利用小型MCU实现LED照明的色彩控制

对色彩控制系统来说，PIC24FJ16GA002(见图2)之类的MCU器件是上佳之选。PIC24器件具有28引脚的小尺寸封装，程序存储器范围为16 至64 KB，并且在单个器件中提供了串行通信接口、10位ADC和5个PWM通道。16位MCU内核可以轻松地处理与传感器校准和色彩控制有关的算术运算。

传感器数据输出必须根据参考电压进行校准，以提供一致的结果。校准过程使用色度计来将不同颜色LED的输出与光谱响应和光传感器的灵敏度在标准色度坐标系中进行数学关联。校准过程会生成一个系数矩阵，它必须随照明系统存储在非易失性存储器中，并在控制系统的每次控制中用于确定关联和所需输出之间的差。

完成校准后，MCU可以将传感器数据与理想的CIE(国际照明委员会)色度图坐标进行比较，并对输出通道进行调节，直到得到理想的CCT为止。每个输出通道的PID控制算法会使用校准值调节传感器数据，求得与目标设置点的差，然后调节输出通道。为了减小误差，PID会不断运行，直到输出CCT与设置点CCT 匹配为止。PID系数可以进行微调，以最大程度优化系统响应，但PID算法收敛至目标CCT的快慢也是MCU处理算术运算效率的函数。一些色彩控制系统可能需要比其他系统更快的处理速度和响应速度。例如，通用照明系统的要求要比HDTV面板的局部调光系统低。

光源可调或具有高 CRI的系统有一系列的用户控制要求。带图形LCD显示屏的医疗设备可能具有可调的LED背光(它要求MCU通过SPI与LCD进行通信)，以及用于调节 CCT和亮度的触摸屏界面。商用显示设备的通用照明可能要求通过中央面板或计算机进行控制，以根据一天中的各个时段自动调节亮度、CCT和开/关。这些设备之间的通信可以使用硬连线串行总线协议(例如DALI或DMX512)实现，而其他一些设备可能需要使用通过USB或以太网实现的自定义接口。在已竣工的建筑物中，安装硬连线基础结构可能不行，需要通过无线通信和协议(例如ZigBee)进行控制。对于此类照明应用，带有灵活外设的MCU是实现通信和用户界面的理想之选。

蜡烛、煤油灯和白炽灯等光源技术取代了它们之前的技术，进而提高了人们的生活质量。采用LED作为光源已指日可待，预计它会比其他所有的光源技术更好地丰富我们的生活。LED具有能效高、尺寸小、便携、耐用和寿命长等优点。采用小型MCU进行控制的多色 LED可以调节光输出，提供适合照明空间的舒适光照。MCU可以智能地控制驱动器电路(使能效最大)、监视一些情况，以及最大程度提高能效和平均寿命。 MCU色彩控制LED照明系统将使人们能够用不同的眼“光”看世界。