[发明专利]一种基于非线性闭环的可调光色LED控制系统

权利要求书

1.一种基于非线性闭环的可调光色LED控制系统，包括微处理器、恒流LED驱动控制器、暖白光LED串、冷白光LED串、光照/颜色传感器、照度传感器、电源模块，其特征在于：

所述的微处理器连接两个恒流LED驱动控制器，其中一个恒流LED驱动控制器控制暖白光LED串，另一个恒流LED驱动控制器控制冷白光LED串，微处理器产生两路不同占空比的PWM信号R_w和R_c，分别用于调节暖白光LED串和冷白光LED串的输出；

所述的照度传感器测量环境背景光照强度，探测结果输入微处理器并转换为环境光通量；

所述的光照/颜色传感器在闭环工作条件下持续监测暖白光LED串和冷白光LED串，输出冷、暖白光混光后的有效光通量和RGB值，测量光通量和RGB值反馈给微处理器，其中RGB值可算出测量CCT值，微处理器将测量光通量和测量CCT值与之前输入的目标/环境光通量和目标CCT值进行比较，通过内置控制算法计算出下一时刻PWM信号的占空比R_w和R_c；

所述的内置控制算法简述如下：

取i时刻冷、暖白光LED的光通量和CCT值分别为φ_c、φ_w和C_c、C_w，混光后总的光通量φ_m和C_m可表示为：

φ m = φ w + φ c + φ a C m = C w φ w φ w + φ c + C c φ c φ w + φ c - - - ( 1 ) ]]>

其中φ_a为环境光通量，由式(1)可以求出φ_w和φ_c，

φ w = φ m ( C c - C m ) C c - C w φ c = φ m ( C m - C w ) C c - C w - - - ( 2 ) ]]>

(i+1)时刻的PWM信号占空比R_w(i+1)和R_c(i+1)校准应分别考虑测量光通量和目标光通量以及测量CCT值和目标CCT值的不一致，通过改变φ_c和φ_w以达到目标光通量φ_t和目标CCT值C_t；由(2)式，因测量光通量和目标光通量不一致，校准后产生的冷、暖白光LED输出光通变化量为，

Δφ w 1 = ( φ t - φ m ) ( C c - C m ) C c - C w Δφ c 1 = ( φ t - φ m ) ( C m - C w ) C c - C w - - - ( 3 ) ]]>

类似的，因测量CCT值和目标CCT值不一致，冷、暖白光LED输出光通变化量为，

Δφ w 2 = φ m ( C m - C t ) C c - C w Δφ c 2 = φ m ( C t - C m ) C c - C w - - - ( 4 ) ]]>

由式(3)、(4)，(i+1)时刻相对k时刻冷、暖白光总的光通变化量为，

Δφ w = φ w ( C c - C t ) + φ t ( C m - C c ) C c - C w Δφ c 2 = φ m ( C t - C w ) + φ t ( C w - C m ) C c - C w - - - ( 5 ) ]]>

所以(i+1)时刻的PWM信号占空比R_w(i+1)和R_c(i+1)为，

R w ( k + 1 ) = R w ( k ) + α w φ m ( C c - C t ) + φ t ( C m - C c ) C c + C w R c ( k + 1 ) = R c ( k ) + α c φ m ( C t - C w ) + φ t ( C w - C m ) C c - C w - - - ( 6 ) ]]>

其中α_w和α_c为比例常数，可通过实验测得；式(6)即为非线性闭环控制方程。