CN103415115B - Led照度调节方法 - Google Patents

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程森林
万东
李星奎
李雷
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Abstract

本发明提出了一种LED照度调节方法，涉及LED照明领域，包括：步骤1，将LED进行均匀分布排列，设置LED个数为N，单位面积S的需求照度比为P；步骤2，根据需求照度比P选定均匀分布的LED个数N*P，使N*P个LED作为一个分组；步骤3，根据所述N*P个LED分组确定单位面积S的LED分布排列密度。通过对LED进行分组控制，每组LED灯在空间均匀分布，可减少单个LED工作时间，延长了元器件使用寿命；分组方法即密度分组法，该方法通过选取单位区域LED的个数完成LED阵列的分组，每组LED的个数相同保证了整体照度的恒定，LED的均匀分布保证了整体照度均匀性。

Description

LED照度调节方法
技术领域
本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种LED照度调节方法。
背景技术
LED照明是一种新型的半导体照明技术，同白炽灯等传统的照明技术相比，LED具有发光效率高，使用寿命长，显色性好，安全可靠等优点。随着人们环保意识的增强，以及大功率LED技术的进步，在通用照明领域，LED装置的应用越来越广泛，例如：景观照明，交通讯号灯，室内照明，矿井照明，车用LED灯等。
在许多应用场合往往需要调节LED的照度比例，以达到不同的需求。总体来说，目前用于调节LED照度的技术主要涉及两方面：1恒定电流控制(CC)，2脉冲宽度调制(PWM)控制。这两种方法依赖以下事实，即LED的光源照度是流过光源的平均电流的函数，因此能够通过调节流过光源的电流的强度来获取调光功能。例如专利号：201010042870.7《一种户外高亮度LED显示屏的亮度调节方法》，提出了利用PWM技术实现了显示屏亮度的多级调节；专利号：201110290604.0《多亮度等级LED灯》，针对LED照明在稳定情况下亮度调节范围较小，提出了一种均布发光二极管阵列，借助带有筒罩和分别独立控制液晶控制器实现的多亮度等级LED灯；专利号：201110329507.8《LED亮度调节电路》，通过PWM控制LED的平均电流实现了多种设定的亮度调节。
利用PWM技术实现LED亮度调节是目前的主要实现手段，PWM技术利用人眼视网膜上的图像作为低通滤波器，以便获得与电流处于“接通”级I额定的间隔和PWM脉冲周期的比率成比例的平均光通量。PWM技术的基本局限在于，如果要不间断地将LED亮度降低到零，则必须良好地控制通过LED的平均电流值，从额定值I降至几百微安。这就依次需要能够产生大约0.01%的稳定的PWM“接通”时间。使用期望与诸如LED的光源相关的类型的标准低成本PWM电路实现这样的占空比值是十分困难的。此外，在低亮度等级时，该占空比必须十分稳定，以避免闪烁。所以对于低PWM“接通”时间是一个严重问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种均匀的LED照度调节方法。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种LED照度调节方法，其关键在于，包括：
步骤1，将LED进行均匀分布排列，设置LED个数为N，单位面积S的需求照度比为P；
步骤2，根据需求照度比P选定均匀分布的LED个数N*P，使N*P个LED作为一个分组；
步骤3，根据所述N*P个LED分组确定单位面积S的LED分布排列密度。
所述的LED照度调节方法，优选的，所述步骤1包括：
步骤1-1，所述均匀分布的N个LED所占用的面积相同，将单位面积S划分为N份，每个区域中有1个LED。
所述的LED照度调节方法，优选的，所述步骤2包括：
步骤2-1，为使N*P个LED分组在空间上均匀分布，将同种颜色的LED相隔距离是原距离的1/p倍。
所述的LED照度调节方法，优选的，所述步骤3包括：
步骤3-1，将排列完成的LED按照预定时间间隔切换工作。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.通过对LED进行分组控制，每组LED灯在空间均匀分布，可减少单个LED工作时间，延长了元器件使用寿命；
2.本发明涉及一种分组方法即密度分组法，该方法通过选取单位区域LED的个数完成LED阵列的分组，每组LED的个数相同保证了整体照度的恒定，LED的均匀分布保证了整体照度均匀性；
3.整个LED亮度调节时，各组LED在设定的周期时间下轮流变换工作状态，同时实现照度调节和温度控制；
4.整个LED亮度调节时，各组轮换周期有场合的要求和LED温度随时间的变化共同确定，整个LED阵列单点可控；
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一种LED照度调节方法流程图；
图2是本发明一种LED照度调节方法的LED阵列示意图；
图3是本发明一种LED照度调节方法的分组区域示意图；
图4是本发明一种LED照度调节方法的分组流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示，本发明提供了一种LED照度调节方法，其关键在于，包括：
步骤1，将LED进行均匀分布排列，设置LED个数为N，单位面积S的需求照度比为P；
步骤2，根据需求照度比P选定均匀分布的LED个数N*P，使N*P个LED作为一个分组；
步骤3，根据所述N*P个LED分组确定单位面积S的LED分布排列密度。
所述的LED照度调节方法，优选的，所述步骤1包括：
步骤1-1，所述均匀分布的N个LED所占用的面积相同，将单位面积S划分为N份，每个区域中有1个LED。
所述的LED照度调节方法，优选的，所述步骤2包括：
步骤2-1，为使N*P个LED分组在空间上均匀分布，将同种颜色的LED相隔距离是原距离的1/p倍。
所述的LED照度调节方法，优选的，所述步骤3包括：
步骤3-1，将排列完成的LED按照预定时间间隔切换工作。
基于PWM调节工作功率实现照度调节的方法，是通过调节整个LED的平均电流改变照度。除了背景技术中描述的技术问题之外，其控制阵列中每个LED都需要持续工作，往往不利于LED工作温度控制和延长元件使用寿命。而本发明提出的一种均匀LED照度调节方法，可根据照度需求将多阵列LED分为照度恒定均匀的多组LED分布，各组轮流导通使得单个LED的工作时间降低，因此多阵列LED的均匀分组方法是本发明的主要发明内容。
为保证各组LED在空间上均匀分布，本发明提出了一种密度分组法。密度分组法原理描述如下：假定多LED阵列是均匀分布的，且LED个数n，整个分布板的面积为s，需求照度比为p。密度分组法的实现过程如下：1.根据照度比p选定每组LED的个数即np，2.以每组LED的个数np和分布板面积s确定出LED分布密度，3.由分布密度将分布板划分为大小相同的多个区域，并从每个区域中选取适当的LED完成分组，即保证相邻LED间的距离变为原来的1/p倍。本发明实施例中以n=16，s=100cm2，p=50%为例，描述了LED的分组过程：
1.首先将分布板区域分为16个面积相同的区域，每个区域中存在一个LED，如图2所示，图中圆圈表示一个LED同种颜色为同一组LED；
2.由于p=50%，那么每组LED的个数为np=8，则将原LED分布板区域分为8个面积相同的分布区域，如图3所示；
3.因为每个虚线框中只需点亮一个LED，选定左上角虚线框第一个为红色组（图中显示为黑色），为了使每组的LED在空间上均匀分布，每组LED相隔距离也是原距离的1/p倍，由此如图4所示，逐渐将LED分成蓝色（图中显示为白色）和红色两组。
如图4所示，LED阵列被分成了两组，在实际应用中每隔一段时间循环切换两组灯的工作状态，就能得到需要的均匀照度，并且由于LED的轮换工作机制可以保持整个装置和LED的温度范围。该方法不用引入额外的检测元件和硬件装置，极大的降低了成本和增强了操作性。而且相比PWM调温方法，本方法在保证视觉和照明效果的同时能在LED的温度控制上展现优势，延长了发光元件的使用寿命。图4仅展示了一种分组结果，按照密度分组法分得的组和组数并不唯一，图4仅作为一种参考实例。分组结果只要能保证LED分组组数大于等于2，且LED空间分布均匀即可。
LED照度调节方法可满足同一场合对照度的多种需求，本发明提出了一种均匀的LED照度调节方法。该方法根据特定的分组方法，将多阵列LED按照照度的需求分为多组分别控制，每组LED的分布均匀。执行时多组LED轮流工作，在保证照度均匀的情况下还可控制LED的温度，保证了元件的使用寿命。
综上所述，本发明的有益效果是：
1.通过对LED进行分组控制，每组LED灯在空间均匀分布，可减少单个LED工作时间，延长了元器件使用寿命；
2.本发明涉及一种分组方法即密度分组法，该方法通过选取单位区域LED的个数完成LED阵列的分组，每组LED的个数相同保证了整体照度的恒定，LED的均匀分布保证了整体照度均匀性；
3.整个LED亮度调节时，各组LED在设定的周期时间下轮流变换工作状态，同时实现照度调节和温度控制；
4.整个LED亮度调节时，各组轮换周期有场合的要求和LED温度随时间的变化共同确定，整个LED阵列单点可控。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种LED照度调节方法，其特征在于，包括：
步骤1，将LED进行均匀分布排列，设置LED个数为N，单位面积S的需求照度比为P；
步骤1-1，所述均匀分布的N个LED所占用的面积相同，将单位面积S划分为N份，每个区域中有1个LED；
步骤2，根据需求照度比P选定均匀分布的LED个数N*P，使N*P个LED作为一个分组，每组LED阵列单点可控；
步骤2-1，为使由N*P个LED组成的分组在空间上均匀分布，将同种颜色的LED相隔距离是原距离的1/p倍；
步骤3，根据所述由N*P个LED组成的分组确定单位面积S的LED分布排列密度。
2.根据权利要求1所述的LED照度调节方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤3-1，将排列完成的LED按照预定时间间隔切换工作。
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