一種帶有反饋功能的參數(shù)可設(shè)led調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于LED照明技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種帶有反饋功能的參數(shù)可設(shè)LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)。該系統(tǒng)由智能手機(jī)、控制系統(tǒng)和照明系統(tǒng)組成；照明系統(tǒng)內(nèi)部分為多個通道，每個通道均有自己的LED模組、LED驅(qū)動器；各通道由同一的控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)由單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、放大器、供電模塊、通信模塊和光色參數(shù)檢測模塊組成；LED模組包括LED芯片、散熱系統(tǒng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，基于WIFI通信，可通過手機(jī)APP與照明系統(tǒng)連接，使用方便。該系統(tǒng)可以根據(jù)參與混光的LED的光譜數(shù)據(jù)和目標(biāo)光色參數(shù)快速計(jì)算參與混光的各LED的亮度值，其可控制的光色參數(shù)包括，色溫（或色坐標(biāo)）、亮度和顯色指數(shù)，可用于各種場合照明，方便模擬不同光環(huán)境，開展光生物效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)等。
【專利說明】
一種帶有反饋功能的參數(shù)可設(shè)LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于LED照明技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對LED光色參數(shù)進(jìn)行控制的帶有反饋 功能的調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著照明技術(shù)的發(fā)展，照明系統(tǒng)在功能上也有了很大的進(jìn)展，除了日常的照明功 能，照明系統(tǒng)還滿足調(diào)節(jié)氣氛，調(diào)節(jié)生理，科學(xué)研究等功能。
[0003] LED的調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)，國內(nèi)外都展開了大量研究，但這些研究普遍存在以下問題： 1.在控制方式上，傳統(tǒng)的調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)都是定性控制，無法直接輸入?yún)?shù)。
[0004] 2.在調(diào)節(jié)某一變量(如色溫)時，其它值(如亮度)也會發(fā)生相應(yīng)的改變，因而無法 有效地控制變量。
[0005] 3.精度較低，存在比較大的誤差。
[0000] 4.開環(huán)控制，無反饋，參數(shù)容易變化 針對上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種帶有反饋的參數(shù)可設(shè)LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種可以控制LED照明系統(tǒng)的亮度、色溫和顯色指數(shù)的帶有 反饋功能的參數(shù)可設(shè)LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明提出的帶有反饋功能的參數(shù)可設(shè)LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)，包括智能手機(jī)1、控制 系統(tǒng)(2)和照明系統(tǒng)3;照明系統(tǒng)3可分為多個通道4，每個通道4包含各自的LED模組5、LED驅(qū) 動器6;控制系統(tǒng)2包括單片機(jī)7、D/A轉(zhuǎn)換器8、放大器9、供電模塊KKWiFi通信模塊11和光色 參數(shù)檢測模塊12; LED模組5包括LED芯片13和散熱器14; 其中，所述的單片機(jī)7分別與D/A轉(zhuǎn)換器8、供電模塊HKWi-Fi通信模塊11、光色參數(shù)檢 測模塊12連接;所述的D/A轉(zhuǎn)換器8與放大器9連接;所述的放大器9分別與供電模塊10、LED 驅(qū)動器6連接;所述的LED驅(qū)動器6與LED芯片13連接。
[0009] 本發(fā)明中，智能手機(jī)1是整個系統(tǒng)的控制中心，用戶在人機(jī)界面上操作，選擇參與 混光的通道并輸入目標(biāo)光色參數(shù)，智能手機(jī)1進(jìn)行快速計(jì)算產(chǎn)生控制信號，改變LED照明系 統(tǒng)的光色參數(shù);將計(jì)算結(jié)果利用Wi-Fi通信模塊11傳遞給單片機(jī)7,單片機(jī)7將計(jì)算結(jié)果傳遞 給D/A轉(zhuǎn)換器8，D/A轉(zhuǎn)換器8將轉(zhuǎn)換后的信號傳遞給各控制電路對應(yīng)的放大器9進(jìn)行信號放 大，放大后的信號加在LED驅(qū)動器6的控制端，改變LED驅(qū)動器6輸出的電流，控制LED模組5的 亮度;通過不同通道進(jìn)行組合可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的光色參數(shù);在LED亮起后，光色參數(shù)檢測模塊12 將對實(shí)際的光色參數(shù)進(jìn)行檢測，并與目標(biāo)光色參數(shù)進(jìn)行比較，根據(jù)兩者的差異進(jìn)行修正。
[0010] 本發(fā)明中，所述的智能手機(jī)1具有以下功能：用戶可以根據(jù)需要選擇參與混光的通 道的數(shù)量;用戶可以根據(jù)需要選擇是否采用高精度模式，高精度下計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確，色域 會有所減??；系統(tǒng)可以根據(jù)參加混光的LED的光譜特性，計(jì)算對應(yīng)的色坐標(biāo)并通知用戶；系 統(tǒng)可以根據(jù)參與混光的LED的光譜特性和目標(biāo)光色參數(shù)，計(jì)算各通道輸出的亮度值，其可控 制的目標(biāo)光色參數(shù)包括色溫或色坐標(biāo)、亮度和顯色指數(shù)；用戶可以根據(jù)實(shí)際的調(diào)光效果對 各個通道輸出的亮度進(jìn)行微調(diào)；用戶可以通過攝像頭讀取畫面中某一顏色并提取色坐標(biāo)作 為目標(biāo)的色坐標(biāo);用戶可以檢測某一平面上的垂直照度。
[0011] 本發(fā)明中，所述的LED的通道數(shù)量大于等于3個。當(dāng)通道數(shù)量為3時（如為R(紅）、G (綠）、B(藍(lán)）），系統(tǒng)可以計(jì)算最終輸出光的顯色指數(shù)；當(dāng)通道數(shù)量大于3時（如為R、G、B、W)， 系統(tǒng)可以控制最終輸出光的顯色指數(shù)，而用戶可以選擇不控制顯色指數(shù)，此時，系統(tǒng)將自動 從所有計(jì)算結(jié)果中選擇顯色指數(shù)最高的計(jì)算結(jié)果作為輸出。
[0012] 本發(fā)明中，所述的單片機(jī)7可以通過Wi-Fi通信模塊11接收從智能手機(jī)1傳遞過來 的數(shù)據(jù)并傳遞給D/A轉(zhuǎn)換器8,可以接收光色參數(shù)檢測模塊12反饋的數(shù)據(jù)并進(jìn)行修正計(jì)算。
[0013] 本發(fā)明中，所述的光色參數(shù)檢測模塊12可以實(shí)時檢測光源的RGB分量并轉(zhuǎn)換為色 坐標(biāo)傳遞給單片機(jī)7進(jìn)行反饋。
[0014] 本發(fā)明中，目標(biāo)光色參數(shù)的輸入方式包括:手動輸入，在色品圖上點(diǎn)擊選擇，通過 攝像頭讀取和語音識別。
[0015] 本發(fā)明中，所述的單片機(jī)7型號為STM32;D/A轉(zhuǎn)換器8型號為DAC5574;放大器9型號 為LM358;Wi-Fi通信模塊11為ESP8266;光色參數(shù)檢測模塊12為TCS3200。
[0016]本發(fā)明中，WiFi通信模塊11內(nèi)部含有WiFi-串口轉(zhuǎn)換芯片，可以直接與單片機(jī)端的 UART端口相連，把計(jì)算結(jié)果傳遞給單片機(jī)7。
[0017] 本發(fā)明中，基于基本的WiFi通信方式，可以控制LED照明系統(tǒng)的亮度、色溫和顯色 指數(shù)，可用于照明視覺的科學(xué)實(shí)驗(yàn)或日常照明。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖示。
[0019] 圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示。
[0020] 圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示。
[0021] 圖中標(biāo)號：1為智能手機(jī)(P C )，2為控制系統(tǒng)，3為照明系統(tǒng)，4為照明系統(tǒng)內(nèi)的各個 通道，5為通道內(nèi)的LED模組，6為通道內(nèi)的LED驅(qū)動器，7為單片機(jī)，8為D/A轉(zhuǎn)換器，9為放大 器，10為供電模塊，11為WiFi通信模塊，12為光色參數(shù)檢測模塊，13為LED芯片，14為散熱器。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0023] 實(shí)施例1: 一種帶有反饋的參數(shù)可設(shè)LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)包括智能 手機(jī)1、控制系統(tǒng)2和照明系統(tǒng)3組成；照明系統(tǒng)分為多個光色通道4,每個光色通道4包含各 自的LED模組5、LED驅(qū)動器6;控制系統(tǒng)包括單片機(jī)7、D/A轉(zhuǎn)換器8、放大器9、供電模塊10、 WiFi通信模塊11和光色參數(shù)檢測模塊12; LED模組5包括LED芯片13和散熱器14; 本實(shí)施例中，所采用的單片機(jī)為STM32F103VET6,采用的D/A轉(zhuǎn)換器為DAC5574,采用的 運(yùn)算放大器為LM358,采用的WiFi通信芯片為ESP8266,采用的光色參數(shù)檢測模塊為 TCS3200。
[0024] 用戶在智能手機(jī)1端選擇參與混光的LED模組5,本實(shí)施例中，選擇的LED通道4為R、 G、B、W，在選擇之后，智能手機(jī)將根據(jù)其光譜計(jì)算色左邊，本實(shí)施例中色左邊分別為： (0.689,0.308)，（Ο .259,0.711)，（Ο .151,0.028)，（Ο .378,0.379)，之后輸入目標(biāo)的光色參 數(shù)，本實(shí)施例中目標(biāo)光色參數(shù)為色溫4000k，亮度300fcd/m2，顯色指數(shù)90,智能手機(jī)1將進(jìn) 行快速的計(jì)算并將計(jì)算結(jié)果通過WiFi通信模塊11傳遞給單片機(jī)7,單片機(jī)7將計(jì)算結(jié)果傳遞 給D/A轉(zhuǎn)換器8產(chǎn)生模擬信號，各個通道的模擬信號經(jīng)放大器9放大之后加在LED驅(qū)動器6的 控制端，控制輸出電流，改變LED模組5的亮度，本實(shí)施例中，根據(jù)計(jì)算，各LED芯片13的亮度 分別為:R: 32/m2，G: 74/m2，B: 2,???/m2，W: 191 /m2，各通道進(jìn)行組合得到混 光目標(biāo)光色參數(shù)，此時光色參數(shù)檢測模塊12不斷讀取混合后的光的色坐標(biāo)并傳遞給單片機(jī) 7，單片機(jī)根據(jù)實(shí)際值與目標(biāo)值的差異進(jìn)行修正。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種帶有反饋功能的參數(shù)可設(shè)LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)，其特征在于，包括智能手機(jī)(1)、控 制系統(tǒng)(2)和照明系統(tǒng)(3);照明系統(tǒng)（3)分為多個通道(4)，每個通道(4)包含各自的LED模 組(5)、LED驅(qū)動器(6);控制系統(tǒng)（2)包括單片機(jī)(7)、D/A轉(zhuǎn)換器(8)、放大器(9)、供電模塊 (10)^?丨通信模塊（11)和光色參數(shù)檢測模塊（12);1^0模組(5)包括1^0芯片（13)和散熱器 (14)； 其中，所述的單片機(jī)(7)分別與D/A轉(zhuǎn)換器(8)、供電模塊（10)、Wi-Fi通信模塊（11)、光 色參數(shù)檢測模塊（12)連接;所述的D/A轉(zhuǎn)換器(8)與放大器(9)連接;所述的放大器(9)分別 與供電模塊(10)、LED驅(qū)動器(6)連接;所述的LED驅(qū)動器(6)與LED芯片（13)連接； 智能手機(jī)（1)是整個系統(tǒng)的控制中心，用戶在人機(jī)界面上操作，選擇參與混光的通道并 輸入目標(biāo)光色參數(shù)，智能手機(jī)（1)進(jìn)行快速計(jì)算產(chǎn)生控制信號，改變LED照明系統(tǒng)的光色參 數(shù);將計(jì)算結(jié)果利用Wi-Fi通信模塊(11)傳遞給單片機(jī)(7)，單片機(jī)(7)將計(jì)算結(jié)果傳遞給D/ A轉(zhuǎn)換器(8)，D/A轉(zhuǎn)換器(8)將轉(zhuǎn)換后的信號傳遞給各控制電路對應(yīng)的放大器(9)進(jìn)行信號 放大，放大后的信號加在LED驅(qū)動器(6 )的控制端，改變LED驅(qū)動器(6 )輸出的電流，控制LED 模組(5)的亮度;通過不同通道進(jìn)行組合可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的光色參數(shù);在LED亮起后，光色參數(shù)檢 測模塊（12)將對實(shí)際的光色參數(shù)進(jìn)行檢測，并與目標(biāo)光色參數(shù)進(jìn)行比較，根據(jù)兩者的差異 進(jìn)行修正。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有反饋功能的參數(shù)可設(shè)LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)，其特征在于，所 述的智能手機(jī)(1)包含以下功能：用戶可以根據(jù)需要選擇參與混光的通道的數(shù)量;用戶可以 根據(jù)需要選擇是否采用高精度模式;系統(tǒng)根據(jù)參加混光的LED的光譜特性，計(jì)算對應(yīng)的色坐 標(biāo)并通知用戶；系統(tǒng)根據(jù)參與混光的LED的光譜特性和目標(biāo)光色參數(shù)，計(jì)算各通道輸出的亮 度值，其控制的目標(biāo)光色參數(shù)包括色溫或色坐標(biāo)、亮度和顯色指數(shù)；用戶可以根據(jù)實(shí)際的調(diào) 光效果對各個通道輸出的亮度進(jìn)行微調(diào)；用戶可以通過攝像頭讀取畫面中某一顏色并提取 色坐標(biāo)作為目標(biāo)的色坐標(biāo);用戶可以檢測某一平面上的垂直照度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有反饋功能的參數(shù)可設(shè)LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)，其特征在于， 所述的LED的通道數(shù)量大于等于3個；當(dāng)通道數(shù)量為3時，系統(tǒng)計(jì)算最終輸出光的顯色指數(shù)； 當(dāng)通道數(shù)量大于3時，系統(tǒng)控制最終輸出光的顯色指數(shù)，而用戶可以選擇不控制顯色指數(shù)， 此時，系統(tǒng)自動從所有計(jì)算結(jié)果中選擇顯色指數(shù)最高的計(jì)算結(jié)果作為輸出。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有反饋功能的參數(shù)可設(shè)LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)，其特征在于，所 述的單片機(jī)(7)通過Wi-Fi通信模塊（11)接收從智能手機(jī)（1)傳遞過來的數(shù)據(jù)并傳遞給D/A 轉(zhuǎn)換器(8)，接收光色參數(shù)檢測模塊(12)反饋的數(shù)據(jù)并進(jìn)行修正計(jì)算。5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的帶有反饋功能的參數(shù)可設(shè)LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)，其特征在 于，所述的光色參數(shù)檢測模塊（12)實(shí)時檢測光源的RGB分量并轉(zhuǎn)換為色坐標(biāo)傳遞給單片機(jī) (7)進(jìn)行反饋。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有反饋功能的參數(shù)可設(shè)LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)，其特征在于，目 標(biāo)光色參數(shù)的輸入方式包括:手動輸入，在色品圖上點(diǎn)擊選擇，通過攝像頭讀取和語音識 別。
【文檔編號】H05B33/08GK106068050SQ201610667151
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年8月15日
【發(fā)明人】林燕丹, 李浩然
【申請人】復(fù)旦大學(xué)