CN105491761B - 可调节色温的led灯和led灯的色温调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可调节色温的LED灯和LED灯的色温调节方法，通过检测冷白LED阵列和暖白LED阵列的电流，确定冷白LED阵列和暖白LED阵列的第一电流比值参数，根据预先获取的电流比值参数与色温的对应关系确定目标色温对应的目标电流比值参数，根据第一电流比值参数以及目标电流比值参数，调整PWM2信号的占空比，使得第一电流比值参数等于目标电流比值参数，只要第一电流比值参数不变化就可以保证色温没有变化，通过这种方法可以保证调节LED灯的亮度时色温不发生变化。

Description

可调节色温的LED灯和LED灯的色温调节方法
技术领域
本发明涉及发光二极管(light emitting diode，简称LED)技术，尤其涉及一种可调节色温的LED灯和LED灯的色温调节方法。
背景技术
随着科学技术的进步和生活品质的提高，人们对LED灯照明的要求越来越高。为了实现二次节能，人们希望能够实现亮度调节，自由调节灯光的明暗程度。为了营造出不同的气氛，人们希望能够实现色温调节，个性化设置灯光环境。
相关研究表明，采用两个调光电源分别驱动高低两种色温的白光LED阵列，通过调节两电源的驱动电流比例能够实现色温调节，但这种方法也存在以下问题：对灯光亮度的调节会影响色温调节，人们往往不希望调节色温时灯光的明暗程度发生变化或者调节亮度时色温发生明显偏移，也就是说希望调节色温和调节亮度互不干扰。
发明内容
本发明提供一种可调节色温的LED灯和LED灯的色温调节方法，能够在调整LED灯的亮度时保证色温不变化。
本发明第一方面提供一种可调节色温的LED灯，包括：电源模块、微控制单元、发光二极管LED可调节驱动电源、冷白LED阵列、暖白LED阵列、第一开关电路、第二开关电路、第一电流检测电路和第二电流检测电路；
所述电源模块分别与所述微控制单元的输入端以及所述LED可调节驱动电源的输入端连接；
所述LED可调节驱动电源的正极并联有第一支路和第二支路，所述第一支路上依次串联有所述冷白LED阵列、所述第一开关电路和所述第一电流检测电路，所述第二支路上依次串联有所述暖白LED阵列、所述第二开关电路和所述第二电流检测电路，所述LED可调节驱动电源的负极接地；
所述微控制单元分别与所述第一开关电路、所述第二开关电路、所述第一电流检测电路的第一端、所述第二电流检测电路的第一端以及所述LED可调节驱动电源的第一输入端连接；
所述微控制单元向所述第一开关电路输出第一PWM信号，以及向所述第二开关电路输出第二PWM信号，所述第二PWM信号与所述第一PWM信号的相位相反；
所述微控制单元还用于通过所述第一电流检测电路检测所述冷白LED阵列的第一电流，通过所述第二电流检测电路检测所述暖白LED阵列的第二电流，并根据所述第一电流和所述第二电流确定第一电流比值参数，根据预先获取的电流比值参数与色温的对应关系，确定用户输入的目标色温对应的目标电流比值参数；
所述微控制单元还用于根据所述第一电流比值参数以及所述目标电流比值参数，调整所述第一PWM信号和所述第二PWM信号的占空比，使得所述第一电流比值参数等于所述目标电流比值参数。
可选的，所述微控制单元具体用于：
检测所述第一电流检测电路的两端的第一电压，并根据所述第一电压和所述第一电流检测电路的阻值计算得到所述第一电流，以及检测所述第二电流检测电路两端的第二电压，根据所述第二电压和所述第二电流检测电路的阻值计算得到所述第二电流。
可选的，所述第一电流比值参数等于所述第一电流与所述第二电流的比值；
或者，第一电流比值参数等于所述第一电流与总电流的比值，所述总电流等于所述第一电流和所述第二电流之和；
或者，第一电流比值参数等于所述第二电流与总电流的比值。
可选的，当所述第一电流比值参数等于所述第一电流与所述第二电流的比值时，所述根据所述第一电流比值参数以及所述目标电流比值参数，调整所述第一PWM信号和所述第二PWM信号的占空比，包括：
当所述第一电流比值参数大于所述目标电流比值参数，则减少所述第一PWM信号的占空比，增大所述第二PWM信号的占空比；
或者，当所述第一电流比值参数小于所述目标电流比值参数，则增大所述第一PWM信号的占空比，减少所述第二PWM信号的占空比。
可选的，所述LED灯还包括：反相器，所述微控制单元的第一输出端分别与所述第一开关电路以及所述反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与所述第二开关电路连接，所述微控制单元的第二输出端与所述第一电流检测电路的第一端连接，所述微控制单元的第三输出端与所述第二电流检测电路的第一端连接，所述第一电流检测电路的第二端和所述第二电流检测电路的第二端分别接地，所述微控制单元的第四输出端与所述LED可调节驱动电源的第一输入端连接。
可选的，所述第一电流检测电路为第一电阻，所述第二电流检测电路为第二电阻。
可选的，所述第一开关电路为第一场效应管，所述第二开关为第二场效应管，所述微控制单元的第一输出端与所述第一场效应管的栅极连接，所述第一场效应管的源极与所述第一电流检测电路的输入端连接，所述第一场效应管的漏极与所述冷白LED阵列连接，所述反相器的输出端与所述第二场效应管的栅极连接，所述第二场效应管的源极与所述第二电流检测电路的输入端连接，所述第二场效应管的漏极与所述暖白LED阵列连接。
本发明第二方面提供一种LED灯的色温调节方法，包括：
检测可调节色温的LED灯的暖白LED阵列的第一电流以及冷白LED灯的第二电流；
根据所述第一电流和所述第二电流确定第一电流比值参数；
根据预先获取的电流比值参数与色温的对应关系，确定用户输入的目标色温对应的目标电流比值参数；
根据所述第一电流比值参数以及所述目标电流比值参数，调整控制所述冷白LED阵列和所述暖白LED阵列在单位时间内的导通时间比例的脉冲宽度调制信号的占空比，使得所述第一电流比值参数等于所述目标电流比值参数。
本发明提供的可调节色温的LED灯和LED灯的色温调节方法，通过检测冷白LED阵列和暖白LED阵列的电流，确定冷白LED阵列和暖白LED阵列的第一电流比值参数，根据预先获取的电流比值参数与色温的对应关系确定目标色温对应的目标电流比值参数，根据第一电流比值参数以及目标电流比值参数，调整PWM2信号的占空比，使得第一电流比值参数等于目标电流比值参数，只要第一电流比值参数不变化就可以保证色温没有变化，通过这种方法可以保证调节LED灯的亮度时色温不发生变化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的可调节色温的LED灯的一种结构示意图；
图2为本发明实施例提供的可调节色温的LED灯的另一种结构示意图；
图3为电流比值参数与色温的变化曲线；
图4为本发明实施例提供的可调节色温的LED灯的又一种结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种LED灯的色温调节方法的流程图。
附图标记说明：
电源模块：11； 微控制单元12：12；
LED可调节驱动电源：13； 冷白LED阵列：14；
暖白LED阵列：15； 第一开关电路：16；
第二开关电路：17； 第一电流检测电路：18；
第二电流检测电路：19； 反相器：20。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的可调节色温的LED灯的一种结构示意图，如图1所示，该可调节色温的LED灯(以下简称LED灯)可以包括：电源模块11、微控制单元12、LED可调节驱动电源13、冷白LED阵列14、暖白LED阵列15、第一开关电路16、第二开关电路17、第一电流检测电路18和第二电流检测电路19。
其中，电源模块11分别与微控制单元(Microcontroller Unit，简称MCU)12的输入端以及LED可调节驱动电源13的输入端连接。电源模块11用于为微控制单元12和LED可调节驱动电源13供电。
LED可调节驱动电源13具有一个正极输出端和一个负极输出端，LED可调节驱动电源13正极并联有第一支路和第二支路，第一支路上依次串联有冷白LED阵列14、第一开关电路16和第一电流检测电路18，第二支路上依次串联有暖白LED阵列15、第二开关电路17和第二电流检测电路19，LED可调节驱动电源13的负极接地。
微控制单元12分别与第一开关电路16、第二开关电路17、第一电流检测电路18的第一端、第二电流检测电路19的第一端以及LED可调节驱动电源13的第一输入端连接。一种实现方式中，如图1所示，微控制单元12具有5个输出端，微控制单元12的第一输出端与第一开关电路16连接，微控制单元12的第二输出端与第一电流检测电路18的第一端连接，微控制单元12的第三输出端与第二电流检测电路19的第一端连接，第一电流检测电路18的第二端和第二电流检测电路19的第二端分别接地，微控制单元12的第四输出端与LED可调节驱动电源13的第一输入端连接，微控制单元12的第五输出端与第二开关电路17连接。相应的，微控制单元12通过第一输出端输出第一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)信号，通过第五输出端输出第二PWM信号，第二PWM信号与第一PWM信号的相位相反。这种方式中，第一PWM信号和第二PWM信号的占空比要分别调整。
另一种实现方式中，LED灯还包括：反相器20，图2为本发明实施例提供的可调节色温的LED灯的另一种结构示意图，如图2所示，微控制单元12具有四个输出端，其中，微控制单元12的第一输出端分别与第一开关电路16以及反相器20的输入端连接，反相器20的输出端与第二开关电路17连接，第一开关电路16和第二开关电路17分别有三个连接端，第一开关电路16的三个连接端分别和微控制单元12的第一输出端、冷白LED阵列14、第一电流检测电路18的第一端连接，第二开关电路17的三个连接端分别和反相器11的输出端、暖白LED阵列15、第二电流检测电路19的第一端连接。微控制单元12的第二输出端与第一电流检测电路18的第一端连接，微控制单元12的第三输出端与第二电流检测电路19的第一端连接，第一电流检测电路18的第二端和第二电流检测电路19的第二端分别接地，微控制单元12的第四输出端与LED可调节驱动电源13的第一输入端连接。相应的，微控制单元12通过第一输出端输出第一PWM信号，第一PWM信号经过反相器20之后，变成与第一PWM信号的相位相反的第二PWM信号。这种实现方式中，只需要调整第一PWM信号的占空比，第二PWM信号的占空比也会随着改变。
第一PWM信号用于控制第一开关电路16打开或关闭，从而控制冷白LED阵列14的导通和关闭，第二PWM信号用于控制第二开关电路17打开或关闭，从而控制暖白LED阵列15的导通或关闭，例如，当第一PWM信号为高电平时，第二PWM为低电平，故冷白LED阵列14导通，暖白LED阵列15断开。当第一PWM信号为低电平时，第二PWM为高电平，故冷白LED阵列14断开，暖白LED阵列15导通。微控制单元12通过控制第一PWM信号和第二PWM信号的占空比来调节冷白LED阵列14和暖白LED阵列15在单位时间内的导通时间比例，利用人眼存在暂留时间，实现了色温的变化效果，其中占空比是高电平持续时间和低电平持续时间之间的比例。微控制单元12的第四输出端输出第三PWM信号以控制冷白LED阵列14和暖白LED阵列15的亮度，具体的，当第三PWM信号改变时LED可调节驱动电源13输出的电流随之变化，即冷白LED阵列14和暖白LED阵列15中的电流变化，从而导致冷白LED阵列14和暖白LED阵列15的亮度变化。
微控制单元12还用于通过第一电流检测电路18检测冷白LED阵列14的第一电流，通过第二电流检测电路检测暖白LED阵列15的第二电流，并根据第一电流和第二电流确定第一电流比值参数，根据预先获取的电流比值参数与色温的对应关系，确定用户输入的目标色温对应的目标电流比值参数，根据第一电流比值参数以及目标电流比值参数，调整第一PWM信号和第二PWM信号的占空比，使得第一电流比值参数等于目标电流比值参数。
本实施例中，第一电流检测电流和第二电流检测电路19可以分别采用一个电流传感器，电流传感器是一种检测装置，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。本发明中电流传感器将测得的电流传送给为微控制单元12，微控制单元12获得第一电流和第二电流。
可选的，第一电流检测电路18为第一电阻，第二电流检测电路19为第二电阻，当然，第一电流检测电路18和第二电流检测电路19也可以包括多个电阻。微控制单元12检测第一电流检测电路18的两端的第一电压，并根据第一电压和第一电流检测电路18的阻值计算得到第一电流，以及检测第二电流检测电路19两端的第二电压，根据第二电压和所述第二电流检测电路19的阻值计算得到第二电流。
其中，第一电流比值参数等于第一电流与第二电流的比值，或者，第一电流比值参数等于第一电流与总电流的比值，总电流等于第一电流和第二电流之和，或者，第一电流比值参数等于第二电流与总电流的比值，这里第一电流是实时测得的冷白LED阵列14的电流，第二电流是实时测得的暖白LED阵列15的电流。
电流比值参数与色温的对应关系可以预先通过多次测量得到，具体的可以通过预先采集冷白LED阵列14的电流以及暖白LED阵列15的电流，得到电流比值参数，然后，将电流比值参数与当前电流对应的色温值建立对应关系。可以根据电流比值参数与当前电流对应的色温值，绘制一条电流比值参数与色温的变化曲线，图3为电流比值参数与色温的变化曲线，如图3所示，k标识电流比值参数，将该变化曲线存储在微控制单元12中。
后续当用户需要调整色温时，用户通过手机上的APP向LED灯发送需要调整的目标色温。微控制单元12根据目标色温以及电流比值参数与色温的对应关系，可以得到目标色温对应的目标电流比值参数。然后比较第一电流比值参数和目标电流比值参数的大小。当第一电流比值参数等于第一电流与第二电流的比值时，如果第一电流比值参数大于目标电流比值参数，则减少第一PWM信号的占空比，增大第二PWM信号的占空比，其中第一电流比值参数大于目标电流比值参数说明冷白LED阵列14的电流过大，需要通过调整第一PMW信号的占空比来减少冷白LED阵列14的导通时间，通过调整第二PWM信号的占空比增大暖白LED阵列15的导通时间。或者，当第一电流比值参数小于目标电流比值参数，则增大第一PWM信号的占空比，减少第二PWM信号的占空比，以增大冷白LED阵列14的导通时间，减少暖白LED阵列15的导通时间。最终调整到第一电流比值参数接近或等于目标电流比值参数，此时LED灯的色温接近或等于目标色温。
现有的LED灯在调整LED灯的亮度的过程中，冷白LED阵列14和暖白LED阵列15的电流比值参数会随着变化，冷白LED阵列14和暖白LED阵列15的电流比值参数变化会导致色温变化。而本实施例的LED灯，通过检测冷白LED阵列14和暖白LED阵列15的电流，确定冷白LED阵列14和暖白LED阵列15的第一电流比值参数，根据预先获取的电流比值参数与色温的对应关系确定目标色温对应的目标电流比值参数，根据第一电流比值参数以及目标电流比值参数，调整PWM2信号的占空比，使得第一电流比值参数等于目标电流比值参数，只要第一电流比值参数不变化就可以保证色温没有变化，通过这种方法可以保证调节LED灯的亮度时色温不发生变化。
图4为本发明实施例提供的可调节色温的LED灯的又一种结构示意图，在图4所示，在图2所示可调节色温的LED灯的基础上，本实施例中，第一电流检测电路18为第一电阻R1，第二电流检测电路19为第二电阻R2。第一开关电路16为第一场效应管Q1，第二开关为第二场效应管Q2。
其中，微控制单元12的第一输出端与第一场效应管Q1的栅极连接，第一场效应管Q1的源极与第一电流检测电路18的输入端连接，第一场效应管Q1的漏极与冷白LED阵列14连接，反相器20的输出端与第二场效应管Q2的栅极连接，第二场效应管Q2的源极与第二电流检测电路19的输入端连接，第二场效应管Q2的漏极与暖白LED阵列15连接。
本实施例中，两个电流检测电路采用电阻实现，两个开关电路采用场效应管实现，使得可调节色温的LED灯实现简单，且成本低。
本发明还提供一种LED灯的色温条件方法，图5为本发明实施例提供的一种LED灯的色温调节方法的流程图，本实施例的LED灯的色温条件方法可用于上述图1、图2和图4任一项所述的LED灯执行，具体可以由LED灯的微控制单元执行，如图5所示，本实施例的方法可以包括以下步骤：
步骤101、检测可调节色温的LED灯的暖白LED阵列的第一电流以及冷白LED灯的第二电流。
其中，可调节色温的LED灯包括暖白LED阵列和冷白LED阵列，通过在现有的电路中增加第一电流检测电路和第二电流检测电路，微控制单元通过第一电流检测电路和第二电流检测电路检测暖白LED阵列的电流和冷白LED阵列的电流。
步骤102、根据第一电流和第二电流确定第一电流比值参数。
其中，第一电流比值参数等于第一电流与第二电流的比值；或者，第一电流比值参数等于第一电流与总电流的比值，总电流等于所述第一电流和第二电流之和，或者，第一电流比值参数等于第二电流与总电流的比值。
步骤103、根据预先获取的电流比值参数与色温的对应关系，确定用户输入的目标色温对应的目标电流比值参数。
步骤104、根据第一电流比值参数以及目标电流比值参数，调整控制冷白LED阵列和暖白LED阵列在单位时间内的导通时间比例的脉冲宽度调制信号的占空比，使得第一电流比值参数等于目标电流比值参数。
本实施例中，调整控制冷白LED阵列和暖白LED阵列在单位时间内的导通时间比例的PWM信号可以采用上述实施例中第一PWM信号和第二PWM信号。
本实施例的具体实现方式和技术效果可参照上述实施例的相关描述，这里不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种可调节色温的LED灯，其特征在于，包括：电源模块、微控制单元、发光二极管LED可调节驱动电源、冷白LED阵列、暖白LED阵列、第一开关电路、第二开关电路、第一电流检测电路和第二电流检测电路；
所述电源模块分别与所述微控制单元的输入端以及所述LED可调节驱动电源的输入端连接；
所述LED可调节驱动电源的正极并联有第一支路和第二支路，所述第一支路上依次串联有所述冷白LED阵列、所述第一开关电路和所述第一电流检测电路，所述第二支路上依次串联有所述暖白LED阵列、所述第二开关电路和所述第二电流检测电路，所述LED可调节驱动电源的负极接地；
所述微控制单元分别与所述第一开关电路、所述第二开关电路、所述第一电流检测电路的第一端、所述第二电流检测电路的第一端以及所述LED可调节驱动电源的第一输入端连接；
所述微控制单元用于向所述第一开关电路输出第一脉冲宽度调制PWM信号，以及向所述第二开关电路输出第二PWM信号，所述第二PWM信号与所述第一PWM信号的相位相反；
所述微控制单元还用于通过所述第一电流检测电路检测所述冷白LED阵列的第一电流，通过所述第二电流检测电路检测所述暖白LED阵列的第二电流，并根据所述第一电流和所述第二电流确定第一电流比值参数，根据预先获取的电流比值参数与色温的对应关系，确定用户输入的目标色温对应的目标电流比值参数；
所述微控制单元还用于根据所述第一电流比值参数以及所述目标电流比值参数，调整所述第一PWM信号和所述第二PWM信号的占空比，使得所述第一电流比值参数等于所述目标电流比值参数。
2.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，所述微控制单元具体用于：
检测所述第一电流检测电路的两端的第一电压，并根据所述第一电压和所述第一电流检测电路的阻值计算得到所述第一电流，以及检测所述第二电流检测电路两端的第二电压，根据所述第二电压和所述第二电流检测电路的阻值计算得到所述第二电流。
3.根据权利要求1或2所述的LED灯，其特征在于，所述第一电流比值参数等于所述第一电流与所述第二电流的比值；
或者，第一电流比值参数等于所述第一电流与总电流的比值，所述总电流等于所述第一电流和所述第二电流之和；
或者，第一电流比值参数等于所述第二电流与总电流的比值。
4.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，当所述第一电流比值参数等于所述第一电流与所述第二电流的比值时，所述根据所述第一电流比值参数以及所述目标电流比值参数，调整所述第一PWM信号和所述第二PWM信号的占空比，包括：
当所述第一电流比值参数大于所述目标电流比值参数，则减少所述第一PWM信号的占空比，增大所述第二PWM信号的占空比；
或者，当所述第一电流比值参数小于所述目标电流比值参数，则增大所述第一PWM信号的占空比，减少所述第二PWM信号的占空比。
5.根据权利要求1、2或4项所述的LED灯，其特征在于，还包括：反相器；
所述微控制单元的第一输出端分别与所述第一开关电路以及所述反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与所述第二开关电路连接，所述微控制单元的第二输出端与所述第一电流检测电路的第一端连接，所述微控制单元的第三输出端与所述第二电流检测电路的第一端连接，所述第一电流检测电路的第二端和所述第二电流检测电路的第二端分别接地，所述微控制单元的第四输出端与所述LED可调节驱动电源的第一输入端连接。
6.根据权利要求5所述的LED灯，其特征在于，所述第一电流检测电路为第一电阻，所述第二电流检测电路为第二电阻。
7.根据权利要求5所述的LED灯，其特征在于，所述第一开关电路为第一场效应管，所述第二开关为第二场效应管，所述微控制单元的第一输出端与所述第一场效应管的栅极连接，所述第一场效应管的源极与所述第一电流检测电路的输入端连接，所述第一场效应管的漏极与所述冷白LED阵列连接，所述反相器的输出端与所述第二场效应管的栅极连接，所述第二场效应管的源极与所述第二电流检测电路的输入端连接，所述第二场效应管的漏极与所述暖白LED阵列连接。
8.一种LED灯的色温调节方法，其特征在于，包括：
检测可调节色温的发光二极管LED灯的暖白LED阵列的第一电流以及冷白LED灯的第二电流；
根据所述第一电流和所述第二电流确定第一电流比值参数；
根据预先获取的电流比值参数与色温的对应关系，确定用户输入的目标色温对应的目标电流比值参数；
根据所述第一电流比值参数以及所述目标电流比值参数，调整控制所述冷白LED阵列和所述暖白LED阵列在单位时间内的导通时间比例的脉冲宽度调制PWM信号的占空比，使得所述第一电流比值参数等于所述目标电流比值参数。
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