CN110072316A - 多通道led光源的光谱型反馈控制方法、控制器及系统 - Google Patents
多通道led光源的光谱型反馈控制方法、控制器及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本公开提供了多通道LED光源的光谱型反馈控制方法、控制器及系统。其中，多通道LED光源的光谱型反馈控制方法，包括：监测多通道LED光源发出的实际光谱，获得相应的测量光谱Sm(λ)；计算测量光谱Sm(λ)与目标光谱St(λ)之间的相对误差ε(λ)，其中，相对误差ε(λ)等于目标光谱St(λ)与测量光谱Sm(λ)之差与目标光谱St(λ)的比值；λ表示可见光波长；按照各LED通道的峰值波长位置pi对ε(λ)进行分解，获得ε(λ)在各峰值波长位置处的相对误差ε(pi)；其中，i表示第i个LED通道；依次计算各LED通道经补偿后的新驱动值；测得补偿后的测量光谱，对测量光谱重复步骤S2～S4，直至相对误差ε(λ)在各LED通道峰值波长位置处的相对误差ε(pi)满足|ε(pi)|<ε0，最终获得经过反馈处理后的测量光谱。
Description
技术领域
本公开属于LED照明领域，尤其涉及一种多通道LED光源的光谱型反馈控制方法、控制器及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
LED光源凭借绿色、节能、长寿等优势已在诸多领域得到了广泛应用，尤其是其便捷的调光方式和光谱的窄带特性为组合多通道LED获得光谱可调的光源提供了极大便利。光谱作为光源最为本质的表征参数决定了其绝大多数的照明品质，如相关色温、显色性、光效、非视觉生物效应等。由此，可通过多通道LED光源对光源光谱进行优化设计以满足人们的特定照明需求。
发明人发现，LED光源的发光光谱会随结温、老化和外界环境条件的改变产生一定的变化，进而导致多通道LED光源的混合光谱偏离最初设计的目标光谱，而且已有的基于多通道LED光源的光谱匹配和光谱优化方法尚缺乏相应的反馈控制机制。
发明内容
为了解决上述问题，本公开的第一个方面提供一种多通道LED光源的光谱型反馈控制方法，其只需依据参与混色LED通道的峰值波长对测量光谱与目标光谱之间的相对误差进行分解，并依次对相应LED通道的驱动值进行补偿，此方法操作简便，易于集成到已有的光谱匹配和光谱优化方法中，从而使得匹配和优化出的目标光谱始终维持在相同水平。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种多通道LED光源的光谱型反馈控制方法，包括：
S1：监测多通道LED光源发出的实际光谱，获得相应的测量光谱Sm(λ)；
S2：计算测量光谱Sm(λ)与目标光谱St(λ)之间的相对误差ε(λ)，其中，相对误差ε(λ)等于目标光谱St(λ)与测量光谱Sm(λ)之差与目标光谱St(λ)的比值；λ表示可见光波长；
S3：按照各LED通道的峰值波长位置pi对ε(λ)进行分解，获得ε(λ)在各峰值波长位置处的相对误差ε(pi)；其中，i表示第i个LED通道；i为大于或等于2的正整数；
S4：依次计算各LED通道经补偿后的新驱动值：
式中，di,new为第i个LED通道补偿后的新驱动值，di,o为第i个LED通道补偿前的驱动值，Δd为驱动值补偿量，ε0为设定的光谱误差容限；
S5：测得补偿后的测量光谱，对测量光谱重复步骤S2～S4，直至相对误差ε(λ)在各LED通道峰值波长位置处的相对误差ε(pi)满足|ε(pi)|<ε0，最终获得经过反馈处理后的测量光谱。
为了解决上述问题，本公开的第二个方面提供一种多通道LED光源的光谱型反馈控制器，其只需依据参与混色LED通道的峰值波长对测量光谱与目标光谱之间的相对误差进行分解，并依次对相应LED通道的驱动值进行补偿，此方法操作简便，易于集成到已有的光谱匹配和光谱优化方法中，从而使得匹配和优化出的目标光谱始终维持在相同水平。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种多通道LED光源的光谱型反馈控制器，包括：
测量光谱模块，其用于监测多通道LED光源发出的实际光谱，获得相应的测量光谱Sm(λ)；
相对误差计算模块，其用于计算测量光谱Sm(λ)与目标光谱St(λ)之间的相对误差ε(λ)，其中，相对误差ε(λ)等于目标光谱St(λ)与测量光谱Sm(λ)之差与目标光谱St(λ)的比值；λ表示可见光波长；
相对误差分解模块，其用于按照各LED通道的峰值波长位置pi对ε(λ)进行分解，获得ε(λ)在各峰值波长位置处的相对误差ε(pi)；其中，i表示第i个LED通道；i为大于或等于2的正整数；
驱动更新模块，其用于依次计算各LED通道经补偿后的新驱动值：
式中，di,new为第i个LED通道补偿后的新驱动值，di,o为第i个LED通道补偿前的驱动值，Δd为驱动值补偿量，ε0为设定的光谱误差容限；
相对误差判断模块，其用于当相对误差ε(λ)在各LED通道峰值波长位置处的相对误差ε(pi)满足|ε(pi)|<ε0时，最终获得并输出经过反馈处理后的测量光谱。
为了解决上述问题，本公开的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，其只需依据参与混色LED通道的峰值波长对测量光谱与目标光谱之间的相对误差进行分解，并依次对相应LED通道的驱动值进行补偿，此方法操作简便，易于集成到已有的光谱匹配和光谱优化方法中，从而使得匹配和优化出的目标光谱始终维持在相同水平。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述所述的多通道LED光源的光谱型反馈控制方法中的步骤。
为了解决上述问题，本公开的第四个方面提供一种多通道LED光源的光谱型反馈控制系统，其只需依据参与混色LED通道的峰值波长对测量光谱与目标光谱之间的相对误差进行分解，并依次对相应LED通道的驱动值进行补偿，此方法操作简便，易于集成到已有的光谱匹配和光谱优化方法中，从而使得匹配和优化出的目标光谱始终维持在相同水平。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种多通道LED光源的光谱型反馈控制系统，包括：
上述所述多通道LED光源的光谱型反馈控制器；
或上述所述的计算机可读存储介质。
本公开的有益效果是：
(1)本公开解决了当前LED光源因结温、老化程度和外界环境条件改变导致其光谱发生变化的不足，只需依据参与混色LED通道的峰值波长对测量光谱与目标光谱之间的相对误差进行分解，并依次对相应LED通道的驱动值进行补偿，此方法操作简便，易于集成到已有的光谱匹配和光谱优化方法中，从而使得匹配和优化出的目标光谱始终维持在相同水平。
(2)本公开维持了目标光谱的稳定性，提供了一种实时的反馈控制方法、控制器及控制系统，在光谱匹配和光谱优化方面，具有十分重要的应用价值。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例提供的多通道LED光源的光谱型反馈控制方法流程图。
图2是本公开实施例提供的目标光谱、初次测量光谱以及经反馈方法补偿后的光谱。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
本公开的目的在于克服LED光源的光谱随结温、老化和外界环境条件的改变而发生变化的问题，并克服已有的光谱匹配和光谱优化方法中缺乏相应的反馈控制机制之不足，为了维持目标光谱的稳定性，提供了一种实时的反馈控制方法、控制器及控制系统，在光谱匹配和光谱优化方面，具有十分重要的应用价值。
本实施例采用的多通道LED光源包含了多种单色LED，且所有LED均由PWM数字调光方式进行调光控制。需要说明的是，本公开并不局限于实施例中所采用的LED种类和调光方式，只要采用多通道LED光源以光谱可调为目的均适用于本公开。实施例将光谱优化方法获得的相关色温为7500K、照度为800lx、CIE一般显色指数为99的最优光谱作为目标光谱，其光谱辐射亮度分布如图2中“目标”所示。
如图1所示，本实施例的多通道LED光源的光谱型反馈控制方法，包括：
S1：监测多通道LED光源发出的实际光谱，获得相应的测量光谱Sm(λ)；
在具体实施中，在所述步骤S1中，通过光谱辐射计或光谱仪以一定的时间间隔t对多通道LED光源发出的实际光谱进行监测，获得相应的测量光谱Sm(λ)，这里将t设置为5分钟，需要说明的是t的设置并不局限于5分钟，可根据实际需要进行调整。
S2：计算测量光谱Sm(λ)与目标光谱St(λ)之间的相对误差ε(λ)，其中，相对误差ε(λ)等于目标光谱St(λ)与测量光谱Sm(λ)之差与目标光谱St(λ)的比值。
测得的点亮一段时间后的光谱辐射亮度分布如图2中“测量”所示，然后按照式(1)计算测量光谱Sm(λ)与目标光谱St(λ)之间的相对误差ε(λ)：
λ表示可见光波长，取值范围为380～780nm。
S3：按照各LED通道的峰值波长位置pi对ε(λ)进行分解，获得ε(λ)在各峰值波长位置处的相对误差ε(pi)；其中，i表示第i个LED通道；i为大于或等于2的正整数；
在具体实施中，在所述步骤S3中，根据各LED通道的光谱功率分布获取其峰值波长位置pi。
S4：依次计算各LED通道经补偿后的新驱动值：
式中，di,new为第i个LED通道补偿后的新驱动值，di,o为第i个LED通道补偿后的驱动值，Δd为驱动值补偿量，本实施中将其取为8，需要说明的是Δd的取值并不局限于8，可根据实际的LED发光特性进行适当的调整，ε0为设定的光谱误差容限，本实施中将其设定为0.03，同时需要说明的是ε0的取值并不局限于0.03，可根据实际光谱误差的需要对其进行适当的调整。
S5：测得补偿后的测量光谱，对测量光谱重复步骤S2～S4，直至相对误差ε(λ)在各LED通道峰值波长位置处的相对误差ε(pi)满足|ε(pi)|<ε0，最终获得经过反馈处理后的测量光谱。
用光谱辐射计或光谱仪测得补偿后的测量光谱；测量光谱重复执行步骤S2～S4，直至相对误差ε(λ)在各LED通道峰值波长位置处的相对误差ε(pi)满足|ε(pi)|<ε0，最终获得的经过反馈处理后的测量光谱如图2中“反馈”所示。
可见，本实施例提供的反馈方法能够很好地保持多通道LED光源的实际测量光谱与目标光谱之间的一致性。
本实施例解决了当前LED光源因结温、老化程度和外界环境条件改变导致其光谱发生变化的不足，只需依据参与混色LED通道的峰值波长对测量光谱与目标光谱之间的相对误差进行分解，并依次对相应LED通道的驱动值进行补偿，此方法操作简便，易于集成到已有的光谱匹配和光谱优化方法中，从而使得匹配和优化出的目标光谱始终维持在相同水平。
在另一实施例中，提供了一种多通道LED光源的光谱型反馈控制器。
多通道LED光源的光谱型反馈控制器，包括：
测量光谱模块，其用于监测多通道LED光源发出的实际光谱，获得相应的测量光谱Sm(λ)；
具体地，在所述测量光谱模块中，通过光谱辐射计或光谱仪以一定的时间间隔对多通道LED光源发出的实际光谱进行监测，获得相应的测量光谱Sm(λ)。
相对误差计算模块，其用于计算测量光谱Sm(λ)与目标光谱St(λ)之间的相对误差ε(λ)，其中，相对误差ε(λ)等于目标光谱St(λ)与测量光谱Sm(λ)之差与目标光谱St(λ)的比值；λ表示可见光波长；
相对误差分解模块，其用于按照各LED通道的峰值波长位置pi对ε(λ)进行分解，获得ε(λ)在各峰值波长位置处的相对误差ε(pi)；其中，i表示第i个LED通道；i为大于或等于2的正整数；
具体地，在所述相对误差分解模块中，根据各LED通道的光谱功率分布获取其峰值波长位置pi。
驱动更新模块，其用于依次计算各LED通道经补偿后的新驱动值：
式中，di,new为第i个LED通道补偿后的新驱动值，di,o为第i个LED通道补偿前的驱动值，Δd为驱动值补偿量，ε0为设定的光谱误差容限；
相对误差判断模块，其用于当相对误差ε(λ)在各LED通道峰值波长位置处的相对误差ε(pi)满足|ε(pi)|<ε0时，最终获得并输出经过反馈处理后的测量光谱。
本实施例解决了当前LED光源因结温、老化程度和外界环境条件改变导致其光谱发生变化的不足，只需依据参与混色LED通道的峰值波长对测量光谱与目标光谱之间的相对误差进行分解，并依次对相应LED通道的驱动值进行补偿，此方法操作简便，易于集成到已有的光谱匹配和光谱优化方法中，从而使得匹配和优化出的目标光谱始终维持在相同水平。
在另一实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的多通道LED光源的光谱型反馈控制方法中的步骤。
本实施例解决了当前LED光源因结温、老化程度和外界环境条件改变导致其光谱发生变化的不足，只需依据参与混色LED通道的峰值波长对测量光谱与目标光谱之间的相对误差进行分解，并依次对相应LED通道的驱动值进行补偿，此方法操作简便，易于集成到已有的光谱匹配和光谱优化方法中，从而使得匹配和优化出的目标光谱始终维持在相同水平。
在另一实施例中，提供了一种多通道LED光源的光谱型反馈控制系统，包括：
如上述所述多通道LED光源的光谱型反馈控制器；
或上述所述的计算机可读存储介质。
本实施例解决了当前LED光源因结温、老化程度和外界环境条件改变导致其光谱发生变化的不足，只需依据参与混色LED通道的峰值波长对测量光谱与目标光谱之间的相对误差进行分解，并依次对相应LED通道的驱动值进行补偿，此方法操作简便，易于集成到已有的光谱匹配和光谱优化方法中，从而使得匹配和优化出的目标光谱始终维持在相同水平。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多通道LED光源的光谱型反馈控制方法，其特征在于，包括：
S1：监测多通道LED光源发出的实际光谱，获得相应的测量光谱Sm(λ)；
S2：计算测量光谱Sm(λ)与目标光谱St(λ)之间的相对误差ε(λ)，其中，相对误差ε(λ)等于目标光谱St(λ)与测量光谱Sm(λ)之差与目标光谱St(λ)的比值；λ表示可见光波长；
S3：按照各LED通道的峰值波长位置pi对ε(λ)进行分解，获得ε(λ)在各峰值波长位置处的相对误差ε(pi)；其中，i表示第i个LED通道；i为大于或等于2的正整数；
S4：依次计算各LED通道经补偿后的新驱动值：
式中，di,new为第i个LED通道补偿后的新驱动值，di,o为第i个LED通道补偿前的驱动值，Δd为驱动值补偿量，ε0为设定的光谱误差容限；
S5：测得补偿后的测量光谱，对测量光谱重复步骤S2～S4，直至相对误差ε(λ)在各LED通道峰值波长位置处的相对误差ε(pi)满足|ε(pi)|<ε0，最终获得经过反馈处理后的测量光谱。
2.如权利要求1所述的一种多通道LED光源的光谱型反馈控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，通过光谱辐射计或光谱仪以一定的时间间隔对多通道LED光源发出的实际光谱进行监测，获得相应的测量光谱Sm(λ)。
3.如权利要求1所述的一种多通道LED光源的光谱型反馈控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，根据各LED通道的光谱功率分布获取其峰值波长位置pi。
4.一种多通道LED光源的光谱型反馈控制器，其特征在于，包括：
测量光谱模块，其用于监测多通道LED光源发出的实际光谱，获得相应的测量光谱Sm(λ)；
相对误差计算模块，其用于计算测量光谱Sm(λ)与目标光谱St(λ)之间的相对误差ε(λ)，其中，相对误差ε(λ)等于目标光谱St(λ)与测量光谱Sm(λ)之差与目标光谱St(λ)的比值；λ表示可见光波长；
相对误差分解模块，其用于按照各LED通道的峰值波长位置pi对ε(λ)进行分解，获得ε(λ)在各峰值波长位置处的相对误差ε(pi)；其中，i表示第i个LED通道；i为大于或等于2的正整数；
驱动更新模块，其用于依次计算各LED通道经补偿后的新驱动值：
式中，di,new为第i个LED通道补偿后的新驱动值，di,o为第i个LED通道补偿前的驱动值，Δd为驱动值补偿量，ε0为设定的光谱误差容限；
相对误差判断模块，其用于当相对误差ε(λ)在各LED通道峰值波长位置处的相对误差ε(pi)满足|ε(pi)|<ε0时，最终获得并输出经过反馈处理后的测量光谱。
5.如权利要求4所述的一种多通道LED光源的光谱型反馈控制器，其特征在于，在所述测量光谱模块中，通过光谱辐射计或光谱仪以一定的时间间隔对多通道LED光源发出的实际光谱进行监测，获得相应的测量光谱Sm(λ)。
6.如权利要求4所述的一种多通道LED光源的光谱型反馈控制器，其特征在于，在所述相对误差分解模块中，根据各LED通道的光谱功率分布获取其峰值波长位置pi。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的多通道LED光源的光谱型反馈控制方法中的步骤。
8.一种多通道LED光源的光谱型反馈控制系统，其特征在于，包括如权利要求4-6中任一项所述多通道LED光源的光谱型反馈控制器。
9.一种多通道LED光源的光谱型反馈控制系统，其特征在于，包括如权利要求7所述的计算机可读存储介质。
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| CN110072316B (zh) | 2020-12-11 |
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