基于CIE xyY标准色度系统的三色混光原理如图7-21所示,假设所选的三种基色分别为O、P、Q,则根据混光原理,通过不同比例的三色混光,可以得到色品图上三基色坐标点组成的三角形OPQ内任意一个颜色点。对于白光的色温调节,如果目标色温的坐标点M在三角形区域内,则通过混光方程组求解,可以得到对应该色温的三基色混光系数。
图7-21 三色、二色混光原理
设要求配出的白光色温为TM,其色坐标为M(xmix,ymix),光通量为Ymix,所取的三种基色的色坐标分别为O(x1,y1),P(x2,y2),Q(x3,y3),相应的三刺激值分别为M(Xmix,Ymix,Zmix),O(X1,Y1,Z1),P(X2,Y2,Z2),Q(X3,Y3,Z3)。各坐标值代入公式(7-7),可得目标白光的色度坐标表示式,进一步可创建变换矩阵A,即
取矩阵A的逆为A-1,可得三种基色的光通量与目标白光光通量的关系,即
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在LED灯具设计好后,参与混光的O、P、Q三种基色LED的色坐标已确定,目标色温TM对应的色坐标也可确定,但混光后的目标光通量是可变的,从式(7-9)可知,只要给出一个目标光通量就可得到一组三基色的光通量组合,不同目标光通量对应不同的三基色光通量组合,但均对应相同的色温。一般在照明应用中总是希望灯具的光通量输出越大越好,因此式(7-9)的求解问题转化为求极值问题,设三基色LED的额定光通量分别为Y1NOM、Y2NOM、Y3NOM,则希望找到一组最优的三基色光通量组合,既可满足目标色温,又可使目标光通量达到最大值Ymixmax,即
通过优化方法可以找到对应TM的最优值组[Y1OY2OY3O]。对应完全辐射体轨迹上不同的白光色温,分别得到对应的最优值组,即可形成色温调节控制表,通过调节三基色的输出电流,将各基色的输出光通量调节到YiO,则可通过控制使灯具色温调节到TM;改变最优值组,即可使灯具输出不同色温,从而实现色温调节。
在调节色温的同时还一般要求亮度也可以独立调节。此时的实现方法为,三基色最优值组[Y1OY2OY3O]实现目标色温TM和该色温下的最大目标光通量Ymixmax,只要同比例减小[Y1OY2OY3O],即可同比例减小目标光通量,而色温不变,设调光占空比为DDIM,则有
可见,通过独立控制三基色LED灯串的驱动电流,使其输出光通量的配比Y1∶Y2∶Y3=Y1O∶Y2O∶Y3O,即可实现目标色温;通过同比例变化Y1、Y2、Y3,即可使目标光通量在0~Ymixmax之间调节,从而实现色温调节与调光的解耦。
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