CN204616176U - Led光源色温自动稳定装置及自动稳定色温的led照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种LED光源色温自动稳定装置及自动稳定色温的LED照明系统。LED光源色温自动稳定装置包括颜色传感器、微控制器及恒流驱动器；颜色传感器用于实时检测LED光源的当前色温；所述微控制器与颜色传感器连接，用以接收LED光源的当前色温数据，并据此产生色温调节信号；恒流驱动器与微控制器连接，用以根据色温调节信号调节LED光源的色温；颜色传感器通过I2C总线与微控制器连接；颜色传感器上设置有IR遮光片，用于滤除远红外光。自动稳定色温的LED照明系统包括上述LED光源色温自动稳定装置，还包括LED光源；LED光源与LED光源色温自动稳定装置的恒流驱动器连接。本实用新型可根据环境变化自动稳定LED光源的色温，适合在对环境色温要求较高的场所应用。

Description

LED光源色温自动稳定装置及自动稳定色温的LED照明系统

技术领域

本实用新型涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种LED光源色温自动稳定装置及自动稳定色温的LED照明系统。

背景技术

光源的色温是指光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度(color temperature)。在日常生活中，人类已经适应了太阳光的动态变化，例如日出和日落时的色温大约为2000K，日出一小时后的色温大约为3500K，中午的太阳光色温大约为5300K。研究表明，照明环境的光源色温对人体昼夜节律和环境温度变化时的体温调节和热平衡都起到一定的作用，色温还会影响到人们对视觉环境的感知。由于当今人们对照明品质的高要求，可调色温的灯具已经应用于日常生活中。目前常用的LED色温调节技术有以下三种：

(1)通过红、绿、蓝、白光四色LED混光产生不同色温白光技术，也称RGBW技术；

(2)采用多芯片集成白光LED，通过芯片组合的选择和切换实现色温可调；

(3)由低色温白光LED和高色温LED混光和亮度调节实现色温可调，即冷暖白光LED混色技术。

在调色温的同时，驱动电流的增大会使LED的功率发生变化进而导致LED的结温的变化，表现在输出光谱中则是LED的峰值波长发生移动，即光源的色品坐标会发生变化，此外，调节过程还会受到荧光粉技术、封装工艺、温度和外界环境变化等因素影响。无论上述哪种色温调节技术，在满足显色指数要求的条件下，色温调节的预期值往往都会发生波动，达不到某些对环境色温要求较高的场所对色温准确性和稳定性的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种LED光源色温自动稳定装置及自动稳定色温的LED照明系统，可使LED光源的色温自动保持稳定。本实用新型是这样实现的：

一种LED光源色温自动稳定装置，包括颜色传感器、微控制器及恒流驱动器；

所述颜色传感器用于实时检测LED光源的当前色温；

所述微控制器与所述颜色传感器连接，用以接收所述LED光源的当前色温数据，并据此产生色温调节信号；

所述恒流驱动器与所述微控制器连接，用以根据所述色温调节信号调节所述LED光源的色温；

所述颜色传感器通过I2C总线与所述微控制器连接；

所述颜色传感器上设置有IR遮光片，用于滤除远红外光。

进一步地，所述色温调节信号为PWM控制信号。

进一步地，所述微控制器为51内核微控制器。

进一步地，所述颜色传感器包括一个8×2光电二极管阵列；所述光电二极管阵列的16个光电二极管分为四类，分别为：4个具有红色滤光器的光电二极管，4个具有绿色滤光器的光电二极管，4个具有蓝色滤光器的光电二极管，剩余4个没有滤光器的光电二极管。

进一步地，所述8×2光电二极管阵列中，四类光电二极管交替排列，同类光电二极管分散分布在所述光电二极管阵列中。

进一步地，所述颜色传感器还包括模数转换器及单片CMOS集成电路；所述光电二极管阵列通过所述模数转换器与所述单片CMOS集成电路连接。

一种自动稳定色温的LED照明系统，包括如上所述的LED光源色温自动稳定装置，还包括LED光源；所述LED光源与所述LED光源色温自动稳定装置的恒流驱动器连接。

进一步地，所述LED光源色温自动稳定装置集成在所述LED光源内。

进一步地，所述LED光源包括红光LED发光单元、绿光LED发光单元、蓝光LED发光单元及白光LED发光单元；所述恒流驱动器具有四路恒流输出，所述四路恒流输出分别与所述红光LED发光单元、绿光LED发光单元、蓝光LED发光单元及白光LED发光单元连接。

进一步地，还包括远程计算机，所述微控制器与所述远程计算机通过Zigbee连接。

与现有技术相比，本实用新型利用颜色传感器、微控制器及恒流驱动器与LED光源形成闭环控制回路，可根据环境变化自动稳定LED光源的色温，不受环境温度、LED光源荧光粉技术、封装工艺等不可控因素的影响，尤其适合在对环境色温要求较高的场所应用。

附图说明

图1：本实用新型自动稳定色温的LED照明系统组成示意图；

图2：所述LED照明系统的进一步组成示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

结合图1及图2所示，本实用新型自动稳定色温的LED照明系统包括LED光源色温自动稳定装置及LED光源4。LED光源色温自动稳定装置包括颜色传感器1、微控制器2及恒流驱动器3。

颜色传感器1用于实时检测LED光源4的当前色温；微控制器2与颜色传感器1连接，用以接收LED光源4的当前色温数据，并据此产生色温调节信号；恒流驱动器3与微控制器2连接，用以根据色温调节信号调节LED光源4的色温。

颜色传感器1包括8×2光电二极管阵列、模数转换器以及一个单片CMOS集成电路，光电二极管阵列通过模数转换器与单片CMOS集成电路连接，能够准确地测定环境光的色度。颜色传感器1通过CMOS集成电路与微控制器2连接，用于输出色度数据，并且该CMOS集成电路提供一个16位的数据输出。颜色传感器1可对环境光的R(红)、G(绿)、B(蓝)、W(白)四通道光的亮度信号进行分别采集，得到R、G、B三刺激值，并换算成当前环境光的色温值。图2中示出了光电二极管阵列排列示意图，在该光电二极管阵列的总共16个光电二极管101(带有横条文、竖条纹、斜条纹以及不带条文的小方框)分为四类，分别为：4个(带有竖条纹的小方框)具有红色滤光器的光电二极管101，4个(带有横条纹的小方框)具有绿色滤光器的光电二极管101，4个(带有斜条纹的小方框)具有蓝色滤光器的光电二极管101，以及4个(不带条文的小方框)没有滤光器的光电二极管101。由于具有特定颜色的滤光器或不具有滤光器，因此不同类光电二极管101所能通过的光的颜色是不同的，从而可检测环境光中的不同颜色通道的亮度。由图2可以看出，这四类光电二极管101交替排列，从而使同类光电二极管101分散分布在该阵列中，能够最大限度地减少入射光辐射的不均匀性，从而提高检测精确度。每一类的4个光电二极管101并联连接，并均匀分布在阵列中，可以消除颜色的位置误差。该颜色传感器1上设置有IR遮光片，IR遮光片可滤除远红外光，使检测结果更准确。颜色传感器1内部设有四个并行的16位高精度模数转换器，这四个模数转换器各自连接一类光电二极管的输出端，以采集相应类别光电二极管的输出电流，并将其转换为数字量，以得到对应颜色光的亮度值或强度值。颜色传感器1与微控制器2之间通过I2C总线通信，微控制器2可通过I2C总线来对颜色传感器1进行控制和获取颜色传感器1的4个模数转换器通道寄存器的值。该颜色传感器1还设有INT引脚及SYNC引脚，INT引脚及时产生中断信号，提高数据传送的实时性，SYNC引脚用于同步取样，在LED光源4发生闪烁时，也能保证取样的稳定性与精确度的要求。

微控制器2采用集成ZigBee无线通讯功能的加强型51内核微控制器，其所需外接元件较少。该微控制器2内部集成有一定时器，该定时器为十六位可编程定时器，具有五个比较捕获通道。该定时器设计有PWM信号产生模式，用于产生PWM控制信号。颜色传感器1发送给微控制器2的LED光源4的当前色温数据是数字量，微控制器2可实时将该色温数据与内部预设的色温值进行比较，当比较结果不同时，可根据该色温数据与预设的色温值之间的差值产生相应的PWM控制信号控制恒流驱动器3的输出，以调节LED光源4的色温，使LED光源4的色温与微控制器2内部预设的色温值相一致。

恒流驱动器3带有PWM调光接口，用以接收微控制器2的PWM控制信号。该PWM控制信号作为色温调节信号，用以调节LED光源4的色温。

LED光源4与LED光源色温自动稳定装置的恒流驱动器3连接。LED光源色温自动稳定装置集成在LED光源4内，以提高LED照明系统的集成度，当然，也可可拆卸式地与LED光源4连接。LED光源4包括红光LED发光单元401、绿光LED发光单元402、蓝光LED发光单元403及白光LED发光单元404，通过调节各颜色发光单元的亮度可混合产生不同色温的发光。此时，为与各颜色的LED发光单元对应，恒流驱动器3设置有四路恒流输出，分别与红光LED发光单元401、绿光LED发光单元402、蓝光LED发光单元403及白光LED发光单元404连接。微控制器2产生四路PWM控制信号分别调节恒流驱动器3的四路恒流输出，以调节各颜色发光单元的亮度，从而实现对LED光源4的色温调节。

为实现对色温调节过程的可视化监控，该自动稳定色温的LED照明系统还可包括一远程计算机5。由于微控制器2集成有ZigBee无线通讯功能，远程计算机5可通过Zigbee与微控制器2连接。微控制器2可通过Zigbee将LED光源4的当前色温数据发送到远程计算机5实时显示，使用户实时掌握LED光源4的当前色温。用户也可以通过远程计算机5对LED光源4的色温进行设置，即通过远程计算机5将所需的色温值写入微控制器2中。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED光源色温自动稳定装置，其特征在于，包括颜色传感器、微控制器及恒流驱动器；

所述颜色传感器用于实时检测LED光源的当前色温；

所述微控制器与所述颜色传感器连接，用以接收所述LED光源的当前色温数据，并据此产生色温调节信号；

所述恒流驱动器与所述微控制器连接，用以根据所述色温调节信号调节所述LED光源的色温；

所述颜色传感器通过I2C总线与所述微控制器连接；

所述颜色传感器上设置有IR遮光片，用于滤除远红外光。

2.如权利要求1所述的LED光源色温自动稳定装置，其特征在于，所述色温调节信号为PWM控制信号。

3.如权利要求1所述的LED光源色温自动稳定装置，其特征在于，所述微控制器为51内核微控制器。

4.如权利要求1所述的LED光源色温自动稳定装置，其特征在于，所述颜色传感器包括一个8×2光电二极管阵列；所述光电二极管阵列的16个光电二极管分为四类，分别为：4个具有红色滤光器的光电二极管，4个具有绿色滤光器的光电二极管，4个具有蓝色滤光器的光电二极管，剩余4个没有滤光器的光电二极管。

5.如权利要求4所述的LED光源色温自动稳定装置，其特征在于，所述8×2光电二极管阵列中，四类光电二极管交替排列，同类光电二极管分散分布在所述光电二极管阵列中。

6.如权利要求4所述的LED光源色温自动稳定装置，其特征在于，所述颜色传感器还包括模数转换器及单片CMOS集成电路；所述光电二极管阵列通过所述模数转换器与所述单片CMOS集成电路连接。

7.一种自动稳定色温的LED照明系统，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一权利要求所述的LED光源色温自动稳定装置，还包括LED光源；所述LED光源与所述LED光源色温自动稳定装置的恒流驱动器连接。

8.如权利要求7所述的自动稳定色温的LED照明系统，其特征在于，所述LED光源色温自动稳定装置集成在所述LED光源内。

9.如权利要求7所述的自动稳定色温的LED照明系统，其特征在于，所述LED光源包括红光LED发光单元、绿光LED发光单元、蓝光LED发光单元及白光LED发光单元；所述恒流驱动器具有四路恒流输出，所述四路恒流输出分别与所述红光LED发光单元、绿光LED发光单元、蓝光LED发光单元及白光LED发光单元连接。

10.如权利要求7所述的自动稳定色温的LED照明系统，其特征在于，还包括远程计算机，所述微控制器与所述远程计算机通过Zigbee连接。