CN105578639A - Led灯及调光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED灯及调光方法，包括灯板，设于灯板上的AC/DC转换器、单片机、DC/DC恒流驱动电路、3个线性恒流驱动电路、暖白LED灯串、冷白LED灯串、红光LED灯串、绿光LED灯串和蓝光LED灯串，射频模块，与射频模块配合的遥控装置和灯罩。本发明具有便于色彩、色温和亮度的调节，可实现灯光的多种变化效果的特点。

Description

LED灯及调光方法

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域，尤其是涉及一种可对色彩、色温和亮度进行调节的LED灯及调光方法。

背景技术

通常的LED灯只能发出单一亮度、色彩和色温的灯光，随着LED智能照明的发展，可以调节亮度、色温、色彩的LED灯成为用户的必然需求，如何满足用户的个性化要求，使用户可以根据自己的喜好调节LED灯的亮度、色温、色彩，成为目前迫切需要解决的技术问题。

中国专利授权公开号：CN204062619U，授权公开日2014年12月31日，公开一种LED灯具，包括灯盘、若干条LED灯条、LED驱动控制装置和控制开关，LED灯条设置在灯盘内，LED灯条由LED基板、多个LED灯珠构成，多个LED灯珠设置在LED基板上，LED驱动控制装置与多个LED灯珠电连接，控制开关连接控制LED驱动控制装置，以实现对单条或多条LED灯条中的局部或全部LED灯珠的开关控制。该发明存在无法调光的不足。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的LED灯无法满足用户的个性化需求的不足，提供了可对色彩、色温和亮度进行调节的LED灯及调光方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种LED灯，其特征是，包括灯板，设于灯板上的AC/DC转换器、单片机、DC/DC恒流驱动电路、3个线性恒流驱动电路、暖白LED灯串、冷白LED灯串、红光LED灯串、绿光LED灯串和蓝光LED灯串，射频模块，与射频模块配合的遥控装置和灯罩；AC/DC转换器的输入端与交流电源连接，AC/DC转换器的输出端分别与射频模块、单片机、DC/DC恒流驱动电路的输入端和3个线性恒流驱动电路的输入端电连接，单片机分别与射频模块、DC/DC恒流驱动电路和3个线性恒流驱动电路电连接，DC/DC恒流驱动电路的输出端与暖白LED灯串和冷白LED灯串电连接，3个线性恒流驱动电路的输出端分别与红光LED灯串、绿光LED灯串、蓝光LED灯串电连接。单片机的型号为PIC16F1933。

单片机串口与射频模块建立通讯，射频模块可接收来自手机APP或者射频遥控器的数据再通过串口发给单片机，最终实现智能调光。通过发送不同的命令码给单片机，可以实现灯光的多种变化效果，如红、绿、蓝1600万色混光，三色跳变、渐变，七色跳变、渐变等效果，调白光时可以实现亮度调节、色温调节，同时在调亮度时色温不会改变，在调色温时亮度值不会改变。同时可实现多种内置固定的色温模式、内置亮度模式、中性白调亮度的功能。

交流电源输入AC/DC转换器，经过AC/DC转换器将交流转换为2路直流输出，一路输出V01连接到DC/DC恒流驱动电路和线性恒流驱动电路，另一路输出VCC给射频模块和单片机供电。

因此，本发明具有便于色彩、色温和亮度的调节，可实现灯光的多种变化效果的特点。

作为优选，所述DC/DC恒流驱动电路包括型号为MP2480的驱动芯片US1、二极管DS1、电容C1、电感LS2、电阻RS3、场效应管QS1和场效应管QS2；驱动芯片US1的第5管脚分别与电阻RS3一端、场效应管QS1的源极和场效应管QS2的源极电连接，场效应管QS1的漏极与暖白LED灯串的负极电连接，场效应管QS2的漏极与冷白LED灯串的负极电连接，场效应管QS1和场效应管QS2的栅极均与单片机连接，电阻RS3另一端分别与驱动芯片US1的第4管脚、二极管DS1正极、电容C1一端电连接，二极管DS1负极分别与驱动芯片US1的第1管脚、电感LS2一端电连接，电容C1另一端分别与电感LS2另一端、暖白LED灯串的正极和冷白LED灯串的正极电连接电连接。

驱动芯片US1通过场效应管QS1和场效应管QS2将直流电压V01转换为恒流输出给LED，场效应管QS1和场效应管QS2分别控制暖白LED灯串和冷白LED灯串的电流，单片机产生PWM4-W和PWM5-C的调节色温PWM信号，通过PWM脉宽和时序的变化调节暖白LED和冷白LED的电流，混光得到设定的色温和亮度。

作为优选，所述DC/DC恒流驱动电路还包括电容CS2和电容CS3，电容CS2一端与AC/DC转换器和驱动芯片US1的第7管脚电连接，电容CS2另一端接地；电容CS3两端分别与驱动芯片US1的第8管脚和第1管脚电连接。

作为优选，每个线性恒流驱动电路均包括型号为QX7138的驱动芯片US6、电阻RS7、电阻RS9、电容CS6和场效应管QS3；驱动芯片US6的第4管脚与场效应管QS3的栅极电连接，驱动芯片US6的第5管脚分别与单片机和电阻RS9一端电连接，驱动芯片US6的第1管脚与电容CS6一端电连接，电容CS6另一端与驱动芯片US6的第3管脚电连接，电阻RS7一端与场效应管QS3的源极电连接，场效应管QS3的漏极与红光LED灯串、绿光LED灯串或蓝光LED灯串电连接，电阻RS7另一端、电阻RS9另一端和驱动芯片US6的第1管脚均接地。

单片机产生PWM2-G的PWM控制信号，驱动芯片US6控制场效应管QS3的驱动电压，保持在PWM高电平时LED电流的恒定。通过PWM信号的变化，调节LED的电流平均值，经红光LED灯串、绿光LED灯串和蓝光LED灯串混光后，得到设定的色彩和亮度。

作为优选，暖白LED灯串、冷白LED灯串、红光LED灯串、绿光LED灯串和蓝光LED灯串均包括若干个并联的灯珠。

遥控装置为遥控器或手机，射频模块可以是wifi模块、蓝牙模块、zigbee模块或其他。

一种LED灯的调光方法，包括色温调节方法和亮度调节方法，所述色温调节方法包括如下步骤：

(6-1)遥控装置向射频模块发送亮度调节命令，单片机从亮度调节命令中提取暖白亮度值Br_W和冷白亮度值Br_c；

遥控装置向射频模块发送色温调节命令，单片机依据收到的色温调节命令得到暖白PWM信号的占空比W和冷白PWM信号的占空比C；

(6-2)单片机利用公式Factor_W＝W/(C+W)，Factor_C＝C/(C+W)计算暖白脉宽参数Factor_W，冷白脉宽参数Factor_C，

利用公式temp＝255×Br/100计算亮度换算值temp；

(6-3)单片机利用公式W_Duty＝temp×Factor_W，C_Duty＝temp×Factor_C计算并得到暖白色温参数W_Duty，冷白色温参数C_Duty，

(6-4)单片机输出满足暖白色温参数W_Duty和暖白亮度值Br_W的暖白PWM信号给暖白灯串，单片机输出满足冷白色温参数C_Duty和冷白亮度值Br_c的冷白PWM信号给冷白灯串。

作为优选，所述亮度调节方法包括如下步骤：

遥控装置向射频模块发送亮度调节命令，单片机从亮度调节命令中提取单片机暖白亮度值Br_W和冷白亮度值Br_c，计算机选取Br_W和Br_c中的较大值M，利用公式计算M与当前亮度Br的比值k，Br预先存储于单片机中；

使W变为kW倍，C变为kC，单片机输出满足占空比为kW的暖白PWM信号给暖白灯串，单片机输出满足占空比为kC的冷白PWM信号给冷白灯串。

作为优选，在亮度调节过程中，单片机输出PWM信号给暖白灯串或冷白灯串时，将收到的调节命令中的PWM占空比值A与当前的占空比值B进行比较，如果A＞B，则使输出的PWM信号的占空比阶梯型增加，直至A≤B为止；如果A＜B，则使输出的PWM信号的占空比阶梯型减小，直至A≥B为止。

作为优选，还包括红绿蓝调节方法，包括如下步骤：

单片机收到红光、黄光或蓝光的任一个调光指令后，从调光指令中获得PWM占空比，输出满足PWM占空比的PWM信号。

作为优选，暖白PWM信号和冷白PWM信号的脉冲依次出现。

因此，本发明具有如下有益效果：便于色彩、色温和亮度的调节，可实现灯光的多种变化效果。

附图说明

图1是本发明的一种原理框图；

图2是本发明的DC/DC恒流驱动电路的一种电路图；

图3是本发明的线性恒流驱动电路的一种电路图；

图4是现有技术中的PWM信号控制时序图；

图5是本发明的PWM信号控制时序图。

图中：AC/DC转换器1、单片机2、DC/DC恒流驱动电路3、线性恒流驱动电路4、暖白LED灯串5、冷白LED灯串6、红光LED灯串7、绿光LED灯串8、蓝光LED灯串9、射频模块10、遥控装置11。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例是一种LED灯，包括灯板，设于灯板上的AC/DC转换器1、单片机2、DC/DC恒流驱动电路3、3个线性恒流驱动电路4、暖白LED灯串5、冷白LED灯串6、红光LED灯串7、绿光LED灯串8和蓝光LED灯串9，射频模块10，与射频模块配合的遥控装置11和灯罩；AC/DC转换器的输入端与交流电源连接，AC/DC转换器的输出端分别与射频模块、单片机、DC/DC恒流驱动电路的输入端和3个线性恒流驱动电路的输入端电连接，单片机分别与射频模块、DC/DC恒流驱动电路和3个线性恒流驱动电路电连接，DC/DC恒流驱动电路的输出端与暖白LED灯串和冷白LED灯串电连接，3个线性恒流驱动电路的输出端分别与红光LED灯串、绿光LED灯串、蓝光LED灯串电连接。

如图2所示，DC/DC恒流驱动电路包括型号为MP2480的驱动芯片US1、二极管DS1、电容C1、电感LS2、电阻RS3、场效应管QS1和场效应管QS2；驱动芯片US1的第5管脚分别与电阻RS3一端、场效应管QS1的源极和场效应管QS2的源极电连接，场效应管QS1的漏极与暖白LED灯串的负极电连接，场效应管QS2的漏极与冷白LED灯串的负极电连接，场效应管QS1和场效应管QS2的栅极均与单片机连接，电阻RS3另一端分别与驱动芯片US1的第4管脚、二极管DS1正极、电容C1一端电连接，二极管DS1负极分别与驱动芯片US1的第1管脚、电感LS2一端电连接，电容C1另一端分别与电感LS2另一端、暖白LED灯串的正极和冷白LED灯串的正极电连接电连接。

DC/DC恒流驱动电路还包括电容CS2和电容CS3，电容CS2一端与AC/DC转换器和驱动芯片US1的第7管脚电连接，电容CS2另一端接地；电容CS3两端分别与驱动芯片US1的第8管脚和第1管脚电连接。

如图3所示，每个线性恒流驱动电路均包括型号为QX7138的驱动芯片US6、电阻RS7、电阻RS9、电容CS6和场效应管QS3；驱动芯片US6的第4管脚与场效应管QS3的栅极电连接，驱动芯片US6的第5管脚分别与单片机和电阻RS9一端电连接，驱动芯片US6的第1管脚与电容CS6一端电连接，电容CS6另一端与驱动芯片US6的第3管脚电连接，电阻RS7一端与场效应管QS3的源极电连接，场效应管QS3的漏极与绿光LED灯串电连接，电阻RS7另一端、电阻RS9另一端和驱动芯片US6的第1管脚均接地。

遥控装置为手机，射频模块为wifi模块。暖白LED灯串、冷白LED灯串、红光LED灯串、绿光LED灯串和蓝光LED灯串均包括3个并联的灯珠。

一种LED灯的调光方法，包括色温调节方法和亮度调节方法，

步骤100，色温调节方法包括如下步骤：

步骤110，遥控装置向射频模块发送亮度调节命令，单片机从亮度调节命令中提取暖白亮度值Br_W和冷白亮度值Br_c；

遥控装置向射频模块发送色温调节命令，单片机依据收到的色温调节命令得到暖白PWM信号的占空比W和冷白PWM信号的占空比C；

步骤120，单片机利用公式Factor_W＝W/(C+W)，Factor_C＝C/(C+W)计算暖白脉宽参数Factor_W，冷白脉宽参数Factor_C，

利用公式temp＝255×Br/100计算亮度换算值temp；

步骤130，单片机利用公式W_Duty＝temp×Factor_W，C_Duty＝temp×Factor_C计算并得到暖白色温参数W_Duty，冷白色温参数C_Duty，

步骤140，单片机输出满足暖白色温参数W_Duty和暖白亮度值Br_W的暖白PWM信号给暖白灯串，单片机输出满足冷白色温参数C_Duty和冷白亮度值Br_c的冷白PWM信号给冷白灯串。

步骤200，亮度调节方法包括如下步骤：

遥控装置向射频模块发送亮度调节命令，单片机从亮度调节命令中提取单片机暖白亮度值Br_W和冷白亮度值Br_c，计算机选取Br_W和Br_c中的较大值M，利用公式计算M与当前亮度Br的比值k，Br预先存储于单片机中，使W变为kW倍，C变为kC，单片机输出满足占空比为kW的暖白PWM信号给暖白灯串，单片机输出满足占空比为kC的冷白PWM信号给冷白灯串。

如图4所示，现有技术中的PWM信号控制时序图中，PWM4-W信号和PWM5-C信号的脉冲在时间t1内同时出现，同相位的输出会导致输入电压严重跌落，导致很大的纹波电流，产生频闪。更严重的情况则会导致输入端电源进入过载保护，使LED灯无法正常工作。

如图5所示，本发明的PWM4-W和PWM5-C信号的脉冲依次连续出现，从而消除了电压跌落和电流跌落。

在亮度调节过程中，单片机输出PWM信号给暖白灯串或冷白灯串时，将收到的调节命令中的PWM占空比值A与当前的占空比值B进行比较，如果A＞B，则使输出的PWM信号的占空比阶梯型增加，直至A≤B为止；如果A＜B，则使输出的PWM信号的占空比阶梯型减小，直至A≥B为止。

还包括红绿蓝调节方法，步骤如下：

单片机收到红光、黄光或蓝光的任一个调光指令后，从调光指令中获得PWM占空比，输出满足PWM占空比的PWM信号。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种LED灯，其特征是，包括灯板，设于灯板上的AC/DC转换器(1)、单片机(2)、DC/DC恒流驱动电路(3)、3个线性恒流驱动电路(4)、暖白LED灯串(5)、冷白LED灯串(6)、红光LED灯串(7)、绿光LED灯串(8)和蓝光LED灯串(9)，射频模块(10)，与射频模块配合的遥控装置(11)和灯罩；AC/DC转换器的输入端与交流电源连接，AC/DC转换器的输出端分别与射频模块、单片机、DC/DC恒流驱动电路的输入端和3个线性恒流驱动电路的输入端电连接，单片机分别与射频模块、DC/DC恒流驱动电路和3个线性恒流驱动电路电连接，DC/DC恒流驱动电路的输出端与暖白LED灯串和冷白LED灯串电连接，3个线性恒流驱动电路的输出端分别与红光LED灯串、绿光LED灯串、蓝光LED灯串电连接。

2.根据权利要求1所述的LED灯，其特征是，所述DC/DC恒流驱动电路包括型号为MP2480的驱动芯片US1、二极管DS1、电容C1、电感LS2、电阻RS3、场效应管QS1和场效应管QS2；驱动芯片US1的第5管脚分别与电阻RS3一端、场效应管QS1的源极和场效应管QS2的源极电连接，场效应管QS1的漏极与暖白LED灯珠的负极电连接，场效应管QS2的漏极与冷白LED灯串的负极电连接，场效应管QS1和场效应管QS2的栅极均与单片机连接，电阻RS3另一端分别与驱动芯片US1的第4管脚、二极管DS1正极、电容C1一端电连接，二极管DS1负极分别与驱动芯片US1的第1管脚、电感LS2一端电连接，电容C1另一端分别与电感LS2另一端、暖白LED灯串的正极和冷白LED灯串的正极电连接电连接。

3.根据权利要求2所述的LED灯，其特征是，所述DC/DC恒流驱动电路还包括电容CS2和电容CS3，电容CS2一端与AC/DC转换器和驱动芯片US1的第7管脚电连接，电容CS2另一端接地；电容CS3两端分别与驱动芯片US1的第8管脚和第1管脚电连接。

4.根据权利要求1所述的LED灯，其特征是，每个线性恒流驱动电路均包括型号为QX7138的驱动芯片US6、电阻RS7、电阻RS9、电容CS6和场效应管QS3；驱动芯片US6的第4管脚与场效应管QS3的栅极电连接，驱动芯片US6的第5管脚分别与单片机和电阻RS9一端电连接，驱动芯片US6的第1管脚与电容CS6一端电连接，电容CS6另一端与驱动芯片US6的第3管脚电连接，电阻RS7一端与场效应管QS3的源极电连接，场效应管QS3的漏极与红光LED灯串、绿光LED灯串或蓝光LED灯串电连接，电阻RS7另一端、电阻RS9另一端和驱动芯片US6的第1管脚均接地。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的LED灯，其特征是，暖白LED灯串、冷白LED灯串、红光LED灯串、绿光LED灯串和蓝光LED灯串均包括若干个并联的灯珠。

6.一种适用于权利要求1所述的LED灯的调光方法，其特征是，包括色温调节方法和亮度调节方法，所述色温调节方法包括如下步骤：

(6-1)遥控装置向射频模块发送亮度调节命令，单片机从亮度调节命令中提取暖白亮度值Br_W和冷白亮度值Br_c；

遥控装置向射频模块发送色温调节命令，单片机依据收到的色温调节命令得到暖白PWM信号的占空比W和冷白PWM信号的占空比C；

(6-2)单片机利用公式Factor_W＝W/(C+W)，Factor_C＝C/(C+W)计算暖白脉宽参数Factor_W，冷白脉宽参数Factor_C，

利用公式temp＝255×Br/100计算亮度换算值temp；

(6-3)单片机利用公式W_Duty＝temp×Factor_W，C_Duty＝temp×Factor_C计算并得到暖白色温参数W_Duty，冷白色温参数C_Duty，

(6-4)单片机输出满足暖白色温参数W_Duty和暖白亮度值Br_W的暖白PWM信号给暖白灯串，单片机输出满足冷白色温参数C_Duty和冷白亮度值Br_c的冷白PWM信号给冷白灯串。

7.根据权利要求6所述的LED灯的调光方法，其特征是，所述亮度调节方法包括如下步骤：

遥控装置向射频模块发送亮度调节命令，单片机从亮度调节命令中提取单片机暖白亮度值BrW和冷白亮度值Brc，计算机选取BrW和Brc中的较大值M，利用公式计算M与当前亮度Br的比值k，Br预先存储于单片机中；

使W变为kW倍，C变为kC，单片机输出满足占空比为kW的暖白PWM信号给暖白灯串，单片机输出满足占空比为kC的冷白PWM信号给冷白灯串。

8.根据权利要求7所述的LED灯的调光方法，其特征是，在亮度调节过程中，单片机输出PWM信号给暖白灯串或冷白灯串时，将收到的调节命令中的PWM占空比值A与当前的占空比值B进行比较，如果A＞B，则使输出的PWM信号的占空比阶梯型增加，直至A≤B为止；如果A＜B，则使输出的PWM信号的占空比阶梯型减小，直至A≥B为止。

9.根据权利要求6所述的LED灯的调光方法，其特征是，还包括红绿蓝调节方法，包括如下步骤：

单片机收到红光、黄光或蓝光的任一个调光指令后，从调光指令中获得PWM占空比，输出满足PWM占空比的PWM信号。

10.根据权利要求7所述的LED灯的调光方法，其特征是，暖白PWM信号和冷白PWM信号的脉冲依次出现。