專利名稱：混色led色溫可調(diào)恒照度智能led平面照明器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
混色LED色溫可調(diào)恒照度智能LED平面照明器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及LED照明裝置，具體涉及一種通過混色LED實(shí)現(xiàn)色溫可調(diào)、恒照度的智能LED平面照明器。
背景技術(shù)：
[0002]色溫是表示光源光譜質(zhì)量最通用的指標(biāo)。色溫是按絕對(duì)黑體來定義的。低色溫光源的特征是能量分布中紅光輻射相對(duì)說要多些，通常稱為“暖色光”;色溫提高后，能量分布中藍(lán)光輻射的比例增加，通常稱為“冷色光”。[0003]由于白光LED是通過發(fā)射藍(lán)光的發(fā)光半導(dǎo)體，激發(fā)黃色熒光物質(zhì)(有時(shí)也加入其它顏色的熒光物質(zhì))，組合成白光的。通過不同熒光物質(zhì)和控制熒光物質(zhì)的多少，來實(shí)現(xiàn)白光LED的相關(guān)色溫。對(duì)于單個(gè)白光LED來說，其色溫是固定不變的(不考慮長(zhǎng)時(shí)間的色溫漂移)?，F(xiàn)有色溫可調(diào)的照明器具有以下特點(diǎn):[0004]1.現(xiàn)有色溫可調(diào)LED平面燈或其他照明器，沒有考慮色溫變化時(shí)，燈發(fā)出總的光通量可能發(fā)生變化，以至于會(huì)出現(xiàn)從一個(gè)色溫變化到另一色溫時(shí)，由于燈的總的光通量發(fā)生變化太大，人眼可以感覺得到光通量的變化而覺得不舒適；[0005]2.現(xiàn)有色溫可調(diào)LED平面燈或其他照明器，在改變色溫時(shí)，由于對(duì)LED光源的特性研究不充分，沒有采用色溫補(bǔ)償?shù)臋C(jī)制，實(shí)際混色得到的白光色溫，和設(shè)計(jì)的值有較大偏差;[0006]3.現(xiàn)有的燈沒有監(jiān)測(cè)外界環(huán)境光照的變化，不能依據(jù)外界環(huán)境光的強(qiáng)弱，實(shí)時(shí)調(diào)整燈發(fā)出的光通量。在外界光照較強(qiáng)時(shí)，室內(nèi)只需少量照明就可以滿足使用要求時(shí)，依然以發(fā)出最大光通量的狀態(tài)工作，造成能源浪費(fèi)。[0007]另外目前市電供電的LED驅(qū)動(dòng)電源具有質(zhì)量參差不齊、效率和可靠性較低、EMC不達(dá)標(biāo)等問題。實(shí)用新型內(nèi)容[0008]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種混色LED色溫可調(diào)恒照度智能LED平面照明器，通過照度傳感器和微處理器的配合，依據(jù)外界環(huán)境光的強(qiáng)弱，實(shí)時(shí)調(diào)整燈發(fā)出的光通量，同時(shí)采用色溫補(bǔ)償?shù)臋C(jī)制，以解決現(xiàn)有技術(shù)中色溫可調(diào)同時(shí)節(jié)約能源的問題。另夕卜，采用單級(jí)PFC反激式開關(guān)電源作為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電源，解決了現(xiàn)有技術(shù)中LED驅(qū)動(dòng)電源的質(zhì)量問題。[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的一種混色LED色溫可調(diào)恒照度智能LED平面照明器，包括照度傳感器、微處理器MCU、PWM控制模塊、LED驅(qū)動(dòng)電源、LED光源和勻光裝置，所述照度傳感器、微處理器MCU、PWM控制模塊、LED驅(qū)動(dòng)電源、LED光源和勻光裝置順次電連接。[0010]進(jìn)一步的，所述LED驅(qū)動(dòng)電源包括EMI濾波模塊、整流橋、單級(jí)PFC反激降壓模塊、以及DC-DC降壓模塊，所述EMI濾波模塊的輸入端連接交流電源，所述EMI濾波模塊的輸出端順次電連接整流橋、單級(jí)PFC反激降壓模塊和DC-DC降壓模塊，所述DC-DC降壓模塊的輸入端還連接至微處理器MCU的輸出端，所述DC-DC降壓模塊的輸出端連接LED光源。進(jìn)一步的，所述照度傳感器為光敏三極管，感受照明器的表面照度變化并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)。本實(shí)用新型的色溫可調(diào)可采用如下方案實(shí)現(xiàn)，由多顆R、G、B實(shí)現(xiàn)LED混色(即多RGB LED),也即所述LED光源包括若干LED混色組，每個(gè)LED混色組包括一紅色LED、一綠色LED和一藍(lán)色LED，實(shí)現(xiàn)色溫可調(diào)。另外，所述LED光源優(yōu)選使用LED面光源。本實(shí)用新型的色溫可調(diào)恒照度LED平面照明器(平面燈)，采用照度傳感器、微處理器MCU和PWM控制模塊配合，依據(jù)外界環(huán)境光的強(qiáng)弱，實(shí)時(shí)調(diào)整燈發(fā)出的光通量；依據(jù)CIE表色系統(tǒng)三原色理論、顏色混合定律及均勻混色技術(shù)，采用色溫補(bǔ)償?shù)臋C(jī)制，解決了現(xiàn)有技術(shù)中色溫可調(diào)同時(shí)節(jié)約能源的問題。本實(shí)用新型通過EMI濾波模塊、整流橋、單級(jí)PFC反激降壓模塊和DC-DC降壓模塊的配合，使該LED驅(qū)動(dòng)電源具有較高的傳輸效率，較低的EMI和溫升，提高了 LED驅(qū)動(dòng)電源的可靠性。另外，不僅具有LED平面燈節(jié)能、環(huán)保、平面發(fā)光、照度均勻性好、光線柔和、舒適而不失明亮的優(yōu)點(diǎn)，而且進(jìn)一步滿足了人們對(duì)照明環(huán)境的光品質(zhì)和舒適性的要求，可廣泛應(yīng)用于酒店賓館、商業(yè)廣場(chǎng)、會(huì)議室、工廠或辦公室、醫(yī)院、學(xué)校等公共場(chǎng)所，未來還可進(jìn)入家居場(chǎng)所。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。本項(xiàng)目開發(fā)一種色溫可調(diào)恒照度LED平面照明器(平面燈)，在繼承現(xiàn)有LED平面燈優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，可根據(jù)環(huán)境狀況實(shí)現(xiàn)色溫可調(diào)和光通量變化，進(jìn)一步優(yōu)化平面燈的結(jié)構(gòu)，提高平面燈照度均勻性和出光效率，使工作面光照基本恒定，滿足人們對(duì)照明環(huán)境舒適性和照明光品質(zhì)的需求。如圖1所示，本實(shí)用新型的一種混色LED色溫可調(diào)恒照度智能LED平面照明器，包括照度傳感器、微處理器MCU、PWM控制模塊、LED驅(qū)動(dòng)電源、LED光源和勻光裝置，照度傳感器、微處理器MCU、PWM控制模塊、LED驅(qū)動(dòng)電源、LED光源和勻光裝置順次電連接。考慮到成本和效果，照度傳感器采用光敏三極管實(shí)現(xiàn)，感受照明器的表面照度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)。其中，LED驅(qū)動(dòng)電源包括 EMI (Electro-Magnetic Interference,電磁干擾)濾波模塊、整流橋、單級(jí)PFC (Power Factor Correction,功率因數(shù)校正)反激降壓模塊、以及DC-DC降壓模塊，EMI濾波模塊的輸入端連接交流電源，EMI濾波模塊的輸出端順次電連接整流橋、單級(jí)PFC反激降壓模塊和DC-DC降壓模塊，DC-DC降壓模塊的輸入端還連接至微處理器MCU的輸出端，DC-DC降壓模塊的輸出端連接LED光源。一般LED對(duì)其驅(qū)動(dòng)的要求:高效率、高可靠免維護(hù)、安全隔離、低成本、精確控制、高功率因數(shù)等。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)各種LED驅(qū)動(dòng)電源方案的研究，得出單級(jí)PFC更適合作為高功率LED驅(qū)動(dòng)。因此，本實(shí)用新型采用單級(jí)PFC反激降壓模塊。并通過EMI濾波模塊、整流橋、單級(jí)PFC反激降壓模塊和DC-DC降壓模塊的配合，使該LED驅(qū)動(dòng)電源具有較高的傳輸效率，較低的EMI和溫升，提高了 LED驅(qū)動(dòng)電源的可靠性。[0019]本實(shí)用新型采用微處理器(MCU)控制和脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)，依據(jù)CIE表色系統(tǒng)三原色理論、顏色混合定律及均勻混色技術(shù)，研制色溫可調(diào)照度均勻恒定平面照明器，使人們根據(jù)環(huán)境狀況的合理選擇光源色溫，既節(jié)能環(huán)保，又滿足人們對(duì)照明品質(zhì)及光環(huán)境的追求。其中，色溫可調(diào)可采用如下方案實(shí)現(xiàn)，由多顆R、G、B實(shí)現(xiàn)LED混色，也即LED光源包括若干LED混色組，每個(gè)LED混色組包括一紅色LED、一綠色LED和一藍(lán)色LED，實(shí)現(xiàn)色溫可調(diào)。[0020]具體的，多顆R、G、B實(shí)現(xiàn)LED混色，是根據(jù)三原色理論、格拉斯曼顏色混合定律及CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)，應(yīng)用相關(guān)計(jì)算機(jī)編程語言編制軟件，計(jì)算混合任意色溫白光所需的給定三原色的亮度系數(shù)。由于單顆R、G、B三基色LED的亮度差別很大，必須研究實(shí)現(xiàn)亮度系數(shù)比例的R、G、B三基色LED的數(shù)量，再通過PWM控制模塊利用一種簡(jiǎn)單的數(shù)字脈沖反復(fù)開關(guān)光源驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光技術(shù)一脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)光技術(shù)，根據(jù)計(jì)算出的亮度系數(shù)產(chǎn)生控制三原色亮度的脈沖信號(hào)，從而根據(jù)需要復(fù)現(xiàn)相應(yīng)色溫。在實(shí)際系統(tǒng)中，所選擇的R、G、B三基色LED芯片，并不是單一光譜波長(zhǎng)光源，而是在主波長(zhǎng)周圍有一定的展寬，因此理論計(jì)算出的參數(shù)在實(shí)際混合中會(huì)出現(xiàn)偏差，混合白光的色溫會(huì)有漂移，需研究實(shí)際色溫與理論計(jì)算色溫的補(bǔ)償機(jī)制，保證色溫的偏差控制在設(shè)定值的±20K (高色溫時(shí)，此值可以更小點(diǎn))以內(nèi)。[0021]最后，采用勻光技術(shù)，通過勻光裝置使平面燈均勻發(fā)光與高效率出光。均勻發(fā)光從兩個(gè)方面考慮:一是從光源的角度考慮，測(cè)試分析表明LED面光源比LED點(diǎn)光源的發(fā)光均勻性高，在成本許可的情況下，優(yōu)選考慮采用LED面光源；一是從導(dǎo)光結(jié)構(gòu)上考慮，研究新的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，并用光學(xué)仿真軟件模擬，以提高發(fā)光的均勻性。出光的效率也與導(dǎo)光結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以考慮導(dǎo)光結(jié)構(gòu)同時(shí)，導(dǎo)光材料的選擇也至關(guān)重要；決定出光效率的最后一個(gè)環(huán)節(jié)平面燈出光表面的材料，亦必須通過測(cè)試不同材料的透過率來選擇。[0022]另外，恒照度技術(shù)是保證工作面光照度按照依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50034-2004設(shè)定的值，在環(huán)境自然光照發(fā)生變化時(shí)，通過自動(dòng)調(diào)整光源的發(fā)射光通量來保持基本不變(起伏小于±10%)的技術(shù)。對(duì)于平面照明器，為了便于傳感器的安置于照明器內(nèi)部，一般會(huì)把工作面的照度設(shè)定值依據(jù)照明器的安裝空間折算到其出光平面上。通過多LED的混光(白光)的均勻性技術(shù)(前面已述)和工作面環(huán)境照度的監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)恒照度技術(shù)。工作面環(huán)境照度的監(jiān)測(cè)，可用光敏三極管作為照度傳感器，利用微處理器MCU作為控制管理單元，通過照度傳感器對(duì)平面燈出光表面的照度進(jìn)行探測(cè)，讓測(cè)量的照度值與設(shè)定的值進(jìn)行比較，當(dāng)測(cè)量值小于設(shè)定值時(shí)，控制光源的光通量增大；當(dāng)測(cè)量值大于設(shè)定值時(shí)，控制光源的光通量減小。采用PID算法實(shí)現(xiàn)控制，通過PWM控制模塊控制LED光源，實(shí)現(xiàn)照度恒定。由于要滿足調(diào)光過程中色溫基本不變，所以在調(diào)光過程中，要保持多LED的亮度系數(shù)比不發(fā)生變化。因此色溫的調(diào)節(jié)和照度的恒定需要結(jié)合起來綜合考慮，并保證LED光源長(zhǎng)時(shí)間使用后出現(xiàn)光衰后，照明器燈具系統(tǒng)能自動(dòng)補(bǔ)償。[0023]本實(shí)用新型通過上述機(jī)構(gòu)，采用微處理器MCU和PWM控制模塊配合，依據(jù)CIE表色系統(tǒng)三原色理論、顏色混合定律及均勻混色技術(shù)，實(shí)現(xiàn)色溫可調(diào)照度均勻恒定平面照明器，使人們根據(jù)環(huán)境狀況的合理選擇光源色溫，既節(jié)能環(huán)保，又滿足人們對(duì)照明品質(zhì)及光環(huán)境的追求。[0024]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種混色LED色溫可調(diào)恒照度智能LED平面照明器，其特征在于:包括照度傳感器、微處理器MCU、PWM控制模塊、LED驅(qū)動(dòng)電源、LED光源和勻光裝置，所述照度傳感器、微處理器MCU、PWM控制模塊、LED驅(qū)動(dòng)電源、LED光源和勻光裝置順次電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混色LED色溫可調(diào)恒照度智能LED平面照明器，其特征在于:所述LED光源包括若干LED混色組，每個(gè)LED混色組包括一紅色LED、一綠色LED和一藍(lán)色LED。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混色LED色溫可調(diào)恒照度智能LED平面照明器，其特征在于:所述LED驅(qū)動(dòng)電源包括EMI濾波模塊、整流橋、單級(jí)PFC反激降壓模塊、以及DC-DC降壓模塊，所述EMI濾波模塊的輸入端連接交流電源，所述EMI濾波模塊的輸出端順次電連接整流橋、單級(jí)PFC反激降壓模塊和DC-DC降壓模塊，所述DC-DC降壓模塊的輸入端還連接至微處理器MCU的輸出端，所述DC-DC降壓模塊的輸出端連接LED光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種混色LED色溫可調(diào)恒照度智能LED平面照明器，其特征在于:所述照度傳感器為光敏三極管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及LED照明裝置，具體涉及一種通過多RGBLED實(shí)現(xiàn)色溫可調(diào)、恒照度的智能LED平面照明器。一種混色LED色溫可調(diào)恒照度智能LED平面照明器，包括照度傳感器、微處理器MCU、PWM控制模塊、LED驅(qū)動(dòng)電源、LED光源和勻光裝置，所述照度傳感器、微處理器MCU、PWM控制模塊、LED驅(qū)動(dòng)電源、LED光源和勻光裝置順次電連接。其中，所述LED驅(qū)動(dòng)電源包括EMI濾波模塊、整流橋、單級(jí)PFC反激降壓模塊、以及DC-DC降壓模塊，所述EMI濾波模塊的輸入端連接交流電源，所述EMI濾波模塊的輸出端順次電連接整流橋、單級(jí)PFC反激降壓模塊和DC-DC降壓模塊，所述DC-DC降壓模塊的輸入端還連接至微處理器MCU的輸出端，所述DC-DC降壓模塊的輸出端連接LED光源。本實(shí)用新型應(yīng)用于LED照明裝置的色溫可調(diào)。
文檔編號(hào)H05B37/02GK203086808SQ201320024408
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者徐代升, 朱翔, 陳偉藝, 陳曉, 鄭黎華, 王陽(yáng) 申請(qǐng)人:廈門理工學(xué)院