利用微控制器和來(lái)自顏色傳感器的LED顏色調(diào)整設(shè)計(jì)混合彩色或白色LED的輸出可以產(chǎn)生各種色溫的各種色調(diào)或白光。動(dòng)態(tài)調(diào)整可以讓用戶(hù)根據(jù)需要在從冷到暖的范圍內(nèi)調(diào)整建筑照明，或者在重點(diǎn)照明中循環(huán)使用一系列顏色。它還可以從LED串中生成精確、一致的顏色，盡管溫度波動(dòng)和老化會(huì)引起變化。通過(guò)利用微控制器和來(lái)自顏色傳感器的閉環(huán)反饋，照明設(shè)計(jì)師可以開(kāi)發(fā)微調(diào)系統(tǒng)，以可重復(fù)和穩(wěn)定地生產(chǎn)所需的精確陰影。顏色空間提供了一種用紅/綠/藍(lán)波長(zhǎng)表示顏色的方法——三色值（參見(jiàn)TechZone文章“LED顏色混合：基礎(chǔ)知識(shí)””）——大致對(duì)應(yīng)于人類(lèi)三種視覺(jué)感受器對(duì)可見(jiàn)波長(zhǎng)的敏感度。CIE1931色彩空間以色度x，y（顯示在圖上）和光通量Y（未顯示）表示顏色范圍。色度值表示一組由三色值縮放的RGB值：在此顏色空間中繪制的紅色、綠色和藍(lán)色LED的坐標(biāo)定義了一個(gè)包含顏色范圍的三角形，稱(chēng)為顏色色域，可以通過(guò)以各種比例混合這些設(shè)備的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)（圖1）。圖1：映射到CIE1931顏色空間圖的紅色、綠色和藍(lán)色LED的顏色和亮度特性定義了一個(gè)三角形，該三角形包含了三個(gè)設(shè)備的輸出可以生成的所有可能的陰影；這被稱(chēng)為色域。（由賽普拉斯半導(dǎo)體提供）理論上，通過(guò)將每個(gè)基色LED的驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整到所需的比例，我們應(yīng)該能夠在色域中產(chǎn)生幾乎任何陰影。實(shí)際上，不同顏色LED的材料系統(tǒng)在特定驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生的輸出量上存在顯著差異。此外，驅(qū)動(dòng)電流和輸出之間的關(guān)系是非線性的——超過(guò)某個(gè)閾值，由電流增加產(chǎn)生的額外輸出量下降，這種效應(yīng)稱(chēng)為下垂（參見(jiàn)TechZone文章“識(shí)別LED效率下垂的原因”））。對(duì)于給定的設(shè)備，輸出也會(huì)隨著溫度和年齡而變化。此外，制造和材料特性會(huì)導(dǎo)致給定類(lèi)型LED的中心波長(zhǎng)因批次而異，甚至在來(lái)自同一晶片的不同器件之間也會(huì)發(fā)生變化。最后，輪廓色域包括小的不連續(xù)性，這意味著無(wú)法通過(guò)線性變換來(lái)計(jì)算在色域中生成所需陰影所需的每種原色的數(shù)量。顏色混合算法顏色混合首先確定所用LED的CIE值，然后確定生成所需顏色C混合所需的光混合，該混合顏色具有CIE坐標(biāo)xm、ym和Y米。對(duì)于基本的顏色混合應(yīng)用，簡(jiǎn)單的查找表可以提供必要的調(diào)光值，但需要高度可控白光或精確可調(diào)性的更復(fù)雜的應(yīng)用需要使用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。一種常見(jiàn)的顏色混合方法利用矩陣技術(shù)。1對(duì)于色域中的任何給定C混合，我們可以將轉(zhuǎn)換矩陣A定義為：［3］如果我們將三器件LED模塊所需的總光通量定義為Cmix的整體為：［4］然后我們可以使用以下方法確定每個(gè)LED所需的光通量：［5］重要的是要注意，這種基本的顏色匹配算法并不局限于三個(gè)設(shè)備，而是可以擴(kuò)展到更大的數(shù)量，例如三個(gè)白色LED用一個(gè)琥珀色LED加熱，只需在上面的矩陣中添加額外的項(xiàng)。混色控制器CypressSemiconductor采用不同的四通道混色方法，其EZColor系列高亮度LED控制器使用多個(gè)三器件三角形的疊加。2EZColor控制器專(zhuān)為混色應(yīng)用而設(shè)計(jì)。PSoCCY8CLED16支持可配置的脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)光器，用于多達(dá)16個(gè)具有32位分辨率的獨(dú)立LED通道?？紤]一個(gè)使用紅色、綠色、藍(lán)色和琥珀色設(shè)備的示例。LED在CIE顏色空間中定義了四個(gè)不同的三角形：TR1（R，G，B）、TR2（R，A，B）、TR3（R，G，A）和TR4（G，A，B）。求解每個(gè)三角形的方程5可以揭示哪些基極發(fā)射器組可以產(chǎn)生所需的顏色-負(fù)值表示陰影位于給定三角形之外（圖2）。圖2：如果所需顏色位于一組LED的色域之外，例如相對(duì)于RGB三角形的P2，顏色混合算法將返回負(fù)值。（CourtesyofCypressSemiconductor）實(shí)際上，CY8CLED16可以在固件中執(zhí)行所有這些操作。需要將基本LED的x、y、Y數(shù)據(jù)以及Cmix的坐標(biāo)輸入內(nèi)存。固件執(zhí)行矩陣計(jì)算以找到兩個(gè)有效的解決方案集（圖3）。它不僅檢查指示請(qǐng)求顏色超出給定三角形色域的負(fù)值，還檢查以確保請(qǐng)求的光通量不超過(guò)實(shí)際設(shè)備的輸出。如果是這種情況，它會(huì)適當(dāng)?shù)乜s放命令。控制器還可以處理溫度反饋，以補(bǔ)償由于熱循環(huán)導(dǎo)致的已知性能變化。圖3：EZ-colorHBLED控制器通過(guò)執(zhí)行多組三通道解決方案來(lái)執(zhí)行四通道顏色混合，直到找到兩個(gè)有效解決方案。（CyprusSemiconductor提供）飛思卡爾半導(dǎo)體的56F8XXX系列數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）提供了另一種使用混色算法控制LED矩陣的選項(xiàng)。例如，MC56F8006采用工作頻率為32MHz的雙哈佛架構(gòu)，擁有一個(gè)6通道PWM模塊、一對(duì)28通道、12位ADC和兩個(gè)可編程增益放大器（圖4）。圖4：MC56F8006通過(guò)全系列外設(shè)支持混色算法。（由飛思卡爾半導(dǎo)體提供）在運(yùn)行中，系統(tǒng)測(cè)量電流檢測(cè)電阻器R兩端的電壓VR以確定流過(guò)LED的電流，然后將該值轉(zhuǎn)換為顏色亮度。DSC根據(jù)由顏色混合算法確定的請(qǐng)求值（即Yr、Yg或Yb）檢查實(shí)際值，并調(diào)整PWM占空比以適應(yīng)（圖5）。圖5：數(shù)字信號(hào)控制器利用ADC檢查L(zhǎng)ED的亮度并根據(jù)需要調(diào)整輸出以提供所需的色調(diào)和亮度參數(shù)。（由飛思卡爾半導(dǎo)體提供）對(duì)于需要具有高光譜分辨率和穩(wěn)定性的色彩調(diào)節(jié)的應(yīng)用，系統(tǒng)通常集成板載色彩傳感器，這些傳感器具有配備有濾光片的光電探測(cè)器，以模擬人類(lèi)視覺(jué)響應(yīng)。MicrochipTechnologies的PIC24FJ16GA002例如，可以與數(shù)字顏色傳感器集成，以提供特定的、所需的相關(guān)色溫。它具有三個(gè)高速、高分辨率PWM、1至2kBRAM和四個(gè)具有16位輸出的并行集成ADC通道。修改后的哈佛架構(gòu)在32MHz的工作頻率下提供16MIPS。在示例應(yīng)用程序中，3MCU通過(guò)工作頻率為400kHz的I2C總線訪問(wèn)傳感器數(shù)據(jù)。傳感器集成時(shí)間發(fā)生在四個(gè)PWM周期內(nèi)，在此期間MCU執(zhí)行其他