CN105934049B - 一种宽范围高分辨率的脉宽调制调光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽范围高分辨率的脉宽调制调光方法，包括以下步骤：(1)、获取实际最小电弧功率值Pmin，实际最大电弧功率值Pmax，要实现的调光级数N；(2)、按照实际最大电弧功率值Pmax为1对实际电弧功率值进行参数归一化处理；(3)、确定对数调光曲线公式中常数C的值；(4)、对数调光曲线公式得出电弧功率的分辨率Re；(5)、确定控制电弧功率的PWM波脉冲宽度；(6)、对PWM波脉冲宽度进行脉冲平均分割，或根据实际所需的PWM波频率进行脉冲平均分割；(7)、进行数字调光。本发明具有在提高PWM波分辨率的同时又可以保证PWM波的频率不下降，避免了闪光现象的产生等特点。

Description

一种宽范围高分辨率的脉宽调制调光方法
技术领域
本发明涉及电子调光技术，具体来说是一种宽范围高分辨率的脉宽调制调光方法。
背景技术
随着智能照明时代的来临，数字调光技术已经比不可少。可是要用数字调光技术实现类无级调光就必须要求数字调光的级数要多、调光的分辨要高。在现今的数字调光技术中，普遍采用PWM(脉宽调制)技术。对于普通的PWM(脉宽调制)调光技术，鉴于CPU的运行速率，若要提高调光的级数或分辨率，势必会降低PWM波的频率，最终带来闪光现象，降低了照明灯具的质量。
发明内容
本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种宽范围高分辨率的脉宽调制调光方法，在提高PWM波分辨率的同时又可以保证PWM波的频率不下降，避免了闪光现象的产生。利用脉宽平均分割技术保证提高PWM波分辨率的同时PWM波的频率不下降，同时利用对数调光技术，补偿了人眼对光亮度的感知的对数关系，其特别适用于多级数字调光技术中。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种宽范围高分辨率的脉宽调制调光方法，包括以下步骤：
(1)、获取实际最小电弧功率值Pmin，实际最大电弧功率值Pmax，要实现的调光级数N；
(2)、按照实际最大电弧功率值Pmax为1对实际电弧功率值进行参数归一化处理，得到归一化后的最小电弧功率值X1为最大电弧功率值XN为1；
(3)、由步骤(2)中获取的数据确定对数调光曲线公式中常数C的值；其中，表示调光等级为n时的电弧功率值；
(4)、根据步骤(3)中的对数调光曲线公式得出电弧功率的分辨率Re；
(5)、根据电弧功率与分辨率Re来确定控制电弧功率的PWM波脉冲宽度；
(6)、对PWM波脉冲宽度进行脉冲平均分割，提高PWM波频率，或根据实际所需的PWM波频率进行脉冲平均分割；
(7)、输出脉冲平均分割之后的PWM波，进行数字调光。
所述步骤(4)中的电弧功率的分辨率Re，其数学表达式如下：
Re＝Min(Xn+1-Xn)，(n＝1，2，3……N) (1)。
所述步骤(5)中的根据电弧功率Xn与分辨率Re来确定控制电弧功率的PWM波脉冲宽度，其数学表达式为：
其中，tmin为分辨率对应的时间，D为PWM波脉冲宽度。。
所述步骤(6)中的对PWM波进行m次分割后的频率fm的数学表达式为：
在(3)式中Tm为初始PWM波进行m次分割后的PWM波的周期。
所述步骤(6)中的对PWM波进行m次分割后的脉宽Dm的数学表达式为：
所述步骤(7)为输出脉冲平均分割之后频率为fm，脉宽为Dm的PWM波，进行数字调光。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明可以按照任何倍率提高PWM波的频率，保证PWM波范围的同时也确保了PWM波的分辨率，避免了在宽范围高分辨率的条件下照明灯光出现灯光闪光的现象，同时利用对数调光技术，补偿了人眼对光亮度的感知的对数关系。利用本发明提供的调光方法，除可以达到模拟调光的效果外，还提供了一种数字化控制的调光方法，为高精密调光场合提供了一种数控调光方法，提高了高精密调光的简便性。另外，在PWM波输出硬件平台上降低了对CPU运行速率的要求，一定程度上可以降低PWM波输出硬件平台的成本。本发明所述方法适用于用DALI通信协议、蓝牙通信协议、zigbee通信协议等数字化控制的照明灯具。
附图说明
图1为一种宽范围高分辨率的脉宽调制调光方法的流程框图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，一种宽范围高分辨率的脉宽调制调光方法，包括以下步骤：
(1)、获取实际最小电弧功率值Pmin，实际最大电弧功率值Pmax，要实现的调光级数N；
(2)、按照实际最大电弧功率值Pmax为1对实际电弧功率值进行参数归一化处理，得到归一化后的最小电弧功率值X1为最大电弧功率值XN为1；
(3)、由步骤(2)中获取的数据确定对数调光曲线公式中常数C的值；其中，表示调光等级为n时的电弧功率值；
(4)、根据步骤(3)中的对数调光曲线公式得出电弧功率的分辨率Re；
(5)、根据电弧功率与分辨率Re来确定控制电弧功率的PWM波脉冲宽度；
(6)、对PWM波脉冲宽度进行脉冲平均分割，提高PWM波频率，或根据实际所需的PWM波频率进行脉冲平均分割；
(7)、输出脉冲平均分割之后的PWM波，进行数字调光。
所述步骤(4)中的电弧功率的分辨率Re，其数学表达式如下：
Re＝Min(Xn+1-Xn)，(n＝1，2，3……N) (1)。
所述步骤(5)中的根据电弧功率Xn与分辨率Re来确定控制电弧功率的PWM波脉冲宽度，其数学表达式为：
其中，tmin为分辨率对应的时间，D为PWM波脉冲宽度。。
所述步骤(6)中的对PWM波进行m次分割后的频率fm的数学表达式为：
在(3)式中Tm为初始PWM波进行m次分割后的PWM波的周期。
所述步骤(6)中的对PWM波进行m次分割后的脉宽Dm的数学表达式为：
所述步骤(7)为输出脉冲平均分割之后频率为fm，脉宽为Dm的PWM波，进行数字调光。
本实施例在DALI数字调光系统中，要求控制装置可以完成0.1％～100％的对数调光，调光功率级数为254级，PWM波分辨率要达到0.001％；在此种情况下，倘若取tmin为0.1uS，利用普通的PWM调光方法可得PWM波的频率为100Hz，用100Hz的PWM波进行调光，势必会引起闪光现象；而如果用本发明提供的调光方法，如果将脉宽进行4次脉宽平均分割后，则PWM波的频率可达1600Hz，从而避免了闪光现象的产生。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种宽范围高分辨率的脉宽调制调光方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、获取实际最小电弧功率值Pmin，实际最大电弧功率值Pmax，要实现的调光级数N；
(2)、按照实际最大电弧功率值Pmax为1对实际电弧功率值进行参数归一化处理，得到归一化后的最小电弧功率值X1为最大电弧功率值XN为1；
(3)、由步骤(2)中获取的数据确定对数调光曲线公式中常数C的值；其中，Xn表示调光等级为n时的电弧功率值；常数C用于数字调光时根据对数调光公式计算调光等级为n时的电弧功率；
(4)、根据步骤(3)中的对数调光曲线公式得出电弧功率的分辨率Re；
(5)、根据电弧功率与分辨率Re来确定控制电弧功率的PWM波脉冲宽度；
(6)、对PWM波脉冲宽度进行脉冲平均分割，提高PWM波频率，或根据实际所需的PWM波频率进行脉冲平均分割；
(7)、输出脉冲平均分割之后的PWM波，进行数字调光；
所述步骤(4)中的电弧功率的分辨率Re，其数学表达式如下：
Re＝Min(Xn+1-Xn)，(n＝1，2，3……N) (1)；
所述步骤(5)中的根据电弧功率Xn与分辨率Re来确定控制电弧功率的PWM波脉冲宽度，其数学表达式为：
其中，tmin为分辨率对应的时间，D为PWM波脉冲宽度；所述步骤(6)中的对PWM波进行m次分割后的脉宽Dm的数学表达式为：
2.根据权利要求1所述的宽范围高分辨率的脉宽调制调光方法，其特征在于：所述步骤(6)中的对PWM波进行m次分割后的频率fm的数学表达式为：
在(3)式中Tm为初始PWM波进行m次分割后的PWM波的周期。
3.根据权利要求1所述的宽范围高分辨率的脉宽调制调光方法，其特征在于：所述步骤(7)为输出脉冲平均分割之后频率为fm，脉宽为Dm的PWM波，进行数字调光。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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一种新颖的脉宽调制平均分割调光算法的设计与实现;代国定;《光电子》;20091115;全文 *
基于人眼视觉特性的平均分割PWM调光算法;翁梦婷;《电子技术研发》;20160125;全文 *

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