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2 实验与结果分析
根据P.R. Boyce、J.W. Beckstead、N.H. Eklund 等人实验提供的日光照度和色温变化曲线，选取26个时间关节点上的光色值，对从黎明到中午的自然光进行模拟。根据光色值的变化范围，选择了两种高显色性白光LED，LED 的光色电等基本参数如表1 所示。
根据两通道PWM 调光调色的局限性，计算期望光色值在理论域中的坐标值，如图2 所示。进而根据式（5）计算落在可行域内的各光色值的占空比。单片机把各时间点具备特定占空比的方波动态分配给相应的LED 驱动芯片。两种LED 均匀分布并用乳白玻璃将灯光混合，用检测设备实时测量其混合光的光色量。
检测仪器选用SUV3000 紫外可见光谱辐射分析仪，测量过程在标准暗室中进行。测量结果如图3 所示。
实测照度值与期望照度值的平均误差为15 lx，实测色温值与期望色温值平均误差为23 K。
表1 实验用 LED 的基本参数
实验过程中，实测值与理论值存在一定的误差，但总体上还是得到了很好的匹配。误差主要来自以下几个方面：1） 随着实验过程的进行，LED 芯片的结温不断升高。结温的改变会引起其光度量和色度量的变化。2） 驱动LED 芯片的PWM 波形并非理想的方波。即使在同一开关状态下，电流也并非保持恒定。
而驱动电流的变化则会导致LED 光度量和色度量的变化。占空比越小，这种情况引起的误差就越大。
3） LED 个体性差异。即使是同一型号，同一批次的LED，其光度量和色度量也会不同，特别是两者的动态特性。而在实验中认为同一种LED 具有相同的光色电参数和动态特性。4） 检测仪器的系统误差以及操作过程中的随机误差。
3 结 论
本研究提出了一种新型的基于PWM 的调光调色方法，建立了关于期望光色量和两通道占空比的一一映射模型，可以准确的实现预期光度和色度要求的光谱，为LED 的动态照明技术提供了理论依据和实现方法。另外，该调光调色方法在LED 背光领域亦具有潜在的应用前景。 |
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