CN107027213A - 一种智能恒定亮度输出控制方法 - Google Patents

一种智能恒定亮度输出控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能恒定亮度输出控制方法,包括:初始化系统,并设置参数;对电压、电流、温度、运行累加时间进行采样和收集,并计算其有效值,得到电压采样有效值、电流采样有效值、温度采样有效值和时间采样累加值;计算LED的亮度,并判断是否需要进行补偿;计算电流值,并校正PWM值。本发明通过对电压、电流、工作温度和运行时间的监控与计算处理,能智能调节LED的电流就能实现恒定亮度,有效延长灯具的使用寿命。本发明可广泛应用于LED技术领域中。

Description

一种智能恒定亮度输出控制方法
技术领域
本发明涉及LED技术领域,尤其涉及一种智能恒定亮度输出控制方法。
背景技术
随着LED材料和工艺的飞速发展,技术越来越成熟。人们对光的要求越来越高,但LED的光衰依然存在。LED光衰可从二方面(但不限于其它方面)分析:1.LED芯片材料,所用的荧光粉,LED灯透镜所用的硅材,制造工艺技术;2.工作温度、工作时间和驱动电流。参考美国能源之星LM-80标准,6000H光通量维持率≥94.1%,50000H光通量维持率≥70%。那么解决光衰是一个重要的议题。尤其是在一些实际使用环境恶劣不方便维修或对灯具的亮度一致性和寿命有严格要求,那么解决光衰保持恒定亮度输出至关重要。
现有的通常做法如下:1.选用国际品牌光源或增加光源的数量;2.选用高导热性能基板;3.优化灯具结构设计;4.加大灯具的散热材料面积或选用高散热性能材料;5.增加电源驱动功率;6.选用高导热性硅膏;7.提高灯具生产环境;以上方法只能延长光衰的时间,但没办法解决光衰问题和延长灯具的寿命。
通过选用品牌光源或增加光源数量、选用高导热性能基板、加大散热材料面积或选用高散热能材料、增加电源功率、选用高导热性硅膏最终都会增加产品成本。对于增加光源数量会对产品质量增加风险和延长生产周期,有些灯具对体积要求严格加大散热材料面积或增加电源功率都会影响到美观和安装。提高生产环境对生产成本的增加更大,有可能要增加技术人员和设备等。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种能保持亮度一致,避免光衰的一种智能恒定亮度输出控制方法。
本发明所采取的技术方案是:
一种智能恒定亮度输出控制方法,包括以下步骤:
A、初始化系统,并设置参数;
B、对电压、电流、温度、运行累加时间进行采样和收集,并计算其有效值,得到电压采样有效值、电流采样有效值、温度采样有效值和时间采样累加值;
C、计算LED的亮度,并判断是否需要进行补偿;
D、计算电流值,并校正PWM值。
作为所述的一种智能恒定亮度输出控制方法的进一步改进,所述步骤A包括:
A1、延时等待系统工作稳定;
A2、初始化设置温度与亮度数据表、光衰数据表、电流与PWM对应数据表和设定亮度;
A3、读取PWM值,并根据PWM值输出PWM[n]点亮n路LED。
作为所述的一种智能恒定亮度输出控制方法的进一步改进,所述步骤B包括:
循环采样n个点x次电压数据VDs[x],调用计算单点有效平均值算法计算出每个点x次的有效平均电压数据VDs[iv],即得到电压采样有效值,并判断是否满足VDs[iv]=0或VDs[iv]>系统输入电压Vinp,若是则对该点进行记录;
循环采样n个点x次电流数据IDs[x],调用计算单点有效平均值算法计算出每个点x次的有效平均电流数据IDs[ii],即得到电流采样有效值;
循环采样n个点x次温度数据Ds[x][n],调用计算n点x次有效平均值算法计算出LED平均有效温度Tj,即得到温度采样有效值;
通过定时器中断定时读出时间并累加计算灯具运行时间STrun=STsrun+Ttimer,即得到时间采样累加值。
作为所述的一种智能恒定亮度输出控制方法的进一步改进,所述步骤C包括:
计算有效点的总功率SPs=SPs+VDs[ip]*IDs[ip];
根据LED每瓦的出光率、温升光下降率和时间光衰率查表计算LED灯具的实际亮度SLM=SPs*LMw-Tj*LMtj-STrun*LMt
判断实际亮度SLM与设定亮度SLp是否相等,若是,则存储每一路的PWM[n]值并返回执行步骤B;反之,若SLM>SLp则LED灯具的功率增加功率改变值,若SLM<SLp则LED灯具的功率减小功率改变值,所述功率改变值SPdtemp=(SLM+Tj*LMtj+STrun*LMt-SLp) /LMw/(n-BDsn);
其中,LMw表示LED每瓦的出光率;Tj表示LED温升变化的平均有效值;LMtj表示LED温升变化每度光衰率;LMt表示LED运行每小时光衰率;BDsn表示LED坏点累加值。
作为所述的一种智能恒定亮度输出控制方法的进一步改进,所述步骤D包括:
计算每组需增加或减小的电流值Itemp=SPdtemp/VDs[ii];
根据得到的电流值,结合电流与PWM对应数据表计算PWM[ii]值,输出每组的PWM[ii]值调节LED亮度并返回执行步骤B循环采样。
作为所述的一种智能恒定亮度输出控制方法的进一步改进,所述单点有效平均值算法,其具体包括:
输入采样x次的数据、筛选条件HLV上限值和LLV上限值;
初始化变量输出平均值Vsample和临时求和值Stemp,计录临时点值Dstemp[x];
循环对采样x次数据超过下限幅值LLV和上限幅值HLV的值进行滤除,取有效值并记录有效值数量k;
循环对k个有效值进行求和与比较找出最大值Dsmax和最小值Dsmin,去除最大最小值求平均值Vsample=(Stemp-Dsmax-Dsmin)/(k-2)并输出。
作为所述的一种智能恒定亮度输出控制方法的进一步改进,所述n点x次有效平均值算法,其具体包括:
采样n点x次数据Ds[x][n],其中x>2,n>2,输入预设亮度SVp和预设亮度值百分比PVm%;
初始化变量输出平均值SVE,n个有效点数组SDsm[n],坏点标记数组Dd[n],坏点标记个数NDd,无效次标记数组Dt[n],记录最大值SDsmmax和最小值SDsmmin
根据预设的采样筛选条件,去除掉坏点和无效次的采样数据;
记录k次数据并进行求和Stemp=Stemp+Ds[i][j],将不满足|SVp-Stemp/k|<SVp*PVm%的数据进行滤除,并计算m个有效值点k次数据的平均值SDsm[m]=Stemp/k;
循环对m个点有效平均值进行求和并比较找出最大值和最小值,去除最大值和最小值后计算平均值SVE=(Stemp-SDsmmax-SDsmmin)/(m-2)并输出。
本发明的有益效果是:
本发明一种智能恒定亮度输出控制方法通过对电压、电流、工作温度和运行时间的监控与计算处理,能智能调节LED的电流就能实现恒定亮度,有效延长灯具的使用寿命。进一步,本发明通过多点多次采样计算有效平均值确保采样数据的有效性,大大提高了数据的准确性,有效提高了补光的精度。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
图1是本发明一种智能恒定亮度输出控制方法的步骤流程图;
图2是本发明一种智能恒定亮度输出控制方法步骤A的步骤流程图;
图3是本发明一种智能恒定亮度输出控制方法步骤C的步骤流程图;
图4是本发明一种智能恒定亮度输出控制方法步骤D的步骤流程图。
具体实施方式
参考图1,本发明一种智能恒定亮度输出控制方法,包括以下步骤:
A、初始化系统,并设置参数;
B、对电压、电流、温度、运行累加时间进行采样和收集,并计算其有效值,得到电压采样有效值、电流采样有效值、温度采样有效值和时间采样累加值;
C、计算LED的亮度,并判断是否需要进行补偿;
D、计算电流值,并校正PWM值。
参考图2,进一步作为优选的实施方式,所述步骤A包括:
A1、延时等待系统工作稳定;
A2、初始化设置温度与亮度数据表、光衰数据表、电流与PWM对应数据表和设定亮度;
A3、读取PWM值,并根据PWM值输出PWM[n]点亮n路LED。
进一步作为优选的实施方式,所述步骤B包括:
循环采样n个点x次电压数据VDs[x],调用计算单点有效平均值算法计算出每个点x次的有效平均电压数据VDs[iv],即得到电压采样有效值,并判断是否满足VDs[iv]=0或VDs[iv]>系统输入电压Vinp,若是则对该点进行记录;
循环采样n个点x次电流数据IDs[x],调用计算单点有效平均值算法计算出每个点x次的有效平均电流数据IDs[ii],即得到电流采样有效值;
循环采样n个点x次温度数据Ds[x][n],调用计算n点x次有效平均值算法计算出LED平均有效温度Tj,即得到温度采样有效值;
通过定时器中断定时读出时间并累加计算灯具运行时间STrun=STsrun+Ttimer,即得到时间采样累加值。
参考图3,进一步作为优选的实施方式,所述步骤C包括:
计算有效点的总功率SPs=SPs+VDs[ip]*IDs[ip]。
根据LED每瓦的出光率、温升光下降率和时间光衰率查表计算LED灯具的实际亮度SLM=SPs*LMw-Tj*LMtj-STrun*LMt
判断实际亮度SLM与设定亮度SLp是否相等,若是,则存储每一路的PWM[n]值并返回执行步骤B;反之,若SLM>SLp则LED灯具的功率增加功率改变值,若SLM<SLp则LED灯具的功率减小功率改变值,所述功率改变值SPdtemp=(SLM+Tj*LMtj+STrun*LMt-SLp) /LMw/(n-BDsn);
其中,LMw表示LED每瓦的出光率;Tj表示LED温升变化的平均有效值;LMtj表示LED温升变化每度光衰率;LMt表示LED运行每小时光衰率;BDsn表示LED坏点累加值。
参考图4,进一步作为优选的实施方式,所述步骤D包括:
计算每组需增加或减小的电流值Itemp=SPdtemp/VDs[ii];
根据得到的电流值,结合电流与PWM对应数据表计算PWM[ii]值,输出每组的PWM[ii]值调节LED亮度并返回执行步骤B循环采样。
进一步作为优选的实施方式,所述单点有效平均值算法,其具体包括:
输入采样x次的数据、筛选条件HLV上限值和LLV上限值;
初始化变量输出平均值Vsample和临时求和值Stemp,计录临时点值Dstemp[x];
循环对采样x次数据超过下限幅值LLV和上限幅值HLV的值进行滤除,取有效值并记录有效值数量k;
循环对k个有效值进行求和与比较找出最大值Dsmax和最小值Dsmin,去除最大最小值求平均值Vsample=(Stemp-Dsmax-Dsmin)/(k-2)并输出。
进一步作为优选的实施方式,所述n点x次有效平均值算法,其具体包括:
采样n点x次数据Ds[x][n],其中x>2,n>2,输入预设亮度SVp和预设亮度值百分比PVm%;
初始化变量输出平均值SVE,n个有效点数组SDsm[n],坏点标记数组Dd[n],坏点标记个数NDd,无效次标记数组Dt[n],记录最大值SDsmmax和最小值SDsmmin
根据预设的采样筛选条件,去除掉坏点和无效次的采样数据;
本实施例中,筛选坏点条件:循环n个点的x次数据求和Stemp=Stemp+Ds[i][j],通过求平均值比较Stemp/j<SVp*PVs%进行条件筛选(在同一个环境下各点的温度差别不大),记录坏点数据Dd[n]和坏点的数量NDd
筛选无效采样条件:循环x次去除坏点的情况下,对数据进行增加或减小条件筛选比较Ds[i][j]≥SVp,a=a+1或Ds[i][j]≤SVp,d=d+1,判断都是比设定值大或小表示此次采样的数据有效(在同一个环境下采样的每点温度都是比设置值大或都是小)
记录k次数据并进行求和Stemp=Stemp+Ds[i][j],将不满足|SVp-Stemp/k|<SVp*PVm%的数据进行滤除,并计算m个有效值点k次数据的平均值SDsm[m]=Stemp/k;
循环对m个点有效平均值进行求和并比较找出最大值和最小值,去除最大值和最小值后计算平均值SVE=(Stemp-SDsmmax-SDsmmin)/(m-2)并输出。
本发明的具体实施例如下:
S01、开始,延时等待系统工作稳定;
S02、初始化系统,变量、I/O、ADC、PWM、定时器、EEPROM等寄存器,温度与亮度数据表、光衰数据表、电流与PWM对应数据表和设定亮度、采样数据的上下限幅值和比例等参数;
S03、读取EEPROM保存的上次关机前PWM[n]和累加时间STrun,如出错重新读取并输出PWM[n]点亮n路LED,并开启定时器中断开始累加计算LED灯具工作时间,当出错不一致重新读取,从而确保数据的准确性;
S04、对电压、电流、温度、运行累加时间进行采样和收集,并计算其有效值,得到电压采样有效值、电流采样有效值、温度采样有效值和时间采样累加值;
循环采样n个点x次电压数据VDs[x],调用计算单点有效平均值算法计算出每个点x次的有效平均电压数据VDs[iv],即得到电压采样有效值,并判断是否满足VDs[iv]=0或VDs[iv]>系统输入电压Vinp,即判断LED是短路或开路(即坏点),若是则对该点进行记录;
循环采样n个点x次电流数据IDs[x],调用计算单点有效平均值算法计算出每个点x次的有效平均电流数据IDs[ii],即得到电流采样有效值;
循环采样n个点x次温度数据Ds[x][n],调用计算n点x次有效平均值算法计算出LED平均有效温度Tj,即得到温度采样有效值;
通过定时器中断定时读出时间并累加计算灯具运行时间STrun=STsrun+Ttimer,即得到时间采样累加值;
S04、计算有效点的总功率SPs=SPs+VDs[ip]*IDs[ip]。
S05、根据LED每瓦的出光率、温升光下降率和时间光衰率查表计算LED灯具的实际亮度SLM=SPs*LMw-Tj*LMtj-STrun*LMt
S06、判断实际亮度SLM与设定亮度SLp是否相等,若是,则存储每一路的PWM[n]值并返回执行步骤B;反之,若SLM>SLp则LED灯具的功率增加功率改变值,若SLM<SLp则LED灯具的功率减小功率改变值,所述功率改变值SPdtemp=(SLM+Tj*LMtj+STrun*LMt-SLp) /LMw/(n-BDsn);
S07、计算每组需增加或减小的电流值Itemp=SPdtemp/VDs[ii];
S08、根据得到的电流值,结合电流与PWM对应数据表计算PWM[ii]值,输出每组的PWM[ii]值调节LED亮度并返回执行步骤B循环采样。
从上述内容可知,本发明一种智能恒定亮度输出控制方法通过对电压、电流、工作温度和运行时间的监控与计算处理,使得能在LED的电压、电流、工作温度和时间的变化时智能调节亮度输出不变,而且LED工作温度高在使用时间长引起光衰后也能智能调节亮度输出不变,即使灯具有个别少数光源坏死时也能智能调节亮度输出不变。而且本发明在实现时的硬件只需增加温度传感器、电压电流检测模块和MCU,MCU可以灵活的调节灯具的亮度,体积小,成本低,对灯具的整体结构和美观不受影响。通过软件修改可以方便增加功能,产品的更新速度非常快。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种智能恒定亮度输出控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
A、初始化系统,并设置参数;
B、对电压、电流、温度、运行累加时间进行采样和收集,并计算其有效值,得到电压采样有效值、电流采样有效值、温度采样有效值和时间采样累加值;
C、计算LED的亮度,并判断是否需要进行补偿;
D、计算电流值,并校正PWM值。
2.根据权利要求1所述的一种智能恒定亮度输出控制方法,其特征在于:所述步骤A包括:
A1、延时等待系统工作稳定;
A2、初始化设置温度与亮度数据表、光衰数据表、电流与PWM对应数据表和设定亮度;
A3、读取PWM值,并根据PWM值输出PWM[n]点亮n路LED。
3.根据权利要求1所述的一种智能恒定亮度输出控制方法,其特征在于:所述步骤B包括:
循环采样n个点x次电压数据VDs[x],调用计算单点有效平均值算法计算出每个点x次的有效平均电压数据VDs[iv],即得到电压采样有效值,并判断是否满足VDs[iv]=0或VDs[iv]>系统输入电压Vinp,若是则对该点进行记录;
循环采样n个点x次电流数据IDs[x],调用计算单点有效平均值算法计算出每个点x次的有效平均电流数据IDs[ii],即得到电流采样有效值;
循环采样n个点x次温度数据Ds[x][n],调用计算n点x次有效平均值算法计算出LED平均有效温度Tj,即得到温度采样有效值;
通过定时器中断定时读出时间并累加计算灯具运行时间STrun=STsrun+Ttimer,即得到时间采样累加值。
4.根据权利要求1所述的一种智能恒定亮度输出控制方法,其特征在于:所述步骤C包括:
计算有效点的总功率SPs=SPs+VDs[ip]*IDs[ip];
根据LED每瓦的出光率、温升光下降率和时间光衰率查表计算LED灯具的实际亮度SLM=SPs*LMw-Tj*LMtj-STrun*LMt
判断实际亮度SLM与设定亮度SLp是否相等,若是,则存储每一路的PWM[n]值并返回执行步骤B;反之,若SLM>SLp则LED灯具的功率增加功率改变值,若SLM<SLp则LED灯具的功率减小功率改变值,所述功率改变值SPdtemp=(SLM+Tj*LMtj+STrun*LMt-SLp) /LMw/(n-BDsn);
其中,LMw表示LED每瓦的出光率;Tj表示LED温升变化的平均有效值;LMtj表示LED温升变化每度光衰率;LMt表示LED运行每小时光衰率;BDsn表示LED坏点累加值。
5.根据权利要求1所述的一种智能恒定亮度输出控制方法,其特征在于:所述步骤D包括:
计算每组需增加或减小的电流值Itemp=SPdtemp/VDs[ii];
根据得到的电流值,结合电流与PWM对应数据表计算PWM[ii]值,输出每组的PWM[ii]值调节LED亮度并返回执行步骤B循环采样。
6.根据权利要求3所述的一种智能恒定亮度输出控制方法,其特征在于:所述单点有效平均值算法,其具体包括:
输入采样x次的数据、筛选条件HLV上限值和LLV上限值;
初始化变量输出平均值Vsample和临时求和值Stemp,计录临时点值Dstemp[x];
循环对采样x次数据超过下限幅值LLV和上限幅值HLV的值进行滤除,取有效值并记录有效值数量k;
循环对k个有效值进行求和与比较找出最大值Dsmax和最小值Dsmin,去除最大最小值求平均值Vsample=(Stemp-Dsmax-Dsmin)/(k-2)并输出。
7.根据权利要求3所述的一种智能恒定亮度输出控制方法,其特征在于:所述n点x次有效平均值算法,其具体包括:
采样n点x次数据Ds[x][n],其中x>2,n>2,输入预设亮度SVp和预设亮度值百分比PVm%;
初始化变量输出平均值SVE,n个有效点数组SDsm[n],坏点标记数组Dd[n],坏点标记个数NDd,无效次标记数组Dt[n],记录最大值SDsmmax和最小值SDsmmin
根据预设的采样筛选条件,去除掉坏点和无效次的采样数据;
记录k次数据并进行求和Stemp=Stemp+Ds[i][j],将不满足|SVp-Stemp/k|<SVp*PVm%的数据进行滤除,并计算m个有效值点k次数据的平均值SDsm[m]=Stemp/k;
循环对m个点有效平均值进行求和并比较找出最大值和最小值,去除最大值和最小值后计算平均值SVE=(Stemp-SDsmmax-SDsmmin)/(m-2)并输出。
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