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基于小型MCU的LED照明的色彩控制

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?  在大趨勢下,LED用于通用照明指日可下達到。LED在通用照明中優(yōu)勢許多智能設備,如壽數(shù)更長以及功率更高。但是蓬勃發展, LED技能還面臨著一些應戰(zhàn)特點。其間一個應戰(zhàn)即是怎么發(fā)生高質量的白光。白光LED的構成包含了藍光LED和能將光輸出移至光譜的其他波段的一種熒光粉重要性。許多白光LED都無法發(fā)生高顯色指數(shù)(Color Rendering Index又進了一步,CRI),該參數(shù)用于衡量光源實在重現(xiàn)顏色的才干多元化服務體系。

  經過混合兩種或兩種以上顏色的LED光新的力量,可以取得質量更高的白光體系。在這些多色體系中便利性,每種色源的光輸出會隨時刻和溫度而漂移全面展示。光傳感器和小型單片機(MCU)可用于保持特定顏色和相關色溫(CorrELated Color Temperature,CCT)深刻認識。在本文中核心技術,咱們將進一步知道傳感器、所需MCU資源和軟件高效。
  目前市場上有許多經濟實惠的小型光傳感器溝通協調,它們可以向MCU供給用于處置的信息。典型地體系,傳感器具有一些可選的顏色過濾器保障性,用于丈量紅光、綠光責任製、藍光或白光 (無過濾器)十分落實。光傳感器輸出接口可經過一系列的辦法與MCU銜接。光轉電壓傳感器經過輸出電壓與模數(shù)轉換器(ADC)相連規則製定。光轉頻率傳感器供給變頻輸出製造業, 輸出頻率與光的量成正比。這些傳感器的脈沖輸出可以在MCU定時器中進行累加,以斷定光照等級發展基礎。光轉數(shù)字傳感器一般具有串行數(shù)字接口兩個角度入手,例如I2C。每品種 型的傳感器接口都具有共同的長處同期,且需求不一樣的MCU資源生產效率。圖1所示的體系框圖給出了多種MCU外設,它們在顏色可調的LED照明描繪中非常有用效果。

  在完好的閉環(huán)顏色操控體系中使用,MCU有必要讀取來自光傳感器的顏色成分,校準光傳感器輸出密度增加,并經過調理各個LED驅動器的輸出取得想要的顏色有效性。LED需求運用恒流驅動器來保持光輸 出的共同性。這可以運用各種驅動器技能完結機遇與挑戰,這些技能包含線性和開關形式解決方案廣泛關註。結尾的挑選取決于比如功率需求、輸入電壓規(guī)模和所用LED數(shù)量等要素共創輝煌。

  驅動器輸出可以運用不一樣的辦法來操控高效流通。首要,MCU可以經過數(shù)模轉換器(DAC)或數(shù)字電位計來發(fā)生模仿參閱電壓精準調控。參閱電壓可以使驅動器輸出在零至最大電流 之間改變。MCU還可以供給用于調制驅動器輸出的PWM信號應用的因素之一。PWM信號可用于使能/制止驅動器自身解決,或許用于操控將LED與驅動器輸出斷開的開關。若是 運用PWM操控敢於監督,則挑選的PWM頻率要足夠高幅度,這樣人眼才干發(fā)覺不到任何閃耀。

  描繪人員有必要斷定顏色操控體系需求的操控分辨率需求到達何種程度重要的作用,以便挑選具有相應外設的MCU貢獻。關于光轉電壓傳感器,MCU上ADC的丈量分辨率很重要穩中求進。光轉頻率傳感器需求一個經過外部時鐘完結遞加的MCU時基統籌。光轉數(shù)字傳感器需求相應的串行通訊接口外設。
 帶多個PWM外設的MCU可用于操控各個LED驅動器協同控製。在高分辨率顏色操控體系中振奮起來,優(yōu)選具有16位或更高操控分辨率的PWM外設。串行通訊外設(如UART利用好、SPI深入各系統、I2C、LIN和USB等)撐持輸入/輸出操控和顯現(xiàn)功用。

  對顏色操控體系來說作用,PIC24FJ16GA002(見圖2)之類的MCU器材是上佳之選相互配合。PIC24器材具有28引腳的小尺度封裝,程序存儲器規(guī)模為16 至64 KB著力增加,并且在單個器材中供給了串行通訊接口智能化、10位ADC和5個PWM通道。16位MCU內核可以輕松地處置與傳感器校準和顏色操控有關的算術運算流程。

  傳感器數(shù)據(jù)輸出有必要依據(jù)參閱電壓進行校準合作,以供給共同的成果。校準進程運用色度計來將不一樣顏色LED的輸出與光譜呼應和光傳感器的靈敏度在規(guī)范色度坐標系中 進行數(shù)學相關助力各業。校準進程會生成一個系數(shù)矩陣極致用戶體驗,它有必要隨照明體系存儲在非易失性存儲器中,并在操控體系的每次操控中用于斷定相關和所需輸出之間的差質生產力。
  完結校準后適應性強,MCU可以將傳感器數(shù)據(jù)與抱負的CIE(國際照明委員會)色度圖坐標進行比擬,并對輸出通道進行調理先進的解決方案,直到得到抱負的CCT停止拓展。每個輸出通道 的PID操控算法會運用校準值調理傳感器數(shù)據(jù),求得與方針設置點的差宣講活動,然后調理輸出通道不斷進步。為了減小差錯,PID會不斷運轉效率,直到輸出CCT與設置點CCT 匹配停止規模。PID系數(shù)可以進行微調,以最大程度優(yōu)化體系呼應講道理,但PID算法收斂至方針CCT的快慢也是MCU處置算術運算功率的函數(shù)發展目標奮鬥。一些顏色操控體系可 能需求比其他體系更快的處置速度和呼應速度。例如更多的合作機會,通用照明體系的需求要比HDTV面板的部分調光體系低延伸。

  光源可調或具有高 CRI的體系有一系列的用戶操控需求。帶圖形LCD顯現(xiàn)屏的醫(yī)療設備可以具有可調的LED背光(它需求MCU經過SPI與LCD進行通訊)服務好,以及用于調理 CCT和亮度的觸摸屏界面新趨勢。商用顯現(xiàn)設備的通用照明可以需求經過中心面板或計算機進行操控,以依據(jù)一天中的各個時段主動調理亮度發展邏輯、CCT和開/關凝聚力量。這些設 備之間的通訊可以運用硬連線串行總線協(xié)議(例如DALI或DMX512)完結,而其他一些設備可以需求運用經過USB或以太網完結的自定義接口聽得進。在已竣工 的建筑物中新的力量,裝置硬連線根底布局可以不可先進水平,需求經過無線通訊和協(xié)議(例如ZigBee)進行操控。關于此類照明使用全面展示,帶有靈敏外設的MCU是完結通訊和用 戶界面的抱負之選重要平臺。

  蠟燭、煤油燈和白熾燈等光源技能替代了它們之前的技能核心技術,進而提高了大家的日子質量應用提升。估計LED光源比其他一切的光源技能非常好地豐厚咱們的日子。LED具有能效高創造性、尺度小前沿技術、便攜、經用和壽數(shù)長等長處性能。選用小型MCU進行操控的多色LED可以調理光輸出多種方式,供給合適照明空間的舒服光照。MCU可以智能地操控驅動器電路(使能效最大)技術創新、監(jiān)督一些狀況深入交流研討,以及最大程度提高能效和平均壽數(shù)。 MCU顏色操控LED照明體系將使大家可以用不一樣的眼“光”看國際廣泛應用。
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