CN102595728B - Led模组精细调光装置及调光控制方法 - Google Patents

Led模组精细调光装置及调光控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了LED模组精细调光装置，该装置CPU的第一PWM信号输出接口连第一场效应管的信号输入端，第一场效应管的信号输出端通过限流模块连接LED模组的控制端，CPU的第二PWM信号输出接口连接第二场效应管的信号输入端，第二效应管的信号输出端连接LED模组的控制端。本发明的调光方法为1.判断LED模组需要输出的灯光照度对应的光通量是否大于该LED模组最大光通量的5％；2.否，CPU将第一路PWM控制信号控制LED模组发光；3.是，CPU发出的第一路PWM控制信号和第二路PWM控制信号叠加后控制LED模组发光。本发明能够使LED模组的最小与最大照度输出之比优于1∶10000。保证了LED模组调光的精细度。

Description

LED模组精细调光装置及调光控制方法
技术领域
本发明涉及舞台灯光技术领域，具体涉及一种LED模组精细调光装置及调光控制方法。
技术背景
目前，大功率LED(Light Emitting Diode，发光二极管)模组调光的方法一般采用PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号控制一个场效应管，然后由该场效应管驱动LED模组实现调光。与传统钨丝灯相比，由于LED具有反映速度快的特点，因此，当PWM信号的分辨率较低时，可明显感觉到LED的调光过程有逐步跳变的现象。当提高PWM信号的分辨率时，又会遇到场效应管的导通关断时间难以满足需求的问题存在。并且，当PWM信号的频率较低时，会导致场效应管的开关频率在音频范围之内。在演出舞台的应用环境下，这种现象会产生让人感觉不适的噪音，无法满足特定环境下的应用需求。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种LED模组精细调光装置及调光控制方法，该装置和方法不需要进一步提高PWM的分辨率，避免了调光过程的逐步跳变和场效应管的导通关断时间难以满足需求的技术问题。
为实现此目的，本发明所设计的LED模组精细调光装置，它包括LED模组和具有PWM信号输出接口的CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)，其特征在于：它还包括第一场效应管、第二场效应管和限流模块，其中，所述CPU的第一PWM信号输出接口连接第一场效应管的信号输入端，第一场效应管的信号输出端通过限流模块连接LED模组的控制端，所述CPU的第二PWM信号输出接口连接第二场效应管的信号输入端，第二效应管的信号输出端连接LED模组的控制端。
所述限流模块为限流电阻或电感线圈。
上述LED模组精细调光装置的调光控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：根据现场需要的灯光照度，确定LED模组在此灯光照度下需要输出的光通量大小，所述CPU判断LED模组需要输出的灯光照度对应的光通量是否大于该LED模组最大光通量的5％；
步骤2：当所述LED模组需要输出的灯光照度对应的光通量小于等于该LED模组最大光通量的5％时，所述CPU通过第一PWM信号输出接口输出第一路PWM信号给第一场效应管的信号输入端，第一场效应管的信号输出端输出第一路PWM控制信号给限流模块，进行限流处理后的第一路PWM控制信号控制LED模组发光，此时LED模组输出的光通量与第一路PWM控制信号的脉宽相对应；第二PWM信号输出接口无输出信号；
步骤3：当所述LED模组需要输出的灯光照度对应的光通量大于该LED模组最大光通量的5％时，所述CPU通过第一PWM信号输出接口输出第一路PWM信号给第一场效应管的信号输入端，第一场效应管的信号输出端输出第一路PWM控制信号给限流模块，限流模块输出经过限流处理后的第一路PWM控制信号；同时，所述CPU通过第二PWM信号输出接口输出第二路PWM信号给第二场效应管的信号输入端，第二场效应管的信号输出端输出第二路PWM控制信号，所述第一路PWM控制信号和第二路PWM控制信号叠加后控制LED模组发光，此时LED模组输出的光通量与第一路PWM控制信号的脉宽和第二路PWM控制信号的脉宽之和相对应。
所述步骤2和步骤3中所述LED模组最大光通量为20000流明。
所述步骤2中，所述进行限流处理后的第一路PWM控制信号的脉宽范围为0～1024。
所述步骤3中，所述经过限流处理后的第一路PWM控制信号的脉宽范围为0～1024；所述第二路PWM控制信号的脉宽范围为0～1024。
所述步骤2中，所述进行限流处理后的第一路PWM控制信号分辨率为10比特；所述步骤3中，所述经过限流处理后的第一路PWM控制信号的分辨率范围为10比特，所述第二路PWM控制信号的分辨率范围为10比特。
所述步骤2中，所述进行限流处理后的第一路PWM控制信号频率范围为20KHz～30KHZ；所述步骤3中，所述经过限流处理后的第一路PWM控制信号的频率范围为20KHz～30KHZ，所述第二路PWM控制信号的频率范围为20KHz～30KHZ。
本发明由于采用了限流器将第一路PWM控制信号细分为1024步进行调节，使得LED模组采用常规分辨率的PWM信号驱动即可，不需要进一步的提高PWM控制信号分辨率，这样也就不会改变PWM控制信号的频率，避免了由于PWM控制信号的频率过高，带来的场效应管的导通关断时间难以满足需求的技术问题；同时还避免了由于PWM信号的频率过低时，带来的场效应管开关频率在音频范围之内，产生噪音的技术问题，满足了舞台对噪声的要求。同时，本发明保证了LED模组调光的精细度。
本发明通过实际测试，证明此方法能够使LED模组的最小与最大照度输出之比优于1∶10000。保证了LED模组调光的精细度。
附图说明
图1为本发明的LED模组精细调光装置的结构示意图；
图2为本发明的调光控制方法的逻辑框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示的LED模组精细调光装置，它包括LED模组和具有PWM信号输出接口的CPU，其特征在于：它还包括第一场效应管、第二场效应管和限流模块，其中，所述CPU的第一PWM信号输出接口连接第一场效应管的信号输入端，第一场效应管的信号输出端通过限流模块连接LED模组的控制端，所述CPU的第二PWM信号输出接口连接第二场效应管的信号输入端，第二效应管的信号输出端连接LED模组的控制端。
所述限流模块为限流电阻或电感线圈。
上述LED模组精细调光装置的调光控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：根据现场需要的灯光照度，确定LED模组在此灯光照度下需要输出的光通量大小，所述CPU判断LED模组需要输出的灯光照度对应的光通量是否大于该LED模组最大光通量的5％；(上述灯光的照度(Luminosity)指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表示，表示单位为勒克斯(Lux，lx)，即lm/m2。1勒克斯等于1流明(lumen，lm)的光通量均匀分布于1m2面积上的光照度。)
步骤2：当所述LED模组需要输出的灯光照度对应的光通量小于等于该LED模组最大光通量的5％时，所述CPU通过第一PWM信号输出接口输出第一路PWM信号给第一场效应管的信号输入端，第一场效应管的信号输出端输出第一路PWM控制信号给限流模块，进行限流处理后的第一路PWM控制信号控制LED模组发光，此时LED模组输出的光通量与第一路PWM控制信号的脉宽相对应；第二PWM信号输出接口无输出信号；
步骤3：当所述LED模组需要输出的灯光照度对应的光通量大于该LED模组最大光通量的5％时，所述CPU通过第一PWM信号输出接口输出第一路PWM信号给第一场效应管的信号输入端，第一场效应管的信号输出端输出第一路PWM控制信号给限流模块，限流模块输出经过限流处理后的第一路PWM控制信号，同时，所述CPU通过第二PWM信号输出接口输出第二路PWM信号给第二场效应管的信号输入端，第二场效应管的信号输出端输出第二路PWM控制信号，所述第一路PWM控制信号和第二路PWM控制信号叠加后控制LED模组发光，此时LED模组输出的光通量与第一路PWM控制信号的脉宽和第二路PWM控制信号的脉宽之和相对应。
所述步骤2和步骤3中所述LED模组最大光通量为20000流明。
所述步骤2中，所述进行限流处理后的第一路PWM控制信号的脉宽范围为0～1024。由于限流器的作用，使LED模组在5％光通量以下时，仍可细分为1024步进行调节。
所述步骤3中，所述经过限流处理后的第一路PWM控制信号的脉宽范围为0～1024；所述第二路PWM控制信号的脉宽范围为0～1024。由于人眼对灯光照度的感觉为对数关系，因此在高照度时，人眼就感觉不到跳变现象。
所述步骤2中，所述进行限流处理后的第一路PWM控制信号分辨率为10比特；所述步骤3中，所述经过限流处理后的第一路PWM控制信号的分辨率范围为10比特；所述第二路PWM控制信号的分辨率范围为10比特。
所述步骤2中，所述进行限流处理后的第一路PWM控制信号频率范围为20KHz～30KHZ；所述步骤3中，所述经过限流处理后的第一路PWM控制信号的频率范围为20KHz～30KHZ；所述第二路PWM控制信号的频率范围为20KHz～30KHZ。
本发明的工作原理为：
LED模组在小于等于该LED模组最大光通量的5％时，仅由第一场效应管控制LED模组，由于限流器的作用，使LED模组在0～5％的光通量区间内，仍可将第一路PWM控制信号细分为1024步进行调节，上述精细调节过程使得LED模组在低端照度进行调光时不会出现跳变现象。当所述LED模组需要输出的灯光照度对应的光通量大于该LED模组最大光通量的5％时，由第一场效应管和第二场效应管同时控制LED模组。由于人眼对照度的感觉为对数关系，因此在高照度时，人眼就感觉不到LED的调光过程有逐步跳变。
为了解决大功率LED模组在低端照度出现跳变的现象，一般采用提高PWM控制信号分辨率的方式，但采用该方式必然改变PWM控制信号的频率。如果PWM控制信号的频率过高，会导致场效应管的导通关断时间难以满足需求；如果PWM信号的频率较低，会导致场效应管的开关频率在音频范围之内，无法满足特定环境下的应用需求。
而采用本发明的方法，由于采用了限流器将第一路PWM控制信号细分为1024步进行调节，使得LED模组采用常规分辨率的PWM信号驱动即可，不需要进一步的提高PWM控制信号分辨率，这样也就不会改变PWM控制信号的频率(不会使PWM控制信号的频率过高或过低)，避免了由于PWM控制信号的频率过高，带来的场效应管的导通关断时间难以满足需求的技术问题；同时还避免了由于PWM信号的频率过低时，带来的场效应管开关频率在音频范围之内，产生噪音的技术问题。同时，本发明保证了LED模组调光的精细度。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种LED模组精细调光装置的调光控制方法，所述LED模组精细调光装置包括LED模组和具有PWM信号输出接口的CPU，它还包括第一场效应管、第二场效应管和限流模块，其中，所述CPU的第一PWM信号输出接口连接第一场效应管的信号输入端，第一场效应管的信号输出端通过限流模块连接LED模组的控制端，所述CPU的第二PWM信号输出接口连接第二场效应管的信号输入端，第二效应管的信号输出端连接LED模组的控制端，其特征在于，所述LED模组精细调光装置的调光控制方法包括如下步骤：
步骤1：根据现场需要的灯光照度，确定LED模组在此灯光照度下需要输出的光通量大小，所述CPU判断LED模组需要输出的灯光照度对应的光通量是否大于该LED模组最大光通量的5%；
步骤2：当所述LED模组需要输出的灯光照度对应的光通量小于等于该LED模组最大光通量的5%时，所述CPU通过第一PWM信号输出接口输出第一路PWM信号给第一场效应管的信号输入端，第一场效应管的信号输出端输出第一路PWM控制信号给限流模块，进行限流处理后的第一路PWM控制信号控制LED模组发光，此时LED模组输出的光通量与第一路PWM控制信号的脉宽相对应；第二PWM信号输出接口不输出信号；
步骤3：当所述LED模组需要输出的灯光照度对应的光通量大于该LED模组最大光通量的5%时，所述CPU通过第一PWM信号输出接口输出第一路PWM信号给第一场效应管的信号输入端，第一场效应管的信号输出端输出第一路PWM控制信号给限流模块，限流模块输出经过限流处理后的第一路PWM控制信号，同时，所述CPU通过第二PWM信号输出接口输出第二路PWM信号给第二场效应管的信号输入端，第二场效应管的信号输出端输出第二路PWM控制信号，所述第一路PWM控制信号和第二路PWM控制信号叠加后控制LED模组发光，此时LED模组输出的光通量与第一路PWM控制信号的脉宽和第二路PWM控制信号的脉宽之和相对应。
2.根据权利要求1所述的LED模组精细调光装置的调光控制方法，其特征在于：所述步骤2和步骤3中所述LED模组最大光通量为20000流明。
3.根据权利要求1所述的LED模组精细调光装置的调光控制方法，其特征在于：所述步骤2中，所述进行限流处理后的第一路PWM控制信号的脉宽范围为0～1024。
4.根据权利要求1所述的LED模组精细调光装置的调光控制方法，其特征在于：所述步骤3中，所述经过限流处理后的第一路PWM控制信号的脉宽范围为0～1024，所述第二路PWM控制信号的脉宽范围为0～1024。
5.根据权利要求1所述的LED模组精细调光装置的调光控制方法，其特征在于：所述步骤2中，所述进行限流处理后的第一路PWM控制信号分辨率为10比特；所述步骤3中，所述经过限流处理后的第一路PWM控制信号的分辨率范围为10比特，所述第二路PWM控制信号的分辨率范围为10比特。
6.根据权利要求1所述的LED模组精细调光装置的调光控制方法，其特征在于：所述步骤2中，所述进行限流处理后的第一路PWM控制信号频率范围为20KHz～30KHZ；所述步骤3中，所述经过限流处理后的第一路PWM控制信号的频率范围为20KHz～30KHZ，所述第二路PWM控制信号的频率范围为20KHz～30KHZ。
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