CN105423141A - 一种基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法及其装置，其中，该方法包括：对发光板进行分割，确定LED节能灯的位置；利用Bézier曲线生成方法构造LED节能灯发光方向，生成带状发光曲面；对LED节能灯的色彩进行处理，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。在本发明实施例中，能够通过LED节能灯构造光滑发光曲面，美化LED发光节能灯的照明效果；可以解决通过LED节能灯构造光滑发光曲面的表示；并解决了通过改变LED节能灯位置控制生成曲面形状的问题；同时针对不同色彩的光的叠加可产生其它色彩的特性，建立具有多种色彩的发光面，可通过少量色彩种类的LED节能灯进行组合表示包含了多种色彩的发光面。

Description

一种基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法及其装置

技术领域

本发明涉及几何构造技术领域，尤其涉及一种基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法及其装置。

背景技术

LED具有体积小、寿命长、驱动电压低、耗电量低、反应速率快、耐震性佳等优点，被广泛应用于信号指示、数码显示等领域。随着技术的不断进步，超高亮LED的研制得到了成功，尤其是白光LED的研制成功，使得它越来越多地用在彩灯装饰、照明领域。

现有LED灯的照明方式一般是依靠反射板进行照明的，在美观性方面有些不足，现有的LED灯的装饰多是依靠其余装饰物来实现的，而单独凭借LED灯形成多种发光曲面的方法在目前是欠缺的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法及其装置，能够通过LED节能灯构造光滑发光曲面，美化LED发光节能灯的照明效果。

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法，所述方法包括：

对发光板进行分割，确定LED节能灯的位置；

利用Bézier曲线生成方法构造LED节能灯发光方向，生成带状发光曲面；

对LED节能灯的色彩进行处理，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。

优选地，在所述对发光板进行分割，确定LED节能灯的位置的步骤之前，还包括：

将LED节能灯构建两块等长的发光板，将两块发光板连接起来。

优选地，所述对发光板进行分割，确定LED节能灯的位置的步骤，包括：

获取两块对称的发光板的长度、位置；

将每块发光版平均划分成n份，将每个分割点以及两块发光板的端点，作为一个LED灯的位置。

优选地，所述利用Bézier曲线生成方法构造LED节能灯发光方向，生成带状发光曲面的步骤，包括：

将两块发光板的交点，以及两块发光板的端点这三个点作为控制顶点，根据Bézier曲线生成方法生成二次Bézier曲线；

利用生成的Bézier曲线的包络特性，从每个LED灯的位置确定该曲线的切线；

对发光板上的每一排LED灯均做上述处理，将所有的排连接起来形成带状发光曲面。

优选地，所述对LED节能灯的色彩进行处理，获得具有渐变色彩的带状发光曲面的步骤，包括：

根据色彩的渐变确定初始色彩和每一排的灯之间设置RGB差值；

根据每一排灯对应的RGB值定义其发出的光的色彩，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。

相应地，本发明还提供一种基于Bézier曲面的LED节能灯的实现装置，所述实现装置包括：

分割模块，用于对发光板进行分割，确定LED节能灯的位置；

构造模块，用于利用Bézier曲线生成方法构造LED节能灯发光方向，生成带状发光曲面；

色彩处理模块，用于对LED节能灯的色彩进行处理，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。

优选地，所述装置还包括：连接模块，用于将LED节能灯构建两块等长的发光板，将两块发光板连接起来。

优选地，所述分割模块包括：

获取单元，用于获取两块对称的发光板的长度、位置；

划分单元，用于将每块发光版平均划分成n份，将每个分割点以及两块发光板的端点，作为一个LED灯的位置。

优选地，所述构造模块还用于将两块发光板的交点，以及两块发光板的端点这三个点作为控制顶点，根据Bézier曲线生成方法生成二次Bézier曲线；利用生成的Bézier曲线的包络特性，从每个LED灯的位置确定该曲线的切线；对发光板上的每一排LED灯均做上述处理，将所有的排连接起来形成带状发光曲面。

优选地，所述色彩处理模块还用于根据色彩的渐变确定初始色彩和每一排的灯之间设置RGB差值；根据每一排灯对应的RGB值定义其发出的光的色彩，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。

在本发明实施例中，能够通过LED节能灯构造光滑发光曲面，美化LED发光节能灯的照明效果；可以解决通过LED节能灯构造光滑发光曲面的表示；并解决了通过改变LED节能灯位置控制生成曲面形状的问题；同时针对不同色彩的光的叠加可产生其它色彩的特性，建立具有多种色彩的发光面，可通过少量色彩种类的LED节能灯进行组合表示包含了多种色彩的发光面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例的基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中的LED发光板上一排LED灯排布以及照射方向的示意图；

图3a-3d是本发明实施例中不同LED灯数目对生成曲线光顺程度的影响示意图；

图4是本发明实施例的基于Bézier曲面的LED节能灯的实现装置的结构组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例的基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

S1，对发光板进行分割，确定LED节能灯的位置；

S2，利用Bézier曲线生成方法构造LED节能灯发光方向，生成带状发光曲面；

S3，对LED节能灯的色彩进行处理，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。

进一步地，在S1之前，还包括：

将LED节能灯构建两块等长的发光板，将两块发光板连接起来。

具体实施中，S1包括：

获取两块对称的发光板的长度、位置；

将每块发光版平均划分成n份，将每个分割点以及两块发光板的端点，作为一个LED灯的位置。

S2进一步包括：

将两块发光板的交点，以及两块发光板的端点这三个点作为控制顶点，根据Bézier曲线生成方法生成二次Bézier曲线；

利用生成的Bézier曲线的包络特性，从每个LED灯的位置确定该曲线的切线；

对发光板上的每一排LED灯均做上述处理，将所有的排连接起来形成带状发光曲面。

图2为本发明实施例中的LED发光板上一排LED灯排布以及照射方向的示意图，首先构建在一排LED节能灯上的Bézier曲面，对于一排LED节能灯，将两块发光板的交点，以及两块发光板的端点这三个点作为控制顶点，根据Bézier曲线生成方法，生成二次Bézier曲线；

其中，令两块发光板的交点为P₁，两块发光板的端点分别为P₀，P₂，生成的二次Bézier曲线为：

P(t)＝P₀(1-t)²+P₁t(1-t)+P₂t²(t∈[0,1])

取P₀P₁发光板上的一个LED灯，令其为P_λ，取P₁P₂发光板上的一个LED灯，令其为P_θ，令线段P_λP_θ与形成的Bézier曲线相切，则可以得到如下关系：

P₀P₁上的点的数学表示为：

P₀₁(t)＝P₀+(P₁-P₀)tt∈[0,1]

同样地，P₁P₂上的点的数学表示为：

P₁₂(t)＝P₁+(P₂-P₁)tt∈[0,1]

因此，P_λ，P_θ分别可以表示成：P₀₁(λ)，P₁₂(θ)。

线段P_λP_θ为：

P_λθ(t)＝P_λ+(P_θ-P_λ)tt∈[0,1]

由于线段P_λP_θ与Bézier曲线相切，即有：

P_λθ(t)＝P(t)t∈[0,1]

可以求得：λ＝θ，切点位置为：P(λ)。

通过上述推导可知：令每条发光板的长度为l，对于每一个发光板P₀P₁上的LED灯P_λ,如果其离P₀的距离为l/n,P_λ应该照射的方向应该指向发光板P₁P₂上离P₁距离为l/n的点上。具体放中，为了方便电路设计，只需要在每块发光版的中点到端点处安装LED灯即可，每一排所需LED灯的总数为n。

根据上述的定义，可以构建在一排LED节能灯上的Bézier曲面，这样对于一块拥有m排LED节能灯的发光板都进行上述操作，即可形成一条带状发光曲面。

根据前述的推导，容易求出每个LED灯的射线与其所在发光板的夹角的角度，下面将对该角度进行推导。

以图2所示，假设两块发光板的长度均为l，两块发光板的角度为α，P_λP_θ为一条LED灯光射线，现在需要求出∠P₁P_λP_θ，记为∠β，根据余弦定理易得：

cosβ＝(P₁P_λ ²+P_λP_θ ²-P₁P_θ ²)/(2P₁P_λ*P_λP_θ)

其中，P₁P_λ＝(1-λ)l，P₁P_θ＝λl，P_λP_θ可通过余弦定理求得：

$P_{\mathrm{\λ}}{P}_{\mathrm{\θ}}=\sqrt{P_1{P_{\mathrm{\λ}}}^2+P_1{P_{\mathrm{\θ}}}^2-2P_1{P}_{\mathrm{\λ}}*P_{\mathrm{\λ}}{P}_{\mathrm{\θ}}*\cos \mathrm{\α}}$

通过这样可以求出每一个LED灯照射的方向。

实际地，可以根据需求将两块发光板的角度固定为三个值，分别为90°，120°，150°，以便于用户根据不同的照明范围需求进行不同的变化。

由于生成的发光曲面只是占据了每条切线上的一个点，自然地，如果切线的密度越高，生成的曲线的平滑度越好，切线实际上就是每个LED灯发出的光线。图3示出了不同LED灯数目对生成曲线光顺程度的影响，图3a-3d分别为10、20、30、50个LED节能灯的示意图。

从图3可以看出，当每一排LED灯的放置数目超过20时，其产生的发光曲面已经基本满足用户的需求了，也可以根据实际需求增加或减少LED灯的数目来达到不同的效果。

S3进一步包括：

根据色彩的渐变确定初始色彩和每一排的灯之间设置RGB差值；

根据每一排灯对应的RGB值定义其发出的光的色彩，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。

具体实施中，定义整个发光曲面的色彩范围为(R₀,G₀,B₀)至(R₁,G₁,B₁)，对于m排LED节能灯中的第i排LED灯，定义其色彩为(R_i,G_i,B_i)，其中：

R_i＝R₀+(R₁-R₀)i/m，G_i＝G₀+(G₁-G₀)i/m，B_i＝B₀+(B₁-B₀)i/m

通过这种构造即可形成一条色彩渐变的带状发光曲面。

相应地，本发明实施例还提供一种基于Bézier曲面的LED节能灯的实现装置，如图4所示，该实现装置包括：

分割模块1，用于对发光板进行分割，确定LED节能灯的位置；

构造模块2，用于利用Bézier曲线生成方法构造LED节能灯发光方向，生成带状发光曲面；

色彩处理模块3，用于对LED节能灯的色彩进行处理，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。

进一步地，该装置还包括：连接模块，用于将LED节能灯构建两块等长的发光板，将两块发光板连接起来。

进一步地，分割模块1包括：

获取单元，用于获取两块对称的发光板的长度、位置；

划分单元，用于将每块发光版平均划分成n份，将每个分割点以及两块发光板的端点，作为一个LED灯的位置。

构造模块2还用于将两块发光板的交点，以及两块发光板的端点这三个点作为控制顶点，根据Bézier曲线生成方法生成二次Bézier曲线；利用生成的Bézier曲线的包络特性，从每个LED灯的位置确定该曲线的切线；对发光板上的每一排LED灯均做上述处理，将所有的排连接起来形成带状发光曲面。

色彩处理模块3还用于根据色彩的渐变确定初始色彩和每一排的灯之间设置RGB差值；根据每一排灯对应的RGB值定义其发出的光的色彩，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。

本发明的装置实施例中各功能模块的功能可参见本发明方法实施例中的流程处理，这里不再赘述。

在本发明实施例中，能够通过LED节能灯构造光滑发光曲面，美化LED发光节能灯的照明效果；可以解决通过LED节能灯构造光滑发光曲面的表示；并解决了通过改变LED节能灯位置控制生成曲面形状的问题；同时针对不同色彩的光的叠加可产生其它色彩的特性，建立具有多种色彩的发光面，可通过少量色彩种类的LED节能灯进行组合表示包含了多种色彩的发光面。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，ReadOnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁盘或光盘等。

另外，以上对本发明实施例所提供的基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法及其装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法，其特征在于，所述方法包括：

对发光板进行分割，确定LED节能灯的位置；

利用Bézier曲线生成方法构造LED节能灯发光方向，生成带状发光曲面；

对LED节能灯的色彩进行处理，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。

2.如权利要求1所述的基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法，其特征在于，在所述对发光板进行分割，确定LED节能灯的位置的步骤之前，还包括：

将LED节能灯构建两块等长的发光板，将两块发光板连接起来。

3.如权利要求1所述的基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法，其特征在于，所述对发光板进行分割，确定LED节能灯的位置的步骤，包括：

获取两块对称的发光板的长度、位置；

将每块发光版平均划分成n份，将每个分割点以及两块发光板的端点，作为一个LED灯的位置。

4.如权利要求1所述的基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法，其特征在于，所述利用Bézier曲线生成方法构造LED节能灯发光方向，生成带状发光曲面的步骤，包括：

将两块发光板的交点，以及两块发光板的端点这三个点作为控制顶点，根据Bézier曲线生成方法生成二次Bézier曲线；

利用生成的Bézier曲线的包络特性，从每个LED灯的位置确定该曲线的切线；

对发光板上的每一排LED灯均做上述处理，将所有的排连接起来形成带状发光曲面。

5.如权利要求1所述的基于Bézier曲面的LED节能灯的实现方法，其特征在于，所述对LED节能灯的色彩进行处理，获得具有渐变色彩的带状发光曲面的步骤，包括：

根据色彩的渐变确定初始色彩和每一排的灯之间设置RGB差值；

根据每一排灯对应的RGB值定义其发出的光的色彩，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。

6.一种基于Bézier曲面的LED节能灯的实现装置，其特征在于，所述实现装置包括：

分割模块，用于对发光板进行分割，确定LED节能灯的位置；

构造模块，用于利用Bézier曲线生成方法构造LED节能灯发光方向，生成带状发光曲面；

色彩处理模块，用于对LED节能灯的色彩进行处理，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。

7.如权利要求6所述的基于Bézier曲面的LED节能灯的实现装置，其特征在于，所述装置还包括：连接模块，用于将LED节能灯构建两块等长的发光板，将两块发光板连接起来。

8.如权利要求6所述的基于Bézier曲面的LED节能灯的实现装置，其特征在于，所述分割模块包括：

获取单元，用于获取两块对称的发光板的长度、位置；

划分单元，用于将每块发光版平均划分成n份，将每个分割点以及两块发光板的端点，作为一个LED灯的位置。

9.如权利要求6所述的基于Bézier曲面的LED节能灯的实现装置，其特征在于，所述构造模块还用于将两块发光板的交点，以及两块发光板的端点这三个点作为控制顶点，根据Bézier曲线生成方法生成二次Bézier曲线；利用生成的Bézier曲线的包络特性，从每个LED灯的位置确定该曲线的切线；对发光板上的每一排LED灯均做上述处理，将所有的排连接起来形成带状发光曲面。

10.如权利要求6所述的基于Bézier曲面的LED节能灯的实现装置，其特征在于，所述色彩处理模块还用于根据色彩的渐变确定初始色彩和每一排的灯之间设置RGB差值；根据每一排灯对应的RGB值定义其发出的光的色彩，获得具有渐变色彩的带状发光曲面。