CN103096565B - Led照明装置及其灯光控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED照明装置及其灯光控制方法，该LED照明装置中包含有至少一个LED发光管组，该方法包括：每隔一定时间，分别将LED照明装置中的每个LED发光管组的当前的发光亮度调节预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度。本发明实现了调节LED照明装置的亮度和/或色彩时的渐变的效果，并且，采用渐变的方式控制亮度和/或色彩的变化，在改变色彩和/或亮度时不会有突变的情况发生，可以避免对人眼的刺激，同时，在断电后再通电时，由于是逐渐地增加各个LED发光管组的发光亮度，从而不会造成对电网的冲击。

Description

LED照明装置及其灯光控制方法

技术领域

本发明涉及照明技术领域，更具体地，涉及一种LED照明装置及其灯光控制方法。

背景技术

近年来，随着节能减排技术的推广和发展，节能型照明设计已成为照明灯具领域的研究重点之一。LED(LightEmittingDiode，发光二极管)因其具有发光效率高、节能效果好、寿命长等优点，在节能型照明设计上受到了人们的重视。使用LED做照明装置来取代传统的照明装置，是当今照明技术领域的发展趋势。

目前，现有技术的LED照明装置在调节亮度和/或色彩时，都是立即达到最终效果。例如，在开灯时，亮度立即从0达到最终亮度，关灯时，亮度立即从当前亮度变为0。

这样的亮度和/或色彩的突然变化，会使人眼感觉不舒服。而且，如果在通电的瞬间LED照明装置即达到最大亮度，还会造成对电网的冲击。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种LED照明装置及其灯光控制方法，能够解决现有技术中存在的亮度和/或色彩的突然变化，会使人眼感觉不舒服，以及，会造成对电网的冲击的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，提供了一种LED照明装置的灯光控制方法，该LED照明装置中包含有至少一个LED发光管组，该方法包括：每隔一定时间，分别将LED照明装置中的每个LED发光管组的当前的发光亮度调节预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度。

另一方面，提供了一种LED照明装置，该LED照明装置中包含有至少一个LED发光管组，其还包括：控制调光模块，用于每隔一定时间，分别将LED照明装置中的每个LED发光管组的当前的发光亮度调节预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度。

本发明的技术效果：采用每隔一定时间将各个LED发光管组的发光亮度增加或减少预定值的方式，将LED照明装置的亮度和/或色彩逐渐地接近并达到最终亮度或色彩，实现了调节LED照明装置的亮度和/或色彩时的渐变的效果，并且，采用渐变的方式控制亮度和/或色彩的变化，在改变色彩和/或亮度时不会有突变的情况发生，可以避免对人眼的刺激，同时，在断电后再通电时，由于是逐渐地增加各个LED发光管组的发光亮度，从而不会造成对电网的冲击。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例一的LED照明装置的灯光控制方法的流程图；

图2示出了根据本发明实施例二的LED照明装置的灯光控制方法的流程图；

图3示出了根据本发明实施例六的LED照明装置的结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例七的LED照明装置的结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例九的LED照明装置的具体电路示意图；

图6示出了根据本发明实施例九的LED照明装置中单片机的一种具体处理流程图；

图7示出了根据本发明实施例九的LED照明装置中单片机的另一种具体处理流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

目前，常用的LED照明装置中通常包含有至少一个LED发光管组，每个LED发光管组可以由至少一个LED组成，各个LED发光管组的色彩可以彼此相同或不同，即，LED照明装置中包含的LED发光管组可以是单一颜色的、也可以是多种颜色的。可以根据实际需要选择各个LED发光管组的发光色彩，本发明以下实施例对此不作限定。

实施例一

图1示出了根据本发明实施例一的LED照明装置的灯光控制方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S102，每隔一定时间，分别将LED照明装置中的每个LED发光管组的当前的发光亮度调节(增加或减少)预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度。

例如，每次的时间间隔可以相同，也可以不同。而且，每次调节的值可以相同或不同。

本发明实施例采用每隔一定时间将各个LED发光管组的发光亮度增加或减少预定值的方式，将LED照明装置的亮度和/或色彩逐渐地接近并达到最终亮度或色彩，实现了调节LED照明装置的亮度和/或色彩时的渐变的效果，并且，采用渐变的方式控制亮度和/或色彩的变化，在改变色彩和/或亮度时不会有突变的情况发生，可以避免对人眼的刺激，同时，在断电后再通电时，由于是逐渐地增加各个LED发光管组的发光亮度，从而不会造成对电网的冲击。

实施例二

为了实现实施例一中的每隔一定时间，分别将LED照明装置中的每个LED发光管组的当前的发光亮度调节预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度，即步骤S102，如图2所示，可以采用以下方式来进行：

步骤S202，按照以下公式(1)计算出每个LED照明装置每一次所要调节的预定值ΔL_i：

$\mathrm{\Δ}{L}_i=(L_i^{\′}-L_i)\×N\%---\left(1\right)$

其中，为LED发光管组所要调节到的发光亮度，L_i为LED发光管组调节前的发光亮度，i为变量，i的取值范围为第一集合，第一集合由标识至少一个LED发光管组的值组成，N为正整数，N≤50；

从公式(1)中可以看出，ΔL_i的大小与调节前后的亮度差值的大小有关。当用户想要调节LED照明装置的亮度时，可以通过遥控装置或者其他设备发出控制指令，LED照明装置根据该控制指令中携带的信息即可确定出各个LED发光管组所要调节到的发光亮度同样，当用户想要调节LED照明装置的色彩时，LED照明装置根据该控制指令中携带的信息即可确定出各个LED发光管组所要调节到的发光亮度从而达到调节色彩的目的。

步骤S204，每隔预定周期T，周期性地分别将每个LED发光管组的当前的发光亮度增加ΔL_i，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度其中，当时，ΔL_i＞0，当时，ΔL_i＜0。

例如，每隔T时间，将每个LED发光管组的最终亮度值(即所要调节到的发光亮度)与其当前亮度值进行比较，如果当前亮度值低于最终亮度值，则将该LED发光管组的发光亮度提高(即增加)ΔL_i，如果高于最终亮度值，则将该LED发光管组的发光亮度降低(即减少)ΔL_i，直到最终亮度值＝当前亮度值。由于是每隔一定时间提高或降低预定值的方式向最终亮度值接近，所以最后看到的效果是逐渐变化的效果。

当公式(1)中的N＝1时，此时T的取值范围可以在0.01～0.03秒，例如，T＝0.01秒，T的取值太大会造成灯光闪烁，太小会增加对资源的占用，T的值的设置，使得每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度所需的总时间在1～3秒之内可以达到较好的渐变效果。

实施例三

在实施例二中，如果LED照明装置中包含有三个LED发光管组，分别为红色、绿色、和蓝色LED发光管组，每个LED发光管组的最大亮度值是255。

假设红色、绿色、蓝色的LED发光管组的调节前的亮度L_red、L_green、L_blue分别为：10、80、120，所要调节到的亮度(即最终亮度值) 分别为：50、198、60，T＝0.01秒，N＝1，则，每隔0.01秒，红色LED发光管组的发光亮度增加ΔL_red＝(50-10)×1％＝0.4，绿色LED发光管组的发光亮度增加ΔL_green＝(198-80)×1％＝1.18，蓝色LED发光管组的发光亮度增加ΔL_blue＝(60-120)×1％＝-0.6。

实施例四

为了节约有限的资源，进一步简化处理，在实现实施例一中的每隔一定时间，分别将LED照明装置中的每个LED发光管组的当前的发光亮度调节预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度，即步骤S102时，还可以采用一种简便的做法，即，只比较当前亮度值与最终亮度值的差值的正负，然后每隔一定时间将当前亮度值加ΔL、或减ΔL，直到差值为零。即，每隔预定周期T，周期性地分别将每个LED发光管组的当前的发光亮度增加或减少预定值ΔL，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度，其中，各个LED发光管组每一次增加或减少的预定值均相同。

同样，T的取值太大会造成灯光闪烁，太小会增加对资源的占用，T的值的设置，使得每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度所需的总时间在1～3秒之内可以达到较好的渐变效果。

实施例五

上述实施例二至实施例三，都是按照预定周期逐渐调节各个LED发光管组的发光亮度，即，各次调节的时间间隔相同，显然，各次调节的时间间隔也可以不同。

这样，在实现实施例一中的每隔一定时间，分别将LED照明装置中的每个LED发光管组的当前的发光亮度调节预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度(即步骤S102)时，还可以采用以下方式：每隔一定时间，分别将每个LED发光管组的当前的发光亮度增加或减少预定值ΔL，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度，其中，各个LED发光管组每一次增加或减少的预定值均相同。

实施例六

如图3所示，能够采用上述实施例一的方法的LED照明装置中包含有至少一个LED发光管组10，其还包括：控制调光模块20，用于每隔一定时间，分别将每个LED发光管组10的当前的发光亮度调节预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度。

例如，每次的时间间隔可以相同，也可以不同。而且，每次调节的值可以相同或不同。

本发明实施例中的LED照明装置采用每隔一定时间将各个LED发光管组的发光亮度增加或减少预定值的方式，将亮度和/或色彩逐渐地接近并达到最终亮度或色彩，实现了调节LED照明装置的亮度和/或色彩时的渐变的效果，并且，采用渐变的方式控制亮度和/或色彩的变化，在改变色彩和/或亮度时不会有突变的情况发生，可以避免对人眼的刺激，同时，在断电后再通电时，由于是逐渐地增加各个LED发光管组的发光亮度，从而不会造成对电网的冲击。

实施例七

如图4所示，LED照明装置为了实现每隔一定时间，分别将每个LED发光管组10的当前的发光亮度调节预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度，可以使用实施例二的方法，则，控制调光模块20进一步可以包括：计算模块202和调光模块204，其中：

计算模块202用于按照上述公式(1)计算出每个LED照明装置每一次所要调节的预定值ΔL_i；

调光模块204用于每隔预定周期T，周期性地分别将每个LED发光管组的当前的发光亮度增加ΔL_i，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度其中，当时，ΔL_i＞0，当时，ΔL_i＜0。

例如，每隔T时间，将每个LED发光管组的最终亮度值(即所要调节到的发光亮度)与其当前亮度值进行比较，如果当前亮度值低于最终亮度值，则将该LED发光管组的发光亮度提高(即增加)ΔL_i，如果高于最终亮度值，则将该LED发光管组的发光亮度降低(即减少)ΔL_i，直到最终亮度值＝当前亮度值。由于是每隔一定时间提高或降低预定值的方式向最终亮度值接近，所以最后看到的效果是逐渐变化的效果。

当公式(1)中的N＝1时，此时T的取值范围可以在0.01～0.03秒，例如，T＝0.01秒，T的取值太大会造成灯光闪烁，太小会增加对资源的占用，T的值的设置，使得每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度所需的总时间在1～3秒之内可以达到较好的渐变效果。

实施例八

为了实现每隔一定时间，分别将每个LED发光管组10的当前的发光亮度调节预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度，即，渐变地调节亮度和/或色彩，控制调光模块还可以使用实施例四中的方法，即，每隔预定周期T，周期性地分别将每个LED发光管组的当前的发光亮度增加或减少预定值ΔL，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度，其中，各个LED发光管组每一次增加或减少的预定值均相同。

同样，T的取值太大会造成灯光闪烁，太小会增加对资源的占用，T的值的设置，使得每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度所需的总时间在1～3秒之内可以达到较好的渐变效果。

另外，实现渐变地调节亮度和/或色彩的另一种方式还可以是实施例五中的方法：控制调光模块每隔一定时间，分别将每个LED发光管组的当前的发光亮度增加或减少预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度，其中，各个LED发光管组每一次增加或减少的预定值均相同，每次调节的时间间隔不同。

实施例九

图5示出了根据本发明实施例九的LED照明装置的具体电路示意图。控制调光模块可以由单片机、NPN开关三极管来实现。其中，单片机未示出。单片机可以输出3路PWM信号：PWM_R、PWM_G和PWM_B，分别一对一地控制3个LED发光管组LED_R、LED_G和LED_B的发光亮度。

如图5所示，LED_R、LED_G和LED_B依次为红色、绿色和蓝色发光二极管组；Q1、Q2和Q3为NPN开关三极管，三极管的基极通过电阻与三个PWM信号：PWM_R、PWM_G和PWM_B连接，三极管的集电极与发光二极管的阴极连接；D1、D2和D3为恒流二极管，阳极与电源DC+连接，阴极分别与发光二极管组LED_R、LED_G和LED_B的阳极连接。D1、LED_R与Q1的集电极和发射极形成一个串联回路；Q1截止时，整个回路没有电流流过；Q1导通时，整个回路的电流由恒流二极管D1控制。D2、LED_G与Q2的集电极和发射极形成一个串联回路；Q2截止时，整个回路没有电流流过；Q2导通时，整个回路的电流由恒流二极管D2控制。D3、LED_B与Q3的集电极和发射极形成一个串联回路；Q3截止时，整个回路没有电流流过；Q3导通时，整个回路的电流由恒流二极管D3控制。因此，只要控制Q1、Q2和Q3的导通和截止就可以控制发光二极管组LED_R、LED_G和LED_B的发光亮度。R1、R2和R3为电阻。

如果把3个PWM信号分别一对一地输入到Q1、Q2和Q3的基极就可以利用这3个PWM信号分别一对一地控制红色、绿色、蓝色三种颜色的LED发光管组的发光亮度。

下面以具有三个8位PWM信号输出的单片机为例进行说明：

8位的PWM信号共有256级，使用时只要往单片机相应的PWM控制寄存器写入0～255的数据，单片机就会根据写入的数据，输出相应占空比的波形。在这里，LED发光管组的发光亮度的取值范围为0～255，可以直接将三个LED发光管组的发光亮度写入相应的PWM控制寄存器。为了保证在单一颜色的LED发光管组发光的最大亮度与全部LED发光管组发光时的最大亮度(即总亮度的最大值)一致，设置总亮度的最大值为单一颜色的LED发光管组的最大发光亮度，即总亮度的最大值为255。

单片机中可以包含一个定时器、一个PWM控制寄存器和一个用于接收控制指令的数据输入接口。定时器可以使用单片机中的任一空闲的定时器，该定时器的溢出设定值为预定周期T，PWM控制寄存器为任意空闲的PWM控制寄存器；数据输入接口可以为任意的能与控制设备通讯的接口。如图6所示，为了实现在开灯时的亮度或色彩的渐变，LED照明装置使用实施例四中的方法时，单片机的具体操作流程如下：

步骤S602，单片机从EEPROM中读出保存的前一次LED_R、LED_G和LED_B的灯光亮度的“设定值”(作为三者的最终亮度值)，将三个发光管组的灯光亮度的“当前值”设为0。这样可以实现开灯时，灯光是由不亮到正常发光的一个渐变过程。

一般，LED照明装置会在EEPROM中保存前一次断电前的状态，包括各个发光管组的亮度值(即“设定值”)。这样，在开灯时，会逐渐调节亮度到该“设定值”。

步骤S604～S608，单片机对定时器进行预置，使其开始计时。每当定时器产生溢出中断时(即达到预定周期T)，则进入步骤S610，若未产生溢出中断，则返回步骤S606，继续计数；

步骤S610，对于LED_R、LED_G和LED_B中的每一个，对“设定值”和“当前值”进行比较，若差值等于0，则结束流程，说明LED照明装置此时已经达到最终亮度或色彩；若差值小于0，则进入步骤S612，若差值大于0，则进入步骤S614；

步骤S612，“当前值”加1，然后执行步骤S616；

步骤S614，“当前值”减1，然后执行步骤S616；

步骤S616，更新相应的PWM控制寄存器中保存的“当前值”；

步骤S610～S614，实现了在LED发光管组的最终亮度值(即“设定值”)与当前亮度值(即“当前值”)不一致时，将“当前值”向接近“设定值”的方向进行调节。

步骤S618～S620，在单片机执行步骤S604～S616的同时，单片机还等待从数据输入接口送来的新的“设定值”。当数据输入接口接收到新的“设定值”时，将更新原有的“设定值”，并将修改后的“设定值”存入EEPROM寄存器。后续，将再次执行步骤S604～S616。

在定时器不够用的情况下，为了实现在开灯时的亮度或色彩的渐变，LED照明装置使用实施例五中的方法时，可以将差值比较放到单片机的主循环中进行，这样，在实现时无需使用定时器，如图7所示，单片机的具体操作流程如下：

步骤S702，单片机从EEPROM中读出保存的前一次LED_R、LED_G和LED_B的灯光亮度的“设定值”(作为三者的最终亮度值)，将三个发光管组的灯光亮度的“当前值”设为0。这样可以实现开灯时，灯光是由不亮到正常发光的一个渐变过程。

一般，LED照明装置会在EEPROM中保存前一次断电前的状态，包括各个发光管组的亮度值(即“设定值”)。这样，在开灯时，会逐渐调节亮度到该“设定值”。

步骤S704～S706，单片机等待从数据输入接口送来的新的“设定值”。当数据输入接口接收到新的“设定值”时，将更新原有的“设定值”，并将修改后的“设定值”存入EEPROM寄存器，若没有接收到新的“设定值”，则进入步骤S708；

步骤S708，对于LED_R、LED_G和LED_B中的每一个，对“设定值”和“当前值”进行比较，若差值等于0，则返回步骤S704，继续等待新的“设定值”；若差值小于0，则进入步骤S710，若差值大于0，则进入步骤S712；

步骤S710，“当前值”加1，然后执行步骤S714；

步骤S712，“当前值”减1，然后执行步骤S714；

步骤S714，更新相应的PWM控制寄存器中保存的“当前值”。然后返回步骤S704。

步骤S708～S712，实现了在LED发光管组的最终亮度值(即“设定值”)与当前亮度值(即“当前值”)不一致时，将“当前值”向接近“设定值”的方向进行调节。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：采用每隔一定时间将各个LED发光管组的发光亮度增加或减少预定值的方式，将LED照明装置的亮度和/或色彩逐渐地接近并达到最终亮度或色彩，实现了调节LED照明装置的亮度和/或色彩时的渐变的效果，并且，采用渐变的方式控制亮度和/或色彩的变化，在改变色彩和/或亮度时不会有突变的情况发生，可以避免对人眼的刺激，同时，在断电后再通电时，由于是逐渐地增加各个LED发光管组的发光亮度，从而不会造成对电网的冲击。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种发光二极管LED照明装置的灯光控制方法，所述LED照明装置中包含有至少一个LED发光管组，其特征在于，所述方法包括：

每隔一定时间，分别将所述LED照明装置中的每个LED发光管组的当前的发光亮度调节预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度，包括：

按照以下公式计算出每个LED照明装置每一次所要调节的预定值ΔL_i：

ΔL_i＝(L′_i-L_i)×N％，其中，L′_i为LED发光管组所要调节到的发光亮度，L_i为LED发光管组调节前的发光亮度，i为变量，i的取值范围为第一集合，所述第一集合由标识所述至少一个LED发光管组的值组成，N为正整数，N≤50；

每隔预定周期，周期性地分别将每个LED发光管组的当前的发光亮度增加ΔL_i，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度L′_i，其中，当L′_i＞L_i时，ΔL_i＞0，当L′_i＜L_i时，ΔL_i＜0；

其中，所述预定周期的设置，使得每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度所需的总时间在1～3秒之内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各个LED发光管组每一次增加或减少的预定值均相同。

3.一种发光二极管LED照明装置，所述LED照明装置中包含有至少一个LED发光管组，其特征在于，还包括：

控制调光模块，用于每隔一定时间，分别将所述LED照明装置中的每个LED发光管组的当前的发光亮度调节预定值，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度；所述控制调光模块包括：

计算模块，用于按照以下公式计算出每个LED照明装置每一次所要调节的预定值ΔL_i：

ΔL_i＝(L′_i-L_i)×N％，其中，L′_i为LED发光管组所要调节到的发光亮度，L_i为LED发光管组调节前的发光亮度，i为变量，i的取值范围为第一集合，所述第一集合由标识所述至少一个LED发光管组的值组成，N为正整数，N≤50；

调光模块，用于每隔预定周期，周期性地分别将每个LED发光管组的当前的发光亮度增加ΔL_i，直至每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度L′_i，其中，当L′_i＞L_i时，ΔL_i＞0，当L′_i＜L_i时，ΔL_i＜0；

其中，所述预定周期的设置，使得每个LED发光管组均达到相应的所要调节到的发光亮度所需的总时间在1～3秒之内。

4.根据权利要求3所述的LED照明装置，其特征在于，各个LED发光管组每一次增加或减少的预定值均相同。