Test-bed for feedback control of color of light of LED lamps

Abstract

O presente projeto foi desenvolvido no Departamento de Física e Engenharia Óptica do Rose-Hulman Institute of Technology, em Terre Haute, estado de Indiana, Estados Unidos da América. O instituto é um parceiro do Smart Lighting Engineering Research Center (SLERC - Centro de Pesquisa em Iluminação Inteligente), um dos centros de excelência do National Science Foundation (NSC – Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos), liderado pelo Rensselaer Polytechnic Institute (RPI), de Nova Iorque. Motivados pelos recentes descobrimentos sobre o impacto da iluminação artificial, onipresente no cotidiano do homem moderno, na saúde humana, notadamente sobre os ritmos circadianos, buscamos desenvolver nesse projeto um sistema que seja capaz de fornecer luz com cor controlável. O objetivo desse sistema é facilitar os estudos sendo feitos sobre os efeitos que a cor da iluminação tem sobre a saúde e o humor do ser humano. Este projeto também busca comprovar que tal obetivo pode ser alcançado com tecnologias que já possuam um custo relativamente baixo, que permita que no futuro o conceito seja aplicado a sistemas de iluminação ordinários. Para isso, usaremos lampadas construídas com tecnologia baseada em LEDs (Diodos Emissores de Luz), que possui várias vantagens como maior eficiência energética e tamanho reduzido, além de ser a mais apropriada para o controle de cor. Diferentemente do que tem sido feito em projetos semelhantes, utilizaremos controladores dinamicos em malha fechada para garantir que a cor da luz emitida se mantenha dentro das especificações, mesmo com a presença de perturbações, como a luz solar.

One of the many radical changes that took place in the last century was the spread of artificial lighting. This enabled society to carry out activities that were previously restricted to day time and open environments, such as social and economic, indoors and throughout night. Recent discoveries, however, have shown that the exposure to artificial light for abnormal periods may have negative impacts on health. One of the fields that have drawn the attention is how color of light plays a role on human health and mood, notably on the circadian rhythms. This project aims to develop a system that is able to source light with controllable color and study the best ways to achieve that, using LEDs lamps, which, in addition to being suitable to such control, have many other advantages, mainly higher energy efficacy. It was developed in the context of the Smart Lighting Engineering Research Center (SLERC), a center of excellence of the US National Science Foundation, led by Rensselaer Polytechnic Institute (RPI). It is dedicated to “The holistic integration of advanced light sources, sensors, and adaptive control architectures”. Student and faculty at Rose-Hulman are participating in smart lighting research as an outreach partner with the SLERC. The final concept innovates by performing the light control using dynamic closed loop controller, instead of lookup tables, strategy that has been used in similar projects. It also must be composed of inexpensive technologies.