CN105246223B - Led亮度调节装置和led颜色控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED亮度调节装置和LED颜色控制装置，其中LED亮度调节装置包括：控制器、数模转换器和电压调节模块；所述控制器读取颜色信号中颜色分量对应的电流信号，将所述颜色分量转换成数字信号，并将所述数字信号发送至数模转换器；所述数模转换器将所述数字信号转换为模拟信号后，将所述模拟信号输入电压调节模块；所述电压调节模块根据所述模拟信号的幅度调节模块电压，并根据所述模块电压调节输出电流，所述输出电流输入至LED，调整所述LED的亮度。本发明提供的LED亮度调节装置和LED颜色控制装置可以提高相应输出电流调节的实时性和准确性，进一步提高对相应LED进行调节的实时性和调节精度。

Description

LED亮度调节装置和LED颜色控制装置
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种LED亮度调节装置和LED颜色控制装置。
背景技术
近年来，LED(发光二极管)已广泛应用在人们的生活、工作。LED可以显示出多种颜色，一般需要通过分别调节各个颜色分量的亮度实现其所显示的颜色控制。在LED背投中，LED灯各颜色分量的驱动各自单一提供恒流值，通过改变电流值的大小来实现电流调节，从而实现各颜色分量对应的LED亮度调节，然而上述LED各颜色分量的相关控制中，调节所需时间较长，容易造成实时性差、调节精度低。
发明内容
基于此，有必要针对传统LED各颜色分量控制过程中，调节所需时间较长，容易造成实时性差、调节精度低的技术问题，提供一种LED亮度调节装置和LED颜色控制装置。
一种LED亮度调节装置，包括：控制器、数模转换器和电压调节模块；
所述控制器通过数模转换器连接电压调节模块的输入端，所述电压调节模块连接LED；
所述控制器读取颜色信号中颜色分量对应的电流信号，将所述颜色分量转换成数字信号，并将所述数字信号发送至数模转换器；
所述数模转换器将所述数字信号转换为模拟信号后，将所述模拟信号输入电压调节模块；
所述电压调节模块根据所述模拟信号的幅度调节模块电压，并根据所述模块电压调节输出电流，所述输出电流输入至LED，调整所述LED的亮度。
上述LED亮度调节装置，通过控制器读取颜色分量对应的电流信号，进一步转换成对应的数字信号，再转换为模拟信号后，将所述模拟信号输入电压调节模块，所述电压调节模块根据所述模拟信号的幅度调节模块电压，进而实现对其输出电流的调节，可以提高相应输出电流调节的实时性和准确性，进一步提高对相应LED进行调节的实时性和调节精度。
一种LED颜色控制装置，包括R分量调节装置、G分量调节装置和B分量调节装置；所述R分量调节装置、G分量调节装置和B分量调节装置分别包括上述LED亮度调节装置；
所述R分量调节装置用于读取颜色信号中的R分量，根据所述R分量调节所述R分量调节装置中LED的亮度；
所述G分量调节装置用于读取所述颜色信号中的G分量，根据所述G分量调节所述G分量调节装置中LED的亮度；
所述B分量调节装置用于读取所述颜色信号中的B分量，根据所述B分量调节所述B分量调节装置中LED的亮度；
所述R分量调节装置、G分量调节装置和B分量调节装置通过分别控制相应LED的亮度控制其显示的颜色。
上述LED颜色控制装置，通过各个LED亮度调节装置中的控制器读取同一个颜色信号中的不同颜色分量，调节对应LED的亮度，控制三个LED混合后的颜色，可以提高颜色控制的实时性和精度，从而提高所控制的颜色的显示效果。
附图说明
图1为一个实施例的LED亮度调节装置结构示意图；
图2为一个实施例的LED亮度调节装置结构示意图；
图3为一个实施例的LED亮度调节装置结构示意图；
图4为一个优选实施例的LED亮度调节装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的LED亮度调节装置和LED颜色控制装置的具体实施方式进行详细描述。
参考图1，图1所示为一个实施例的LED亮度调节装置结构示意图，包括：控制器10、数模转换器30和电压调节模块40；
所述控制器10通过数模转换器30连接电压调节模块40的输入端，所述电压调节模块40连接LED70；
所述控制器10读取颜色信号中颜色分量对应的电流信号，将所述颜色分量转换成数字信号，并将所述数字信号发送至数模转换器30；
所述数模转换器30将所述数字信号转换为模拟信号后，将所述模拟信号输入电压调节模块40；
所述电压调节模块40根据所述模拟信号的幅度调节模块电压，并根据所述模块电压调节输出电流，所述输出电流输入至LED70，调整所述LED70的亮度。
上述控制器10可以采用FPGA等可编程的智能控制器。上述颜色信号可以包括三个颜色分量，三个颜色分量分别为R(红)、G(绿)、B(蓝)，上述三个颜色分量分别具有与之对应的电流信号，上述电流信号均可以根据空间混色原理转换为相应的二进制序列。
本实施例提供的LED亮度调节装置，通过控制器10读取颜色分量对应的电流信号，进一步转换成对应的数字信号，再转换为模拟信号后，将所述模拟信号输入电压调节模块40，所述电压调节模块40根据所述模拟信号的幅度调节模块电压，进而实现对其输出电流的调节，可以提高相应输出电流调节的实时性和准确性，进一步提高对相应LED70进行调节的实时性和调节精度。
参考图2，图2所示为一个实施例的LED亮度调节装置结构示意图，如图示，上述电压调节模块包括运算放大器50、电容61和第一电阻62；
所述控制器10通过数模转换器30连接运算放大器50的反相输入端，所述运算放大器50的输出端依次通过第一电阻62和电容31连接其反相输入端，所述运算放大器50的输出端通过LED70连接电源，所述运算放大器50的反相输入端连接电源；其中，所述LED70的输入端连接电源，输出端连接运算放大器50的输出端；第一电阻62和电容31组成运算放大器50的输出端至反相输入端的补偿反馈电路；
所述控制器10读取颜色信号中的一个颜色分量，将所述颜色分量对应的电流信号转换为数字信号，并将所述数字信号发送至数模转换器30，所述数模转换器30将所述数字信号转换为模拟信号后，将所述模拟信号输入运算放大器50，所述运算放大器50根据所述模拟信号的幅度及其同相输入端的输入电压调节运算放大器50的输出电流，所述LED70根据所述输出电流调整亮度。
本实施例提供的LED亮度调节装置，通过控制器10读取相应颜色分量，根据所述颜色分量生成数字信号，再转换为模拟信号后，将所述模拟信号输入运算放大器50，所述运算放大器50根据所述模拟信号的幅度及其同相输入端的输入电压，实现对其输出电流的调节，使该运算放大器50可以保持的其线性区域工作，可以提高相应输出电流调节的实时性和准确性。
参考图3，图3所示为一个实施例的LED亮度调节装置结构示意图，如图示，上述LED亮度调节装置，还可以包括连接在所述数模转换器30和运算放大器50的反相输入端之间的放大器31；
所述放大器31用于放大所述模拟信号。
本实施例中，利用放大器对模拟信号进行放大，可以提高输入运算放大器的模拟信号的强度，进而提高运算放大器获取模拟信号幅度的准确性。
如图3所示，在一个实施例中，上述LED亮度调节装置，还可以包括第一场效应管63；
所述第一场效应管63的栅极连接运算放大器50的输出端，第一场效应管63的漏极连接LED70的输出端，第一场效应管63的源极接地；
所述第一场效应管63用于控制所述输出电流的导通或者断开。
本实施例通过在运算放大器和LED之间连接第一场效应管，可以加强对相应电流的控制，提高LED亮度的可控性。
如图3所示，在一个实施例中，上述LED亮度调节装置，还可以包括连接在电源和LED70的输入端之间的第二电阻64，所述第二电阻64用于实时检测电源输出端的电流。
本实施例中，第二电阻可以为一个小阻值的功率电阻，可以提高输入LED的电流的稳定性。
如图3所示，在一个实施例中，上述LED亮度调节装置，还可以包括多档开关65，所述多档开关65连接所述电压调节模块50的同相输入端，所述多档开关65用于根据其档位控制同相输入端的输入电压；上述多档开关可以包括八个档位；
所述控制器设置十二位二进制数据，根据所述颜色分量确定所述二进制数据的前九位数值，根据二进制数据的前九位数值确定二进制数据的后三位数值，再根据后三位选择多档开关的档位，其中，多档开关的各个档位对应不同的输入电压。
表1
RR 0 0 0 0 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
RG 0 0 0 0 S2 S1 S0 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
RB 0 0 0 0 S2 S1 S0 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
表2
本实施例中，上述十二位二进制数据的格式可以如表1所示，控制器根据相应的颜色分量可以确定所述二进制数据的前九位数值，比如111111111等；再二进制数据的前九位数值确定二进制数据的后三位数值，后三位数值可以分别对应多档开关的八个档位，其对应关系可以如表二所示。如表二所示，每个档位对应不同的电流大小，其电流大小可以为某一电流基数的几等分之一，如表2中的电流基数为36A(安培)，十二位二进制数据中后三位数值111可以对应1/2档位，则该档位对应的电流大小为18A，此时电流可以在其对应的电流微调范围内进行调节，还可以通过多档开关的微分电流档对上述电流值进行相应调节，以保证其精度。
作为一个实施例，如表2所示，各个颜色分量对应的电流大小可以由十二位二进制数据D0～D11数据决定，其可以支持到12bit的精度。在相应的二进制数据生成过程中，R的补色G跟B的大小和档位由RG和RB数据决定。二进制数据的后三位数值S2～S0三位控制多档开关，总共有8个档位可以选择。而G和B电流大小由DAC值D8～D0决定。档位S2/S1/S0不用特别设定，而是根据后面D8～D0数据的增大或者减小自动变化。各个档位对应的S2/S1/S0及相应的档位电流大小如表2所示。
为了保证调整过程的稳定性和保证运放的稳定偏置，补色数据的D8可以保持为1，也即D8～D0数据的调整总是在255～511变化，当D8～D0调整过程超过511时，S2～S1自动进位，档位会进一档，电流为原来的两倍，但数据超过511之后会翻转为256，二进制数据的后三位数值，即相应的档位为原来的1/2，所以在换挡过程，整个电流不变，可以达到平稳过渡。
在一个实施例中，上述LED亮度调节装置，还可以包括恒压电源模块，所述恒压电源模块连接LED的输入端，所述恒压电源模块用于提供恒定电压。
图4为一个实施例的LED亮度调节装置结构示意图，如图4所示，作为一个实施例，上述恒压电源模块可以包括供电电源21、DC/DC控制芯片22和电感23；
所述供电电源21依次连接DC/DC控制芯片22、电感23以及LED70的输入端。
本实施例通过恒压电源模块提供相应的电压，可以提高电压的稳定性，从而提高相应的调节效果。
作为一个实施例，上述DC/DC控制芯片22还可以分别连接第二场效应管和第三场效应管，以进一步提高其输出电流的稳定性。
一种LED颜色控制装置，包括R分量调节装置、G分量调节装置和B分量调节装置；所述R分量调节装置、G分量调节装置和B分量调节装置分别包括上述LED亮度调节装置；
所述R分量调节装置用于读取颜色信号中的R分量，根据所述R分量调节所述R分量调节装置中LED的亮度；
所述G分量调节装置用于读取所述颜色信号中的G分量，根据所述G分量调节所述G分量调节装置中LED的亮度；
所述B分量调节装置用于读取所述颜色信号中的B分量，根据所述B分量调节所述B分量调节装置中LED的亮度；
所述R分量调节装置、G分量调节装置和B分量调节装置通过分别控制相应LED的亮度控制其显示的颜色。
上述LED颜色控制装置，通过各个LED亮度调节装置中的控制器读取同一个颜色信号中的不同颜色分量，调节对应LED的亮度，控制三个LED混合后的颜色，可以提高颜色控制的实时性和精度，从而提高所控制的颜色的显示效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种LED亮度调节装置，其特征在于，包括：控制器、数模转换器和电压调节模块；
所述控制器通过数模转换器连接电压调节模块的输入端，所述电压调节模块的输出端连接LED；
所述控制器读取颜色信号中颜色分量对应的电流信号，将所述颜色分量转换成数字信号，并将所述数字信号发送至数模转换器；
所述数模转换器将所述数字信号转换为模拟信号后，将所述模拟信号输入电压调节模块；
所述电压调节模块根据所述模拟信号的幅度调节模块电压，并根据所述模块电压调节输出电流，所述输出电流输入至LED，调整所述LED的亮度；
所述电压调节模块包括运算放大器、电容和第一电阻；
所述控制器通过数模转换器连接运算放大器的反相输入端，所述运算放大器的输出端依次通过第一电阻和电容连接其反相输入端，所述运算放大器的输出端通过LED连接电源；
所述数模转换器将所述数字信号转换为模拟信号后，将所述模拟信号输入运算放大器，所述运算放大器根据所述模拟信号的幅度及其同相输入端的输入电压调节运算放大器的输出电流；
还包括连接在电源和LED的输入端之间的第二电阻，所述第二电阻用于实时检测电源输出端的电流，运算放大器的反相输入端通过第二电阻连接电源；
还包括多档开关，所述多档开关连接所述运算放大器的同相输入端，所述多档开关用于根据其档位控制同相输入端的输入电压；所述多档开关包括八个档位；
所述控制器设置十二位二进制数据，根据所述颜色分量确定所述二进制数据的前九位数值，根据二进制数据的前九位数值确定二进制数据的后三位数值，再根据后三位选择多档开关的档位，其中，多档开关的各个档位对应不同的输入电压。
2.根据权利要求1所述的LED亮度调节装置，其特征在于，还包括连接在所述数模转换器和运算放大器的反相输入端之间的放大器；
所述放大器用于放大所述模拟信号。
3.根据权利要求1所述的LED亮度调节装置，其特征在于，还包括第一场效应管；
所述第一场效应管的栅极连接运算放大器的输出端，第一场效应管的漏极连接LED的输出端，第一场效应管的源极接地；
所述第一场效应管用于控制所述输出电流的导通或者断开。
4.根据权利要求1所述的LED亮度调节装置，其特征在于，所述电源包括恒压电源模块，所述恒压电源模块通过第二电阻连接LED的输入端，所述恒压电源模块用于提供恒定电压。
5.根据权利要求4所述的LED亮度调节装置，其特征在于，所述恒压电源模块包括供电电源、DC/DC控制芯片和电感；
所述供电电源依次连接DC/DC控制芯片、电感、第二电阻以及LED的输入端。
6.一种LED颜色控制装置，其特征在于，包括R分量调节装置、G分量调节装置和B分量调节装置；所述R分量调节装置、G分量调节装置和B分量调节装置分别包括权利要求1-5任一项所述的LED亮度调节装置；
所述R分量调节装置用于读取颜色信号中的R分量，根据所述R分量调节所述R分量调节装置中LED的亮度；
所述G分量调节装置用于读取所述颜色信号中的G分量，根据所述G分量调节所述G分量调节装置中LED的亮度；
所述B分量调节装置用于读取所述颜色信号中的B分量，根据所述B分量调节所述B分量调节装置中LED的亮度；
所述R分量调节装置、G分量调节装置和B分量调节装置通过分别控制相应LED的亮度控制其显示的颜色。
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