[发明专利]LED照明系统的光谱、颜色及色温控制方法

说明书

本发明公开了一种LED照明系统的光谱、颜色及色温控制方法，该方法率先采用了通过计算目标光谱与系统光谱在色坐标上的距离(即两种光源的色差)来判断二者光谱是否一致的方案，大大简化了以往的光谱调节技术中需要多次实验才能得到一个理想循环限制条件的不便；同时，采用PWM驱动调光技术，既避免了在模拟调光中会出现的光色偏问题，又可以使该照明系统在应用于植物工厂照明时达到节省能源的效果。

技术领域

本发明涉及LED照明及颜色领域，尤其涉及一种LED照明系统的光谱、颜色及色温控制方法。

背景技术

随着人们正一步步地走向万物互联的世界，智能照明作为与人类日常生活息息相关的一种技术领域也逐渐走进大众的视野。智能照明意味着照明系统可以通过各类传感器获悉环境光的参数，从而对系统的相关控制参数进行调整以与理想光环境达到匹配。智能照明系统不仅可以应用于人类的生活照明，随着植物工厂等室内农业的发展，如何更好地实现对植物的照明控制也成为智能照明系统的一个新的发展方向。对于人类的生活照明，照明光的颜色、色温是非常重要的照明参数；而对于植物照明来说，照明光的光谱(光质配比)是十分重要的照明参数。因此，想要满足不同照明场景的应用要求，需要一种既可以精确满足目标颜色、色温又可以精确满足目标光谱的智能照明系统调节方法。

LED凭借其高光效、长寿命、单色性好、可选发光光波长种类多、控制方便等优点，已经逐渐取代原有的白炽灯与荧光灯作为新世纪的照明光源。与此同时，LED依靠其单色性好与可选发光光谱种类多的优点使其可以经自由组合得到人类所需要的在可见光谱范围内的任意光配方，这也使得其成为智能照明系统中光源的不二之选。

现有的基于LED光源的照明系统的调光原理主要有两种[LED混光光源的光谱配比与优化算法，高源等，中国照明电器，2015年第11期,p16]：一种是通过计算遍历各种不同LED组合的光谱功率分布，然后得出优选的混色方案；另一种是将目标光谱简化为光色配比(即简化为色坐标)，使目标光色满足色度图上的特定点，以实现系统的调光调色。这两种方法都有着相应的不足之处。对于第一种方法，由于可见光光谱范围较大(380nm-780nm)，如果选用的LED照明光源数量较多，则进行调节时需要考虑的参量也过多，这就会使系统的运算与调控复杂度过高，严重时会导致系统崩溃。对于第二种方法，如果被考虑的光源是一个黑体，那我们只需要知道该光源的色坐标，就可以用普朗克公式将它的光谱功率分布计算出来；而对于一般的非黑体的照明光源，即使知道了光源的色坐标，也无法据此得到其相对光谱功率分布。因此，通过匹配色坐标的方法虽然可以实现对光源的调光调色，却不能保证实现特定的光谱。CN102573238公开了一种可变光谱可调光LED照明系统的光谱反馈方法，该方法采用的是上述第一种方法的思想，即通过将系统光谱与目标光谱比较作差，并将这些差值在380nm-780nm的波长范围内进行作和积分，从而得到系统光谱与目标光谱的差距，再根据这一差距对多个LED灯组的电流调节系数进行调节，如此循环，最终实现得到目标光谱的要求。上述方法虽然可以达到调节光谱的目的，但是其存在着以下的几点不足：①由于该方法是对380nm-780nm范围内的差值进行积分，因此积分范围较宽，也使得计算复杂度大大提升；②该方法仍需要使用其他算法预先计算出粗略的电流调节系数，这就进一步增加了该系统应用的复杂度；③该方法采用的是LED模拟调光方法，即通过调节电流来调节LED的亮度的方式，模拟调光方法虽然简单，但是会产生光色偏现象，这又进一步增加了调节的误差；④该方法需要多次实验才能够得到一个较为准确的判定是否继续循环的光谱差值，这又进一步增加了系统应用的复杂度。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED照明系统的光谱、颜色及色温控制方法，实现既满足精确调控照明系统的光谱、颜色及色温的要求，又能够达到快速、方便的效果的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种LED照明系统的光谱、颜色及色温控制方法，包括：