[发明专利]基于LED光源的功能照明系统

说明书

技术领域

本发明属于LED照明领域，特别涉及一种基于LED光源的功能照明系统。

背景技术

光源是人们日常工作和生活的必不可少的一部分。目前，常用的传统光源有卤钨灯、荧光灯、高强度气体放电灯等，但这些光源的出射光谱无法改变，仅仅可通过相应电路达到调节亮暗的效果；无法满足不同场合的应用。

近年来，固态LED光源自19世纪60年代诞生以来取得快速的发展，且已经在多个方面取代传统光源应用于人们工作和生活的方方面面，LED光源具有光效高、低能耗、环保、寿命长以及响应速度快等优点。目前国内外的LED生产厂商众多，其产品类型大多单一，且大致相同，不具特色，往往仅局限于取代传统光源的照明市场，所以竞争激烈，利润非常有限。市面上所谓的智能照明，也更多的是体现在移动设备等可以控制LED的亮暗、色温和颜色。而LED的一个重要特性就是其出射光谱的窄带性，使得可通过多种不同出射光谱的LED进行混光来达到改变整体出射光谱的目的，从而实现不同的功能照明。

该照明系统应用极其广泛。例如博物馆的艺术品照明需要亮度较暗、显色指数高、色温较低、无紫外光和红外光等要求，可通过调节不同出射光谱的LED的亮度，从而使混光后的整体出射光谱满足上述要求。例如植物学家经研究发现450-460nm的蓝光对植物的叶片和根系生长极其重要，600-700nm的红光可促进茎的生长，故增加蓝光和红光LED的亮度来促进植物生产的功能。例如目前人眼中有一种可感光神经节细胞(ipRGCs)，它与人脑内的生物钟系统连接，通过光信号抑制、调节松果体的褪黑色素分泌以及人体内的皮质醇、体温等生理参数，调节人体的睡眠、警觉、免疫等功能，这种感光细胞的光谱灵敏度主要在蓝光区，峰值波长约460nm，故可通过调节出射光谱在460nm的蓝光LED的亮暗来调节人的工作和生活状态。例如摄影工作室需要亮度、色温、红绿均可调的光源以适应于不同的场景和效果拍摄，故可通过调节不同出射光谱的LED的亮度，来达到亮度、色温、红绿可调的目的。

发明内容

根据背景技术的介绍，本发明提供了一种应用广泛、可靠性高和使用方便的基于LED的功能照明系统。本发明采用的技术方案如下：

基于LED光源的功能照明系统，包括以下组成部分：命令发送端(1)、控制电路(2)、驱动电路(3)、LED阵列(4)、光学系统(5)、测量设备(6)、散热系统(7)、反馈优化算法(8)和光源优化算法(9)，所述的反馈优化算法(8)和光源优化算法(9)通过命令发送端(1)控制。

所述的命令发送端(1)负责按照用户的需求通过LED配方优化算法(8)计算出实现相应功能照明所需的每种不同出射光谱的LED亮度，即LED配方，并通过有线或无线两种方式传送给控制电路(2)，命令发送端(1)也负责接收控制电路(2)发过来的当前LED阵列(4)的工作状态或信号是否被正确送达，从而判断是否需要重新计算或再次发送；同时，命令发送端(1)与测量设备(6)相连，测量当前整体出射光谱的性能，进一步判断是否需要通过反馈优化算法(9)调整LED配方。

所述的有线通讯使用USB接口、串行接口、以太网接口、光纤接口或工业总线连接，无线通讯则通过Zigbee技术、WIFI技术、蓝牙技术、Zwave技术、2.4G无线技术或红外技术实现；命令发送端(1)为电脑控制软件、手机应用软件或单独的控制器。

所述的控制电路(2)负责接收命令发送端(1)的信号，进行处理后发送给驱动电路(3)；同时，控制电路(2)也反馈当前LED阵列(4)的工作状态或信号是否被正确送达给命令发送端(1)；控制电路(2)包含存储LED配方的存储单元，所述的控制电路(2)外接按钮和显示装置以选择并显示当前光源，且控制电路(2)具备简单的运算功能；所述的驱动电路(3)接收控制电路(2)发出的信号，通过幅度调制(AM)、脉冲宽度调制(PWM)或两种调制方式相结合的方式来调节LED阵列(4)中每种LED的亮度，从而实现用户所需的功能照明。

所述的LED阵列(4)包含多种不同出射光谱的LED，且每种出射光谱的LED可在阵列中重复使用。

所述的光学系统(5)负责控制光型形状大小或使混光更均匀。

所述的测量设备(6)是测量光谱功率分布的分光辐射度计或测量CIEXYZ的色度计；也可实时测量整个整体出射光的性能，以达到监测的功能。

所述的散热系统(7)是将LED阵列和驱动电路的工作温度保持在较低温度，包括主动散热模式或被动散热模式。