[发明专利]基于PWM调光的高显色性白光LED混光控制方法及光源模块

说明书

本发明公开了一种基于PWM调光的高显色性白光LED混光控制方法及光源模块，上述基于PWM调光的高显色性白光LED混光控制方法，包括以下步骤，1)将四基色中其中任两基色进行混合以转变为三基色，其中一个基色在两基色混合中所占比例为r，2)采用1931 CIE‑XYZ三刺激值建立R/G/B/WW 4色LED在目标光通量下的混合白光中光通量的关系；3)确定光通量与占空比的线性关系；4)在各基色占空比在[1，100]范围内，改变r值，得出不同r下的R/G/B/WW 4色LED各色光源的光通量比例和显色指数，5)取最大显色指数对应的r值并得到对应的最优占空比。本发明实现了优化目标显色性能。

技术领域

本发明属于LED调光调色技术领域，具体涉及一种基于PWM调光的高显色性白光LED混光控制方法及光源模块。

背景技术

发光二极管(LED)光源具有体积小、低耗能、低压及可控性能好等诸多优点，现已经逐渐取代了以前广泛使用的白炽灯、荧光灯等，LED作为一种新型绿色光源产品，已成为未来发展的趋势。目前市面上的LED照明产品，大多数为固定颜色不可调节，大部分照明产品都是利用各类普通开关对灯具进行打开和关闭，灯光的亮度调节也是通过调光开光进行相应的调节，因此为了实现光强和色温可调以满足不同条件下的动态照明，需要对多种LED光源进行调控。目前广泛采用红/绿/蓝(R/G/B)LED进行混光，通过调节三种光源的混合比例实现色温调节，其优点是调光范围广，但是存在显色指数较低等问题，为提高LED合成白光的显色性，研究发现在三基色基础上添加白光LED构成四色混合光可以兼顾调光范围和显色性能，具有较为明显的优势。由于四色混合光的色坐标与占空比的关系方程为一个欠定方程组，其解空间存在不定解。目前也有学者采用Matlab优化工具箱中的优化函数进行多元约束条件下的非线性函数寻优，但其寻优过程易陷入局部最优解，无法获得全局最优解。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于PWM调光的高显色性白光LED混光控制方法，R/G/B/WW LED模块可实现一般显色指数Ra在95以上，其最大相对误差为1.35％，相关色温在3000～7000K，光通量在200～1000lm，发光效率在170～240lm/W范围变化的白光调节。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于PWM调光的高显色性白光LED混光控制方法，包括以下步骤，

1)将四基色中其中任两基色进行混合以转变为三基色，其中一个基色在两基色混合中所占比例为r，

2)采用1931 CIE-XYZ三刺激值建立R/G/B/WW 4色LED在目标光通量φ₀下的混合白光中光通量的关系；

3)确定光通量与占空比的线性关系；

4)在各基色占空比在[1，100]范围内，改变r值，得出不同r下的R/G/B/WW 4色LED各色光源的光通量比例和显色指数，

5)取最大显色指数对应的γ值并得到对应的最优占空比。

优选地，四基色中的G基色与WW基色混合，组成G+WW混合基色，设1lm总光通量下，G在G+WW中的所占比例为r，即r＝G/(G+WW)，其三刺激值可表示为(X_B，Y_B，Z_B)，(X_G，Y_G，Z_G)(X_R，Y_R，Z_R)(X_WW，Y_WW，Z_WW)和(X_G+WW(r)，Y_G+WW(r)，Z_G+WW(r))，则有以下关系：