白光及彩色光LED智能照明設(shè)計解析

　　對彩色光系統(tǒng)而言，設(shè)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)揮重要作用的一個因素是調(diào)光分辨率。最大化可混合色彩的光譜取決于系統(tǒng)中LED生成的色域，它與構(gòu)成色域的不同LED色彩的數(shù)量直接相關(guān)。LED數(shù)量與調(diào)光分辨率還會影響色彩分辨率。大多數(shù)彩色光系統(tǒng)最少有三個LED，通常為紅綠藍(lán)三原色。如果智能照明系統(tǒng)需要生成特定的目標(biāo)色彩，那么設(shè)計人員可以通過在1931 CIE比色圖表上繪制LED并簡單地連接繪制點以觀察色域來判斷所選LED是否能混合該種顏色。如果色域不覆蓋目標(biāo)顏色，那么設(shè)計人員可添加新的LED色彩，從而通過擴(kuò)大色域來包含這種可混合的色彩(圖3)。

圖3：用4個LED擴(kuò)展色域的實例

　　設(shè)計挑戰(zhàn)

　　如前所述，白光和彩色光智能照明系統(tǒng)可以受益于使用三個或更多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(zhàn)外，在算法上也會更加復(fù)雜。一個明顯的挑戰(zhàn)就是如何提供達(dá)到要求數(shù)量且具有靈活調(diào)光分辨率的硬件調(diào)光通道。使用四個或更多LED的系統(tǒng)也需要更具創(chuàng)造性的算法來調(diào)節(jié)色溫、混合色彩或提高顯色指數(shù)CRI。

　　顯然，智能照明系統(tǒng)需要通過某種方式管理散熱與器件分選。LED不通過輻射散熱，而是借助于二極管的結(jié)點來傳導(dǎo)熱量。事實上，隨著LED溫度的升高，某些LED的流明輸出會降低(比如紅光就會受到嚴(yán)重影響)，甚至光輸出波長也會發(fā)生偏移。因此，非常重要的一點是要從LED底座盡可能多地傳導(dǎo)出熱量。

　　好的散熱設(shè)計、大量的空氣流動及主動制冷對于解決散熱問題是個不錯的開端。不過，上述方法并非總能確保獲得可預(yù)期、可測量的效果。熱量在系統(tǒng)中總是存在的，而色彩精度會受溫度的影響。引入溫度傳感器有助于將色彩精度保持在的水平。對于需要實現(xiàn)高色彩精度的系統(tǒng)來說，這個額定值是一般性的要求。用于計算彩色光調(diào)光值的算法的一個輸入?yún)?shù)是光通量輸出。通過保存照明系統(tǒng)中溫度的分段線性近似值和LED的光通量曲線，混合信號控制器就可以通過適當(dāng)?shù)馗淖兠總€LED的輸出大小來保持色彩的精度。

　　器件分選的原因是，HB-LED是固態(tài)器件，采用當(dāng)前制造工藝時在光通量輸出、波長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值的變化。但如果系統(tǒng)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(shè)計人員來說，他們可購買某些更昂貴的特殊LED(售價會高出15%到20%)，也可通過混合信號控制器的可編程性進(jìn)行彌補(bǔ)。設(shè)計人員可以輸入器件分選表，這種表存儲了系統(tǒng)中的LED可能的分選特征。這樣，在制造階段拿到實際LED時，就可以用實際分檔代碼更新混合信號控制器，并做出相應(yīng)的補(bǔ)償。

　　許多人發(fā)現(xiàn)，固態(tài)照明技術(shù)設(shè)計需要綜合具備光學(xué)、機(jī)械和電氣設(shè)計經(jīng)驗，而很少人有這樣的本事，因此新的復(fù)雜技術(shù)難題不斷出現(xiàn)。特別是現(xiàn)在設(shè)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(shè)計技術(shù)。幸運的是，現(xiàn)在的工具可以提供可視化的設(shè)計環(huán)境，毋需編寫代碼就能滿足HB-LED智能照明系統(tǒng)的設(shè)計需要，設(shè)計人員還能利用C語言等傳統(tǒng)語言編程。無論如何，出色的開發(fā)工具、參考設(shè)計和項目實例都是非常重要的。

　　因此設(shè)計人員在發(fā)揮HB-LED的智能、靈活性及其環(huán)保優(yōu)勢的同時面臨著諸多挑戰(zhàn)。通過智能照明設(shè)計方法，設(shè)計人員可經(jīng)濟(jì)有效地減少或消除大多數(shù)此類問題。