[发明专利]一种三通道LED智能调光系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED调光系统，尤其涉及一种三通道LED智能调光系统。

背景技术

LED光源以体积小、寿命长、发光效率高、节能环保等优点，在照明、背光源、汽车等方面有着广泛应用，被视为可替代传统照明光源的第四代照明光源。然而，LED许多优良性能至今仍未得到充分开发利用，如光源色温及环境照度对人的视觉及生理等都有很大影响，而现在大部分照明灯具极少考虑该因素；智能化程度不高，对大部分光源仍采用传统控制方法，其模式单一，且往往只有开关两种状态；自然光是对人体最有益的光源，而室内照明却很少结合自然光，同时，人离开后灯还亮着灯的现象仍普遍存在，缺少人性化设计。

发明内容

针对光源调光调色性能不足、智能化不高、模式单一、人性化欠缺等现象，本文根据光源混合相关原理和模拟黑体轨迹的Chebyshev法推导出的三通道调光关系式，并在上述关系式基础上，利用无线通信技术和脉冲宽度调制法，完成硬件的开发。实现当Android智能手机处于设备所在局域网或通过4G、WIFI等连入互联网时，客户端软件发出调光指令，设备控制器接收到该信息，在调光公式的协助下调整输出三路不同PWM信号，分别控制暖白、绿、蓝LED三种光源发光强度，使合成白光对黑体线轨迹进行动态跟踪模拟。同时，系统利用红外感应模块及光照检测模块，实现人去灯灭及环境光照补偿模式。

附图说明

图1系统总体结构图。

具体实施方式

下面结合附图给出具体实施例，进一步说明发明是如何实现的。

如图1所示本发明公开了一种三通道LED智能调光系统，其采用模块化设计，各主要模块实现功能如下，控制模块采用STM32F103RCT6作为控制中心，主要实现通过WIFI模块建立与云服务器的联系，将手机客户端发送的指令传入控制中心，当收到调光信息后，会根据收到的不同信息内容，通过下面公式(1)、(2)、(3)的计算，调整输出三路PWM信号的占空比，分别控制LED光源发光强度；将设备状态上传至云服务器，以便客户端能实时更新数据；当启动环境光照补偿功能时，接收光照检测模块采集到的数据，与设定的阈值比较，调整光源的光通量；通过红外检测模块送来的高低电平，判定室内是否有人，当一段时间都检测不到高电平时，自动关闭LED灯。

WIFI模块为ATK-ESP8266，主要用来建立云服务器与设备之间的联系，并通过串口与控制模块进行数据交换；光照检测模块的检测使用GY-30数字光模块，其为BH1750FVI的简单扩展电路，通过I²C通信协议与微控制器进行数据交换。其主要功能为采集环境光照强度，并将获得数据送入控制模块；红外感应模块使用的是HC-SR501，是基于红外线技术的自动控制模块，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，离开后变为低电平。LED驱动模块使用PT4115芯片的扩展电路，利用芯片具有的PWM调光模式，通过改变输入PWM信号的占空比，实现光源光通量同步变化的功能；电源模块为控制模块提供3.3V电压，为LED提供18.5V恒压源。

如下为调光关系式：

上式中：Y_W、Y_G、Y_B分别为暖白、绿、蓝光源输出最大光通量；D_W、D_G、D_B分别为其输入光源驱动PWM信号占空比；Y为三种光源分别输入PWM信号占空比为D_W、D_G、D_B时，混合光源的光度量；(x_W，y_W)、(x_G，y_G)、(x_B，y_B)为暖白、绿、蓝的色品坐标，(x，y)为混合白色光源的色坐标，R_W＝Y_W/y_W，R_G＝Y_G/y_G，R_B＝Y_B/y_B。

由公式(1)可知，实现白色光源的调光调色，需要获取已知色温下的色坐标。由于黑体公式表述的太复杂，因此，使用黑体模拟轨迹的Chebyshev法确定色坐标与色温之间的关系式：

式中：(u，v)为在CIE1960 UCS图中的色品坐标，将其转换成CIE1931色品坐标形式为：

综上所述，以上具体实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，凡基于上述基本思想，不脱离本创作精神和范围内的，都应属于本发明所公开的范围。