利用小型MCU實現LED照明的色彩控制

對色彩控制系統來說，PIC24FJ16GA002(見圖2)之類的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，并且在單個器件中提供了串行通信接口、10位ADC和5個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的算術運算。

傳感器數據輸出必須根據參考電壓進行校準，以提供一致的結果。校準過程使用色度計來將不同顏色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行數學關聯。校準過程會生成一個系數矩陣，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聯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)色度圖坐標進行比較，并對輸出通道進行調節，直到得到理想的CCT為止。每個輸出通道的PID控制算法會使用校準值調節傳感器數據，求得與目標設置點的差，然后調節輸出通道。為了減小誤差，PID會不斷運行，直到輸出CCT與設置點CCT 匹配為止。PID系數可以進行微調，以最大程度優化系統響應，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SPI與LCD進行通信)，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中央面板或計算機進行控制，以根據一天中的各個時段自動調節亮度、CCT和開/關。這些設備之間的通信可以使用硬連線串行總線協議(例如DALI或DMX512)實現，而其他一些設備可能需要使用通過USB或以太網實現的自定義接口。在已竣工的建筑物中，安裝硬連線基礎結構可能不行，需要通過無線通信和協議(例如ZigBee)進行控制。對于此類照明應用，帶有靈活外設的MCU是實現通信和用戶界面的理想之選。

蠟燭、煤油燈和白熾燈等光源技術取代了它們之前的技術，進而提高了人們的生活質量。采用LED作為光源已指日可待，預計它會比其他所有的光源技術更好地豐富我們的生活。LED具有能效高、尺寸小、便攜、耐用和壽命長等優點。采用小型MCU進行控制的多色 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。