利用小型MCU實(shí)現LED照明的色彩控制

對色彩控制系統來(lái)說(shuō)，PIC24FJ16GA002(見(jiàn)圖2)之類(lèi)的MCU器件是上佳之選。PIC24器件具有28引腳的小尺寸封裝，程序存儲器范圍為16 至64 KB，并且在單個(gè)器件中提供了串行通信接口、10位ADC和5個(gè)PWM通道。16位MCU內核可以輕松地處理與傳感器校準和色彩控制有關(guān)的算術(shù)運算。

傳感器數據輸出必須根據參考電壓進(jìn)行校準，以提供一致的結果。校準過(guò)程使用色度計來(lái)將不同顏色LED的輸出與光譜響應和光傳感器的靈敏度在標準色度坐標系中進(jìn)行數學(xué)關(guān)聯(lián)。校準過(guò)程會(huì )生成一個(gè)系數矩陣，它必須隨照明系統存儲在非易失性存儲器中，并在控制系統的每次控制中用于確定關(guān)聯(lián)和所需輸出之間的差。

完成校準后，MCU可以將傳感器數據與理想的CIE(國際照明委員會(huì ))色度圖坐標進(jìn)行比較，并對輸出通道進(jìn)行調節，直到得到理想的CCT為止。每個(gè)輸出通道的PID控制算法會(huì )使用校準值調節傳感器數據，求得與目標設置點(diǎn)的差，然后調節輸出通道。為了減小誤差，PID會(huì )不斷運行，直到輸出CCT與設置點(diǎn)CCT 匹配為止。PID系數可以進(jìn)行微調，以最大程度優(yōu)化系統響應，但PID算法收斂至目標CCT的快慢也是MCU處理算術(shù)運算效率的函數。一些色彩控制系統可能需要比其他系統更快的處理速度和響應速度。例如，通用照明系統的要求要比HDTV面板的局部調光系統低。

光源可調或具有高 CRI的系統有一系列的用戶(hù)控制要求。帶圖形LCD顯示屏的醫療設備可能具有可調的LED背光(它要求MCU通過(guò)SPI與LCD進(jìn)行通信)，以及用于調節 CCT和亮度的觸摸屏界面。商用顯示設備的通用照明可能要求通過(guò)中央面板或計算機進(jìn)行控制，以根據一天中的各個(gè)時(shí)段自動(dòng)調節亮度、CCT和開(kāi)/關(guān)。這些設備之間的通信可以使用硬連線(xiàn)串行總線(xiàn)協(xié)議(例如DALI或DMX512)實(shí)現，而其他一些設備可能需要使用通過(guò)USB或以太網(wǎng)實(shí)現的自定義接口。在已竣工的建筑物中，安裝硬連線(xiàn)基礎結構可能不行，需要通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信和協(xié)議(例如ZigBee)進(jìn)行控制。對于此類(lèi)照明應用，帶有靈活外設的MCU是實(shí)現通信和用戶(hù)界面的理想之選。

蠟燭、煤油燈和白熾燈等光源技術(shù)取代了它們之前的技術(shù)，進(jìn)而提高了人們的生活質(zhì)量。采用LED作為光源已指日可待，預計它會(huì )比其他所有的光源技術(shù)更好地豐富我們的生活。LED具有能效高、尺寸小、便攜、耐用和壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。采用小型MCU進(jìn)行控制的多色 LED可以調節光輸出，提供適合照明空間的舒適光照。MCU可以智能地控制驅動(dòng)器電路(使能效最大)、監視一些情況，以及最大程度提高能效和平均壽命。 MCU色彩控制LED照明系統將使人們能夠用不同的眼“光”看世界。