作者：華東師范大學電子科學技術系 姚 明 蔣 洋 秦 敏 來源：《電子產品世界》

數字化新穎光源的實現 摘要：用gaas/si高亮聚光led的digital light實現魔幻彩燈，簡述了cie計色制、digital light工作原理，論述了軟件pwm實現方法，給出了系統框圖，說明了系統特點和與傳統光源比較的系統優越性。 關鍵詞：gaas/si led digital light pwm編程

引言

digital light是國外近年以gaas/si為發光材料制成的一種新穎的舞臺照明光源。其實現機理是沿用電視視頻r、g、b成象原理。但一改傳統的r、g、b電子束轟擊熒光材料得到所需光源的方法而是以 led產生r、g、b點光源，照射于漫射玻璃，形成混合光得到照射光源。這種光源產生與傳統的光源(白熾燈、日光燈和鈉燈等)相比更具節能性、綠色和光色調的可控制性，以及digital light在模擬各種發光光源的光譜和光照的柔和性等方面非常靈活。以這種新發光光源取代傳統的照明光源，在舞臺照明以及一些對光源綠色化和藝術化要求越來越高的場合有非常廣闊的市場前景。

系統構成

digital light光源系統由gaas/si發光材料led組成紅、綠、藍三簇點光源，并按照一定的幾何形狀排列后投射到漫射介質，產生混色，形成照射光源。對于r、g、b led我們以pwm信號方式加以驅動。對于不同的混色光譜分別控制三路驅動信號，以產生最佳的光源光譜。以zilog公司的高性價比mcu——z86e33為核心，利用手動控制或計算機遠程控制的方法使mcu產生類似視頻顯示的 “r”、“g”、“b” 3路pwm序列脈沖信號，經過放大后，驅動led（紅、綠、藍），得到適于人類視覺感覺的色飽和度及亮度要求的紅、綠、藍三種視覺顯示基色，適合人類生理要求的照射顏色與照射亮度，以及各種應用場合環境所需要的光色等。由于pwm脈沖序列產生采用了z86e33經濟型mcu，使得所需照射光光譜變化十分靈活。系統以sop為設計思想，充分利用了軟件編程的靈活性和技巧性，將各種顯色功能以算法模型在z86e33中實現，魔幻彩燈控制部分見圖1。此外，利用單片機編程特點，實現pwm脈沖多樣化，控制智能化，即可實現多種顏色變化方案，亮度、飽和度自適應，且可使其成為信息家電、現代化娛樂場所照明系統的重要組成部分等諸多功能。系統框圖見圖2。

顯色模型編程實現

z86e33是zilog公司推出的一款經濟型mcu。它具有：多累加器結構；12/16mhz；24個i/o口；4k rom；237 byte ram；6級中斷和尋址功能；兩路模擬比較器；wdt/por功能；兩路可編程計數器及兩路6bit定標器；ram、rom保護功能。

由于這一經濟型mcu不提供pwm端口功能，所以在digital light的應用上必須采用軟件方法克服這類芯片的功能不足。

漫射玻璃面上的光譜對r、g、b三基色的照射光強度比例的非線性(cie計色制），如圖3所示。

由圖3可得物理三基色和計算三基色的線性方程：

（x）=0.4185?-0.0912(g)+0.0009(b)

(y)=-0.1587?-0.2524(g)+0.0025(b)

(z)=-0.0828?+0.0157(g)+0.01786(b)

以及

（r）=2.7689(x)+1.0000(y)+0.0000(z)

(g)=1.7518(x)+4.5