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      控制可調白光照明的三種方法

      文章出處:責任編輯:查看手機網址
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      人氣:-發表時間:2018-10-30 17:44【

      最基本及最不準確的可調白光照明控制方法,是使用一個小型微控制器來管理燈具的暖光和冷光LED燈串,該微控制器提供了一個簡單的查找表,計算通過暖光和冷光LED燈串的驅動電流比,

      以接近CCT目標值。透過仔細選擇和LED特性,以及高精度電源系統(LED驅動器),在新產品及實驗室條件下,這種方法可以提供適當的結果,但是一旦這些設定進入現實世界,LED行為會隨

      著時間和不同操作條件而產生變異,這就暴露了查找表的限制。

      例如,當調暗,或者當環境溫度與制造商指定的標稱值不同時,LED的色點會發生偏移,其光通量會隨著標稱值的變化而變化。這種變異性會嚴重影響系統調色控制的準確性。人眼對于光線的

      變化是很敏感,小至千分之幾,所以變化通常會被立即察覺。隨著時間的推移,這些差異變得更加明顯,因為老化會加大LED初始特性與實際性能之間的差距。

      調色系統嘗試的第二種方法,是第一種方法的精確版:一種利用查找表的補償系統。這種方法模擬了因為工作溫度變化和老化所造成的LED行為變化預測,并將這些預測整合至更復雜的查找表

      中。若能與電流反饋電路相結合,則能更佳地管理LED驅動器的電流變化,這種方法可以產生較第一種方法更準確的色彩控制,且效能更可以持續。實施這種方法,要在裝配線上進行逐光

      (light-by-light)校準,以消除元件從一個生產單元到另一個生產單元的微小變化所產生的影響。

      雖然這種方法的效能優越,但它有幾個嚴重缺點:

      增加了溫度和電流補償的元件成本

      高精度、多通道LED驅動器

      高度依賴LED初始特性和老化預測。在超過10年的燈具壽命期間,幾乎任何預測模型都會顯示與現實性能不盡相同,且由于LED市場是動態的,該模型可能是衍生自早期元件,而整合至燈具中

      的元件可能是新的,如此就會導致與實際性能的差異更為明顯。

      燈具制造商受制于初始元件選擇,因為若有任何更改,就需要對修改后的系統設計進行全面重新定性,以實現可重復的結果。

      閉路控制方法

      第三種方法是使用燈具內的校準顏色傳感器連續測量混合光,以調諧閉路反饋控制系統。利用這種方法,微處理器和算法將對提供給每個LED燈串的驅動電流進行連續及主動的調整,以使混合

      光輸出保持在其目標CCT值。 控制回路會繼續感測光輸出并持續調整功率輸入以維持目標色溫:由溫度波動、老化或調光操作引起的色移會被持續補償。

      這個反饋系統不需要了解它控制的LED—甚至不需要知道它們的標稱色溫。它不需要LED隨時間和溫度變化的行為預測模型。 它不需要從嚴格指定的類別中小心選擇LED批次。采用預先校準的

      感測元件,燈具無需在生產線上進行校準。

      取而代之的,燈具制造商可以在色溫標度范圍內廣泛選擇各種顏色,且這些種類的混合可以隨時間改變,卻不影響調色控制系統的CCT效能。用來驅動控制回路的色彩感測元件可以在整個產品

      周期保持其校準,因此不需要生產單元的進一步校準。

      當燈具是新的,閉路系統的效能優于前兩種方法,因為無論操作條件如何,控制回路都會真正測量實際的光輸出,而非依賴于假定條件下的光輸出理論模型。它不是一種預測,而是一種自適

      應方法。

      這種優勢將隨著時間而更為強大,因為閉路方法的效能在正常的LED燈具使用壽命后也依然如新,仍一樣作用,而前兩種方法的效能必然會隨著時間而降低。

      采用這種方法,對于LED和電源系統的規格要求較為寬松,因此這種優越效能也能以較低成本提供。 透過擴大LED種類,燈具制造商可以在可調CCT范圍內自由選擇低成本或更容易獲得的LED,

      如此可降低整體供應鏈風險。此外,庫存管理可以大大簡化,成本降低。 再者,由于不需生產線校準,所以可減少最終產品的裝配時間和成本。

      最后,燈具制造商可以不斷更新電路板設計,用新推出、更好的產品替換舊的LED,無需經過漫長而昂貴的工序來定性新LED及發展新的查找表。

      閉路感測的整合方法

      實現一個用于可調白光照明的閉路控制系統,僅需一些組立元件,包括高質量的色彩傳感器、微控制器和內部開發的算法,用于調節LED的驅動電流以對應傳感器測量。

      然而,該軟件的開發是一項復雜而艱巨的任務。它需要各種學科的專業知識,包括調光/調諧方法(用于平順調諧效果)、嵌入式編程、光學設計、光學系統定性和閉路方法,以防止振蕩或同

      步缺陷。與電子系統設計中的情況一樣,用于調色的閉路控制的整合型系統單晶片(SoC)解決方案節省了空間和成本,并且讓系統設計者可以更快、更容易地進行開發。

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