[发明专利]自适应LED调光器

说明书

技术领域：

本发明属于照明领域，涉及一种主动式自适应LED调光装置，尤其是一种采用PWM的调光方式实现的自适应LED调光器。

背景技术：

现有的线性调光方法有模拟调光和数字PWM调光两种方式。模拟调光方式主要利用LED器件的亮度与LED驱动电流成定固定比例关系，其优点是：当驱动电流线性变化时，相对减少了驱动电流过冲对LED的影响，控制电路抗干扰性较强。其缺点是线性度及调光比不高，并且色温不一致。数字PWM调光方式通过脉冲宽度的调节，改变LED器件工作的时间，也同时改变了输出功率，从而达到节能的目的。其优点是：LED器件只存在关断或额定电流工作两种状态，具有高线性度和高调光比，色温一致。其缺点是高精度ADC与高位数字PWM控制器设计困难，且LED存在频闪。

现有的调光方式有被动式调光和主动式调光。被动式调光主要采用人工控制的方式调节LED器件的发光强度，调光系统处于开环状态，系统稳定，设计简单，该方法很难实时跟踪环境照度变化进行相应调整，宜造成能源浪费。主动式调光采用全自动模式，可依据采样点照度，自动调节LED器件的发光强度，因而更加节约能源。但是，由于系统处于闭环或局部闭环状态，稳定性设计受到挑战。目前已有用于照明的主动式调光设备系统，但是体积庞大，成本高。

自适应调光的系统在北欧例如挪威等国家已经作为一项重点发展的项目在研究，例如Norwegian Public Roads Administration提出了在Drammen实现自适应LED路灯系统的议案，并加以重点研究和发展。国内自适应调光LED的相关研究工作几近空白，上海大学及中科院半导体所等研究机构对此的研究还停留在理论层面。

发明内容：

本发明针对人眼对照度的不同需求，设计了一款自适应LED调光系统，它可以根据当前环境中自然照明以及其他照明设备的照度来自适应调节LED照明的光强，从而使环境整体照度达到人眼最舒适。该系统设置有不同光强档位，以满足不同场合下人对光线强度的需求。而对应每一个档位，通过感光元件检测环境光强，控制LED线性调光器来实现LED照明的自动化调节，使环境亮度达到人眼最适宜的程度。本发明既实现了照度调节智能化，又节省了电能，满足节能、低碳、环保的要求。本发明体积小，具有很好的便携性能。

本发明包括电源模块、感光模块、升压电路、模式选择模块、控制模块、LED阵列和多路LED(多路LED的范围可以是1至24路的任意值)驱动电路；所述电源模块分别与感光模块、模式选择模块、升压电路和控制模块单向连接；所述升压电路与多路LED驱动电路双向连接；所述LED阵列一端连接升压电路，另一端连接多路LED驱动电路；所述模式选择模块与控制模块单向连接。

所述电源模块提供感光模块、升压电路、模式选择模块、控制模块、LED阵列和多路LED驱动电路所需电能。

所述模式选择模块利用多路开关可选择的核心系统控制方式有：1)自适应无级调光，用户可以通过无级调光旋钮全范围调节所需要的光照度，系统采用反馈控制实现自适应调节LED光强，使检测处的光照度稳定在设定值。2)不同场合选择档位调光，此时系统工作在局部闭环状态。本发明设计了譬如书房、客厅、卧室和楼梯等多种应用场合，光强由多路开关设置，而反馈回路提供微量调整，在小范围内调节LED光强。

所述控制模块将经过模式选择控制的电压信号经过内部数模转换器转换成数字信息，并通过内部DPWM电路输出PWM信号，PWM信号的占空比与感光电压成比例关系。

所述多路LED电流驱动电路实现多通道的LED驱动，其LED的电流大小由I_REF信号设置。

本发明的优势主要有：照度调节智能化，更大程度发挥了LED照明的节能优势；充分利用自然光源，可实现恒定照度输出；自适应LED调光系统体积小，便携性优。

附图说明：

图1为本发明的自适应LED调光器结构示意图；

其中：1为电源模块；2为升压电路；3为感光模块；4为模式选择模块；5为控制模块；6为LED阵列；7为多路LED驱动电路；8为光信号；9为PWM信号。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：