[发明专利]一种基于非线性闭环的可调光色LED控制系统

说明书

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。

技术领域

该发明专利涉及LED照明技术领域，尤其是指一种基于非线性闭环的可调光色LED控制系统。

背景技术

大功率发光二极管(LED)具有高发光效率、低能耗、更环保和更长工作寿命，同时有易调制的特性。近年来LED照明的市场渗透率不断增加，市场前景广阔，已成为取代传统荧光灯和白炽灯的下一代照明光源。目前，LED照明面临的一个主要问题是在光照强度和相关色温(correlated color temperature,CCT)一致性方面的需要，在比如酒店、博物馆、演播室、手术室等区域应用时，要求LED照明系统的光色保持稳定。由于老化和即时变化的工作条件，即使是同一制造商提供的同型号LED都会产生不一致的随着时间漂移的光谱，尤其是环境温度的变化会导致显著的发射光通量改变和CCT差异。因此提供不随时间而变化的稳定光输出和稳定CCT值照明尤为重要。LED照明的另一个问题是在家居、商超等区域应用时，需要根据照明需求提供可变的照度和CCT，以适应不同场景的需求。

解决以上两个问题都需要LED照明系统可实现出射光通量和色温可调，目前采用的方案是同时由暖白光和冷白光LED灯串组成组合照明系统(也称双色LED灯)，通过调整两种LED灯串的出光比例，实现光色稳定或光色变化的混合光输出。比如在发明专利：一种LED色温调节系统及方法(申请号201110389680.7)，一种可调光LED灯具及其调光装置，调光系统(申请号201510928982.5)，可调光色LED灯具目前这种可调双色LED灯(申请号201510714660.0)等已有所提及。相关产品已经出现在诸如工作室照明、酒店和博物馆的天花板灯照明、摄影照明等高端应用领域。然而，上述所有技术和产品都是基于简单的线性控制方法，采用冷、暖白光LED色温恒定的假设，直接给出冷暖双色LED灯的脉宽调制(pulsewidth modulation,PWM)信号来控制光输出和相关色温，并没有考虑到实际影响LED发光特性的多参数间的非线性因素。比如LED灯输入功率的变化会导致光强和结温的变化，反之又导致色温的移位。所以传统的双色LED灯无法提供精确的光强调节和CCT控制。

因此，需要一种非线性的闭环控制系统，能够精确调节双色LED灯的亮度和CCT，以解决上述在实际操作中遇到的问题。

发明内容

本发明专利的目的在于解决现有技术存在的上述不足之处，提供一种基于非线性闭环的可调光色LED控制系统，采用双闭环非线性控制方式，实现冷、暖白光LED灯完全独立下的精确发光强度和CCT控制，从而获得更好的照明效果。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术解决方案：

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、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；所述的微处理器连接两个恒流LED驱动控制器，其中一个LED驱动控制器控制暖白光LED串，另一个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；