CN107113940B - 相关色温控制系统和方法 - Google Patents

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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

一种相关色温控制系统(1)，其用于具有至少两个不同相关色温的LED光源(3,4)的LED照明系统(2)。所述LED照明系统(2)具有由至少两个LED光源(3,4)的不同相关色温的组合所产生的组合相关色温，以及由至少两个LED光源(3,4)的光通量的组合所产生的组合光通量，其中每个LED光源提供有电源电流。该相关色温控制系统(1)包括控制器(5)，以独立地控制每个电源电流的占空比和振幅中的一者或两者，每个电源电流的占空比或振幅通过该控制器来改变，与至少一个其他电源电流的占空比或振幅呈非线性关系，以在LED照明系统(3,4)所需要的组合光通量处产生LED照明系统(2)所需要的组合相关色温。也提供一种相关的方法。

Description

相关色温控制系统和方法
技术领域
本发明涉及用于LED照明系统的相关色温(CCT)控制系统，以及控制LED照明系统的相关色温的方法，且特别地，LED照明系统包括不同相关色温的两个或多个LED光源。
背景技术
由多个LED制成的灯的发光强度(亮度)是从所有LED发射出的全部光通量的结果。为了进行灯的平稳且连续的亮度控制，必须调整从单独的LED发射出的光通量。每个LED光通量的调整可以通过改变流过LED的电流的振幅水平或占空比脉冲，或通过同时改变振幅水平和占空比脉冲两者来实现。
具有宽范围的可调整CCT的灯在照明市场上是非常昂贵的产品。具有这种特征的灯通常允许CCT从低值如2000K(暖白光)至高值如5000K(冷白光)的连续变化。为了实现这一点，所述灯必须包括具有至少两个不同CCT值的光源。在LED灯的情况下，在产品中可采用具有低CCT(如2000K)的LED阵列和具有高CCT(如5000K)的LED阵列。如果需要2000K的光，则只打开具有2000K的CCT的LED。如果需要5000K的光，则只打开具有5000K的CCT的LED。对于CCT在2000K和5000K之间的光，打开并驱动两个LED阵列，使得从灯发射出的总体组合光具有需要的CCT值。
例如，在由Miao(8,159,125B2 4/2012)[2]提出的方法中，混合来自于LED的两个阵列的光，以通过控制每个相应阵列所发射光的比例来给出需要的CCT。对于该方法，基于以下公式控制总体光的CCT：
CCT光＝CCT低*W+CCT高*(1-W) (方程1)
其中，CCT低为具有较低CCT的LED的CCT值，CCT高为具有较高CCT的LED的CCT值，以及W为允许CCT调整的权重因子。在此，W在0到1之间，使得0<W<1。
在由Jonsson(20120146505)[3]提出的方法中，将LED的两个阵列以反平行的方式放置，使得一个LED阵列的阳极连接至另一个LED阵列的阴极，反之亦然。在一个方向流动的电流开启第一LED阵列，在反方向流动的电流开启第二LED阵列。这些驱动行为交替地重复进行。控制器通过以下方法来管理CCT的控制，调整流过两个LED的交流电流的占空比D，以控制照明装置的色温和/或亮度。用这种方法控制光的CCT可以在数学上表示为：
CCT光＝CCT低*D+CCT高*(1-D) (方程2)
其中，0<D<1。
然而，实际上，LED所发射通量的相关色温(CCT)随许多因素而改变，包括相应LED的结点温度和流过该LED的电流的振幅。因此，采用调整亮度的现有方法，在调整亮度的过程中，在LED的CCT上总有非期望的变化。在亮度调整过程期间的CCT变化可能是显著的或可能不是显著的。在需要的CCT值之内，CCT的±200K的偏差在电灯中通常被称为可接受的误差。表1给出了在ANSI标准C78.377[1]中的要求设置。
表1.标称CCT分类(引自[40])
标称CCT 目标CCT和公差(K)
2700K 2725±145
3000K 3045±175
3500K 3465±245
4000K 3985±275
4500K 4503±243
5000K 5028±283
5700K 5665±355
6500K 6530±510
如上所述，Miao(8,159,125B2 4/2012)[2]和Jonsson(20120146505)[3]的CCT控制方法基于LED组件阵列的CCT之间的简单线性关系。因此，可由这些方法(在下文称为“线性方法”)实现的整体CCT控制是非常不准确的。由这些现有方法引入的误差是显著的，尤其是如果需要宽范围的调光和CCT控制。图1的图示出了与控制LED照明系统的整体CCT的现有方法有关的误差，所述LED照明系统包括具有两个不同CCT的LED。从图1中明显地看出，在用线性方法的所需CCT控制和LED照明系统的实际实验CCT之间存在偏差。该误差在更高期望的4000K的CCT水平时尤为显著。
本发明的目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或者提供有用的替代。
发明内容
本发明在第一方面提供了相关色温控制系统，其用于具有至少两个不同相关色温的LED光源的LED照明系统，所述LED照明系统具有由至少两个LED光源的不同相关色温的组合所产生的组合相关色温，所述LED照明系统具有由至少两个LED光源的光通量的组合所产生的组合光通量，每个LED光源提供有电源电流，该相关色温控制系统包括控制器，以独立地控制每个电源电流的占空比和振幅中的一者或两者，每个电源电流的占空比或振幅通过控制器改变，与至少一个其他电源电流的占空比或振幅呈非线性关系，以在所述LED照明系统所需要的组合光通量处产生所述LED照明系统所需要的组合相关色温。
在一个实施例中，所述非线性关系考虑了每个LED对LED照明系统的组合相关色温的热效应。
在一个实施例中，所述非线性关系考虑了一个或多个LED光源的以下性质中的一个或多个：相关色温、光通量、结点温度、以及其它LED光源的热效应。
在一个实施例中，LED光源被安装在一个或多个散热器上，且所述非线性关系考虑了这些散热器中的一个或多个的热阻。
在一个实施例中，所述非线性关系由以下方程定义：
Figure BDA0001163950730000031
其中：
CCTM为LED照明系统的组合相关色温；
CCT1为第一LED光源的相关色温；
CCTn为第n LED光源的相关色温；
Φ1为第一LED光源的平均光通量；和
Φn为第n LED光源的平均光通量。
在一个实施例中，LED照明系统具有暖白光LED光源和冷白光LED光源，且所述非线性关系由以下方程定义：
Figure BDA0001163950730000032
其中：
CCTM为LED照明系统的组合相关色温；
CCTW为暖白光LED光源的相关色温；
CCTC为冷白光LED光源的相关色温；
ΦW为暖白光LED光源的平均光通量；和
ΦC为冷白光LED光源的平均光通量。
在一个实施例中，一个或多个LED光源的平均光通量是相应LED光源的占空比比率(duty cycle ratio)的函数。
在一个实施例中，一个或多个LED光源的平均光通量是一个或多个恒定参数的函数。在一个实施例中，所述一个或多个恒定参数由测量得到。
在一个实施例中，一个或多个LED光源的相关色温是相应LED光源的总占空比比率的函数。
在一个实施例中，一个或多个LED光源的相关色温是相应LED光源的最小相关色温和最大相关色温的函数，该最小和最大相关色温是相应LED光源的总占空比比率的函数。
在一个实施例中，一个或多个LED光源的相关色温是相应LED光源的总占空比比率的多项式函数。
在一个实施例中，所述控制器包括数字解算器，以依据非线性关系来确定在需要的组合光通量处提供需要的组合相关色温所要求的每个电源电流的占空比或振幅。
在一个实施例中，在查询表中包含依据非线性关系，提供相应的组合相关色温和组合光通量所要求的每个电源电流的占空比或振幅，且所述控制器从查询表中选择在需要的组合光通量处提供需要的组合相关色温所要求的每个电源电流的占空比或振幅。
在一个实施例中，每个电源电流的振幅是不变的。
在一个实施例中，所述控制器为每个电源电流产生单独的脉冲宽度调制信号。
在一个实施例中，所述相关色温控制系统包括用于每个电源电流的MOSFET驱动器，所述MOSFET驱动器接收脉冲宽度调制信号，并依据脉冲宽度调制信号调整电源电流。在一个实施例中，每个MOSFET驱动器包括MOSFET开关以调整电源电流。
在一个实施例中，所述相关色温控制系统包括组合相关色温设置模块，用于为LED照明系统从用户接收用户定义的组合相关色温，并基于用户定义的组合相关色温来设置需要的组合相关色温。在一个实施例中，若用户定义的组合相关色温高于LED照明系统的最大组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于最大组合相关色温；若用户定义的组合相关色温低于LED照明系统的最小组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于最小组合相关色温；并且，若用户定义的组合相关色温小于或等于最大组合相关色温，或者大于或等于最小组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于用户定义的组合相关色温。
在一个实施例中，所述相关色温控制系统包括光传感器，用于测量组合相关色温，且如果组合相关色温和需要的组合相关色温之差大于预定的相关色温公差，则控制器改变一个或多个电源电流的占空比或振幅，使得组合相关色温和需要的组合相关色温之差小于或等于预定的相关色温公差。
在一个实施例中，所述相关色温控制系统包括组合光通量设置模块，用于为LED照明系统从用户接收用户定义的组合光通量，并用于为LED照明系统设置需要的组合光通量。在一个实施例中，若用户定义的组合光通量高于LED照明系统的最大组合光通量，则设置需要的组合光通量使其等于最大组合光通量；若用户定义的组合光通量低于LED照明系统的最小组合光通量，则设置需要的组合光通量使其等于最小组合光通量；并且，若用户定义的组合光通量小于或等于最大组合光通量，或者大于或等于最小组合光通量，则设置需要的组合光通量使其等于用户定义的组合光通量。
在一个实施例中，所述相关色温控制系统包括温度传感器，用于测量LED光源的结点温度，且若所述结点温度高于LED光源的最大额定结点温度，则减小需要的组合光通量。
在一个实施例中，所述相关色温控制系统包括光度传感器，用于测量组合光通量，且如果组合光通量和需要的组合光通量之差大于预定的光通量公差，则控制器改变一个或多个电源电流的占空比或振幅，使得组合光通量和需要的组合光通量之差小于或等于预定的光通量公差。
在第二方面，本发明提供控制具有至少两个不同相关色温的LED光源的LED照明系统的相关色温的方法，所述LED照明系统具有由至少两个LED光源的不同相关色温的组合所产生的组合相关色温，所述LED照明系统具有由至少两个LED光源的光通量的组合所产生的组合光通量，每个LED光源提供有电源电流，所述方法包括通过以下独立地控制每个电源电流的占空比和振幅中的一者或两者：与至少一个其他电源电流的占空比或振幅呈非线性关系，改变每个电源电流的占空比或振幅，以在所述LED照明系统所需要的组合光通量处产生所述LED照明系统所需要的组合相关色温。
在一个实施例中，所述方法包括当改变每个电源电流的占空比或振幅时，考虑每个LED对LED照明系统的组合相关色温的热效应。
在一个实施例中，所述方法包括当改变每个电源电流的占空比或振幅时，考虑一个或多个LED光源的以下性质中的一个或多个：相关色温、光通量、结点温度、以及其它LED光源的热效应。
在一个实施例中，LED光源被安装在一个或多个散热器上，且所述方法包括当改变每个电源电流的占空比或振幅时，考虑一个或多个散热器的热阻。
在一个实施例中，所述方法包括用以下方程计算所述非线性关系：
Figure BDA0001163950730000061
其中：
CCTM为LED照明系统的组合相关色温；
CCT1为第一LED光源的相关色温；
CCTn为第n LED光源的相关色温；
Φ1为第一LED光源的平均光通量；和
Φn为第n LED光源的平均光通量。
在一个实施例中，LED照明系统具有暖白光LED光源和冷白光LED光源，且所述方法包括用以下方程计算所述非线性关系：
Figure BDA0001163950730000062
其中：
CCTM为LED照明系统的组合相关色温；
CCTW为暖白光LED光源的相关色温；
CCTC为冷白光LED光源的相关色温；
ΦW为暖白光LED光源的平均光通量；和
ΦC为冷白光LED光源的平均光通量。
在一个实施例中，所述方法包括作为相应LED光源的占空比比率的函数，计算一个或多个LED光源的平均光通量。
在一个实施例中，所述方法包括作为一个或多个恒定参数的函数，计算一个或多个LED光源的平均光通量。在一个实施例中，所述方法包括由测量得到所述一个或多个恒定参数。
在一个实施例中，所述方法包括作为相应LED光源的总占空比比率的函数，计算一个或多个LED光源的相关色温。
在一个实施例中，所述方法包括作为相应LED光源的最小相关色温和最大相关色温的函数，计算一个或多个LED光源的相关色温，作为相应LED光源的总占空比比率的函数，计算所述最小和最大相关色温。
在一个实施例中，所述方法包括作为相应LED光源的总占空比比率的多项式函数，计算一个或多个LED光源的相关色温。
在一个实施例中，所述方法包括依据非线性关系，用数字解算器计算在需要的光通量处提供需要的组合相关色温所要求的每个电源电流的占空比或振幅。
在一个实施例中，在查询表中包含依据非线性关系，提供相应的组合相关色温和组合光通量所要求的每个电源电流的占空比或振幅，且所述方法包括从查询表中选择在需要的组合光通量处提供需要的组合相关色温所要求的每个电源电流的占空比或振幅。
在一个实施例中，所述方法包括将每个电源电流的振幅固定至恒定值。
在一个实施例中，所述方法包括为每个电源电流产生单独的脉冲宽度调制信号。
在一个实施例中，所述方法包括为LED照明系统从用户接收用户定义的组合相关色温，并基于用户定义的组合相关色温来设置需要的组合相关色温。在一个实施例中，若用户定义的组合相关色温高于LED照明系统的最大组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于最大组合相关色温；若用户定义的组合相关色温低于LED照明系统的最小组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于最小组合相关色温；并且，若用户定义的组合相关色温小于或等于最大组合相关色温，或者大于或等于最小组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于用户定义的组合相关色温。
在一个实施例中，所述方法包括测量组合相关色温，且如果组合相关色温和需要的组合相关色温之差大于预定的相关色温公差，则改变一个或多个电源电流的占空比或振幅，使得组合相关色温和需要的组合相关色温之差小于或等于预定的相关色温公差。
在一个实施例中，所述方法包括为LED照明系统从用户接收用户定义的组合光通量，并为LED照明系统设置需要的组合光通量。在一个实施例中，若用户定义的组合光通量高于LED照明系统的最大组合光通量，则设置需要的组合光通量使其等于最大组合光通量；若用户定义的组合光通量低于LED照明系统的最小组合光通量，则设置需要的组合光通量使其等于最小组合光通量；并且，若用户定义的组合光通量小于或等于最大组合光通量，或者大于或等于最小组合光通量，则设置需要的组合光通量使其等于用户定义的组合光通量。
在一个实施例中，所述方法包括测量LED光源的结点温度，且若结点温度高于LED光源的最大额定结点温度，则减小需要的组合光通量。
在一个实施例中，所述方法包括测量组合光通量，且如果组合光通量和需要的组合光通量之差大于预定的光通量公差，则改变一个或多个电源电流的占空比或振幅，使得组合光通量和需要的组合光通量之差小于或等于预定的光通量公差。
本发明的第三方面提供了一种其上储存有可执行程序的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述程序指示处理器执行上述方法。
本发明各种实施例的其他特征在附加权利要求中定义。应理解，在本发明的各种实施例中，这些特征可以各种组合进行组合。
在整个本说明书(包括权利要求书)中，词语“包括”、“包含”和其它类似的术语应按照包括性含义理解，也就是“包括，但不限于”的意思，且不按照排斥性或穷尽性含义理解，除非另有明确说明或上下文中另有明确的要求。
附图说明
现在，将仅通过实例，并参考附图来描述根据本发明最佳方式的优选实施例，其中：
图1为关于双色LED灯，对于CCTM(需要的)＝3000K和4000K的两个CCT参考值，不同组合光通量ΦM的组合相关色温CCTM的实验测量值的图，所述双色LED灯具有安装在散热器上的冷白光PC LED(Sharp GW5BNC15L02)和暖白光PC LED(Sharp GW5BTF27K00)，并依据现有技术方法由直流电流驱动，所述散热器的热阻为6.3K/W；
图2(a)为当同一LED灯的暖白光LED在DW＝0时完全关闭，且DW＝1时完全打开时，冷白光LED的光通量实验值的图；
图2(b)为当同一LED灯的冷白光LED在Dc＝0时完全关闭，且Dc＝1时完全打开时，暖白光LED的光通量实验值的图；
图3为冷白光LED的平均CCT对DT的图，具有拟合至图中所示数据的三条直线；
图4为暖白光LED的平均CCT对DT的图，具有拟合至图中所示数据的一条直线；
图5为根据本发明实施例的相关色温控制系统的示意图；
图6(a)为根据现有技术方法控制的双色白光LED灯的组合光通量和组合CCT的需要值和测量值的图。
图6(b)为根据本发明实施例控制的双色白光LED灯的组合光通量和组合CCT的需要值和测量值的图。
图7为根据本发明实施例的方法流程图；
图8描绘了由根据本发明实施例的系统产生的DW和DC形状的图；
图9为根据本发明另一个实施例的方法流程图；
图10为用色度坐标(xR,yR)、(xG,yG)、(xB,yB)显示所控制颜色区域的图，该所控制颜色区域用于混合RGB颜色；和
图11描绘显示RGB源的峰值波长与温度的图。
具体实施方式
参照附图，本发明的优选实施例提供了相关色温控制系统1，其用于具有至少两个不同相关色温的LED光源3和4的LED照明系统2。所述LED照明系统具有由至少两个LED光源的不同相关色温的组合所产生的组合相关色温。所述LED照明系统还具有由至少两个LED光源的光通量的组合所产生的组合光通量。每个LED光源供应有电源电流。所述相关色温控制系统包括控制器5，以独立地控制每个电源电流的占空比和振幅中的一者或两者。每个电源电流的占空比或振幅通过所述控制器5改变，与至少一个其他电源电流的占空比或振幅呈非线性关系，以在所述LED照明系统所需要的组合光通量处产生所述LED照明系统所需要的组合相关色温。
在整个本说明书中，术语“组合的”、“混合的”、“总体”及类似的术语用于描述LED照明系统作为总体的相关色温(CCT)、光通量和其它参数，这些参数由形成LED照明系统一部分的独立LED光源的相应参数的组合而产生。术语“设置”和“目标”以及“需要的”在本说明书中也用于表明系统参数的需要设定值。
所述非线性关系考虑了每个LED对LED照明系统2的组合相关色温的热效应。在一些实施例中，所述非线性关系考虑了一个或多个LED光源的以下性质中的一个或多个：相关色温、光通量、结点温度、以及其它LED光源的热效应。
通常，LED光源安装在一个或多个散热器上。在这些情况下，所述非线性关系考虑了一个或多个散热器的热阻。
一般地，所述非线性关系由以下方程定义：
Figure BDA0001163950730000091
其中：
CCTM为LED照明系统的组合相关色温；
CCT1为第一LED光源的相关色温；
CCTn为第n LED光源的相关色温；
Φ1为第一LED光源的平均光通量；和
Φn为第n LED光源的平均光通量。
在一个实施例中，LED照明系统2具有暖白光LED光源3和冷白光LED光源4。在这种情况下，所述非线性关系由以下方程定义：
Figure BDA0001163950730000092
其中：
CCTM为LED照明系统的组合相关色温；
CCTW为暖白光LED光源的相关色温；
CCTC为冷白光LED光源的相关色温；
ΦW为暖白光LED光源的平均光通量；和
ΦC为冷白光LED光源的平均光通量。
一个或多个LED光源的平均光通量是相应LED光源的占空比比率的函数。一个或多个LED光源的平均光通量也是一个或多个恒定参数的函数。所述一个或多个恒定参数由测量得到。这些关系的更详细的实施例将在下文进行描述。
一个或多个LED光源的相关色温是相应LED光源的总占空比比率的函数。
在一个实施例中，一个或多个LED光源的相关色温是相应LED光源的最小相关色温和最大相关色温的函数，所述最小和最大相关色温是相应LED光源的总占空比比率的函数。在另一个实施例中，一个或多个LED光源的相关色温是相应LED光源的总占空比比率的多项式函数。
在一个实施例中，所述控制器5包括数字解算器，以依据非线性关系，来确定在需要的组合光通量处提供需要的组合相关色温所要求的每个电源电流的占空比或振幅。
在另一个实施例中，在查询表中包含依据非线性关系，提供相应的组合相关色温和组合光通量所要求的每个电源电流的占空比或振幅。在这个实施例中，所述控制器5从查询表中选择在需要的组合光通量处提供需要的组合相关色温所要求的每个电源电流的占空比或振幅。
在一些实施例中，每个电源电流的振幅是不变的。因此，改变电源电流的占空比，以在需要的组合光通量处提供需要的组合相关色温。
在一个实施例中，所述控制器5为每个电源电流产生单独的脉冲宽度调制信号。在一个具体的实施中，如图5中最好的显示，所述相关色温控制系统1包括用于每个电源电流的MOSFET驱动器6和7。每个MOSFET驱动器6和7接收相应的脉冲宽度调制信号，并根据所述相应的脉冲宽度调制信号调整相应的电源电流。更特别地，每个MOSFET驱动器6和7包括MOSFET开关，以调整电源电流。
如图7和9中最好的显示，所述相关色温控制系统1的一个实施例包括组合相关色温设置模块(CCT设置器)，用于为LED照明系统从用户接收用户定义的组合相关色温，并基于用户定义的组合相关色温来设置需要的组合相关色温。
若用户定义的组合相关色温高于LED照明系统的最大组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于最大组合相关色温。若用户定义的组合相关色温低于LED照明系统的最小组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于最小组合相关色温。然而，若用户定义的组合相关色温小于或等于最大组合相关色温，或者大于或等于最小组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于用户定义的组合相关色温。
所述相关色温控制系统也可具有内置其中的反馈特征。如图9中最好的显示，所述相关色温控制系统1包括光传感器，以测量组合相关色温，且如果组合相关色温和需要的组合相关色温之差大于预定的相关色温公差，则控制器5改变一个或多个电源电流的占空比或振幅，使得组合相关色温和需要的组合相关色温之差小于或等于预定的相关色温公差。
也如图7和9中最好的显示，所述相关色温控制系统1可包括组合光通量设置模块(通量设置器)，用于为LED照明系统从用户接收用户定义的组合光通量，并为LED照明系统设置需要的组合光通量。所述通量设置器可单独使用，或与CCT设置器组合使用。
若用户定义的组合光通量高于LED照明系统的最大组合光通量，则设置需要的组合光通量使其等于最大组合光通量。若用户定义的组合光通量低于LED照明系统的最小组合光通量，则设置需要的组合光通量使其等于最小组合光通量。然而，若用户定义的组合光通量小于或等于最大组合光通量，或者大于或等于最小组合光通量，则设置需要的组合光通量使其等于用户定义的组合光通量。
如图9中最好的显示，所述相关色温控制系统1可包括温度传感器，以测量LED光源的结点温度，且若结点温度高于LED光源的最大额定结点温度，则减小需要的组合光通量。所述相关色温控制系统还可包括光度传感器，以测量组合光通量，且如果组合光通量和需要的组合光通量之差大于预定的光通量公差，则控制器改变一个或多个电源电流的占空比或振幅，使得组合光通量和需要的组合光通量之差小于或等于预定的光通量公差。
上述的相关色温控制系统1可为模块的形式，所述模块可被添加至现有的LED照明系统。上述的相关色温控制系统1也可为LED照明系统一部分的形式，无论相关色温控制系统1是与LED照明系统一体成型还是为LED照明系统的可移除部分。
本发明还提供控制具有至少两个不同相关色温的LED光源的LED照明系统的相关色温的一种方法。一个优选实施例为控制具有至少两个不同相关色温的LED光源3和4的LED照明系统2的相关色温的方法。如上所述，所述LED照明系统1具有由至少两个LED光源3和4的不同相关色温的组合所产生的组合相关色温，以及由至少两个LED光源3和4的光通量的组合所产生的组合光通量，其中每个LED光源提供有电源电流。所述方法的优选实施例包括通过以下独立地控制每个电源电流的占空比和振幅中的一者或两者：与至少一个其他电源电流的占空比或振幅呈非线性关系，改变每个电源电流的占空比或振幅，以在所述LED照明系统所需要的组合光通量处产生所述LED照明系统所需要的组合相关色温。
所述方法包括考虑当改变每个电源电流的占空比或振幅时，每个LED对LED照明系统2的组合相关色温的热效应。在一些实施例中，所述方法包括考虑当改变每个电源电流的占空比或振幅时，一个或多个LED光源的以下性质中的一个或多个：相关色温、光通量、结点温度、以及其它LED光源的热效应。
在LED光源安装在一个或多个散热器上的情况，所述方法包括考虑当改变每个电源电流的占空比或振幅时，一个或多个散热器的热阻。
一般地，所述方法包括用以下方程计算所述非线性关系：
Figure BDA0001163950730000121
其中：
CCTM为LED照明系统的组合相关色温；
CCT1为第一LED光源的相关色温；
CCTn为第n LED光源的相关色温；
Φ1为第一LED光源的平均光通量；和
Φn为第n LED光源的平均光通量。
在一个实施例中，LED照明系统2具有暖白光LED光源3和冷白光LED光源4。在这种情况下，所述方法包括用以下方程计算所述非线性关系：
Figure BDA0001163950730000122
其中：
CCTM为LED照明系统的组合相关色温；
CCTW为暖白光LED光源的相关色温；
CCTC为冷白光LED光源的相关色温；
ΦW为暖白光LED光源的平均光通量；和
ΦC为冷白光LED光源的平均光通量。
所述方法包括作为相应LED光源的占空比比率的函数，计算一个或多个LED光源的平均光通量。所述方法也包括作为一个或多个恒定参数的函数，计算一个或多个LED光源的平均光通量。所述方法还包括由测量得到所述一个或多个恒定参数。这些关系的更详细的实施例将在下文进行描述。
所述方法包括作为相应LED光源的总占空比比率的函数，计算一个或多个LED光源的相关色温。
在一个实施例中，所述方法包括作为相应LED光源的最小相关色温和最大相关色温的函数，计算一个或多个LED光源的相关色温，作为相应LED光源的总占空比比率的函数，计算所述最小和最大相关色温。在另一个实施例中，所述方法包括作为相应LED光源的总占空比比率的多项式函数，计算一个或多个LED光源的相关色温。
在一个实施例中，所述方法包括依据非线性关系，用数字解算器计算在需要的光通量处提供需要的组合相关色温所要求的每个电源电流的占空比或振幅。
在另一个实施例中，在查询表中包含依据非线性关系，提供相应的组合相关色温和组合光通量所要求的每个电源电流的占空比或振幅，且所述方法包括从查询表中选择在需要的组合光通量处提供需要的组合相关色温所要求的每个电源电流的占空比或振幅。
在一些实施例中，所述方法包括将每个电源电流的振幅固定至恒定值。因此，所述方法包括改变电源电流的占空比，以在需要的组合光通量处提供需要的组合相关色温。
在一个实施例中，所述方法包括为每个电源电流产生单独的脉冲宽度调制信号。在一个具体的实施中，如上所述，MOSFET驱动器6和7用于接收相应的脉冲宽度调制信号，并根据所述相应的脉冲宽度调制信号调整相应的电源电流。
在一个实施例中，所述方法包括为LED照明系统从用户接收用户定义的组合相关色温，并基于用户定义的组合相关色温来设置需要的组合相关色温。
若用户定义的组合相关色温高于LED照明系统的最大组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于最大组合相关色温。若用户定义的组合相关色温低于LED照明系统的最小组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于最小组合相关色温。然而，若用户定义的组合相关色温小于或等于最大组合相关色温，或者大于或等于最小组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于用户定义的组合相关色温。
在一个实施例中，所述方法包括测量组合相关色温，且如果组合相关色温和需要的组合相关色温之差大于预定的相关色温公差，则改变一个或多个电源电流的占空比或振幅，使得组合相关色温和需要的组合相关色温之差小于或等于预定的相关色温公差。
在一个实施例中，所述方法包括为LED照明系统从用户接收用户定义的组合光通量，并为LED照明系统设置需要的组合光通量。
若用户定义的组合光通量高于LED照明系统的最大组合光通量，则设置需要的组合光通量使其等于最大组合光通量。若用户定义的组合光通量低于LED照明系统的最小组合光通量，则设置需要的组合光通量使其等于最小组合光通量。然而，若用户定义的组合光通量小于或等于最大组合光通量，或者大于或等于最小组合光通量，则设置需要的组合光通量使其等于用户定义的组合光通量。
在一个实施例中，所述方法包括测量LED光源的结点温度，且若结点温度高于LED光源的最大额定结点温度，则减小需要的组合光通量。所述方法也可包括测量组合光通量，且如果组合光通量和需要的组合光通量之差大于预定的光通量公差，则改变一个或多个电源电流的占空比或振幅，使得组合光通量和需要的组合光通量之差小于或等于预定的光通量公差。
本发明还提供一种其上储存有可执行程序的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述程序指示处理器执行控制LED照明系统的相关色温的方法，例如上述方法的实施例。所述非暂时性计算机可读存储介质包括但不限于：移动式存储模块(例如闪存芯片)，包括在用于LED照明系统的控制器电路中的存储模块，以及可由服务器接入的存储模块，用户可通过所述服务器下载所述可执行程序。
现将呈现实施例的更详细的技术描述，其中所述LED照明系统1具有两个不同的相应CCT的LED光源。特别地，所述LED照明系统为双色白光LED灯，其具有5000K的冷白光LED光源和2700K的暖白光LED光源。必须强调的是，该具体的实施例仅仅是一个实施例，仅为举例说明的目的而描述，且本发明并不局限于该具体的实施例的特征。本发明应用于具有多于两个光源且非白色的光源的LED照明系统。
(1)双色可变CCT白光LED系统的非线性CCT函数
Figure BDA0001163950730000141
方程3代表混合CCTM(从双色LED灯发射出的全部光的相关色温)的非线性函数，其将单独LED光源的光通量和CCT与混合光的光通量和CCT连接在一起。在此，Φw和CCTW分别为暖白光LED光源的平均光通量和CCT值，ΦC和CCTC分别为冷白光LED光源的光通量和CCT值。与基于方程(1)或(2)的线性方法不同，其中CCTW和CCTC为假定的常数，在此，CCTW和CCTC为操作条件(也就是电流、结点温度和占空比D)的函数。这是重要的，因为实际上，LED光源的CCT高度依赖于其结点温度和电流振幅。
(2)在双色白光LED灯中LED的经验发光模型
LED的结点温度受到其电流水平、驱动技术、散热器尺寸和环境温度的影响。对于双色白光LED灯，冷白光LED光源的结点温度受到暖白光LED光源的操作状态的影响，反之亦然。在本发明实施例中使用的发光和CCT模型中解释这样的热相关效应。
(i)实验测量
基于通过实验测量从LED光源得到的结果，建立数学发光模型。实验工作要求将冷白光和暖白光LED光源两者安装在同一个散热器上，并且在其上打开。当测量在一个LED光源上进行时，剩下的LED光源被黑色橡胶覆盖，所述黑色橡胶阻止其/它们的光通量发射至周围空间中。图2(a)示出了冷白光LED在DW＝0和DW＝1(DW为暖白光LED的占空比)这两种条件下的光通量与占空比DC。图2(b)示出了暖白光LED在DC＝0(关掉冷白光)和DC＝1(完全打开冷白光)这两种条件下的光通量与占空比DW。
(ii)指数函数曲线拟合
利用得到的实验结果，将光通量的性质数学建模。对于这种情况，用图2(a)，冷白光LED在一个实施例中建模如下：
Figure BDA0001163950730000151
其中ΦC为冷白光LED的光通量，ΦC0和αC为可由测量得到的恒定参数，以及βC为与暖白光LED的占空比相关的变量，即DW。类似地，在图2(b)中给出的暖白光LED的性质在一个实施例中建模如下：
Figure BDA0001163950730000152
考虑暖白光LED的操作范围为DW，min≤DW≤DW，max和冷白光LED的操作范围为DC，min≤DC≤DC，max，方程4a和4b可重新写成：
Figure BDA0001163950730000153
Figure BDA0001163950730000154
方程5a给出了在任意DC和DW值的冷白光LED的光通量，其中DW对影响冷白光LED结点温度的热能做出贡献。在此，通过可由结果推导得出的βC,max和βC,min的线性插值得到任意DW的梯度βC。方程5b为暖白光LED的对应方程。
(3)在双色白光LED灯中LED的经验CCT模型
类似于发光模型，每个LED光源对剩下光源的热相关效应在CCT模型中说明。
(i)冷白光LED
由于暖白光LED被黑色橡胶覆盖，冷白光LED的最大和最小CCT值(即CCTC,max和CCTC,min)作为总占空比DT的函数被测量，其中0≤DT＝DC+DW≤2。对于DT的任意值，有DC和DW的两个组合将各自导致最大和最小CCT值。为了得到最大CCT对DT的图，考虑以下方程：
Figure BDA0001163950730000161
为了测量相对DT的最小CCT图，考虑以下方程：
Figure BDA0001163950730000162
利用测量的最大和最小CCT，冷白光LED在任意DT的平均CCT可用以下方程计算：
Figure BDA0001163950730000163
图3示出了平均CCT的图，该平均CCT由测量的最大和最小CCT，用方程7计算得出。
冷白光LED的平均CCT可用分段线性解法建模为：
Figure BDA0001163950730000164
若需要更精确的CCT模型，可以使用多项式曲线拟合，其得到这种一般形式的数学表达：
Figure BDA0001163950730000165
(ii)暖白光LED
由于冷白光LED被黑色橡胶覆盖，因此测量暖白光LED的最大和最小CCT值(即CCTW,max和CCTW,min)。考虑用于设置冷白光和暖白光LED的占空比的以下方程：
Figure BDA0001163950730000166
Figure BDA0001163950730000167
然后，可由以下方程计算暖白光LED的平均CCT：
Figure BDA0001163950730000168
图4示出了由测量的最大和最小CCT值计算的暖白光LED的平均CCT的图。其可建模为：
Figure BDA0001163950730000169
(4)双色白光LED光源灯的完整发光和CCT模型
双色LED系统的总光通量ΦM(DC,DW)为暖白光和冷白光LED两者的组合光通量，且通过考虑方程5a和5b，方程可表达为：
Figure BDA0001163950730000171
考虑到冷白光LED和暖白光LED的CCT由方程8和12表示，所述双色LED系统的混合(或组合)CCTM可以表示为：
Figure BDA0001163950730000172
(5)实验结果
(i)实验安装
图5示出了实验电路的基础图。利用输入至电路的需要的组合通量ΦM(设置)和需要的组合相关色温CCTM(设置)，微型控制器(如STC 11F60XE-35I-PLCC44，其包括基于软件的数字解算器)产生两个独立的PWM信号，通过MOSFET驱动器(如MC33512)传送给MOSFET开关，以便根据本发明的实施例进行必需的控制，所述MOSFET驱动器用于调节冷白光LED(如GW5BNC15L02)和暖白光LED(如GW5BTF27K00)的亮度。将冷白光和暖白光LED的电流振幅精确地设置在0.5A和0.5A。两个LED都安装在同一个热阻为6.3K/W的散热器上。在总体(或组合)ΦM和CCTM方面，用光谱仪(如PMS-50)测量两个LED光源的组合光。
(ii)数字解算器
基于软件的数字解算器产生双色灯所需要的占空比DC和DW，以根据需要的组合光通量ΦM(设置)和需要的组合相关色温CCTM(设置)的输入值产生需要的组合CCT和组合光通量。
(iii)实验结果和讨论
比较根据本发明实施例的方法和现有线性方法的特别需要的组合光通量的设定值(即ΦM(设置)＝50lm；100lm；150lm；200lm；250lm；和300lm)和组合CCT的设定值(即CCTM(设置)＝3000K；3500K；4000K；4500K；和5000K)。一共有30种可能的目标设定值的组合。
图6(a)和6(b)描绘了双色白光LED灯的组合光通量和组合CCT的实验测量值，它们分别由现有线性方法和本发明实施例提供的非线性方法得到。明显地，根据本发明实施例的非线性方法导致双色可变LED照明系统的显著更精确的通量和CCT控制。在图6(a)和6(b)中，需要的组合CCT和需要的组合光通量称为“目标”，在图中表示为正方形。实际或测量的组合CCT以及实际或测量的组合光通量称为“测量”，在图中表示为圆形。
(6)操作流程
图7示出了根据本发明，独立地控制双色LED灯的色温和光通量的方法实施例的流程图(“开回路方法”)。必须首先将光通量ΦM(用户)和相关色温CCTM(用户)的用户定义设定值的集合输入到系统中。然后，控制系统分别通过通量设置器和CCT设置器，假设用户定义设定值为实际需要的系统设定值ΦM(设置)和CCTM(设置)。因为LED系统的颜色和光通量随着电源和结点温度非线性地变化，它们的可控制范围依赖于电源、装置的热阻和所用散热器。必要地，必须将需要的设定值选择在所控制范围内，所述范围由根据本发明实施例的非线性调光方法预先确定。在使用中，它们必须落在ΦM(min)<ΦM(设置)<ΦM(max)的计算通量范围以及CCTM(min)<CCTM(设置)<CCTM(max)的计算CCT范围之内。否则，调整需要的设定值ΦM(设置)和CCTM(设置)至这些限定范围内将由通量设置器和CCT设置器进行。
一旦需要设定值ΦM(设置)和CCTM(设置)的值在需要的限定范围内，将它们传送至根据本发明实施例的非线性调光方法，以解出DW和DC的需要的值，用于分别控制暖白光LED和冷白光LED，以获得双色LED灯的需要的组合光强度(组合光通量)和组合CCT。可以通过以下方法实现用根据本发明实施例的非线性调光方法进行的DW和DC的计算：
(a)在方程13和14中给出的非线性方程的实时计算或它们通过模拟或数字化手段(如FPGA、微型处理器、IC等)的变体；或
(b)具有DW和DC的预先保存值的查询表，这些预先保存值用于根据本发明的方法实施例的需要CCTM(设置)和ΦM(设置)的不同组合。
图8示出了由根据本发明实施例的非线性调光方法所产生的DW和DC的两种可能形式。在LED与脉冲宽度调制(PWM)型驱动器相关联的双色灯的情况中，直接用DW和DC的PWM信号进行调光，如图8的左侧所示。对于LED与振幅调制(AM)型驱动器相关联的双色灯，暖白光LED和冷白光LED的电流基准将为DW和DC的平均形式，并分别由IW和IC给出，如图8的右侧所示。
图9示出了根据本发明的方法实施例的具有温度、CCT和光通量反馈控制的流程图，所述方法用于基于用户定义的输入ΦM(用户)和CCTM(用户)，独立地控制双色LED灯的组合相关色温和组合光强(组合光通量)(“闭合回路方法”)。设置需要的设定值为ΦM(设置)＝ΦM(用户)-ΔΦ(ΔΦ的初始值为0)和CCTM(设置)＝CCTM(用户)。类似于在图7和上面所描述的开回路方法，在此必须将需要设定值选择在所控制的ΦM(min)<ΦM(设置)<ΦM(max)的通量范围和CCTM(min)<CCTM(设置)<CCTM(max)的CCT范围之内。否则，将需要设定值ΦM(设置)和CCTM(设置)调整至限定的范围内。然后，根据本发明实施例的非线性关系用于解出DW和DC的需要值，然后将这些值传送至双色LED灯，以控制它的组合光强(组合光通量)和组合CCT。
在这个包括反馈温度控制的实施例中，直接通过安装在散热器上的温度传感器，或间接通过其它计算手段，即时测量散热器温度，并将其传送至控制回路。通过散热器温度，可用系统的已知热模型，计算所测的LED结点温度。然后，将所述结点温度针对LED的额定结点温度进行核对。若所述结点温度超过了可允许的最大温度，向下调整需要组合光通量，以减小LED的电源。若结点温度低于或等于所述额定值，则不改变组合光通量的需要设定值。
已知相关色温和光通量可由CIE 1931三色刺激值X、Y和Z表示。为了在本实施例中采用这些参数，需要具有光谱响应的光传感器，该光谱响应与CIE 1931颜色匹配功能相匹配。若准确地知道LED的结点温度，由于包括该光传感器，双色LED灯的高度颜色和光通量准确性是可能的。在这个实施例中，将所测量的灯CCT—CCTM(测量)与需要的值CCTM(设置)进行对比，且将它们的差针对ANSI标准C78.377进行核对。若差大于在ANSI标准C78.377中规定的可接受公差，则将值供应给上述根据本发明实施例的非线性关系,以调整双色LED灯的占空比，使得CCTM(测量)和CCTM(设置)之间的偏差在可接受公差之内。
本实施例中还包括光度检查，以确保所测的组合光通量在由制造商所规定的可接受公差之内。在此，将测量的组合光通量ΦM(测量)与需要的组合光通量ΦM(设置)进行对比，且将它们的差针对可接受公差进行核对。若差大于可接受公差，则将值供应给上述根据本发明实施例的非线性关系，以调整双色LED灯的占空比，使得ΦM(测量)和ΦM(设置)之间的偏差在可接受公差之内。
(7)比色法
根据比色法，光源的三色刺激值(X,Y,Z)和色度(x,y,z)之间的关系可写成：
Figure BDA0001163950730000201
方程C1可重写为：
Figure BDA0001163950730000202
或
Figure BDA0001163950730000203
从RGB LED灯发射出的光的总体三色刺激值(其为相应光源的总和)为：
Figure BDA0001163950730000204
Figure BDA0001163950730000205
因为三色刺激值Y表示亮度，其与光通量Φv成正比，方程C5和C6可重写为：
Figure BDA0001163950730000212
Figure BDA0001163950730000213
在上述两个表达式中，RGB LED灯的颜色和光通量的控制可以表达为：
Figure BDA0001163950730000214
混合光(或组合光)的色度坐标为由光通量(ΦR,ΦG,ΦB)因子加权的单独色度坐标(xR,xG,xB)的组合。在色度图中RGB颜色混合的原则如图10所示。图10示出了带有色度坐标(xR,yR)、(xG,yG)、(xB,yB)的RGB颜色的混合。用线连接三个色度点。位于线内的区域表示可通过混合三种RGB颜色产生的所有颜色。
产生各种各样颜色的能力是显示器的重要品质。应注意，由于RGB LED的峰值波长随着结点温度而变化，三个色度点(xR,yR)、(xG,yG)、(xB,yB)将随着电源和结点温度而移动，如图11所示。期望由RGB源提供的所控制颜色区域尽可能地大，以产生能够显示不同色调的显示器/灯。可由一组RGB源产生的所控制颜色区域表示所控制颜色的全部范围。所控制颜色区域为多边形，定位在色度图的边界之内。
用于控制混合LED照明系统的组合CCT和组合光通量的现有系统和方法没有包括电流和温度变化对LED光源的颜色特性的影响。假设暖光源和冷光源的参考CCT(分别为CCT低和CCT高)为常数，且独立于电流水平和结点温度。因此，现有控制系统和方法中，没有考虑这些因素在光通量和CCT的控制中的影响。现有系统和方法中CCT的控制一直通过权重因子W或占空比D的线性调整，分别基于现有方程1和2来进行。
现有系统和方法也不考虑灯的光混合物的光通量、颜色、电流、温度和占空比之间的关系。在这些现有的系统和方法中，光混合物的CCT用由冷光LED光源产生的光和暖光LED光源生产的光的简单线性平均函数进行预测，所述光混合物来自于包括低和高CCT LED光源的灯。在宽范围调光的情况下，这种类型的预测是不准确的，且其中温度变化的CCT控制，因此为温度依赖性的CCT变化是显著的。
由于在灯内的两个或多个LED光源共享同一个散热器，并被一起驱动，但单独进行控制，因此一个LED光源将对其他LED光源的CCT特性产生热影响。现有的系统和方法在它们的方法中，忽略了对每个LED光源的CCT的相互热相关性的这种影响。
相比之下，在本发明实施例的系统和方法中，通过调整LED的占空比和/或电流水平，独立地控制光混合物的CCT和光通量，所述光混合物由例如由暖光和冷光LED光源构成的白光LED灯发射。用非互补驱动方法驱动LED，这并不要求必须交替地驱动两个LED阵列。此外，根据本发明实施例，来自两个LED阵列的光混合物的调光和CCT控制基于灯的光混合物的光通量、颜色、电流、温度、占空比和相互热相关性影响的非线性关系。
应理解，前述实施例仅仅是用于描述本发明原则的示例性实施例，且本发明并不仅仅局限于此。本领域普通技术人员可产生各种变体和修改，而不脱离本发明的精神和本质，且这些变体和修改也涵盖在本发明的范围之内。因此，尽管已经参照具体实例描述了本发明，但是本领域技术人员可理解，本发明可以许多其它形式呈现。本领域技术人员还应理解，已描述的各种实例的特征可以其它的组合形式进行组合。
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Claims (26)

1.一种相关色温控制系统，所述相关色温控制系统用于具有至少两个不同相关色温的LED光源的LED照明系统，所述LED照明系统具有由所述至少两个LED光源的不同相关色温的组合所产生的组合相关色温，所述LED照明系统具有由所述至少两个LED光源的光通量的组合所产生的组合光通量，每个LED光源提供有电源电流，所述相关色温控制系统包括控制器，以独立地控制每个电源电流的占空比和振幅中的一者或两者，每个电源电流的占空比或振幅通过所述控制器改变，与至少一个其他电源电流的占空比或振幅呈非线性关系，以在所述LED照明系统所需要的组合光通量处产生所述LED照明系统所需要的组合相关色温，其中所述非线性关系由以下方程定义：
Figure FDA0002146928750000011
其中：
CCTM为所述LED照明系统的组合相关色温；
CCT1为第一LED光源的相关色温；
CCTn为第n LED光源的相关色温；
Φ1为第一LED光源的平均光通量；和
Φn为第n LED光源的平均光通量。
2.根据权利要求1所述的相关色温控制系统，其中所述非线性关系考虑了每个LED对所述LED照明系统的组合相关色温的热效应。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的相关色温控制系统，其中所述非线性关系考虑了一个或多个LED光源的以下性质中的一个或多个：相关色温、光通量、结点温度、以及其它LED光源的热效应。
4.根据权利要求1所述的相关色温控制系统，其中所述LED光源被安装在一个或多个散热器上，且所述非线性关系考虑了一个或多个散热器的热阻。
5.根据权利要求1所述的相关色温控制系统，其中所述LED照明系统具有暖白光LED光源和冷白光LED光源，且所述非线性关系由以下方程定义：
Figure FDA0002146928750000012
其中：
CCTM为所述LED照明系统的组合相关色温；
CCTW为暖白光LED光源的相关色温；
CCTC为冷白光LED光源的相关色温；
ΦW为暖白光LED光源的平均光通量；和
ΦC为冷白光LED光源的平均光通量。
6.根据权利要求3所述的相关色温控制系统，其中所述一个或多个LED光源的平均光通量是相应LED光源的占空比比率的函数。
7.根据权利要求6所述的相关色温控制系统，其中所述一个或多个LED光源的平均光通量是一个或多个恒定参数的函数。
8.根据权利要求7所述的相关色温控制系统，其中所述一个或多个恒定参数由测量得到。
9.根据权利要求3所述的相关色温控制系统，其中所述一个或多个LED光源的相关色温是相应LED光源的总占空比比率的函数。
10.根据权利要求9所述的相关色温控制系统，其中所述一个或多个LED光源的相关色温是相应LED光源的最小相关色温和最大相关色温的函数，所述最小和最大相关色温是相应LED光源的总占空比比率的函数。
11.根据权利要求3所述的相关色温控制系统，其中所述一个或多个LED光源的相关色温是相应LED光源的总占空比比率的多项式函数。
12.根据权利要求1所述的相关色温控制系统，其中所述控制器包括数字解算器，以依据所述非线性关系，来确定在需要的组合光通量处提供需要的组合相关色温所要求的每个电源电流的占空比或振幅。
13.根据权利要求1所述的相关色温控制系统，其中在查询表中包含依据所述非线性关系，提供相应的组合相关色温和组合光通量所要求的每个电源电流的占空比或振幅，且所述控制器从所述查询表中选择在需要的组合光通量处提供需要的组合相关色温所要求的每个电源电流的占空比或振幅。
14.根据权利要求1所述的相关色温控制系统，其中每个电源电流的振幅是不变的。
15.根据权利要求1所述的相关色温控制系统，其中所述控制器为每个电源电流产生单独的脉冲宽度调制信号。
16.根据权利要求15所述的相关色温控制系统，所述相关色温控制系统包括用于每个电源电流的MOSFET驱动器，所述MOSFET驱动器接收所述脉冲宽度调制信号，并依据所述脉冲宽度调制信号调制电源电流。
17.根据权利要求16所述的相关色温控制系统，其中每个MOSFET驱动器包括MOSFET开关，以调制电源电流。
18.根据权利要求1所述的相关色温控制系统，所述相关色温控制系统包括组合相关色温设置模块，用于为所述LED照明系统从用户接收用户定义的组合相关色温，并基于用户定义的组合相关色温来设置需要的组合相关色温。
19.根据权利要求18所述的相关色温控制系统，其中：
若所述用户定义的组合相关色温高于所述LED照明系统的最大组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于最大组合相关色温；
若所述用户定义的组合相关色温低于所述LED照明系统的最小组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于最小组合相关色温；和
若所述用户定义的组合相关色温小于或等于最大组合相关色温，或者大于或等于最小组合相关色温，则设置需要的组合相关色温使其等于所述用户定义的组合相关色温。
20.根据权利要求1所述的相关色温控制系统，所述相关色温控制系统包括光传感器，以测量所述组合相关色温，且如果所述组合相关色温和所述需要的组合相关色温之差大于预定的相关色温公差，则所述控制器改变一个或多个电源电流的占空比或振幅，使得所述组合相关色温和所述需要的组合相关色温之差小于或等于预定的相关色温公差。
21.根据权利要求1所述的相关色温控制系统，所述相关色温控制系统包括组合光通量设置模块，用于为所述LED照明系统从用户接收用户定义的组合光通量，并为所述LED照明系统设置所述需要的组合光通量。
22.根据权利要求21所述的相关色温控制系统，其中：
若所述用户定义的组合光通量高于所述LED照明系统的最大组合光通量，则设置所述需要的组合光通量使其等于最大组合光通量；
若所述用户定义的组合光通量低于所述LED照明系统的最小组合光通量，则设置所述需要的组合光通量使其等于最小组合光通量；和
若所述用户定义的组合光通量小于或等于最大组合光通量，或者大于或等于最小组合光通量，则设置所述需要的组合光通量使其等于所述用户定义的组合光通量。
23.根据权利要求1所述的相关色温控制系统，所述相关色温控制系统包括温度传感器，以测量LED光源的结点温度，且若所述结点温度高于所述LED光源的最大额定结点温度，则减小所述需要的组合光通量。
24.根据权利要求1所述的相关色温控制系统，所述相关色温控制系统包括光度传感器，以测量组合光通量，且如果所述组合光通量和所述需要的组合光通量之差大于预定的光通量公差，则所述控制器改变一个或多个电源电流的占空比或振幅，使得所述组合光通量和所述需要的组合光通量之差小于或等于预定的光通量公差。
25.一种控制LED照明系统的相关色温的方法，所述LED照明系统具有至少两个不同相关色温的LED光源，所述LED照明系统具有由至少两个LED光源的不同相关色温的组合所产生的组合相关色温，所述LED照明系统具有由至少两个LED光源的光通量的组合所产生的组合光通量，每个LED光源提供有电源电流，所述方法包括通过与至少一个其他电源电流的占空比或振幅呈非线性关系，改变每个电源电流的占空比或振幅，来独立地控制每个电源电流的占空比和振幅中的一者或两者，以在所述LED照明系统所需要的组合光通量处产生所述LED照明系统所需要的组合相关色温，其中所述非线性关系由以下方程定义：
Figure FDA0002146928750000041
其中：
CCTM为所述LED照明系统的组合相关色温；
CCT1为第一LED光源的相关色温；
CCTn为第n LED光源的相关色温；
Φ1为第一LED光源的平均光通量；和
Φn为第n LED光源的平均光通量。
26.一种其上储存有可执行程序的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述程序指示处理器执行根据权利要求25所述的方法。
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