程。無(wú)論如何，出色的開(kāi)發(fā)工具、參考設計和項目實(shí)例都是非常重要的。

　　因此設計人員在發(fā)揮HB-LED的智能、靈活性及其環(huán)保優(yōu)勢的同時(shí)面臨著(zhù)諸多挑戰。通過(guò)智能照明設計方法，設計人員可經(jīng)濟有效地減少或消除大多數此類(lèi)問(wèn)題。