[发明专利]一种基于非线性闭环的可调光色LED控制系统

摘要

本发明公开了一种基于非线性闭环的可调光色LED控制系统，属于LED照明技术领域。该控制系统由微处理器、LED驱动控制器、冷、暖白光LED串、光照/颜色传感器、照度传感器、电源模块和相应的控制算法组成。光照/颜色传感器和照度传感器测量双色LED灯串和环境光信号，经微处理器内控制算法计算后控制LED驱动控制器驱动LED灯串产生精确的可调光色输出。本发明的目的在于实现LED照明系统的光色调控，以满足多样化和更高要求的照明需求，在控制算法中自动代入了因环境光照、工作温度、寿命老化等因素影响，不但让光色调制的精度更高，也大大提高了电能的利用效率。

主权项

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：$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_m={\mathrm{\φ}}_w+{\mathrm{\φ}}_c+{\mathrm{\φ}}_a\\ C_m=C_w\frac{{\mathrm{\φ}}_w}{{\mathrm{\φ}}_w+{\mathrm{\φ}}_c}+C_c\frac{{\mathrm{\φ}}_c}{{\mathrm{\φ}}_w+{\mathrm{\φ}}_c}\end{array}\right.---\left(1\right)$其中φ_a为环境光通量，由式(1)可以求出φ_w和φ_c，$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_w=\frac{{\mathrm{\φ}}_m(C_c-C_m)}{C_c-C_w}\\ {\mathrm{\φ}}_c=\frac{{\mathrm{\φ}}_m(C_m-C_w)}{C_c-C_w}\end{array}\right.---\left(2\right)$(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，$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\φ}}_{w1}=\frac{({\mathrm{\φ}}_t-{\mathrm{\φ}}_m)(C_c-C_m)}{C_c-C_w}\\ {\mathrm{\Δ\φ}}_{c1}=\frac{({\mathrm{\φ}}_t-{\mathrm{\φ}}_m)(C_m-C_w)}{C_c-C_w}\end{array}\right.---\left(3\right)$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，

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