一种基于非线性闭环的可调光色LED控制系统的制作方法

技术特征：

1.一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，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；

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。

2.根据权利要求1所述的一种基于非线性闭环的可调光色LED控制系统，其特征在于：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，

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\φ}}_{w1}=\frac{({\mathrm{\φ}}_t-{\mathrm{\φ}}_m)(C_c-C_m)}{C_c-C_m}\\ {\mathrm{\Δ\φ}}_{c1}=\frac{({\mathrm{\φ}}_t-{\mathrm{\φ}}_m)(C_m-C_w)}{C_c-C_w}\end{array}\right.---\left(3\right)$

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，

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\φ}}_{w2}=\frac{{\mathrm{\φ}}_m(C_m-C_t)}{C_c-C_w}\\ {\mathrm{\Δ\φ}}_{c2}=\frac{{\mathrm{\φ}}_m(C_t-C_m)}{C_c-C_w}\end{array}\right.---\left(4\right)$

由式(3)、(4)，(i+1)时刻相对k时刻冷、暖白光总的光通变化量为，

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\φ}}_w=\frac{{\mathrm{\φ}}_m(C_c-C_t)+{\mathrm{\φ}}_t(C_m-C_c)}{C_c-C_w}\\ {\mathrm{\Δ\φ}}_{c2}=\frac{{\mathrm{\φ}}_m(C_t-C_w)+{\mathrm{\φ}}_t(C_w-C_m)}{C_c-C_w}\end{array}\right.---\left(5\right)$

所以(i+1)时刻的PWM信号占空比R_w(i+1)和R_c(i+1)为，

$\left\{\begin{array}{c}{R}_w(k+1)=R_w\left(k\right)+{\mathrm{\α}}_w\frac{{\mathrm{\φ}}_m(C_c-C_t)+{\mathrm{\φ}}_t(C_m-C_c)}{C_c-C_w}\\ R_c(k+1)=R_c\left(k\right)+{\mathrm{\α}}_c\frac{{\mathrm{\φ}}_m(C_t-C_w)+{\mathrm{\φ}}_t(C_w-C_m)}{C_c-C_w}\end{array}\right.---\left(6\right)$

其中α_w和α_c为比例常数，可通过实验测得；式(6)即为非线性闭环控制方程。

3.根据权利要求1所述的一种基于非线性闭环的可调光色LED控制系统，其特征在于：为了提高系统的运行速度和降低成本，将冷、暖白光LED占空比计算结果制成表格存入微处理器中，系统运行时，通过查表中最接近的两组数据值，进行线性插值运算得到实际控制占空比。

4.根据权利要求1所述的一种基于非线性闭环的可调光色LED控制系统，其特征在于：所述的电源模块为微处理器和两个恒流LED驱动控制器提供电能。