[發(fā)明專利]LED照明系統(tǒng)的光譜、顏色及色溫控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811606258.0
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109673082B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 寧效龍;何子力;王啟星;張昕昱;劉文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H05B45/10
• 分類號: H05B45/10;H05B45/20
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

本發(fā)明公開了一種LED照明系統(tǒng)的光譜、顏色及色溫控制方法，該方法率先采用了通過計算目標(biāo)光譜與系統(tǒng)光譜在色坐標(biāo)上的距離(即兩種光源的色差)來判斷二者光譜是否一致的方案，大大簡化了以往的光譜調(diào)節(jié)技術(shù)中需要多次實驗才能得到一個理想循環(huán)限制條件的不便；同時，采用PWM驅(qū)動調(diào)光技術(shù)，既避免了在模擬調(diào)光中會出現(xiàn)的光色偏問題，又可以使該照明系統(tǒng)在應(yīng)用于植物工廠照明時達(dá)到節(jié)省能源的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LED照明及顏色領(lǐng)域，尤其涉及一種LED照明系統(tǒng)的光譜、顏色及色溫控制方法。

背景技術(shù)

隨著人們正一步步地走向萬物互聯(lián)的世界，智能照明作為與人類日常生活息息相關(guān)的一種技術(shù)領(lǐng)域也逐漸走進(jìn)大眾的視野。智能照明意味著照明系統(tǒng)可以通過各類傳感器獲悉環(huán)境光的參數(shù)，從而對系統(tǒng)的相關(guān)控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以與理想光環(huán)境達(dá)到匹配。智能照明系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用于人類的生活照明，隨著植物工廠等室內(nèi)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，如何更好地實現(xiàn)對植物的照明控制也成為智能照明系統(tǒng)的一個新的發(fā)展方向。對于人類的生活照明，照明光的顏色、色溫是非常重要的照明參數(shù)；而對于植物照明來說，照明光的光譜(光質(zhì)配比)是十分重要的照明參數(shù)。因此，想要滿足不同照明場景的應(yīng)用要求，需要一種既可以精確滿足目標(biāo)顏色、色溫又可以精確滿足目標(biāo)光譜的智能照明系統(tǒng)調(diào)節(jié)方法。

LED憑借其高光效、長壽命、單色性好、可選發(fā)光光波長種類多、控制方便等優(yōu)點，已經(jīng)逐漸取代原有的白熾燈與熒光燈作為新世紀(jì)的照明光源。與此同時，LED依靠其單色性好與可選發(fā)光光譜種類多的優(yōu)點使其可以經(jīng)自由組合得到人類所需要的在可見光譜范圍內(nèi)的任意光配方，這也使得其成為智能照明系統(tǒng)中光源的不二之選。

現(xiàn)有的基于LED光源的照明系統(tǒng)的調(diào)光原理主要有兩種[LED混光光源的光譜配比與優(yōu)化算法，高源等，中國照明電器，2015年第11期,p16]：一種是通過計算遍歷各種不同LED組合的光譜功率分布，然后得出優(yōu)選的混色方案；另一種是將目標(biāo)光譜簡化為光色配比(即簡化為色坐標(biāo))，使目標(biāo)光色滿足色度圖上的特定點，以實現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)光調(diào)色。這兩種方法都有著相應(yīng)的不足之處。對于第一種方法，由于可見光光譜范圍較大(380nm-780nm)，如果選用的LED照明光源數(shù)量較多，則進(jìn)行調(diào)節(jié)時需要考慮的參量也過多，這就會使系統(tǒng)的運(yùn)算與調(diào)控復(fù)雜度過高，嚴(yán)重時會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。對于第二種方法，如果被考慮的光源是一個黑體，那我們只需要知道該光源的色坐標(biāo)，就可以用普朗克公式將它的光譜功率分布計算出來；而對于一般的非黑體的照明光源，即使知道了光源的色坐標(biāo)，也無法據(jù)此得到其相對光譜功率分布。因此，通過匹配色坐標(biāo)的方法雖然可以實現(xiàn)對光源的調(diào)光調(diào)色，卻不能保證實現(xiàn)特定的光譜。CN102573238公開了一種可變光譜可調(diào)光LED照明系統(tǒng)的光譜反饋方法，該方法采用的是上述第一種方法的思想，即通過將系統(tǒng)光譜與目標(biāo)光譜比較作差，并將這些差值在380nm-780nm的波長范圍內(nèi)進(jìn)行作和積分，從而得到系統(tǒng)光譜與目標(biāo)光譜的差距，再根據(jù)這一差距對多個LED燈組的電流調(diào)節(jié)系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如此循環(huán)，最終實現(xiàn)得到目標(biāo)光譜的要求。上述方法雖然可以達(dá)到調(diào)節(jié)光譜的目的，但是其存在著以下的幾點不足：①由于該方法是對380nm-780nm范圍內(nèi)的差值進(jìn)行積分，因此積分范圍較寬，也使得計算復(fù)雜度大大提升；②該方法仍需要使用其他算法預(yù)先計算出粗略的電流調(diào)節(jié)系數(shù)，這就進(jìn)一步增加了該系統(tǒng)應(yīng)用的復(fù)雜度；③該方法采用的是LED模擬調(diào)光方法，即通過調(diào)節(jié)電流來調(diào)節(jié)LED的亮度的方式，模擬調(diào)光方法雖然簡單，但是會產(chǎn)生光色偏現(xiàn)象，這又進(jìn)一步增加了調(diào)節(jié)的誤差；④該方法需要多次實驗才能夠得到一個較為準(zhǔn)確的判定是否繼續(xù)循環(huán)的光譜差值，這又進(jìn)一步增加了系統(tǒng)應(yīng)用的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種LED照明系統(tǒng)的光譜、顏色及色溫控制方法，實現(xiàn)既滿足精確調(diào)控照明系統(tǒng)的光譜、顏色及色溫的要求，又能夠達(dá)到快速、方便的效果的目的。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種LED照明系統(tǒng)的光譜、顏色及色溫控制方法，包括：