CN102404918B - 一种led色温调节系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种LED色温调节系统，包括微处理器、具有两个驱动模块的恒流驱动单元、由不同的色温的两个LED模块组成的LED发光单元。微处理器包括存储关系列表的存储模块、计算模块和执行模块。该关系列表定义了若干比例值与流经两个LED模块电流值的对应关系。计算模块根据一色温调节信号确定目标色温值，并与一固定的临界色温值比较，以根据相应地计算公式计算比例值。执行模块根据比例值以及关系列表确定对应的电流值。恒流驱动模块根据确定的电流值产生相应的调制信号以分别使流经两个LED模块的电流值达到该确定的电流值，使LED发光单元发出的光达到目标色温。本发明还提供一种LED色温调节方法。本发明的LED色温调节系统及方法简化现有的色温调节系统。

Description

一种LED色温调节系统及方法
技术领域
本发明涉及一种LED色温调节系统及方法，特别是涉及一种能够简化色温调节运算的LED色温调节系统及方法。
背景技术
随着照明技术的发展，LED灯照明被广泛应用。LED灯需要根据环境光线或者用户的特定需求进行色温调节，使LED灯具发出的光适用性更强，可以更好地满足健康照明的需求。在现有的解决方案中，通常采用三基色混光技术进行色温调节，即通过分别对红光LED、蓝光LED和黄光LED的恒流驱动电路输入相应的脉宽调制（Pulse Width Modulation，缩略词为PWM）控制信号，并通过改变脉宽调制信号的占空比达到对相应LED所发出的光线进行调节，从而实现LED灯具的色温调节的效果。
然而，在上述现有的解决方案中，往往是以实验为基础得出色温与电流的关系，并针对所需要的不同色温输入对应占空比的PWM控制信号，使流经LED的电流达到相应的实验值。但是，当可调节控制的色温级数较多时，就需要大量的实验数据，同时需要较为复杂的控制系统利用实验数据进行色温调节。这样，往往会增加控制系统的运算量。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种LED色温调节系统及方法，用以简化现有技术中的LED色温调节系统。
一种LED色温调节系统，包括微处理器、恒流驱动单元、LED发光单元以及色温设定单元，其中，该色温设定单元响应用户设定所需调节到的目标色温值CCT的操作，产生相应色温调节信号。该恒流驱动单元响应该微处理器的控制调整流经该LED发光单元的电流值，该LED发光单元包括具有不同的色温值的第一LED模块和第二LED模块，其中该第一LED模块的色温值低于该第二LED模块的色温值。该微处理器包括：存储模块，用于存储一定义了若干比例值X与流经该第一LED模块的电流值和流经该第二LED模块的电流值对应关系的关系列表，其中，该比例值X为该第一LED模块的色温值在调节到该目标色温值CCT所占的比例。及计算模块，用于接收该色温调节信号，确定一目标色温值CCT，并将该目标色温值CCT与一固定的临界色温值CCT（0）比较，并根据比较结果及相应计算公式计算该比例值X。以及执行模块，用于根据该计算得出的比例值X以及该关系列表确定该比例值X对应的第一LED模块以及第二LED模块的电流值。该恒流驱动器，包括第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块，该第一恒流驱动模块与该执行模块以及第一LED模块连接，该第二恒流驱动模块与该执行模块以及第二LED模块连接，该第一恒流驱动模块根据执行模块确定的第一LED模块的电流值产生相应的第一调制信号，该第二恒流驱动模块根据执行模块确定的第二LED模块的电流值产生相应的第二调制信号，从而使得流经该第一LED模块和第二LED模块的电流值为该确定的电流值，使该LED发光单元发出的光达到所需要调节到的目标色温CCT。
本发明还提供一种应用于LED色温调节系统的LED色温调节方法，该LED色温调节系统包括由色温不同的第一LED模块和第二LED模块组成的LED发光单元，其中，该第一LED模块的色温值低于该第二LED模块的色温值，并预先存储一定义了若干比例值X与流经该第一LED模块的电流值和流经该第二LED模块的电流值对应关系的关系列表，其中，该比例值X为该第一LED模块的色温值在调节到目标色温值CCT所占的比例。该方法包括步骤：
根据用户设定的该目标色温值CCT的操作，产生相应的色温调节信号。
根据该色温调节信号确定目标色温值，并将该目标色温值CCT与一固定的临界色温值CCT（0）比较以确定比较结果。
根据该比较结果及相应的计算公式计算所述比例值X。
根据该计算得出的比例值X以及该关系列表确定该比例值X对应的第一LED模块以及第二LED模块的电流值。以及
根据该确定的第一LED模块以及第二LED模块对应的电流值产生相应的调制信号，使得流经该第一LED模块和第二LED模块的电流值为该确定的电流值，从而使该LED发光单元发出的光达到所需要调节到的目标色温CCT。
相对于现有技术，本发明提供的LED色温调节系统及方法，应用数学算法，根据所需调节到的色温值及当前的色温值计算比例值，并根据该比例值确定并调整流经第一LED模块的电流值和流经第二LED模块的电流值，以对第一LED模块和第二LED模块所发出的光进行调节，使LED发光单元所发出的光达到所需要调节到的色温，从而简化色温调节系统。
附图说明
图1为本发明一实施方式中的LED色温调节系统的模块图。
图2为本发明一实施方式中的LED色温调节系统进行色温调节所应用的关系列表。
图3为本发明一实施方式中的LED色温调节方法的流程图。
主要元件符号说明
LED色温调节系统 1
微处理器 2
存储模块 21
计算模块 22
执行模块 23
恒流驱动器 3
第一恒流驱动模块 31
第二恒流驱动模块 32
LED发光单元 4
第一LED模块 41
第二LED模块 42
色温设定单元 5
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，为本实施方式中的LED色温调节系统的模块图。该LED色温调节系统1包括微处理器2、恒流驱动单元3、LED发光单元4和色温设定单元5。其中，LED发光单元4包括具有不同的色温的第一LED模块41和第二LED模块42。在本实施方式中，第一LED模块41由低色温白光LED组成，其色温值为2700K（K为色温单位Kelvin的缩略词），第二LED模块42由高色温白光LED组成，其色温值为6500K。显然，该LED发光单元4中仅第一LED模块41发光时，该LED发光单元4的色温最低，为2700K，当仅有第二LED模块42发光时，该LED发光单元4的色温最高，为6500K，因此该LED发光单元4的色温范围为2700K~6500K。该LED发光单元4中所包括的LED模块的数量、所发出光的颜色以及最高色温值可根据所应用的LED灯具的需要进行变更。
色温设定单元5用于响应用户设定所需调节到的色温值的操作，产生相应色温调节信号。具体地，该色温设定单元5可以是一具有显示屏的触摸面板或数字键盘，设置于应用该LED色温调节系统1的灯具的外部，该色温设定单元5也可以是一遥控器。
微处理器2包括存储模块21、计算模块22和执行模块23。该计算模块22用于响应该色温设定单元5所产生的色温调节信号，应用一数学算法计算一比例值X，该比例值X为LED发光单元4的最低色温值，即第一LED模块41相对于所需要调节到的目标色温值所占的比例。存储模块21用于预先存储一关系列表，该关系列表中定义了若干比例值X与流经第一LED模块41的电流值I1和流经第二LED模块42的电流值I2的对应关系。执行模块23用于根据计算模块22所计算得出的比例值X以及存储模块21所存储的关系列表确定该比例值X对应的流经第一LED模块41的电流值I1和流经第二LED模块42的电流值I2。
该恒流驱动器3包括第一恒流驱动模块31和第二恒流驱动模块32，分别与第一LED模块41和第二LED模块42对应连接，用于分别产生脉宽调制信号至该第一LED模块41和第二LED模块42，以驱动该第一LED模块41和第二LED模块42发光。该第一恒流驱动模块31与该第二恒流驱动模块32还均与该执行模块23连接。其中，该第一恒流驱动模块31根据执行模块23确定的流过第一LED模块41的电流值I1产生具有相应占空比的脉宽调制（Pulse Width Modulation，缩略词为PWM）信号（即第一调制信号）驱动流过该第一LED模块41的电流为该执行模块确定的电流值I1。该第二恒流驱动模块32根据执行模块23确定的流过第二LED模块42的电流值I2产生具有相应占空比的PWM信号（即第二调制信号）驱动流过该第二LED模块42的电流为该执行模块确定的电流值I2。从而，使LED发光单元4所发出的光达到所需要调节到的色温。
在本实施方式中，该数学算法包括以下方程式：
CCT（0）=CCT（1）+ΔCCT*A0 方程式（一）；
当CCT<=CCT（0）时，CCT=CCT（1）+ΔCCT*（1-X）*A1 方程式（二）；
当CCT>CCT（0）时，CCT=CCT（2）-ΔCCT*X*A2 方程式（三）。
在上述方程式中，A0、A1和A2为常数，可根据实际应用的LED灯具的类型及相关参数进行预先地设置。CCT为用户设定的所需要调节到的色温值，CCT（1）为LED发光单元4的最低色温值，也即第一LED模块41的色温值，CCT（2）则为LED发光单元4的最高色温值，也即该第二LED模块42的色温值。ΔCCT为LED发光单元4最大的色温值与最小色温值的差值，为一固定值，在本实施方式中为6500-2700=3800K。CCT（0）为一临界色温值，可根据方程式（一）计算得出，由于CCT（1）、ΔCCT以及A0为固定值，因此，CCT（0）为一固定值，在本实施方式中为3800K。在其他实施方式中，CCT（0）的值被预先存储在存储模块21内，在需要时被调用。该执行模块23根据目标色温值与该临界色温值的比较，确定选择根据方程式（二）或方程式（三）计算该“X”值。
请同时参阅图2，为本实施方式中的LED色温调节系统进行色温调节时所应用的关系列表，下面将结合该关系列表与上述的方程式对本发明LED色温调节系统进行色温调节进行说明。当需要调节色温时，用户通过色温设定单元5设置所需要调节到的目标色温值，色温设定单元5响应用户的设置产生对应的包括目标色温值信息的色温调节信号。计算模块22根据该色温调节信号确定目标色温值，并比较该目标色温值与该临界色温值，根据比较结果选择方程式二或方程式三计算X的值。
例如，设用户通过色温设定单元5设置的目标色温值为2800K，当执行模块23确定所需要调节到的目标色温值CCT为2800K小于该临界色温值时，确定采用方程式二计算X的值。如图2所示，计算模块22计算得出X的值为0.9522，执行模块23读取关系列表，确定该计算得出的X的值所对应的电流值I1和I2分别为60.00mA和2.7mA。第一恒流驱动模块31和第二恒流驱动模块32分别根据该电流值60.00mA和2.7mA产生具有相应占空比的PWM信号，分别将流经第一LED模块41的电流调节为60.00mA，将流经第二LED模块42的电流调节至2.7mA。从而，使得LED发光单元4的色温为该目标色温值。如图2所示，该LED发光单元4的实际色温值为2789，绝对误差为11个单位，可以说该误差很小。
请参阅图3，为本实施方式中LED色温调节方法的流程图，该方法包括：
步骤S60，色温设定单元5响应用户设定所需调节到的色温值的操作，产生相应的包括目标色温值信息的色温调节信号。其中，该色温设定单元5可以是一具有显示屏的触摸面板或数字键盘，设置于应用该LED色温调节系统1的灯具的外部，该色温设定单元5也可以是一遥控器。
步骤S61，计算模块22响应该色温设定单元5所产生的色温调节信号，确定目标色温值CCT，并将该目标色温值CCT与临界色温值CCT（0）比较以确定比较结果。
步骤S62，计算模块22根据比较结果选择计算公式二或三计算比例值X，其中，该比例值X为LED发光单元4的最低色温值，即第一LED模块41相对于所需要调节到的目标色温值CCT所占的比例。
在本实施方式中，第一LED模块41由低色温白光LED组成，其色温值为2700K，第二LED模块42由高色温白光LED组成，其色温值为6500K。该LED发光单元4中仅第一LED模块41发光时，该LED发光单元4的色温最低，为2700K，当仅有第二LED模块42发光时，该LED发光单元4的色温最高，为6500K，因此该LED发光单元4的色温范围为2700K~6500K。
在本实施方式中，该数学算法包括以下方程式：
CCT（0）=CCT（1）+ΔCCT*A0 方程式（一）；
当CCT<=CCT（0）时，CCT=CCT（1）+ΔCCT*（1-X）*A1 方程式（二）；
当CCT>CCT（0）时，CCT=CCT（2）-ΔCCT*X*A2 方程式（三）。
在上述方程式中，A0、A1和A2为常数，可根据实际应用的LED灯具的类型及相关参数进行预先地设置。CCT为用户设定的所需要调节到的色温值，CCT（1）为LED发光单元4的最低色温值，也即第一LED模块41的色温值，CCT（2）则为LED发光单元4的最高色温值，也即该第二LED模块42的色温值，ΔCCT为LED发光单元4最大色温值与最小色温值的差值，为一固定值，在本实施方式中为6500-2700=3800K。CCT（0）为一临界色温值，可根据方程式（一）计算得出，由于CCT（1）、ΔCCT以及A0为固定值，因此，CCT（0）为一固定值，在本实施方式中为3800K。
步骤S63，执行模块23根据计算模块22所计算得出的比例值X以及存储模块21所存储的关系列表确定该比例值X对应的第一LED模块41的电流值I1和第二LED模块42的电流值I2。
步骤S64，第一恒流驱动模块31根据执行模块23确定的第一LED模块41的电流值I1产生具有相应占空比的PWM信号驱动流过该第一LED模块41的电流为该执行模块确定的电流值I1，该第二恒流驱动模块32根据执行模块23确定的第二LED模块42的电流值I2产生具有相应占空比的PWM信号驱动流过该第二LED模块42的电流为该执行模块确定的电流值I2，从而，使LED发光单元4所发出的光达到所需要调节到的色温。
使用上述的LED色温调节系统及方法，可应用数学算法，根据所需调节到的目标色温值及当前的色温值计算比例值，并根据该比例值确定并调整流经第一LED模块41的电流值和流经第二LED模块42的电流值，以对第一LED模块41和第二LED模块42所发出的光进行调节，使LED发光单元4所发出的光达到所需要调节到的色温，从而简化色温调节系统。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种LED色温调节系统，包括微处理器、恒流驱动单元、LED发光单元以及色温设定单元，其中，所述色温设定单元响应用户设定所需调节到的目标色温值CCT的操作，产生相应色温调节信号；所述恒流驱动单元响应所述微处理器的控制调整流经所述LED发光单元的电流值，其特征在于，所述LED发光单元包括具有不同的色温值的第一LED模块和第二LED模块，其中所述第一LED模块的色温值低于所述第二LED模块的色温值；
所述微处理器包括：
存储模块，用于存储一定义了若干比例值X与流经所述第一LED模块的电流值和流经所述第二LED模块的电流值对应关系的关系列表，其中，所述比例值X为所述第一LED模块的色温值在调节到所述目标色温值CCT所占的比例；
计算模块，用于接收所述色温调节信号，确定一目标色温值CCT，并将所述目标色温值CCT与一固定的临界色温值CCT（0）比较，并根据比较结果及一预设的第一计算公式和第二计算公式计算所述比例值X，其中，所述第一计算公式为CCT=CCT（1）+ΔCCT*（1-X）*A1，所述第二计算公式为CCT=CCT（2）-ΔCCT*X*A2，A1和A2表示常数，CCT（1）为所述第一LED模块的色温值，CCT（2）为所述第二LED模块的色温值，ΔCCT为所述第一LED模块色温值与所述第二LED模块色温值的差值的绝对值；以及
执行模块，用于根据所述计算得出的比例值X以及所述关系列表确定所述比例值X对应的第一LED模块以及第二LED模块的电流值；
所述恒流驱动器，包括第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块，所述第一恒流驱动模块与所述执行模块以及第一LED模块连接，所述第二恒流驱动模块与所述执行模块以及第二LED模块连接，所述第一恒流驱动模块根据执行模块确定的第一LED模块的电流值产生相应的第一调制信号，所述第二恒流驱动模块根据执行模块确定的第二LED模块的电流值产生相应的第二调制信号，从而使得流经所述第一LED模块和第二LED模块的电流值为所述确定的电流值，使所述LED发光单元发出的光达到所需要调节到的目标色温CCT。
2.如权利要求1所述的LED色温调节系统，其特征在于，所述计算模块在所述目标色温值CCT小于或等于所述临界色温值CCT（0）时，选择所述预设的第一计算公式计算所述比例值X，在所述目标色温值CCT1大于所述临界色温值CCT（0）时，选择所述预设的第二计算公式计算所述比例值X。
3.如权利要求1所述的LED色温调节系统，其特征在于，所述色温设定单元是一具有显示屏的触摸面板。
4.如权利要求1所述的LED色温调节系统，其特征在于，所述色温设定单元是一具有显示屏的数字键盘。
5.如权利要求1所述的LED色温调节系统，其特征在于，所述色温设定单元是为一遥控器。
6.一种应用于LED色温调节系统的LED色温调节方法，其特征在于，所述LED色温调节系统包括由色温不同的第一LED模块和第二LED模块组成的LED发光单元，其中，所述第一LED模块的色温值低于所述第二LED模块的色温值，并预先存储一定义了若干比例值X与流经所述第一LED模块的电流值和流经所述第二LED模块的电流值对应关系的关系列表，其中，所述比例值X为所述第一LED模块的色温值在调节到目标色温值CCT所占的比例；所述方法包括步骤：
根据用户设定的所述目标色温值CCT的操作，产生相应的色温调节信号；
根据所述色温调节信号确定目标色温值，并将所述目标色温值CCT与一固定的临界色温值CCT（0）比较以确定比较结果；
根据所述比较结果及一预设的第一计算公式和第二计算公式计算所述比例值X，其中，所述第一计算公式为CCT=CCT（1）+ΔCCT*（1-X）*A1，所述第二计算公式为CCT=CCT（2）-ΔCCT*X*A2，A1和A2表示常数，CCT（1）为所述第一LED模块的色温值，CCT（2）为所述第二LED模块的色温值，ΔCCT为所述第一LED模块色温值与所述第二LED模块色温值的差值的绝对值；
根据所述计算得出的比例值X以及所述关系列表确定所述比例值X对应的第一LED模块以及第二LED模块的电流值；以及
根据所述确定的第一LED模块以及第二LED模块对应的电流值产生相应的调制信号，使得流经所述第一LED模块和第二LED模块的电流值为所述确定的电流值，从而使所述LED发光单元发出的光达到所需要调节到的目标色温CCT。
7.如权利要求6所述的LED色温调节方法，其特征在于，当所述目标色温值CCT小于或等于所述临界色温值CCT（0）时，选择所述预设的第一计算公式一计算所述比例值X；当所述目标色温值CCT大于所述临界色温值CCT（0）时，选择所述预设的第二计算公式计算所述比例值X。
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