CN108449849B - Rgbw四色led混光实验系统 - Google Patents

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    • H05B45/20—Controlling the colour of the light

Abstract

本发明公开了RGBW四色LED混光实验系统，包括控制模块、按键模块、驱动接口、LED驱动模块、LED光源和电源模块；所述按键模块的输出端连接控制模块的输入端；所述控制模块的输出端连接驱动接口，通过驱动接口传输信号给LED驱动模块；所述LED驱动模块的输出端连接LED光源；所述电源模块为控制模块、驱动接口和LED驱动模块提供电能；所述LED驱动模块包括多个驱动芯片，每个驱动芯片驱动三颗LED灯珠，前级驱动芯片的数据输出引脚与后级驱动芯片的数据输入引脚连接。本发明根据光色混合原理，通过改变RGBW四色LED的驱动电流，来控制各路LED的输出光通量，调节彩光的色品坐标。

Description

RGBW四色LED混光实验系统
技术领域
本发明涉及一种LED混光装置，尤其涉及一种RGBW四色LED混光实验系统。
背景技术
RGBW四色LED彩光有较强的艺术感，提供舒适的视觉效果，让照明与人们的生活融合地更完美。在LED彩色照明产品设计与生产中，在来料检测时，对于不同企业的LED灯珠，或同一企业不同批次的产品，LED灯珠的发光效率、不同颜色的亮度、导通电压和电流均存在差异。这种问题给LED照明产品设计、生产带来了很大麻烦，导致产品合格率下降，影响企业的经济效益和声誉。
发明内容
本发明的目的是提供一种能直观看到混光效果的混光实验系统。
实现本发明目的的技术方案是RGBW四色LED混光实验系统，包括控制模块、按键模块、驱动接口、LED驱动模块、LED光源和电源模块；所述按键模块的输出端连接控制模块的输入端；所述控制模块的输出端连接驱动接口，通过驱动接口传输信号给LED驱动模块；所述LED驱动模块的输出端连接LED光源；所述电源模块为控制模块、驱动接口和LED驱动模块提供电能；所述LED驱动模块包括多个驱动芯片，每个驱动芯片驱动三颗LED灯珠，前级驱动芯片的数据输出引脚与后级驱动芯片的数据输入引脚连接。
所述LED驱动模块的驱动芯片采用UCS2904B芯片，芯片的4个PWM输出端口分别连接三颗LED灯珠的红色LED串、绿色LED串、蓝色LED串和白色LED串。
所述LED驱动模块的每一个驱动芯片的信号输入及信号输出引脚各串联一个防反接电阻。
所述LED驱动模块的每一个驱动芯片的电源和地之间并接一个电容。
所述控制模块采用基于Cortex M3的32位微处理器。
所述控制模块与显示模块双向连接。
所述显示模块为TFT显示屏。
所述驱动接口与控制模块之间串接肖特二极管SS34。
所述LED光源包括RGBW四合一LED灯珠和固定灯珠的柔性线路板；每颗所述LED灯珠包含4个发光二极管，每个发光二极管单独控制。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的积极的效果：(1)本发明根据光色混合原理，通过改变RGBW四色LED的驱动电流，来控制各路LED的输出光通量，调节彩光的色品坐标。
(2)本发明能够通过按键操作调整电流参数，实时改变混光颜色变化，效果直观，操作方便。
(3)本发明的LED灯珠采取恒流驱动，通过PWM调整各路电流变化，保证LED灯珠各路颜色的稳定性。
(4)本发明的TFT屏直观显示各路设置参数，方便记录。
(5)应用本发明的系统可以首先对RGBW四色LED灯珠进行混光实验，通过设定RGBW各路驱动参数，得到想要的混光效果，然后再把该参数应用到LED照明产品中，这样可以得到较为理想的照明效果，避免出现次品。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的系统框图。
图2为本发明的控制模块控制框图。
图3为本发明的控制模块电路图。
图4为本发明的驱动接口电路图。
图5为本发明的LED驱动模块电路图。
图6为本发明的显示模块电路图。
图7为本发明的芯片检测电路图。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的RGBW四色LED混光实验系统，包括控制模块、按键模块、驱动接口、LED驱动模块、LED光源、显示模块和电源模块；按键模块的输出端连接控制模块的输入端；控制模块的输出端连接驱动接口，通过驱动接口传输信号给LED驱动模块；LED驱动模块的输出端连接LED光源；电源模块为控制模块、驱动接口和LED驱动模块提供电能；LED驱动模块包括多个驱动芯片，每个驱动芯片驱动三颗LED灯珠，前级驱动芯片的数据输出引脚与后级驱动芯片的数据输入引脚连接。控制模块与显示模块双向连接。显示模块为TFT显示屏。显示模块用于显示系统相关设置参数和输出参数。控制模块对混合光参数进行运算，输出控制指令，从而通过驱动接口对驱动模块进行控制。驱动模块接收指令，调整各路LED的输出电流，对LED光源进行恒流驱动。LED光源模块通过调整红、绿、蓝和白光LED的输出光通量，混合出照明所需的彩光和白光。
如图2和图3所示，控制模块采用STM32F103VCT6，该处理器是基于Cortex M3的32位微处理器，功能强大，资源丰富，共有256KB的FLASH存储器，最高工作频率高达72MHz，具有单周期乘法和硬件除法，运算速度快，GPIO功能强大。控制模块的PB口(PB0～PB15)16位配置为推挽输出，接输出模块TFT显示屏的数据引脚，PC口(PC0～PC3，PC5～PC10、PC13)接TFT显示屏(如图6)控制引脚。PA0用于发送控制命令，与驱动接口连接，为了消除LED光源对STM32干扰，串接肖特基二极管SS34起反向隔离作用，防止输出端的12V电压反向影响输入端。PA8口接指示灯；PC4口接蜂鸣器；PE4～PE7接按键电路；PB3～4、PA13～14、nRST引脚接芯片测试电路(如图7)；nRST引脚同时接复位电路。
如图4所示，驱动接口的芯片采用UCS1903B，4脚接地，6脚通过肖特基二极管SS34接控制模块PA0端口(23引脚)，5脚接LED驱动模块，6脚同时通过4.7K欧姆的电阻接3.3V电源，07脚接5V电源。
LED光源包括RGBW四合一、SMD5050LED灯珠和柔性线路板。将0.2W的LED组装在带状柔性线路板(FPC)上，由于FPC材质柔软，可以任意弯曲、折叠、卷绕，可以在三维空间随意移动及伸缩而且不会折断，整个灯条长30cm，共24颗LED灯珠。每颗LED灯珠由四种颜色(R-红光，G-绿光，B-蓝光，W-白光)的发光二极管构成，也就是每颗LED灯珠里面有4个独立发光二极管。每个二极管单独控制，通过调整发光二极管电流可以改变其光通量。如图5所示，LED驱动模块的驱动芯片采用UCS2904B芯片，一共8个，每个芯片的4个PWM输出端口分别连接三颗LED灯珠的红色LED串、绿色LED串、蓝色LED串和白色LED串(OUTR接红色LED串、OUTG接绿色LED串、OUTB接蓝色LED串、OUTW接白色LED串)，同一组里面相同颜色的三个发光二极管串联。驱动模块接收控制命令，并将命令转换成恒流输出，从而实现对光源模块控制。每个芯片的输出端口PWM控制能够实现256级亮度调整。芯片采用单线通讯方式，数据传输频率800Kbit/秒。将前级芯片的数据输出引脚DO与后级芯片的数据输入引脚DIN连接，可以实现芯片间级连。当芯片接收到复位信号时，将接收到的32位PWM脉宽数据输出到OUTR、OUTG、OUTB、OUTW引脚，然后准备接收下一帧数据。当接收完新一帧的32位数据后，芯片通过DO引脚将前一帧32位数据转发给后级芯片。LED驱动模块，采用12V供电，通过3K欧姆的电阻连接12V电源，为防止光源板带电插拔、电源和信号线反接等情况下损坏芯片，在芯片的信号输入及输出引脚各串接一个120欧姆的电阻。为减少地线浪涌干扰芯片，电源和地之间并接一个0.1uf的电容。同时每个PWM输出端口分别通过一个680欧姆的电阻连接LED串。混光控制时，相同颜色发光二极管电流一样，亮度相同。不同颜色发光二极管分别发光，分别控制。通过改变不同颜色发光二极管的电流，也就是改变光通量，光通量不同，颜色不同的发光二极管，混出的光颜色和光通量就会不同，因此呈现出彩色效果。
按键模块设置四个按键，四个按键功能分别是：设置键，确认键，+键，-键。通过“+键”和“-键”增加或减少电流，改变系统光通量和混光效果。第1次按下“设置键”可以通过按下“+键”和“-键”调整红色发光二极管电流和光通量；第2次按下“设置键”可以通过按下“+键”和“-键”调整绿色发光二极管电流和光通量；第3次按下“设置键”可以通过按下“+键”和“-键”调整蓝色发光二极管电流和光通量；第4次按下“设置键”可以通过按下“+键”和“-键”调整白色发光二极管电流和光通量；然后按下“确认键”，退出混光设置。
以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.RGBW四色LED混光实验系统，其特征在于：包括控制模块、按键模块、驱动接口、LED驱动模块、LED光源和电源模块；所述按键模块的输出端连接控制模块的输入端；所述控制模块的输出端连接驱动接口，通过驱动接口传输信号给LED驱动模块；所述LED驱动模块的输出端连接LED光源；所述电源模块为控制模块、驱动接口和LED驱动模块提供电能；所述LED驱动模块包括多个驱动芯片，每个驱动芯片驱动三颗LED灯珠，前级驱动芯片的数据输出引脚与后级驱动芯片的数据输入引脚连接；每颗LED灯珠由红绿蓝白四种颜色的发光二极管构成，每个二极管单独控制，通过调整发光二极管电流改变其光通量，调节彩光的色品坐标；所述控制模块采用基于Cortex M3的32位微处理器，型号为STM32F103VCT6；控制模块的PB口的16位配置为推挽输出，接输出模块TFT显示屏的数据引脚，PC口接TFT显示屏控制引脚，PA0用于发送控制命令，与驱动接口连接，驱动接口与控制模块之间串接肖特二极管SS34，PA8口接指示灯，PC4口接蜂鸣器，PE4~PE7接按键电路，PB3~4、PA13~14、nRST引脚接芯片测试电路，nRST引脚同时接复位电路；所述LED驱动模块的驱动芯片采用UCS2904B芯片，芯片的4个PWM输出端口分别连接三颗LED灯珠的红色LED串、绿色 LED串、蓝色 LED串和白色LED串，4脚接地，6脚通过肖特基二极管SS34接控制模块PA0端口（23引脚），5脚接LED驱动模块，6脚同时通过4.7K欧姆的电阻接3.3V电源，07脚接5V电源；所述LED驱动模块的每一个驱动芯片的电源和地之间并接一个0.1uf的电容。
2.根据权利要求1所述的RGBW四色LED混光实验系统，其特征在于：所述LED驱动模块的每一个驱动芯片的信号输入及信号输出引脚各串联一个防反接电阻。
3.根据权利要求1所述的RGBW四色LED混光实验系统，其特征在于：所述控制模块与显示模块双向连接。
4.根据权利要求3所述的RGBW四色LED混光实验系统，其特征在于：所述显示模块为TFT显示屏。
5.根据权利要求2所述的RGBW四色LED混光实验系统，其特征在于：所述LED光源包括RGBW四合一 LED灯珠和固定灯珠的柔性线路板；每颗所述LED灯珠包含4个发光二极管，每个发光二极管单独控制。
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