白光和彩色光智能照明系统解决方案[1]

　　高亮度LED为照明产业带来了持续的变革，它为包括白光和彩色光设计在内的各种照明系统增加了更多的灵活性与智能化。这些照明系统使设计人员既能动态控制色温，又能在白光应用中保持高的显色指数(CRI)。此外，这些系统还能产生宽范围的高精度彩色光谱。尽管白光与彩色光看上去差别很大，但大多数LED智能照明应用都是采用混合信号控制器、恒流驱动器和高亮度LED这些基本组件进行设计生产。白光与彩色光设计中通常使用多个LED通道，因此所有LED设计方案都需解决器件分选、温度效应、老化及整体色彩精度等问题。采用混合信号控制器不愧为一种强有力的有效方法，既能智能地处理上述问题，又能确保实现高精度白光或彩色光。对众多从传统照明(白炽灯、荧光灯)设计转向LED照明的设计人员来说，如何用好混合信号控制器已成为一个巨大的挑战。

　　本文将探讨白光应用与彩色光应用设计之间的相同点与不同点、LED系统设计面临的挑战以及有助于设计人员解决上述问题的功能强大的一些现成解决方案(有些甚至无需编码)。

　　智能照明

　　高亮度LED(HB-LED)代表着照明技术的未来，而且近年来人们对HB-LED技术的关注程度也越来越高。考虑到HB-LED性能(流明∕瓦特)的显著提高与成本(流明∕美元)急剧下降，人们这样做就不足为奇了。此外，目前全球都在踊跃参加“绿色行动”，在此大环境下，HB-LED甚至对目前备受欢迎的高性价比但生态不太友好的含汞荧光灯提出了强有力的挑战。虽然HB-LED的高效率与环保优势是宣传重点，但“智能照明”功能将成为推动HB-LED技术进一步发展的重要力量。

　　智能照明技术的应用范围相当广泛，唯一受限的是我们的想象力。本文将重点讨论智能照明中的一个重要应用领域——调光功能。过去，调光主要是指调节光的明暗，或通过光学器件操控光的散射图案。就HB-LED而言，调光意味着对光的不同特性进行操控。首先，设计人员必须考虑要生成何种类型的光：白光，彩色光，还是兼而有之。如是白光，设计人员可调节色温与显色指数(CRI)。如是彩色光，设计人员可以根据系统中所用的LED彩色通道的数量，混合来自同一固定LED通道组的整个光谱的颜色。通过混合彩色光，还可在同一照明装置上生成白光和彩色光。这种灵活性确实会导致复杂性的增加，并且要在每种系统之间作出权衡。幸运的是，尽管白光系统和彩色光系统看上去截然不同，但实际上它们的设计方法基本上是一样的。

　　HB-LED系统设计

　　每种智能照明系统都包含下列基本构建模块(图1)：HB-LED，某种类型的电源拓扑(本文仅讨论开关模式稳压器)和混合信号控制器。设计人员首先面临的挑战就是选择LED。LED的主要供应商包括Lumileds、Cree、Nichia和Osram等，他们的产品在额定功率和电流、散射图案、色彩、效率、外形尺寸、散热特性、档次(bin)以及每个封装的LED数量方面各有不同。这些参数对白光与彩色光来说都是相同的，但白光还要考虑色温与显色指数CRI。

　　高级工业设计的限制和市场需求通常有助于缩小对大多数LED特征参数的选择范围。多数情况下，设计人员应着重考虑LED的散热特性，对小型化器件或占用空间受限且不能使用大型散热器的应用尤应如此。同样，光学技术有助于减轻散射图案不佳的问题，而混合信号控制器则能大幅减少温度与器件分选的局限。