CN107219707A - 水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的led灯光控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置，该装置设有圆环状LED灯座，在所述LED灯座前侧的环面上沿周围方向间隔排列有多个显示两种不同颜色及发光亮度LED灯珠，LED灯座上部设有电池仓和连接在电池仓一侧的主控制器，所述主控制器包括主控电路及与之连接的光信号转换电路，所述光信号转换电路设有光敏传感器PT，该光敏传感器PT与从主控制器外侧引入的光纤线连接。本发明可以低功率弱光辅助对焦，以高功率强光提供拍摄用光，且工作平均功率小，续航时间长，散热效果好，成本低。

Description

水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置 及方法

【技术领域】

本发明涉及水下摄影设备的LED灯光控制，特别是涉及一种可自动进行水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置及方法。

【背景技术】

目前，水下摄影以其新颖、刺激、神秘而吸引了众多爱好者参与。然而由于水下成像环境十分复杂且能见度极低，获得清晰成像比较困难。因此，辅助照明光源选择和控制则成为水下摄影的关键。目前，水下摄影所需要的辅助照明一般采用两种方式，一种是采用氙气脉冲放电发光的闪光灯，利用相机引闪闪光，配合相机拍照补光。这种方式的不足之处在于，其只能瞬间发光，而不能以连续照明用于对焦，并且由于设备一般使用干电池，导致使用闪光次数少，使用周期短。另一种是LED大功率照明灯辅助照明，它是一种以持续发光的方式达到拍摄所需要的环境亮度的辅助照明方法，通常需要LED照明灯一直工作在大功率工况下，这样的工作方式造成有效工作的时间大大缩短，且这种大功率灯具的发热量大，需要更大的体积散热，因此产品成本高。因此，无论是采用气体脉冲发光的闪光灯，还是使用大功率LED作为拍照辅助照明的技术，均存在有效使用时间短，设备使用成本高，操作复杂的缺点。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种以低功率弱光辅助对焦，以高功率强光提供拍摄用光，且工作平均功率小，续航时间长，散热效果好，成本低的水下自动小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置，该LED灯光控制装置设有LED灯座，所述LED灯座为圆环状，在所述LED灯座前侧的环面上沿周围方向间隔排列有多个LED灯珠，所述的多个LED灯珠包含两种显示不同颜色及发光亮度的灯珠，在所述LED灯座上部设有电池仓和连接在电池仓一侧的主控制器，所述主控制器包括主控电路及与之连接的光信号转换电路，所述光信号转换电路设有光敏传感器PT，该光敏传感器PT与由主控制器外侧引入的光纤线连接，且

该控制装置开启电源后，在所述主控电路控制下，部分的LED灯珠以低功率的弱光进行照明，辅助拍照设备对焦，对焦完成后，当按下拍照设备快门时，拍照设备的闪光灯发出的闪光信号经所述光纤线传至所述光敏传感器PT，所述光信号转换电路将光敏传感器PT接收的光信号转换成电信号传输到主控电路，控制所需的LED灯珠发出拍摄设定的高功率强光。

所述LED灯座设有与拍照设备镜头相匹配的内环面，该LED灯座的前侧的环面上设有所述的多个LED灯珠，在所述LED灯座前侧外部设有密封的透明防护灯罩，所述LED灯座的后侧设有凸出的连接相机用的卡口环。

所述主控制器外设有筒形外壳，其一体形成或连接在LED灯座顶部，在该筒形外壳顶部设有第一按钮及第二按钮，在筒形外壳一端设有与电池仓连接的筒形连接部，该筒形连接部与电池仓通过螺纹密封连接，该连接部内装有至少一个密封圈。

所述LED灯座与所述筒形外壳结合部外侧设有与拍照设备连接用的球头。

所述主控电路包括主控芯片U1、开关三极管Q3、开关三极管Q4及LED灯珠R、LED灯珠W，其中，所述开关三极管Q3的一端与LED灯珠W连接，其另一端经电阻R12、电阻R13与主控芯片U1连接，所述开关三极管Q4的一端与LED灯珠R连接，其另一端经电阻R14、电阻R15与主控芯片U1连接，主控芯片U1通过输出脉冲宽度调制信号控制开关三极管Q3、开关三极管Q4的导通或截止调节LED灯珠R及LED灯珠W的亮度强弱。

所述光信号转换电路包括转换芯片U3、光敏传感器PT、电阻R18、电阻R21、电阻R23、开关三极管Q5、开关三极管Q6及电容C5，其中，所述光敏传感器PT经电阻R21、电阻R23、开关三极管Q6及电容C5与转换芯片U3的输入端连接，转换芯片U3的输出端经电阻R22、开关三极管Q5与主控芯片U1连接，将高电平或低电平信号送到主控芯片U1。

所述主控芯片U1经开关三极管Q1、二极管D1与直流电源BATT连接。

本发明也提供了通过所述水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置进行LED灯光控制的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a、按下LED灯光控制装置的电源控制按钮，开机并初始化后，进入白光常亮模式；

b、使用者根据水下拍摄环境情况，通过主控制器手动切换点亮红光LED灯珠R或者白光LED灯珠W，并进行亮度档位调整，亮度档位由弱光到强光循环，可选择弱红光或弱白光为对焦光线，通过主控电路输出的占空比低的低电平信号为拍照设备提供辅助对焦；

c、对焦完成后，进入拍照闪光模式，此时白色或红色弱光常亮，当使用者按下拍照设备的快门时，拍照设备闪光灯的闪光信号经光纤线传导至光敏传感器PT，并由光信号转换电路转换为电平信号，主控电路通过输出脉冲宽度调制信号调节其占空比，通过占空比高的高电平信号使白光LED灯珠W达到最大亮度，作为辅助光源瞬间照亮拍照设备前方；

d、强力闪光结束后，LED灯珠R、LED灯珠W自动回到白色或红色弱光常亮状态。

本发明的贡献在于，其有效解决了现有的拍照辅助照明设备存在的有效使用时间短，设备使用成本高，操作复杂等缺陷。本发明通过使部分LED灯工作在小功率工况下，通过一定强度的光线辅助相机对焦，且当按下相机快门时，使其它LED灯工作在大功率工况下，而瞬间提高全部LED灯发光功率，满足拍摄的亮度需要，获得与连续大功率照明相同视觉效果的水下摄影图片，拍摄完成后仍回到小功率工况下工作。因此，本发明的灯光控制装置工作的平均功率较小，可以在同等电池容量的条件下增加续航时间，在同等最高亮度的LED规格条件下简化散热设计，节约成本。

【附图说明】

图1是本发明的结构立体示意图。

图2是本发明的部件分解立体示意图。

图3是本发明的连接光纤侧的结构示意图。

图4是本发明的剖面图。

图5是本发明的整体结构框图。

图6是本发明的电路原理图。

图7是本发明的工作流程示意图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。

如图1～图4所示，本发明的水下可实现自动切换小功率对焦和大功率闪光的LED灯光控制装置包括LED灯座10、电池仓20、主控制器30、筒形外壳40及LED灯珠50。

如图1～图4所示，所述LED灯座10为圆环形，其中央设有内环面11，该内环面11的内径与相机镜头相匹配。所述LED灯座10的前端环面上设有多个沿环面圆周方向间隔排列的LED灯珠50，该LED灯珠50可根据实际拍摄需要增加或减少。本实施例中，在所述环面上设有三十二个沿环面间隔排列的LED灯珠，但LED灯珠的数量并不限于此，其可根据实际拍摄需要增加或减少。所述的LED灯珠装设在环形的LED线路板15上，其中四个为白光LED灯珠W，白光LED灯珠W沿环面十字对称排列，其余28个为红光LED灯珠R，所述LED线路板上15设有多个螺孔，LED线路板15用螺钉经所述多个螺孔与LED灯座10固定。所述LED灯座10的前侧外部卡接固定有密封的透明防护灯罩12。为防止进水，在透明防护灯罩12与LED灯座10的连接部位设有密封圈，该透明防护灯罩12可由塑料或有机玻璃制成。所述LED灯座10与所述筒形外壳结合部外侧设有与拍照设备连接用的球头14，该球头14包括球体141及与球体141一体的连接杆142，连接杆142的前端螺纹连接在LED灯座10与所述筒形外壳结合部，球头14可通过球夹外接球头灯臂连接到拍照设备上。在LED灯座10后侧设有向外凸出的卡口环13,该卡口环13用螺钉固定在LED灯座10上，本发明的LED灯光控制装置通过该卡口环13连接在相机镜头前部。

图1～图4中，在LED灯座10上部设有筒形外壳40，该筒形外壳40可与LED灯座10一体成型或连接而成，其用于装设所述主控制器30。所述筒形外壳40的一端设有端盖42，该端盖42中央设有光纤引入孔421，光纤线穿过该光纤引入孔421与设于筒形外壳40内的光敏传感器PT相连接，光纤线的另一端连接到拍照设备的内置闪光灯。筒形外壳40顶部设有第一按钮411和第二按钮412，其用于对LED灯珠发光亮度进行手动档位调整。所述筒形外壳40的另一端设有筒形连接部41，该筒形连接部41与电池仓20通过螺纹密封连接，本实施例中，在筒形连接部41与电池仓20的连接部位设有两个密封圈，以防水进入。所述电池仓20也为圆筒状，其内可装设为LED灯珠供电用的锂电池。

如图1～图4所示，在所述筒形外壳40内设有主控制器30，所述主控制器30包括主控电路31及与之连接的光信号转换电路32。

如图6所示，所述主控电路31包括主控芯片U1、开关三极管Q3、开关三极管Q4及LED灯珠R、LED灯珠W。所述主控芯片U1为载有主控程序的可编程芯片，本实施例中，该主控芯片U1为SOP8型芯片，其用于控制整个主控电路31的运行。所述开关三极管Q3的一端与LED灯珠W连接，其另一端经电阻R13、电阻R12与主控芯片U1的5脚连接。所述开关三极管Q4的一端与LED灯珠R连接，其另一端经电阻R15、电阻R14与主控芯片U1的6脚连接。所述主控芯片U1通过其5脚、6脚输出脉冲宽度调制信号PWM来控制开关三极管Q3、开关三极管Q4的导通或截止，从而调节LED灯珠R及LED灯珠W的亮度强弱。

当拍照设备按下快门发出闪光，此时所述光信号转换电路32的开关三极管Q5会导通2秒左右，主控芯片U1的7脚会采集到一个2秒左右的低电平信号，以此作为闪光的有效信号。当主控芯片U1接受到闪光信号后，主控芯片U1的5脚或6脚输出脉冲宽度调制信号,并以发送方波的方式，调节高电平与低电平的占空比来控制开关三极管Q3、开关三极管Q4的导通与关闭的时间比例，以此达到控制白光LED灯珠W或红光LED灯珠R的亮度强弱效果。弱光时,主控芯片U1通过其5脚或6脚输出低百分比的脉冲宽度调制信号，则白光LED灯珠W或红光LED灯珠R发出相应百分比的弱光。当主控芯片U1通过其5脚或6脚输出高亮占空比的电平信号，且该电平信号约200毫秒时，使得开关三极管Q3、开关三极管Q4全部导通，此时白光LED灯珠W或红光LED灯珠R达到高亮度，可为拍照设备提供所需的强光照射。200毫秒后恢复到弱光脉冲宽度调制信号输出状态，等待下一次闪光信号。

如图6所示，所述光信号转换电路32包括光敏传感器PT、转换芯片U3、电阻R18、电阻R21、电阻R23、开关三极管Q5、开关三极管Q6及电容C5。所述光敏传感器PT用于接收由光纤线(图中未示出)导入的光信号。该光敏传感器PT经电阻R21、电阻R23、开关三极管Q6及电容C5与转换芯片U3的输入端2脚的TR端口连接，转换芯片U3的输出端经电阻R22、开关三极管Q5与主控芯片U1的7脚连接，用于将高电平或低电平信号送到主控芯片U1。

如图6所示，所述光敏传感器PT正常工作时，其感光面接受的光线强度较弱，通过光敏传感器PT的电流很小，电阻R23上的电压很小，不足以使开关三极管Q6导通。因电阻R18的上拉作用，电容C5与开关三极管Q6连接侧电压为高电平，使得在弱光时,主控芯片U1控制其5脚或6脚输出低百分比的PWM信号,则LED灯珠W或LED灯珠R发出相应百分比的弱光。当相机发出的闪光通过光纤线传导到光敏传感器PT时，光敏传感器PT内阻瞬间变小，相当于4v的电压直接通过光敏传感器PT，经电阻R21和电阻R23分压，电阻R23获得足够的电压，使得开关三极管Q6导通，电容C5与电阻R18的连接侧电压被拉低为低电平，该电压变化通过电容C5耦合传送到转换芯片U3的2脚的TR端口，最终在转换芯片U3的3脚的OUT端口形成一个2秒左右的高电平，即此时开关三极管Q5会导通2秒左右，此时LED灯珠W或LED灯珠R发出相应百分比的强光。

如图6所示，所述主控电路31由直流电源BATT供电，本实施例中，该直流电源BATT为装在电池仓20内的锂电池。所述主控芯片U1经开关三极管Q1、二极管D1与直流电源BATT连接。在所述LED线路板15上设有三个电量指示灯313，其为蓝、绿、红三色指示灯，其中，蓝灯表示电量充足，绿灯表示电量少于50％，红灯提示更换电池。所述的第一按钮311用于控制电源的开关及红光档位调节，第二按钮312用于控制白光档位调节。

如图5所示，本发明的水下可实现自动切换小功率对焦和大功率闪光的LED灯光控制装置用作水下摄影的辅助光源。使用时当开启电源后，在所述主控电路31控制下，部分的LED灯珠以低功率的弱光进行照明，辅助拍照设备对焦，对焦完成后，当按下拍照设备快门时，拍照设备的闪光灯发出的闪光信号经所述光纤线传至所述光敏传感器PT，所述光信号转换电路32将光敏传感器PT接收的光信号转换成电信号传输到主控电路31，控制其余的LED灯珠发出拍摄所需的高功率强光。

如图7所示，本发明的通过所述LED灯光控制装置进行LED灯光控制的方法包括如下步骤：

步骤S10：通过光纤线将LED灯光控制装置与拍照设备相连接，并且将LED灯光控制装置上的球头14通过球夹固定到球臂上，球臂则与拍照设备固定连接。开启电源并按下第一按钮411后，先进行初始化，白光LED灯珠W被点亮，进入白光常亮模式。

步骤S20：使用者可根据水下拍摄环境的亮度及拍摄主题，通过第一按钮411、第二按钮412手动切换点亮红光LED灯珠R或者白光LED灯珠W，同时进行亮度档位调整，亮度档位可选择范围为弱光到强光循环，可选择弱红光或弱白光为对焦光线，通过主控电路31输出的占空比低的低电平信号为拍照设备提供辅助对焦；

步骤S30：对焦完成后，进入拍照闪光模式，此时白色或红色弱光常亮。当使用者按下拍照设备的快门时，拍照设备闪光灯的闪光信号经光纤线传导至光敏传感器PT，并由光信号转换电路32转换为电平信号，主控电路31通过输出脉冲宽度调制信号调节其占空比，通过占空比高的高电平信号使白光LED灯珠W达到最大亮度，作为辅助光源瞬间照亮拍照设备前方；

步骤S40：强力闪光结束后，LED灯珠R、W自动回到白色或红色弱光常亮状态。

籍此，本发明提供了一种水下可自动小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置及方法，其工作平均功率较小，续航时间长，可简化散热设计，节约成本，充分满足水下摄影的辅助照明光源选择和控制需要，以便获得清晰成像。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置，其特征在于，该LED灯光控制装置设有LED灯座(10)，所述LED灯座(10)为圆环状，在所述LED灯座(10)前侧的环面上沿周围方向间隔排列有多个LED灯珠(50)，所述的多个LED灯珠(50)包含两种显示不同颜色及发光亮度的灯珠，在所述LED灯座(10)上部设有电池仓(20)和连接在电池仓(20)一侧的主控制器(30)，所述主控制器(30)包括主控电路(31)及与之连接的光信号转换电路(32)，所述光信号转换电路(32)设有光敏传感器PT，该光敏传感器PT与由主控制器(30)外侧引入的光纤线连接，且

该控制装置开启电源后，在所述主控电路(31)控制下，部分的LED灯珠以低功率的弱光进行照明，拍照设备对焦完成后，当按下拍照设备快门时，拍照设备的闪光灯发出的闪光信号经所述光纤线传至所述光敏传感器PT，所述光信号转换电路(32)将光敏传感器PT接收的光信号转换成电信号传输到主控电路(31)，控制所需的LED灯珠发出拍摄设定的高功率强光。

2.如权利要求1所述的水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置，其特征在于，所述LED灯座(10)设有与拍照设备镜头相匹配的内环面(11)，该LED灯座(10)的前侧的环面上设有所述的多个LED灯珠(50)，在所述LED灯座(10)前侧外部设有密封的透明防护灯罩(12)，所述LED灯座(10)的后侧设有凸出的连接相机用的卡口环(13)。

3.如权利要求1所述的水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置，其特征在于，所述主控制器(30)外设有筒形外壳(40)，其一体形成或连接在LED灯座(10)顶部，在该筒形外壳(40)顶部设有第一按钮(411)及第二按钮(412)，在筒形外壳(40)一端设有与电池仓(20)连接的筒形连接部(41)，该筒形连接部(41)与电池仓(20)通过螺纹密封连接，该连接部(41)内装有至少一个密封圈。

4.如权利要求2或3所述的水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置，其特征在于，所述LED灯座(10)与所述筒形外壳(40)结合部外侧设有与拍照设备连接用的球头(14)。

5.如权利要求1所述的水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置，其特征在于，所述主控电路(31)包括主控芯片U1、开关三极管Q3、开关三极管Q4及LED灯珠R、LED灯珠W，其中，所述开关三极管Q3的一端与LED灯珠W连接，其另一端经电阻R12、电阻R13与主控芯片U1连接，所述开关三极管Q4的一端与LED灯珠R连接，其另一端经电阻R14、电阻R15与主控芯片U1连接，主控芯片U1通过输出脉冲宽度调制信号控制开关三极管Q3、开关三极管Q4的导通或截止调节LED灯珠R及LED灯珠W的亮度强弱。

6.如权利要求1所述的水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置，其特征在于，所述光信号转换电路(32)包括转换芯片U3、光敏传感器PT、电阻R18、电阻R21、电阻R23、开关三极管Q5、开关三极管Q6及电容C5，其中，所述光敏传感器PT经电阻R21、电阻R23、开关三极管Q6及电容C5与转换芯片U3的输入端连接，转换芯片U3的输出端经电阻R22、开关三极管Q5与主控芯片U1连接，将高电平或低电平信号送到主控芯片U1。

7.如权利要求5所述的水下小功率对焦和大功率闪光切换控制的LED灯光控制装置，其特征在于，所述主控芯片U1经开关三极管Q1、二极管D1与直流电源BATT连接。

8.一种由权利要求1所述的装置进行LED灯光控制的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a、按下LED灯光控制装置的电源控制按钮，开机并初始化后，进入白光常亮模式；

b、使用者根据水下拍摄环境情况，通过主控制器(30)手动切换点亮红光LED灯珠R或者白光LED灯珠W，并进行亮度档位调整，亮度档位由到弱光到强光循环，可选择弱红光或弱白光为对焦光线，通过主控电路(31)输出的占空比低的低电平信号为拍照设备提供辅助对焦；

c、对焦完成后，进入拍照闪光模式，此时白色或红色弱光常亮，当使用者按下拍照设备的快门时，拍照设备闪光灯的闪光信号经光纤线传导至光敏传感器PT，并由光信号转换电路(32)转换为电平信号，主控电路(31)通过输出脉冲宽度调制信号调节其占空比，通过占空比高的高电平信号使白光LED灯珠W达到最大亮度，作为辅助光源瞬间照亮拍照设备前方；

d、强力闪光结束后，LED灯珠R、LED灯珠W自动回到白色或红色弱光常亮状态。