误差最小化的LED阵列系统技术方案

一种误差最小化的LED阵列系统，包括LED阵列驱动电路、开关阵列、LED阵列和控制器，所述控制器包括标准库存储器、误差矢量幅度计算器、最小值存储器、译码器和缓冲器。在保持现有驱动电流固定的LED阵列系统简单性优点的基础上，通过接入和接出LED颗粒来完成LED阵列的合理布局，以误差最小为判断依据实现LED阵列的最优布局。为适应用户多样化的颜色和照度需求，本发明专利技术可灵活采用不同的误差计算公式。

【技术实现步骤摘要】
误差最小化的LED阵列系统
本专利技术涉及一种LED阵列系统，尤其是一种颜色和照度均可调的LED阵列系统。
技术介绍
当LED阵列系统用于混光照明时，其应用可涵盖居家环境、工业厂房、商业卖场、种植养殖以及园林景观等场合。通常地，混光照明用的LED阵列由数串色彩丰富的LED颗粒组成。当LED阵列驱动电流固定时，调整接入LED阵列的LED颗粒布局可实现颜色和照度均可调。但是，这种可调节的颜色和照度具有离散的特性。假设某一驱动电流固定的LED阵列由m个LED串组成而且每个LED串均由n个LED颗粒串联而成，那么该LED阵列可精准提供的颜色和照度变化可能性至多只有种。而用户对颜色和照度的变化需求往往超出上述LED阵列所能提供的精准变化区间。简而言之，离散的颜色和照度特性与相对连续的颜色和照度需求之间必然存在着误差。为了尽可能地与用户需求匹配，就需要LED阵列系统能实现误差最小化。
技术实现思路
为克服现有驱动电流固定的LED阵列系统具有离散颜色和照度特性的不足，使之尽可能地与相对连续的颜色和照度需求匹配，本专利技术提供一种误差最小化的LED阵列系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种误差最小化的LED阵列系统，包括LED阵列驱动电路、开关阵列、LED阵列和控制器，所述LED阵列驱动电路包括受控电流源i1至im，m为正整数，所述开关阵列包括开关Sj_1至Sj_nj，nj为正整数，j的取值范围为1至m，所述LED阵列包括m个LED串，第j个LED串包括串联的nj个LED颗粒，即LED颗粒LEDj_1至LEDj_nj串联，开关阵列位于LED阵列驱动电路和LED阵列之间，开关Sj_1至Sj_nj的开关状态决定着第j个LED串接入LED阵列的状态，第j个LED串接入LED阵列的状态包括nj+1个状态，即Nj个LED颗粒接入，Nj的取值范围为0至nj，未接入LED阵列的LED颗粒被开关阵列屏蔽，受控电流源ij为接入LED阵列的第j个LED串提供驱动电流，所述控制器包括标准库存储器、误差矢量幅度计算器、最小值存储器、译码器和缓冲器，所述控制器具有4个输入端口，分别接收红色需求信息R、绿色需求信息G、蓝色需求信息B和照度需求信息Lux，R的取值范围为0至255，G的取值范围为0至255，B的取值范围为0至255，Lux的取值范围为0至MAXLux，MAXLux为所述LED阵列系统能提供的最大照度，所述控制器具有m组输出端口，第j组输出端口分别对应开关控制信号Cj_1至Cj_nj，Cj_1至Cj_nj的值决定了开关Sj_1至Sj_nj的开关状态，所述标准库存储器存储了组数据，每组数据包括第j个LED串接入LED阵列的LED颗粒数Nj以及与Nj对应的所述LED阵列系统的红色输出值Rs、绿色输出值Gs、蓝色输出值Bs和照度输出值Luxs，所述组数据均来自于实验，所述误差矢量幅度计算器根据误差计算公式，提取标准库存储器中的数据Rs、Gs、Bs和Luxs，计算出与需求信息R、G、B和Lux之间的误差E，所述最小值存储器存储误差E的最小值Emin以及与Emin对应的第j个LED串接入LED阵列的LED颗粒数Nj，令其为Nj_min，所述译码器将与Emin对应的Nj_min转换成最小误差控制信号Bj_1_min至Bj_nj_min，所述缓冲器将最小误差控制信号Bj_1_min至Bj_nj_min转换成开关控制信号Cj_1至Cj_nj。进一步，关于控制器的第一种优选方案，所述误差计算公式为此方案可实现颜色及照度加权误差的最小化。关于控制器的第二种优选方案，所述误差计算公式为所述最小值存储器还存储与Emin对应的所述LED阵列系统的照度输出值Luxs，令其为Luxs_min，所述控制器还包括可控电流源控制单元和端口Cij，所述可控电流源控制单元通过端口Cij对可控电流源ij的电流值或占空比进行调节，当Lux/Luxs_min>1时，可控电流源控制单元调节可控电流源ij使其电流值或占空比变大；当Lux/Luxs_min<1时，可控电流源控制单元调节可控电流源ij使其电流值或占空比变小。此方案可实现颜色误差的最小化，同时通过调节ij可实现照度的连续变化。进一步，所述标准库存储器中的组数据是有序存储的，可按或的大小进行升序或降序存储。此方案可提高求取Emin的速度。再进一步，所述缓冲器按时序逐步进行信号转换，令和当VCj>VBj_min时，每个时序改变一次Cj_1至Cj_nj的值令VCj递减直至VCj＝VBj_min；当VCj<VBj_min时，每个时序改变一次Cj_1至Cj_nj的值令VCj递增直至VCj＝VBj_min。此方案可保证LED阵列的实际组成是平缓变化的，能提高用户的舒适度。更进一步，关于所述开关阵列的一种优选方案，LEDj_1的阳极与受控电流源ij的正端相连，LEDj_nj的阴极与受控电流源ij的负端相连，所述开关Sj_k的第一端口与LEDj_k的阳极相连，开关Sj_k的第二端口与LEDj_nj的阴极相连，开关Sj_k的控制端口接收开关控制信号Cj_k，k的取值范围1至nj。此外，所述可控电流源ij可优先采用输出电流连续的电力电子变换器，如Buck变换器和Superbuck变换器。所述控制器采用FPGA或DSP实现。本专利技术的技术构思为：针对现有驱动电流固定的LED阵列系统存在颜色和照度离散特性的问题，提出采用误差最小化策略解决其与颜色和照度连续需求之间的矛盾。基于误差最小化策略，可采用不同的误差计算公式来满足用户的多样化需求。本专利技术的有益效果主要表现在：在保持现有驱动电流固定的LED阵列系统简单性优点的基础上，通过接入和接出LED颗粒来完成LED阵列的合理布局，以误差最小为判断依据实现LED阵列的最优布局；为适应用户多样化的颜色和照度需求，可灵活采用不同的误差计算公式。附图说明图1是本专利技术实施例1的电路框图。图2是本专利技术实施例2的电路框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。实施例1参考图1，一种误差最小化的LED阵列系统，包括LED阵列驱动电路、开关阵列、LED阵列和控制器。所述LED阵列驱动电路包括受控电流源i1至im，m为正整数；所述开关阵列包括开关Sj_1至Sj_nj，nj为正整数，j的取值范围为1至m，所述开关Sj_k的第一端口与LEDj_k的阳极相连，开关Sj_k的第二端口与LEDj_nj的阴极相连，开关Sj_k的控制端口接收开关控制信号Cj_k，k的取值范围1至nj；所述LED阵列包括m个LED串，第j个LED串包括串联的nj个LED颗粒，即LED颗粒LEDj_1至LEDj_nj串联，LEDj_1的阳极与受控电流源ij的正端相连，LEDj_nj的阴极与受控电流源ij的负端相连。开关阵列位于LED阵列驱动电路和LED阵列之间，开关Sj_1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种误差最小化的LED阵列系统，其特征在于：所述误差最小化的LED阵列系统包括LED阵列驱动电路、开关阵列、LED阵列和控制器，/n所述LED阵列驱动电路包括受控电流源i1至im，m为正整数，/n所述开关阵列包括开关Sj_1至Sj_nj，nj为正整数，j的取值范围为1至m，/n所述LED阵列包括m个LED串，第j个LED串包括串联的nj个LED颗粒，即LED颗粒LEDj_1至LEDj_nj串联，/n开关阵列位于LED阵列驱动电路和LED阵列之间，开关Sj_1至Sj_nj的开关状态决定着第j个LED串接入LED阵列的状态，第j个LED串接入LED阵列的状态包括nj+1个状态，即Nj个LED颗粒接入，Nj的取值范围为0至nj，未接入LED阵列的LED颗粒被开关阵列屏蔽，受控电流源ij为接入LED阵列的第j个LED串提供驱动电流，/n所述控制器包括标准库存储器、误差矢量幅度计算器、最小值存储器、译码器和缓冲器，/n所述控制器具有4个输入端口，分别接收红色需求信息R、绿色需求信息G、蓝色需求信息B和照度需求信息Lux，/n所述控制器具有m组输出端口，第j组输出端口分别对应开关控制信号Cj_1至Cj_nj，Cj_1至Cj_nj的值决定了开关Sj_1至Sj_nj的开关状态，/n所述标准库存储器存储了...

【技术特征摘要】
1.一种误差最小化的LED阵列系统，其特征在于：所述误差最小化的LED阵列系统包括LED阵列驱动电路、开关阵列、LED阵列和控制器，
所述LED阵列驱动电路包括受控电流源i1至im，m为正整数，
所述开关阵列包括开关Sj_1至Sj_nj，nj为正整数，j的取值范围为1至m，
所述LED阵列包括m个LED串，第j个LED串包括串联的nj个LED颗粒，即LED颗粒LEDj_1至LEDj_nj串联，
开关阵列位于LED阵列驱动电路和LED阵列之间，开关Sj_1至Sj_nj的开关状态决定着第j个LED串接入LED阵列的状态，第j个LED串接入LED阵列的状态包括nj+1个状态，即Nj个LED颗粒接入，Nj的取值范围为0至nj，未接入LED阵列的LED颗粒被开关阵列屏蔽，受控电流源ij为接入LED阵列的第j个LED串提供驱动电流，
所述控制器包括标准库存储器、误差矢量幅度计算器、最小值存储器、译码器和缓冲器，
所述控制器具有4个输入端口，分别接收红色需求信息R、绿色需求信息G、蓝色需求信息B和照度需求信息Lux，
所述控制器具有m组输出端口，第j组输出端口分别对应开关控制信号Cj_1至Cj_nj，Cj_1至Cj_nj的值决定了开关Sj_1至Sj_nj的开关状态，
所述标准库存储器存储了组数据，每组数据包括第j个LED串接入LED阵列的LED颗粒数Nj以及与Nj对应的所述LED阵列系统的红色输出值Rs、绿色输出值Gs、蓝色输出值Bs和照度输出值Luxs，
所述误差矢量幅度计算器根据误差计算公式，提取标准库存储器中的数据Rs、Gs、Bs和Luxs，计算出与需求信息R、G、B和Lux之间的误差E，
所述最小值存储器存储误差E的最小值Emin以及与Emin对应的第j个LED串接入LED阵列的LED颗粒数Nj，令其为Nj_min，
所述译码器将与Emin对应的Nj_min转换成最小误差控制信号Bj_1_min至Bj_nj_min，
所述缓冲器将最小误差控制信号Bj_1_min至Bj_nj_min转换成开关控制信号Cj_1至Cj_nj。


2.如权利要求1所述的误差最小化的LE...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡，郑利君，杜树旺，谢路耀，周丹，
申请(专利权)人：浙江工业大学之江学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33