CN106714391B - 调光装置及其调光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种调光装置及其调光方法，该方法包括：提供具有原始占空比的原始脉冲信号使灯源发光，旋转调节旋转编码器并于第一单位时间内发出第一数字信号；于第一单位时间内接收第一数字信号，根据第一数字信号及原始占空比确定目标占空比，定义目标占空比与原始占空比的绝对差值为第一差值，判断第一差值是否超过预设值，若是，将第一差值及第一单位时间均分为N等分，每一等分分别为第二差值和第二单位时间，N为大于1的整数；以每第二单位时间内调整第二差值的速度调整原始占空比，以形成更新后的原始脉冲信号，并提供更新后的原始脉冲信号使灯源发光，直至原始占空比等于目标占空比。本发明在调整亮度的过程中不会出现闪烁的感觉。
Description
技术领域
本发明涉及一种调光装置及其调光方法，尤其涉及一种在调整亮度的过程中不闪烁的调光装置及其调光方法。
背景技术
发光二极管(light emitting diode，LED)的发光效率高、寿命长、体积小、启动速度快、可靠性高并且不易毁损，因此，越来越多人使用发光二极管取代传统光源，以作为家庭、办公室、招牌和路灯等室内外的照明光源。
目前市面上多半采用定电流的方式通过PWM(Pulse Width Modulation)对发光二极管进行调光。一般使用PWM方式调光的界面是搭配传统的按钮或是触控垫，在调光的过程中若脉冲信号的占空比改变很大，流经发光二极管的电流就会发生明显变化，此时在视觉上就会有闪烁的感觉，给使用者的眼睛造成负担，影响客户体验。
发明内容
本发明的目的提供一种调光装置及其调光方法，以解决现有技术中调节亮度过程中出现闪烁的问题。
为了达到上述目的，本发明提出一种调光方法，包含：
步骤A，提供原始脉冲信号使灯源发光，该原始脉冲信号具有原始占空比，转动旋转编码器并于第一单位时间内发出第一数字信号；
步骤B，控制器于该第一单位时间内接收该第一数字信号，根据该第一数字信号及该原始占空比确定目标占空比，定义该目标占空比与该原始占空比的绝对差值为第一差值；
步骤C，判断该第一差值是否超过预设值，若是，执行步骤D；
步骤D，将该第一差值及该第一单位时间均分为N等分，每一等分分别包括第二差值和第二单位时间，N为大于1的整数；
步骤E，以每一第二单位时间内调整该第二差值的速度调整该原始占空比，以形成更新后的原始脉冲信号，并提供更新后的原始脉冲信号使该灯源发光；
步骤F，判断更新后的原始占空比是否等于该目标占空比，若是，执行步骤G，若否，执行步骤E；以及
步骤G，结束调整。
作为可选的技术方案，步骤A还包括，提供该原始脉冲信号至灯源驱动器，该灯源驱动器接收该原始脉冲信号并转换为原始电流信号输送至该灯源，该灯源根据该原始电流信号发光。
作为可选的技术方案，该第一单位时间为1秒钟。
作为可选的技术方案，步骤C还包括，判断该第一差值是否超过预设值，若否，则直接将该原始占空比一次性调整至该目标占空比。
作为可选的技术方案，步骤B还包括该控制器将该第一数字信号解析为第一数值，其中，该旋转编码器顺时针旋转时，该第一数值为正值；该旋转编码器逆时针旋转时，该第一数值为负值。
作为可选的技术方案，步骤C还包括，该控制器内储存有灯源指数与占空比对应表，该原始占空比对应第一指数，步骤B还包括将该第一指数与该第一数值相加得到第二指数，查询该灯源指数与占空比对应表中该第二指数对应的占空比并将其作为该目标占空比。
作为可选的技术方案，步骤B还包括，判断该控制器是否于该第一单位时间内接收到该第一数字信号，若否，则执行步骤A。
作为可选的技术方案，步骤B还包括，该控制器于该第一单位时间内扫描接收M个第二数字信号，该M个第二数字信号等效为该第一数字信号，M为大于1的正整数。
此外，本发明还提出一种调光装置，包含灯源、旋转编码器以及控制器。灯源用于根据原始脉冲信号发光，该原始脉冲信号具有原始占空比；旋转编码器用于供使用者转动调节并于第一单位时间内发出第一数字信号；控制器耦接该旋转编码器，该控制器用于在该第一单位时间内接收该第一数字信号，并根据该第一数字信号及该原始占空比确定目标占空比，定义该目标占空比与该原始占空比的绝对差值为第一差值，若该第一差值超过预设值，则将该第一差值及该第一单位时间均分为N等分，每一等分分别包括第二差值和第二单位时间，N为大于1的整数，以每一该第二单位时间内调整该第二差值的速度调整该原始占空比，以形成更新后的原始脉冲信号，并提供更新后的原始脉冲信号使该灯源发光，直至更新后的原始占空比等于该目标占空比。
作为可选的技术方案，该调光装置还包含灯源驱动器，该灯源驱动器接收该原始脉冲信号并转换为原始电流信号输送至该灯源，该灯源根据该原始电流信号发光。
本发明的调光装置及其调光方法，使用旋转编码器作为调整灯源亮度的界面，通过PWM的方式再结合控制方式完成灯源的亮度调节，当脉冲信号的原始占空比与目标占空比的绝对差值超过预设值时，则采用渐进的调节方式，使得流经灯源的电流与时间的曲线比较平滑，从而在调整亮度的过程中不会出现闪烁的感觉。此外，通过控制器的高频率侦测及对脉冲信号调整的时间的控制，使得旋转编码器转动的速度可以与灯源的亮度调整速度同步，从而不会出现迟滞的视觉感。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的调光装置的方框图；
图2为本发明的调光方法的流程图；
图3为本发明的调光方法中原始占空比及电流与时间的关系图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
在以下实施例中，在不同的图中，相同部分是以相同标号表示。
请参考图1，图1为本发明的调光装置的方框图。本发明的调光装置1000包含灯源100、旋转编码器200、控制器300以及灯源驱动器400。旋转编码器200与灯源驱动器400均耦接于控制器300，灯源100耦接于灯源驱动器400。实际操作中，灯源100可为LED。
在调光的过程中，旋转调节旋转编码器200，使得旋转编码器200发出数字信号，控制器300接收上述数字信号，并将数字信号进行解析，然后转换成脉冲信号传递至灯源驱动器400，灯源驱动器400接收脉冲信号，并将脉冲信号转换成电流信号输送至灯源100，灯源100根据上述电流信号进行发光。
以下来详细说明本发明的调光方法。请参考图2及图3，图2为本发明的调光方法的流程图；图3为本发明的调光方法中原始占空比及原始电流与时间的关系图。
本发明的调光方法包括：
步骤A(S100)，提供原始脉冲信号P0使灯源100发光，原始脉冲信号P0具有原始占空比DCO，转动旋转编码器200并于第一单位时间T1内发出第一数字信号DS1。
实际操作中，不同的使用者转动旋转编码器200的速度会有所不同，例如有的人转动四分之一圈需要0.5秒，有的人则只需要0.25秒，使用者可根据实际需要来确定第一单位时间T1，本实施例中，第一单位时间T1为1秒钟。
于一实施例中，步骤A还包括，提供原始脉冲信号P0至灯源驱动器400，灯源驱动器400接收、处理原始脉冲信号P0，并将其转换成原始电流A0输送至灯源100，灯源100根据原始电流A0发光。
步骤B(S200)，控制器300于第一单位时间T1内接收第一数字信号DS1，并根据第一数字信号DS1及原始占空比DCO确定目标占空比DCT，定义目标占空比DCT与原始占空比DCO的绝对差值为第一差值DC1。
于一实施例中，步骤B还可包括，判断控制器300是否于单位时间内接收到第一数字信号DS1，若否，则执行步骤A。当出现控制器300未接收到第一数字信号DS1的情形，有可能是使用者转动旋转编码器200的幅度过小或其他转动不当导致转动无效，旋转编码器200未能发送出信号，又或者是旋转编码器200及控制器300发生故障导致信号传输不畅。通过这一步骤，可实时监控设备及操作手法，提高客户体验。
于一实施例中，步骤B还可包括，控制器300于第一单位时间T1内接收M个第二数字信号DS2，控制器300计算M个第二数字信号DS2并等效为上述第一数字信号DS1，M为大于1的正整数。即，控制器300可在第一单位时间T1内多次扫描接收旋转编码器200发出的信号，然后将上述多次扫描接收到的信号等效为第一数字信号DS1。例如，第一单位时间T1为1秒钟，控制器300在1秒钟内4次扫描接收旋转编码器200发出的数字信号，即控制器300可每250微秒扫描接收旋转编码器200一次，然后将4次扫描接收的数字信号进行计算得到等效的第一数字信号DS1。
于一实施例中，步骤B还可包括控制器300将第一数字信号DS1解析为第一数值V1，其中，旋转编码器200顺时针转动时，第一数值V1为正值；旋转编码器200逆时针转动时，第一数值V1为负值。
于一实施例中，控制器300内储存有灯源指数Index与占空比Duty Cycle对应表Table1(例如下表，实际操作中，使用者可自行设定各灯源指数Index的数量以及各灯源指数Index所对应的占空比Duty Cycle的值，不以下表为限)，原始占空比DCO对应第一指数Index1，步骤B还包括将第一指数Index1与第一数值V1相加得到第二指数Index2，查询对应表Table1中第二指数Index2对应的占空比为目标占空比DCT。
灯源指数Index与占空比Duty Cycle对应表(Talbel1)
步骤C(S300)，判断第一差值DC1是否超过预设值，若是，执行步骤D。
本实施例中，预设值为5％，即，当目标占空比DCT与原始占空比DCO的绝对差值大于5％，如果将原始占空比DCO一次性调整至目标占空比DCT，则会导致脉冲信号的占空比瞬间改变过大，在视觉上就会有闪烁的感觉。为了避免这一问题，本发明中，当目标占空比DCT与原始占空比DCO的绝对差值超过预设值时，在对脉冲信号进行调整时采用渐进式的调整方法。例如，原始占空比DCO为50％，目标占空比DCT为25％，目标占空比DCT与原始占空比DCO的绝对差值为25％，超过了预设值5％，则此时不适合直接将原始占空比DCO一次性调整至目标占空比DCT，而是可以采用渐进式的方式，例如分为多次调整直到达到25％。实际操作中，使用者可根据实际需要自行设定预设值的大小，不以上述为限。
实际操作中，若第一差值DC1小于预设值，则说明目标占空比DCT与原始占空比DCO间的绝对差值较小，则可直接将原始占空比DCO一次性调整至目标占空比DCT(见图2中的S800)，然后结束调整，而不会出现因为占空比瞬间改变过大给造成灯源100闪烁。
步骤D(S400)，将第一差值DC1及第一单位时间T1均分为N等分，每一等分分别包括第二差值DC2和第二单位时间T2，N为大于1的整数，DC2＝DC1/N，T2＝T1/N。
步骤E(S500)，以每一第二单位时间T2内调整第二差值DC2的速度调整原始占空比DCO，以形成更新后的原始脉冲信号P0，并提供更新后的原始脉冲信号P0使灯源100发光。
步骤F(S600)，判断更新后的原始占空比DCO是否等于目标占空比DCT，若是，执行步骤G，若否，执行步骤E；
步骤G(S700)，结束调整。
实际操作中，N即为需要调整的次数，N的大小取决于使用者想要每一次调整原始占空比DCO的大小，即第二差值DC2的大小。上述举例中，目标占空比DCT与原始占空比DCO的绝对差值为25％，第一单位时间T1为1秒，若设定第二差值DC2为1％，需要调整的次数N等于25％/1％＝25，第二单位时间T2等于第一单位时间T1/N＝1秒钟/25＝40微秒，那么在实际调整时，每40微秒原始脉冲信号P0进行一次调整，每次调整的幅度是1％，如此循环渐进，直到经过第一单位时间T1后，原始脉冲信号P0的原始占空比DCO被调整至目标占空比DCT；而若设定第二差值DC2为0.5％，则调整的次数随着第二差值DC2的变化而发生变化，此时需要调整的次数N等于25％/0.5％＝50，第二单位时间T2等于第一单位时间T1/N＝1秒钟/50＝20微秒，那么在实际调整时，每20微秒原始脉冲信号P0会进行一次调整，每次调整的幅度是0.5％，如此循环渐进，直到经过第一单位时间T1后，原始脉冲信号P0的原始占空比DCO被调整至目标占空比DCT。
本发明的调光方法，使用旋转编码器200作为调整灯源100的亮度的界面，通过PWM的方式再结合控制方式完成灯源100的亮度调节，当原始占空比DCO与目标占空比DCT的绝对差值超过预设值时，则采用渐进的调节方式，使得流经灯源100的电流与时间的曲线比较平滑(如图3所示)，从而在调整灯源100的亮度的过程中不会出现因瞬间电流改变过大而导致的闪烁现象。
实际操作中，由于不同的使用者转动旋转编码器200的速度不同，可能会出现调整原始脉冲信号P0的时间没办法跟上旋转编码器200转动的速度，导致灯源100有迟滞的视觉感，即，旋转编码器200已经停止转动了，但是灯源100的亮度还在改变。而本发明可使得旋转编码器200转动的速度与原始脉冲信号P0的调整速度同步，避免这种现象的发生。
具体的实现方法已体现在上述各步骤中，控制器300于第一单位时间T1内扫描接收旋转编码器200发出的第一数字信号DS1，由控制器300于第一单位时间T1内接收到的第一数字信号DS1即可侦测知晓旋转编码器200转动的速度，然后控制器300将第一数字信号DS1进行解析确定出原始脉冲信号P0需要调整的大小，只要原始脉冲信号P0同样在第一单位时间T1进行调整完毕，即可确保旋转编码器200转动的速度与原始脉冲信号P0的调整速度同步，从而即可确保旋转编码器200转动的速度与灯源100的亮度调整速度同步，避免上述迟滞的视觉感。
以下举例来说明。
举例1：假设目前灯源100处于灯源指数Index为1的状态，即原始占空比DCO对应的第一指数Index1为1，原始占空比DCO为10％，此时，使用者顺时针转动旋转编码器，控制器300于第一单位时间T1内扫描接收到第一数字信号DS1，并解析为第一数值V1为+3，第一单位时间T1为1秒钟。第二指数Index2等于第一指数Index1+第一数值V1＝1+3＝4，即目标占空比DCT对应的第二指数Index2为4，查询对应表Table1可确定目标占空比DCT为70％。目标占空比DCT与原始占空比DCO的绝对差值等于70％-10％＝60％，预设值为5％，而60％大于5％，需要采用渐进的调整方式。设定第二差值DC2(每次调整的幅度)为1％，则需要调整的次数N等于60％/10％＝60。由于灯源100的亮度调整需要在第一单位时间T1内完成，原始脉冲信号P0的调整亦需要在第一单位时间T1(本例中为1秒钟)内完成，故第二单位时间T2(每次调整的时间)为1秒钟/60＝16微秒。然后，控制器300按照第二差值DC2和第二单位时间T2开始渐进地调整原始占空比DCO，每16微秒改变一次，持续60次，原始占空比DCO从10％更新为70％，用时1秒钟。
使用者发现调整后的灯源100的亮度与预期的有偏差，又将旋转编码器200逆时针转动，控制器300于第一单位时间T1内扫描接收到第一数字信号DS1，并解析为第一数值V1为-2，第一单位时间T1仍然为1秒钟。原始占空比DCO为70％，其对应的第一指数Index1为4，第二指数Index2等于第一指数Index1+第一数值V1＝4+(-2)＝2，即目标占空比DCT对应的第二指数Index2为2，查询对应表Table1可确定目标占空比DCT为20％。目标占空比DCT与原始占空比DCO的绝对差值等于70％-20％＝50％，预设值为5％，50％大于5％，需要采用渐进的调整方式。同样设定第二差值DC2(每次调整的幅度)为1％，则需要调整的次数N等于50％/10％＝50。由于灯源100的亮度调整需要在第一单位时间T1内完成，原始脉冲信号P0的调整亦需要在第一单位时间T1(本例中为1秒钟)内完成，故第二单位时间T2(每次调整的时间)为1秒钟/50＝20微秒。然后，控制器300按照第二差值DC2和第二单位时间T2开始渐进地调整原始占空比DCO，每20微秒改变一次，持续50次，原始占空比DCO从70％更新为20％，用时1秒钟。
本发明的调光装置及其调光方法，使用旋转编码器作为调整灯源亮度的界面，通过PWM的方式再结合控制方式完成灯源的亮度调节，当脉冲信号的原始占空比与目标占空比的绝对差值超过预设值时，则采用渐进的调节方式，使得流经灯源的电流与时间的曲线比较平滑，从而在调整亮度的过程中不会出现闪烁的感觉。此外，通过控制器的高频率侦测及对脉冲信号调整的时间的控制，使得旋转编码器转动的速度可以与灯源的亮度调整速度同步，从而不会出现迟滞的视觉感。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明所申请的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
Claims (10)
1.一种调光方法，其特征在于，包含：
步骤A，提供原始脉冲信号使灯源发光，该原始脉冲信号具有原始占空比，转动旋转编码器并于第一单位时间内发出第一数字信号；
步骤B，控制器于该第一单位时间内接收该第一数字信号，根据该第一数字信号及该原始占空比确定目标占空比，定义该目标占空比与该原始占空比的绝对差值为第一差值；
步骤C，判断该第一差值是否超过预设值，若是，执行步骤D；
步骤D，将该第一差值及该第一单位时间均分为N等分，每一等分分别包括第二差值和第二单位时间，N为大于1的整数；
步骤E，以每一第二单位时间内调整该第二差值的速度调整该原始占空比，以形成更新后的原始脉冲信号，并提供更新后的原始脉冲信号使该灯源发光；
步骤F，判断更新后的原始占空比是否等于该目标占空比，若是，执行步骤G，若否，执行步骤E；以及
步骤G，结束调整。
2.根据权利要求1所述的调光方法，其特征在于：步骤A还包括，提供该原始脉冲信号至灯源驱动器，该灯源驱动器接收该原始脉冲信号并转换为原始电流输送至该灯源，该灯源根据该原始电流发光。
3.根据权利要求1所述的调光方法，其特征在于：该第一单位时间为1秒钟。
4.根据权利要求1所述的调光方法，其特征在于：步骤C还包括，判断该第一差值是否超过预设值，若否，则直接将该原始占空比一次性调整至该目标占空比。
5.根据权利要求1所述的调光方法，其特征在于：步骤B还包括该控制器将该第一数字信号解析为第一数值，其中，该旋转编码器顺时针旋转时，该第一数值为正值；该旋转编码器逆时针旋转时，该第一数值为负值。
6.根据权利要求5所述的调光方法，其特征在于：步骤C还包括，该控制器内储存有灯源指数与占空比对应表，该原始占空比对应第一指数，步骤B还包括将该第一指数与该第一数值相加得到第二指数，查询该灯源指数与占空比对应表中该第二指数对应的占空比并将其作为该目标占空比。
7.根据权利要求1所述的调光方法，其特征在于：步骤B还包括，判断该控制器是否于该第一单位时间内接收到该第一数字信号，若否，则执行步骤A。
8.根据权利要求1所述的调光方法，其特征在于：步骤B还包括，该控制器于该第一单位时间内扫描接收M个第二数字信号，该M个第二数字信号等效为该第一数字信号，M为大于1的正整数。
9.一种调光装置，其特征在于，包含：
灯源，用于根据原始脉冲信号发光，该原始脉冲信号具有原始占空比；
旋转编码器，用于供使用者转动调节并于第一单位时间内发出第一数字信号；以及
控制器，耦接该旋转编码器，该控制器用于在该第一单位时间内接收该第一数字信号，并根据该第一数字信号及该原始占空比确定目标占空比，定义该目标占空比与该原始占空比的绝对差值为第一差值，若该第一差值超过预设值，则将该第一差值及该第一单位时间均分为N等分，每一等分分别包括第二差值和第二单位时间，N为大于1的整数，以每一该第二单位时间内调整该第二差值的速度调整该原始占空比，以形成更新后的原始脉冲信号，并提供更新后的原始脉冲信号使该灯源发光，直至更新后的原始占空比等于该目标占空比。
10.根据权利要求9所述的调光装置，其特征在于：该调光装置还包含灯源驱动器，该灯源驱动器接收该原始脉冲信号并转换为原始电流输送至该灯源，该灯源根据该原始电流发光。
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