CN102548090A - 一种改善led灯具调光曲线的方法 - Google Patents

Abstract

一种改善LED灯具调光曲线的方法，它具有一个可在手动调光时发生作用的迟滞时间参数，这个参数可以由某个指定的DMX512通道来控制。LED灯具每过一个迟滞时间，就会将LED的PWM占空比朝着调光目标值增加或者减少一个较小增量，直到最终PWM占空比达到预定的调光目标值为止。而较小增量的值可以是固定的，也可以是随着亮度值的变化而改变的。本发明可以明显改善LED灯具调光曲线的平滑性，并且可以用来进行非线性调光。

Description

一种改善LED灯具调光曲线的方法

技术领域

本发明涉及一种LED灯具的软件控制方法，具体来说，是涉及一种改善LED灯具调光曲线的方法。

背景技术

LED技术蓬勃发展，利用LED光源取代传统的钨丝光源，成为舞台照明的趋势。目前的市场上已有的LED灯具，在使用DMX512控制台进行手动调光时，往往会产生亮度闪烁，这是由于亮度跳变所造成的。

传统的LED控制技术，是接收DMX512信号，然后将对应通道的数据，直接转换为控制LED驱动电流大小的PWM占空比，来控制LED的发光亮度。一般来说，PWM的周期固定为255个时间单位，以所接收的DMX512数据作为分子，以255作为分母，这个比值就是PWM的占空比。DMX512数据在0-255之间变化，那么LED驱动电流的PWM占空比，就在0-100％之间变化，相应的，LED灯的亮度也在最大亮度的0-100％之间变化。由于DMX512协议最多允许1秒钟内发送44场不同数据，那么，当控制台的数据在1秒钟内从0变为255时，LED灯具所接收到的数据不是连续变化的，而是间断性的，跳跃性的。因为0-255这256个亮度值，控制台只能发送出44个亮度值，其余的亮度值都会被跳过。这样，LED灯具根据所接收到的44个间断的亮度值进行亮度控制时，其PWM占空比的变化将是跳跃性的，而不是连续的。LED光源的发光，其亮度变化和驱动电流的变化几乎是同步的，这是LED的即时输出特性。因此，LED灯具也将跳跃性的改变亮度。这就会产生亮度闪烁。从调光曲线上看，就是曲线的锯齿很大，很粗糙。可见，主要是由于DMX512协议对于数据更新速度的限制，导致LED灯具亮度产生闪烁。即使灯光师操作调光推杆的时候能够保证匀速运动，也无法消除LED灯的亮度闪烁。

如果选择在LED驱动回路上增加电感，将会平滑LED灯的调光曲线，但是，这样做一会增加硬件成本，二会削弱LED灯在快速切光应用上的固有优势。

如果利用DMX512控制台的FADE功能，固然也可以平滑LED灯的调光曲线，使之不至于亮度突变。但是FADE功能是针对所有被控LED灯具同时起作用的，它将所有通道的数据，每延迟一定时间就朝着目标值增1或者减1。如果说在同一场输出中，某些灯需要快速切光，某些灯需要缓慢而平滑的切光，那么，用控制台的FADE功能就不合适。而且，如果要使LED灯具达到以1为增量的调光平滑度，由于DMX512协议允许每秒最多发送44场数据，那么从亮度0变化为亮度255，就需要255÷44≈6秒钟的时间。这样的调光速度对于许多应用都显得过慢。

所以，目前的LED灯具控制方法存在弊端。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种LED灯具的软件控制方法，来改善LED灯具的调光曲线。

具体方法如下：

首先，定义一个可在手动调光时发生作用的迟滞时间参数，这个参数由某个指定的DMX512通道来控制，称为调光迟滞时间通道。当此通道的数值低于某个阕值时，LED灯具仍然按照传统的方式进行控制，也就是接收到多大的调光目标值，就直接将其转化为LED灯具的占空比来控制出光量，调光过程是一步到位的。当调光迟滞时间通道值高于某个阕值时，且当前操作模式是手动调光时，LED灯具将根据调光迟滞时间通道值和一组对应关系，来获得一个调光迟滞时间。这个调光迟滞时间可以是由通道数据唯一确定的，也可以是根据其他参数(如当前的亮度值等)的变化而改变的。LED灯具每过一个调光迟滞时间，就会将LED的PWM占空比朝着目标值增加或者减少一个较小增量，直到最终PWM占空比达到预定的调光目标值为止。比如，当前的亮度值是0，在一场数据中接收到调光目标值是35，设调光的较小增量固定为1，则每过一个调光迟滞时间，LED灯具将亮度值增加1，经过35个中间步骤，最终达到亮度值为35。如果目标亮度值比当前亮度值要小，则将亮度值以1为增量递减。由于调光增量比较小，可以看到LED灯具的调光曲线明显改善，锯齿变小了，曲线变平滑了。调光增量一般为选择1，但是也可以选用其他比1大的增量来作为调光增量，比如2或者3，等等。但是，显然选择1为增量则调光曲线更为平滑。调光增量可以是固定的，也可以是随着当前亮度值的改变而变化的。比如，当前亮度低于20，则调光增量为3；高于19而由低于80，则调光增量为2；高于79则调光增两为1。这样可以实现非线性调光。

特别需要说明的是，所谓手动调光是指没有宏发生作用的调光。即使调光数据编成了场景或者程序，只要再其中没有宏频闪、自动变色等宏，那么同样算手动调光。

另外，随着LED灯具亮度的增加，8BIT的调光分辨率将越来越不适应灯具亮度的提高，因为PWM占空比每变化1/255，LED灯具的亮度就可能会有很大的改变。为了提高调光的精细度，16BIT或者更高分别率的PWM控制器将会被普及。而DMX512调光台将也需要使用多个通道来控制一种基色的亮度。对于更高分辨率的亮度控制，本发明同样适应。本方法的实质是在当前亮度值与目标亮度值之间插入若干个中间值，化整为零，化大步为细步，以此来平滑调光曲线。一旦LED的PWM控制精度升级为16BIT以上，即使DMX512控制台仍然使用8BIT的单一通道来传输调光数据，使用本发明也可以有效平滑调光曲线，只要将通道数值乘以255来作为16BIT的目标亮度值就可以了。

本发明的有益效果是：首先，它可以控制指定的LED灯具的出光量的改变，是以较小增量来连续改变的，而不是以较大增量跳跃式改变的，这样，就可以确保明显改善调光曲线的平滑性，不至于产生亮度闪烁。其次，通过控制台调整迟滞时间通道的数值，可以很方便地控制LED灯具出光量的变化速度，从而摆脱对于灯光师手感的依赖。第三，它可以保有LED灯具原有的即时输出特性，从而拓展LED灯具的应用范围。

具体实施方式

以下结合1个具体实施例，来对本发明进行说明。

具体实施例：

假设全彩LED灯具各个通道的功能定义如下：

CH5既是宏参数的控制通道，又是调光时间迟滞参数的控制通道。因为手动调光和宏是不会同时进行的，可以共用一个控制通道。

使用本专利所发明的方法，软件流程的步骤如下：

1.接收到1组DMX512数据后，首先判断是否CH6＞4，是则跳转去进行频闪或者自动变色；

2.如果CH6≤4，则判断是否CH5＞4，4是本实施例设定的阕值。CH5≤4则时间参数不发生作用，不需要对调光曲线进行平滑处理，程序跳转去将CH1-CH3的通道值分别转换为R、G、B的PWM占空比，一步到位地将R、G、B的出光量调整到控制台所要求的数值；

3.如果CH6≤4且CH5＞4，则将CH5数值转化为迟滞时间T。

本实施例的转换方法是：T＝CH5÷17，单位是毫秒(ms)。

4.根据记录和最新接收到的CH1-CH3的数值，判断哪几种基色的PWM占空比需要改变；

5.定时器每过T毫秒，就将需要改变的基色的PWM占空比，朝着CH1-CH3所确定的目标占空比，增1或者减1，直到每个基色的PWM占空比都达到目标占空比为止。

所述具体实施例，只是本专利的应用之一。但是，该具体实施例并非用以限制本发明。该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可以作各种更改或润色。包括改变对通道的定义，或者改变阕值，或者改变时间参数通道与迟滞时间之间的转换关系，或者改变调光的较小增量，或者使得调光的较小增量能够随着亮度值的变化而按照某种规律改变，等等。本发明可以应用于8BIT的PWM调光控制，也可以应用于16BIT或者其他分辨率的PWM调光控制。凡是根据本专利的思路进行的设计改变，都将在本专利的保护范围之内。因此，本发明的保护范围要以权利要求界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种改善LED灯具调光曲线的方法，其特征在于：定义了一个可以在手动调光的时候发生作用的调光迟滞时间参数，LED灯具根据调光迟滞时间参数，每过一段时间就将需要改变的PWM占空比增加或者减少一个较小增量，直到到达预定的目标占空比为止。

2.根据权利要求1所述的一种改善LED灯具调光曲线的方法，其特征在于：调光迟滞时间参数可以是固定的，也可以被指定的DMX512通道来进行控制和调整。

3.根据权利要求2所述的一种改善LED灯具调光曲线的方法，其特征在于：当DMX512指定通道的数据低于某个阕值，LED灯具将按照传统的调光方法，将调光控制数据直接转换为PWM的占空比。

4.根据权利要求2所述的一种改善LED灯具调光曲线的方法，其特征在于：当DMX512指定通道的数据高于某个阕值，LED灯具将依据一组转换关系，把指定通道的数据转换为调光迟滞时间参数。

5.根据权利要求4所述的一种改善LED灯具调光曲线的方法，其特征在于：调光迟滞时间参数决定了PWM占空比按照什么时间间隔来递增或者递减。

6.根据权利要求4所述的一种改善LED灯具调光曲线的方法，其特征在于：在PWM占空比达到DMX512数据确定的目标值以前，每一步的调光迟滞时间参数可以设置成固定的，也可以设置成按照某种规律变化的。

7.根据权利要求1所述的一种改善LED灯具调光曲线的方法，其特征在于：PWM占空比的变化增量，以电路允许的最小调光增量为佳，但是也可以使用比最小调光增量较大的调光增量。

8.根据权利要求7所述的一种改善LED灯具调光曲线的方法，其特征在于：PWM占空比的变化增量可以是固定的，也可以是随着当前亮度值的改变而按照某种规律变化的。

9.根据权利要求1所述的一种改善LED灯具调光曲线的方法，其特征在于：本方法可以应用于分辨率为8BIT的LED亮度控制，也可以应用于其他分辨率的LED亮度控制。