Написано от gm2 на 15 октомври 2010 г.

работата

Очакванията са големи; веднъж убедени и впоследствие принудени от законодателството да се откажат от лампите с нажежаема жичка в полза на по-ефективни продукти, потребителският опит с компактни флуоресцентни лампи често е незадоволителен. Сега посланието към тези потребители е, че светодиодите ще осигурят по-дълъг експлоатационен живот, трайност и ефективност, заедно с приятни спектрални характеристики.

Общото осветление - осигуряването на околно осветление за домове, офиси и обществени пространства - всъщност донякъде изостава от темповете на приемане на светодиоди в широк спектър от приложения. Някои примери са осветлението в автомобилите за стоп светлини, габаритни светлини и, скоро ще се появят, фарове; цветно осветление за архитектура; индустриално, външно и улично осветление; пътни и железопътни знаци; и подсветка за LCD екрани на телевизори и монитори. В някои от тези приложения ефективността е от първостепенно значение, най-убедителната причина да се възприеме LED технология. В други приложения основната причина за приемането му се крие в гъвкавостта, която предлага на дизайнерите да регулират осветлението, когато не се налага да осигуряват достъп за подмяна на лампи с ограничен живот. В други случаи може да е степента на контрол върху светлината по отношение на нюанса и интензивността, която привлича светлинните инженери.

За управление на изхода на контролера могат да се използват различни методи. Микроконтролерът може да генерира аналогово референтно напрежение с помощта на D/A преобразувател или цифров потенциометър и това напрежение директно ще зададе тока на LED драйвера. Или, в напълно цифрова верига за управление, микроконтролерът може да предоставя модулирани с широчина на импулса (PWM) сигнали, които се използват за модулиране на изхода на контролера. ШИМ сигналът може да се използва за активиране/деактивиране на самия контролер или за управление на превключвател, който изключва светодиодите от изхода на контролера. Ако се използва ШИМ контрол, ШИМ честотата е избрана достатъчно висока, така че човешкото око да не може да открие никакви колебания. Тази техника може да бъде практична, ако приложението изисква максимална ефективност, много светодиоди осигуряват своята максимална ефективност (светлина, генерирана за даден ток) при или близка до максималната си стойност. Осигуряването на намалени нива на светлина чрез импулсно управление при пиково ниво на ток ще бъде по-ефективно, отколкото при намален постоянен ток.

Дизайнерът също ще трябва да определи честотата на вземане на проби, при която работи контролната верига, и да избере микроконтролер със съответните изчислителни ресурси. Ако системата е предназначена предимно за поддържане на постоянна бяла мощност, тъй като светодиодът остарява, тогава се изисква относително рядка честота на вземане на проби. Различните цветни светодиоди обикновено следват различни криви на светлинната мощност с остаряването, но те ще го правят и в отговор на различни нива на контрол. В приложения с различна яркост или затъмняване цикълът за управление на цветовете трябва да се актуализира, за да се синхронизира със скоростта, с която яркостта варира. Едно от най-взискателните приложения от този тип е селективното затихване на обратната връзка с LCD. За да се подобри контрастът в тъмните области на телевизионна картина, задното осветление в тези области е приглушено, но трябва да се поддържа чисто бяло, за да може LCD екранът да продължи да показва правилния тон на картината. В този случай е необходима подходяща актуализация на контролния цикъл за честотата на кадрите на телевизора.

Устройство като PIC24FJ16GA002, Фигура 2, е добър кандидат за микроконтролер в система за контрол на цветовете. Устройството PIC24 се предлага в малък 28-пинов пакет с 16 до 64KB програмна памет и осигурява серийни комуникационни интерфейси, 10-битов A/D преобразувател и 5 ШИМ канала, всичко това в едно устройство. 16-битовото ядро ​​на микроконтролера лесно се справя с математиката, свързана с калибриране на сензора и контрол на цвета.

Изходните данни за светлинния сензор трябва да бъдат калибрирани спрямо референтна стойност, за да се осигурят надеждни резултати. Процесът на калибриране използва измервател на хроматичността за математическа корелация на изхода на различни цветни светодиоди и спектралната реакция и чувствителност на светлинния сензор съгласно стандартна цветова координатна система, създадена през 1931 г. от CIE (Международната комисия по осветяване). Нация): цветното пространство CIE XYZ. Процесът на калибриране генерира матрица от коефициенти, които трябва да се съхраняват в енергонезависима памет с осветителната система и ще се използва за определяне на разликата между корелирания и желания изход на всяка стъпка чрез системата за управление.

Веднъж калибриран, микроконтролерът сравнява данните на сензора с желаните координати на графиката на цветността на CIE и регулира контролните стойности на всеки изходен канал, докато се постигне правилната CCT. Тъй като контролната верига работи в динамична среда, е подходящо да се използват техники от серво тип; Всеки канал има алгоритъм PID (пропорционално-интегрално-производно), който съчетава данните на сензора със стойностите на калибриране, оценява разликата, за да установи зададена точка, и съответно регулира изходните канали. Както при всяка друга PID архитектура със затворен цикъл, алгоритъмът работи непрекъснато, за да намали грешката, докато изходният CCT достигне зададения CCT. PID коефициентите могат да се регулират, за да се увеличи максимално реакцията на системата, но коефициентът на конвергенция към зададената точка зависи от ефективността на микроконтролера в математическия процес. Както беше отбелязано по-горе, някои системи за контрол на цвета ще изискват по-бърза обработка и време за реакция от други.