CN102573238B - 一种可变光谱可调光led照明系统的光谱反馈方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于LED照明领域，具体涉及一种可变光谱可调光LED照明系统的光谱反馈方法。包括照明系统、Zigbee发送模块、PC电脑和光谱仪；照明系统的内部分为多个通道，每个通道安装了不同峰值波长的LED灯组，覆盖可见光全波段。整套系统对于特定的某一光谱，光谱仪够实时测量整照明系统的光谱，将测得数据反馈，PC电脑通过一套最优化算法计算出实测光谱与目标光谱之间的偏差，从而计算出电流调节系数，再由Zigbee发送模块2对照明系统1发送电流调节信号并对其光谱进行微调；光谱仪4继续检测光谱，不断循环反复，最终达到稳定后停止反馈调节，并得到与目标光谱匹配最佳的实际光谱。本发明通过优化的迭代算法，采用光谱仪反馈方法，比传统的光谱配技术对光谱的控制更加精确和细微，方便模拟不同的光环境进行LED中间视觉和光生物安全实验。

Description

一种可变光谱可调光LED照明系统的光谱反馈方法

技术领域

本发明属于LED照明领域，具体涉及一种可变光谱可调光LED照明系统的光谱反馈方法。

背景技术

目前随着人们对绿色节能照明技术的日益重视，LED技术在近几年得到了飞速发展。在LED逐渐进入室内照明领域的同时，尽管LED所带来的是其他传统光源所不具备的高效节能效果，但对LED照明下的人的主观感受提出要求，因此就需要模拟不同的光环境在不同光谱下和不同的LED亮度下进行LED中间视觉和光生物安全实验。实验对整体的光环境的要求较高，需要进行精确的LED光谱调节。

传统的光谱匹配技术分为基于距离和基于形状两大类：基于距离的方法主要是计算实测光谱与目标光谱之间的距离，基于形状的方法是分析实测光谱与目标光谱的形状相似度。这两种技术均存在匹配精度不高的问题，难以实现对LED照明系统光谱精细的调节

发明内容

本发明的目的在解决现有的光谱匹配技术匹配精度不高的问题，实现对LED照明系统光谱的精细调节。

本发明提出的用于可变光谱可调光LED照明系统的光谱反馈方法，所述LED照明系统由照明系统1、Zigbee发送模块2、PC电脑3和光谱仪4组成，照明系统1设有多个通道，每个通道内均安装有不同峰值波长的LED灯组，每个通道单独通过供电设备独立控制，所有通道覆盖可见光全波段380-780nm，光谱仪4的输出端连接PC电脑3，Zigbee发送模块2连接于PC电脑3上。具体步骤如下：

LED照明系统通过光谱仪的反馈控制，实现LED光谱的微调。对于特定的某一光谱，光谱仪4实时测量照明系统1的光谱，将测得数据反馈PC电脑3；PC电脑3通过优化算法计算出实测光谱与目标光谱之间的偏差，从而计算出电流调节系数，再由Zigbee发送模块2对照明系统1发送电流调节信号并对其光谱进行微调；光谱仪4继续检测光谱，不断循环反复，最终达到稳定后停止反馈调节，并得到与目标光谱匹配最佳的实际光谱。

优化算法具体为：

每个LED灯组设置一个电流调节系数 ，I代表电流，i代表第i个LED灯组，j代表第j次电流调节，i、j均为任意正数。

设置初始值，一般设为1；

根据光谱仪4测得的照明系统1的光谱,按下式计算下一个：

其中为系统照明1的光谱,为目标光谱，λ为波长，为调节步长（如0.001）。式中，实测光谱和目标光谱的偏差的平方在380－780nm波长上进行累计，累计值对进行偏微分运算，乘以步长并作为前后两个电流调节系数的反馈值。

重复测量照明系统1的光谱并进行式的迭代运算，直到满足下面条件：

即满足测得光谱与目标光谱之间的偏差的绝对值不再变化时，停止迭代运算。

本发明通过优化的迭代算法，采用光谱仪反馈方法，比传统的光谱配技术对光谱的控制更加精确和细微，方便模拟不同的光环境进行LED中间视觉和光生物安全实验。

附图说明

图1为本发明具体实施例的结构图示。

图2为本发明具体实施例的最终实现的光谱图。

图中标号：1为照明系统，2为Zigbee发送模块，3为PC电脑，4为光谱仪。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：一种可变光谱可调光LED照明系统，所要匹配的目标光谱为色温6400的白光光谱。系统由照明系统1、Zigbee发送模块2、PC电脑3和光谱仪4组成。照明系统1设有4个通道，每个通道内均安装有不同峰值波长的LED灯组，每个通道单独通过供电设备独立控制，所有通道覆盖可见光全波段380-780nm；光谱仪4的输出端连接PC电脑3，Zigbee发送模块2连接于PC电脑3上。

具体步骤如下：

1） 首先对于该目标光谱，用其他算法粗略计算出电流调节系数，然后由Zigbee发送模块2对照明系统1发送电流调节信号，得到大致相似的光谱；

2） 用光谱仪4测量照明系统1的光谱，将测得数据反馈PC电脑3，PC电脑3根据光谱仪4测得的照明系统1的光谱，通过下面公式计算出电流调节系数：

其中为每个LED灯组设置的一个电流调节系数，I代表电流，i代表第i个LED灯组，j代表第j次电流调节，i、j均为任意正数，计算初始值设为1。为测得的系统照明1的光谱,为目标光谱，λ为波长。为调节步长，设为0.001。式中，实测光谱和目标光谱的偏差的平方在380－780nm波长上进行累计，累计值对进行偏微分运算，乘以步长并作为前后两个电流调节系数的反馈值。

3） 将电流调节系数转化为电流调节信号，由Zigbee发送模块2对照明系统1发送电流调节信号，从而实现对其光谱进行微调；

4） 重复步骤2）和3），直到满足下面条件时（即测得光谱与目标光谱之间的偏差的绝对值不再变化时）停止：

最终得到的电流调节系数分别为[1，0.60，1.28，0.66]，最终照明系统1的色温实测结果为6422K，光谱如图2所示，标明此时照明系统1的实际光谱与目标光谱已经非常接近，实现了最佳光谱匹配。

Claims (1)

1.一种可变光谱可调光LED照明系统的光谱反馈方法，其特征在于所述LED照明系统由照明系统(1)、Zigbee发送模块(2)、PC电脑(3)和光谱仪(4)组成，照明系统(1)设有多个通道，每个通道内均安装有不同峰值波长的LED灯组，每个通道单独通过供电设备独立控制，所有通道覆盖可见光全波段380-780nm，光谱仪(4)的输出端连接PC电脑(3)，Zigbee发送模块(2)连接于PC电脑(3)上；具体步骤如下：

首先对于目标光谱，粗略计算出电流调节系数，然后由Zigbee发送模块(2)对照明系统(1)发送电流调节信号，得到大致相似的光谱；LED照明系统通过光谱仪的反馈控制，实现LED光谱的微调；对于照明系统(1)的光谱，光谱仪(4)实时测量照明系统(1)的光谱，将测得数据反馈PC电脑(3)；PC电脑(3)通过优化算法计算出实测光谱与目标光谱之间的偏差，从而计算出电流调节系数，再由Zigbee发送模块(2)对照明系统(1)发送电流调节信号并对其光谱进行微调；光谱仪(4)继续检测光谱，不断循环反复，最终达到稳定后停止反馈调节，并得到与目标光谱匹配最佳的实际光谱；

优化算法具体为：

每个LED灯组设置一个电流调节系数 ，I代表电流，i代表第i个LED灯组，j代表第j次电流调节，i、j均为任意正数；

设置初始值，设为1；

根据光谱仪(4)测得的照明系统(1)的光谱,按下式计算下一个：

其中：为照明系统(1)的光谱,为目标光谱，λ为波长，为调节步长；式中，实测照明系统(1)的光谱和目标光谱的偏差的平方在380－780nm波长上进行累计，累计值对进行偏微分运算，乘以步长并作为前后两个电流调节系数的反馈值；

重复测量照明系统(1)的光谱并进行式的迭代运算，直到满足下面条件：

即满足实测照明系统(1)的光谱与目标光谱之间的偏差的绝对值不再变化时，停止迭代运算。