善用MCU开发具调整光色/亮度照明产品

照明用白光LED大多由多色LED混光或是蓝光LED搭配不同萤光粉变更其发光特性制成，在演色性方面会与真白光略有差异。Philips

LED光源特性表现佳，可以利用晶粒或萤光粉填料差异制作多种光色，搭配控制电路也能模拟传统光源的可调光特性，但实际上LED的光输出会随着时间、环境温度增加而出现飘移现象，若未能在整体调光系统增设传感器、回馈调整机制，LED的调光设置表现就会受到影响。

LED光源特殊，可创造出传统光源所不能达到的应用方式，不仅元件小巧、易于组构，搭配驱动器还可营造不同调光表现，但实际上LED的多彩化表现与可以调光的特殊设计，会随着晶粒长时间运作产生的高热而受到影响，因为高热将会导致驱动电流飘移、不稳定，连带影响了原本缺省调整的光色、亮度表现组态，影响了LED调色的精准度与实用性。

LED演色性表现 影响使用体验

或许对于一般居家情境用的照明调光或是明亮度调整，稍稍有点偏差影响并不大，但若对于光色与调光精准度要求高的场合，可调光的LED就必需针对需求进一步进行产品优化。归纳调光/色LED会产生色偏或是亮度漂移的问题，主要就是LED的光输出会因为晶粒本身的运作温度改变而产生对应飘移，因此，只要LED可以透过一传感与回馈机制与LED驱动器搭配，透过精准的监测、及时反馈、调整控制补偿输出，不仅可提升驱动能源的使用效率，也能让调光/色表现更趋精准。

在传感方面，可以利用光传感器辅助监控LED晶粒本身输出的光通量表现，透过多组光传感器组合也可以精准查知LED色光的飘移问题，传感端基本上使用光传感器就可以解决传感的需求，至于分析与回馈的应用单元，因为分析计算传感器撷取亮度信息与传出控制驱动变化信息，这种简单的自动控制机制采用微控制器（MCU）即可应付需求，再搭配实验环境针对灯具再长时间运行下可能发生的晶粒因持续累绩温度而影响光输出的表现状态汇整相关数据，作为MCU控制与调校的基本参数，透过LED光源、光传感器、MCU与驱动器整合后，就可以架构一组可控制稳定调光/色的LED照明光源应用产品。

利用光传感器搭配微控制器 改善LED输出

前述仅大致简单说明可回馈调校的LED照明光源光色/亮度调整机制，但实际上的LED晶粒在制程、制法、萤光粉的差异，也将影响整体发光差异，并无法利用同一套验证参数硬套在每一款灯具产品上。LED使用于照明应用已经是不可挡的趋势，LED具备寿命超长、能源转换效率高优势，但LED如何产生高品质白光就是一个颇大的挑战，一般来说白光LED架构是利用蓝光LED技术组合而成，因为蓝光LED具备有高亮度、高能源转换效率优势，而要将蓝光转换成白光，则必须利用具不同光谱波段的萤光粉，填入其晶粒外的光学树脂或覆材之上，让蓝光LED发光经过萤光粉反映产生出近似白光的输出效果。

如此一来，白光LED所产生的白光效果，实际上都无法呈现高显色指数(Color rendering index；CRI)，CRI参数表现水准，会影响光源重现真实显色的实际能力，为了改善CRI参数表现，也有另一种做法是利用多种LED光源进行混光，例如透过混合两种获更多颜色的LED晶粒所产生的光源，来取得更高品质的白光输出，但实际上这也会造成多色系统中各种晶粒表现差异更难控制驱动电流与色飘移问题，因为每种光源LED晶粒发生色飘移的温度点不同，而多色组成的白光系统若没有适当搭配光源表现传感、分析与微调机制，将会使输出光源在长时间使用下变成难以控制的诡异色偏问题。而在使用多色LED晶粒的多色白光系统中，每个色源的输出会随着时间t与温度T而导致输出飘移，这部分可利用光传感器搭配微控制器进行让特定光色回路维持特定光色表现、与要求的色温 (CCT)，透过传感器与微控制器搭配达到传感、回馈与控制驱动，改正输出表现设计目的。

低成本光传感器 可大幅改善发光品质

至于传感与维持调光精准的关键，即在于光传感器的传感结果，光传感器并不是太昂贵的零组件，可用于量测多种色光使用，而光传感器可透过不同的方法与微控制器进行连接，而在完整的色彩控制系统中，微控制器必须能读取获得光传感器的颜色数据，透过验证校准光传感器输出进行初始化，再透过调节各LED晶粒的驱动器产生所需的输出光色与亮度。

为了维持光输出的一致性，LED需要透过恒流驱动器来进行驱动，驱动器的整合技术选项相当多，例如利用线性驱动或是交换式电源驱动均可，选择的重点在于产品所需要的电压范围、能源转换效率、LED的连接数量等，并不是单一种技术方案的驱动器就能通用，而是要选择合宜的技术方案来进行整合。先前也有提过，实现LED动态调光、亮度的关键在于透过微控制器去调校驱动器输出，进而使LED的发光表现趋于一致，在实作的方式可用微控制器搭配数码类比转换器(DAC)或是数码电位计进行参考电压的确认，微控制器亦可利用脉冲宽度调变信号 (PWM)，控制驱动器进行对应调校动作，但若采行PWM控制驱动必须注意PWM本身的频率要够高，否则人眼将可以识别出PWM造成的光源闪烁，反而成为产品的缺失。

可调光产品 亦可利用微控制器整合驱动器

至于对于家用情境，所需要的情境光源控制近来也成为热门产品，要开发情境应用调光组件前，设计人员要先确认色彩控制系统所需要的控制功能细节，例如调校的分辨率、控制方案、控制端是否需要整合无线线上控制功能等，以便选用合宜的微控制器来进行系统开发。一般来说，对于能支持多组PWM周边连接的微控制器，即可用于控制各个LED驱动电路，也能支持不同的光源色彩控制系统，对于开发者来说应该是选用16位元或更高分辨率的PWM周边进行整合，至于对于色彩控制系统，16位元的微控制器已可应付传感器传来的信息、并同时处理LED色彩控制相关的分析与控制处理运算，并不一定需要使用过高端的微控制器，造成料件成本的浪费。

而左右色彩控制关键处，即在传感数据与参照调校LED驱动控制的对应数值，是否能正确达到调整正确的发光驱动值，一般来说传感器得到的数据会与参考电压进行校准进而得到一致性的结果，而校准程序中可使用色度计针对LED的不同色光在输出、光谱回应等利用色彩空间进行数学分析与关联，而在校准的实验过程中，我们可以自系统模型取得一参考控制信息矩阵，这些数据可以烧入微控制器的ROM中，在微控制器每次进行参考比对即可调用提取所需要的参考数据，进而精确完成LED驱动器的控制调校。

使用LED取代传统照明光源已经是不可挡的趋势，在晶粒成本不断下探，各种驱动模块、LED灯具产品性价比超越传统灯具状态下，LED灯具汰换传统灯具只是时间上的问题，只不过目前LED的光表现仍必须在调光进行进一步改善，使用小型微控器搭配多色光LED进行高效能调节初初，不仅可以创造适合不同情境的照明需求，也可透过微控制器针对LED的运作状况进行监控与调校，达到最常使用安全与寿命改善。