中国半导体照明行业面临着前所未有的发展变革,新一轮科技革命与产业变革正创造着历史性的新机遇。产业前沿迅速延伸,技术突破远超预期,创新应用和超越照明已经成为新的增长点,半导体照明行业已经迎来跨界大合作的新时代。我国半导体照明行业正处于一个三重动力共同推动发展的关键时期,即基于LED(Light-Emitting Diode,发光二极管)可控性的数字化发展、基于生物机理研究和健康需求的光品质提升、以及有别于通用照明的创新应用的拓展。这三重动力共同推动了半导体照明和新一代信息技术的融合,推动了按需照明与创新应用的发展。随着半导体照明及其控制技术的不断进步,人们已经从单纯对高光效的追求逐步转为对优秀光品质的追求。LED光源小巧、易控、光谱可调的优点为实现高品质健康照明提供了机遇和挑战。在不断扩大的应用需求下,通过优化LED光源的光谱功率分布和控制系统,并且与室内外原有光环境进行有机的融合,对提升LED的光品质以及提供健康舒适的照明环境具有重要的现实意义。本文旨在建立一种可对人体的视觉与非视觉效应进行优化的多基色LED光源研发体系,该体系的核心是一种可对人体的光生物效应进行调节的多基色LED驱动算法(光功率占比算法)。这种算法不仅考虑了传统视觉照明的常用参数(包括照度、亮度、显色指数、色温等),而且还考虑了影响人体的光生物效应的特殊参数(司辰节律因子、中间视觉亮度等)。此算法与红绿蓝白多基色LED结合开发的光源可以有效提高室内与室外的照明品质。1、对于室内照明,本文主要讨论三种照明场景,即展示照明、办公照明以及卧室照明。不同的场景有不同的照明需求:展示照明要求光源具有最佳的显色性;在保证足够的显色性的基础上,办公照明需要光源的司辰节律因子最大化,以使人体在相同照度条件下保持足够的兴奋度来提高工作效率,而卧室照明则要求光源的司辰节律因子最小化,使人体在相同照度条件下保持放松以获得更好的睡眠。针对三种照明场景下的光谱优化目标,通过本文提出的光功率占比算法,可以算出红绿蓝白LED的每一基色驱动电流的占空比。然后结合自主研发的硬件电路输出相应的PWM(Pulse-Width-Modulation,脉冲宽度调制)电流对红绿蓝白LED进行驱动,可以得到相关参数与优化目标高度一致的实际光谱,进而得到一种满足高品质健康照明要求的LED光源。2、对于室外照明,人眼感受到的亮度位于明视觉与暗视觉之间的中间视觉,因此室外照明光源需要保证良好的中间视觉亮度来保证夜间的交通安全。目前使用的道路照明标准仍使用传统的明视觉亮度来表征道路的明暗程度,在同样的明视觉亮度条件下,我们通过最大化暗视觉明视觉光通量比可以最大程度提升中间视觉亮度。在这一优化目标下,通过本文提出的光功率占比算法,可以计算出红绿蓝白LED每一路颜色的PWM驱动电流占空比。利用该占空比对红绿蓝白LED进行实际驱动,可以验证光功率占比算法的准确性。另外,由于室外条件下环境温度的多变性,本文还针对室外照明光源设计了一种温度反馈系统,以保证输出光的高稳定性。