CN108495406A - 混合光源色温调节方法、系统、存储介质及人机交互终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合光源色温调节方法、系统、存储介质及人机交互终端，所述混合光源色温调节方法包括：根据第一光源和第二光源的色温值获取所述第一光源的和所述第二光源混合后混合光源的色品坐标；根据所述色品坐标和混合光通量获取所述混合光源的占空比。本发明采用两种色温不同光源进行混合，组成混合光源，通过调节两种光源的驱动电流的比值达到调节色温的效果，以满足人们日常的照明需求，色温调节效果经过测试准确率高，同时补偿了驱动电源引起的误差，从而满足了人们对于道路中不同时间不同季节对于色温的要求，同时也满足了景观照明色温调节的要求，当在不同节日时，可改变色温值适应节日氛围。

Description

混合光源色温调节方法、系统、存储介质及人机交互终端

技术领域

本发明涉及灯具技术领域，特别是涉及灯具的智能控制技术领域，具体为一种混合光源色温调节方法、系统、存储介质及人机交互终端。

版权申明

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背景技术

路灯是现今人们生活中重要的公共设施，其提供公路照明以使驾驶员可看清路面状况，从而保障驾车安全。其中LED路灯以定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、防护等级高、使用寿命长、绿色环保等优势正逐渐成为替代传统高压钠灯光源路灯的新一代节能光源。大多数LED路灯只连接电源和单组光源，色温固定，照明效果单一，色温可改变的路灯还很少见。对于大多数应用场景，需要采用不同的色温。不同的色温，给人以不同的对光的视觉感受，影响人们的心情，在不同的时间，不同的季节要适时调整色温适应人们的需求。另外，在当今环境污染天气恶劣的影响下，及时调整色温，可在雾霾，沙尘等天气改善能见度，优化照明效果。因此可调色温的光源在道路照明中有很好的应用前景。

传统的红绿蓝单色LED混合实现色温调节，可对色度进行准确控制，但是由于缺少琥珀色色光谱，导致显色指数较低。专利US20130207570采用白光LED与单色光R/G/B LED混合，这种方法优点是光谱宽，显色指数高，但是整体色温不易控制，这势必会使得实际获得的照明效果难以达到理想要求，还会增加操作人员的调试工作量，并最终影响这种技术的推广应用。

发明内容

为了解决上述的以及其他潜在的技术问题，本发明的实施例提供了一种混合光源色温调节方法，所述混合光源色温调节方法包括：根据第一光源和第二光源的色温值获取所述第一光源的和所述第二光源混合后混合光源的色品坐标；根据所述色品坐标和混合光通量获取所述混合光源的占空比。

于本发明的一实施例中，所述混合光源的色品坐标的获取过程包括：根据CIE1931色度图的色度坐标表获取所述第一光源的色品坐标和所述第二光源的色品坐标；根据所述第一光源的色品坐标和所述第二光源的色品坐标和等温线斜率的倒数方程获取混合光源的色品坐标。

于本发明的一实施例中，所述等温线斜率的倒数方程为：A＝(u-0.329)/(v-0.187)，其中： A为色温值，u，v为等温线上任一点的色品坐标值。

于本发明的一实施例中，所述混合光源的色品坐标满足以下公式：y＝x/A+0.187-0.329/A；其中：x，y为所述混合光源的色品坐标。

于本发明的一实施例中，根据所述混合光源的色品坐标、所述第一光源的色品坐标和所述第二光源的色品坐标在位于一条直线上，获取所述混合光源的色品坐标与所述第一光源的色品坐标和所述第二光源的色品坐标之间的关系：(y-y2)/(x-x1)＝(y2-y1)/(x2-x1)，其中：x1， y1为所述第一光源的色品坐标，x2，y2为所述第二光源的色品坐标；根据x＝(b1-b2)/(a2-a1) 获取x的值；其中：a1＝1/A，a2＝(y2-y1)/(x2-x1)，b1＝0.187-0.329/A，b2＝y2-(y2-y1)*x2/(x2-x1)；根据y＝x/A+0.187-0.329/A获取y的值。

于本发明的一实施例中，所述混合光通量为：L＝L1*D1+L2*D2；其中：L为混合光通量， L1，L2分别为第一光源和第二光源100％亮度时的光通量，D1和D2分别为第一光源和第二光源的占空比；

D1＝(L1+L2)*y1*(y-y2)/(L1*y*(y1-y2))；D2＝(L1+L2)*y1*(y-y2)/(L1*y*(y1-y2))。

于本发明的一实施例中，所述第一光源为色温值为2700K-3000K偏暖白光的光源；所述第二光源为色温值为6000K-6500K偏冷白光的光源。

本发明的实施例还提供一种人机交互终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，其特征在于，所述处理器运行程序指令实现如上所述的混合光源色温调节方法。

本发明的实施例还提供一种存储介质，存储有程序指令，所述程序指令被运行时实现如上所述的混合光源色温调节方法。

本发明的实施例还提供一种混合光源色温调节系统，所述混合光源色温调节系统包括：如上所述的人机交互终端；控制模块，与所述人机交互终端进行网络通信，并从所述人机交互终端获取混合光源的占空比；驱动模块，包括驱动电路和驱动电源，所述驱动电路与所述控制模块相连，根据所述混合光源的占空比控制所述驱动光源。

如上所述，本发明的混合光源色温调节方法、系统、存储介质及人机交互终端具有以下

有益效果：

本发明采用两种色温不同光源进行混合，组成混合光源，通过调节两种光源的驱动电流的比值达到调节色温的效果，以满足人们日常的照明需求，色温调节效果经过测试准确率高，同时补偿了驱动电源引起的误差，从而满足了人们对于道路中不同时间不同季节对于色温的要求，同时也满足了景观照明色温调节的要求，当在不同节日时，可改变色温值适应节日氛围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示为本发明的混合光源色温调节方法的流程示意图。

图2显示为本发明的混合光源色温调节方法中使用的u-v色度。

图3显示为本发明的混合光源色温调节方法中光源条件输入界面示意图。

图4显示为本发明的混合光源色温调节系统的原理示意图。

图5显示为本发明的混合光源色温调节方法和系统的色温测试结果示意图。

图6和图7分别显示为本发明的混合光源色温调节方法和系统在不同色温下的光谱图。

元件标号说明

100 混合光源色温调节系统

110 实体钥匙模式模块

120 蓝牙钥匙模式模块

130 模式切换模块

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例的目的在于提供一种混合光源色温调节方法、系统、存储介质及人机交互终端，用于解决现有技术中照明效果难以达到理想要求，还会增加操作人员的调试工作量的技术问题。本发明采用两种色温不同光源进行混合，组成混合光源，通过调节两种光源的驱动电流的比值达到调节色温的效果，以满足人们日常的照明需求。以下将详细阐述本发明的混合光源色温调节方法、系统、存储介质及人机交互终端的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的混合光源色温调节方法、系统、存储介质及人机交互终端。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种混合光源色温调节方法，旨在解决随着智能技术和生产力的发展，用户对单一照明方案的不满，遂而提供本发明旨在解决随着智能技术和生产力的发展，用户对传统的控制方案的不满，遂而提供一种路灯混合光源色温调节的算法研究和实现方法，具体地，如图1所示，所述混合光源色温调节方法包括：

步骤S110，根据第一光源和第二光源的色温值获取所述第一光源的和所述第二光源混合后混合光源的色品坐标。

步骤S120，根据所述色品坐标和混合光通量获取所述混合光源的占空比。

以下对本实施例中的混合光源色温调节方法进行详细说明。

本发明中的混合光源色温调节方法在已知两种混色光源色温值，光通量以及期望调节的色温值和调节亮度的条件下，完成两种混色光源占空比的计算。再通过软件控制将占空比的值传输至硬件设备，从而通过驱动电源PWM调节控制两种光源的输出，达到控制色温的效果。

步骤S110，根据第一光源和第二光源的色温值获取所述第一光源的和所述第二光源混合后混合光源的色品坐标。

于本实施例中，涉及两种色温不同的光源，所述第一光源为色温值为2700K-3000K偏暖白光的光源；所述第二光源为色温值为6000K-6500K偏冷白光的光源。

已知两种光源的色温值，通过查询CIE1931色度图的色品坐标获取色温值范围前后的色品坐标，再通过计算获取已知色温值的色品坐标。

将两种色温的色品坐标混合算法获得混合后光源的色品坐标值(x,y)，再结合两种光源的光通量以及设置的亮度值通过算法计算得到两种光源的占空比D1,，D2，本发明只考虑D1+D2＝1的情况下的色温调节，其他情况不予考虑。

于本实施例中，所述混合光源的色品坐标的获取过程包括：根据CIE1931色度图的色度坐标表获取所述第一光源的色品坐标和所述第二光源的色品坐标；根据所述第一光源的色品坐标和所述第二光源的色品坐标和等温线斜率的倒数方程获取混合光源的色品坐标。

具体地，首先将已知光源色温转化为色品坐标，主要通过CIE1931色度图的色度坐标表进行查询和计算，先获取光源暖色色温T1在色度坐标表中的区间值(Tm,Tn),Tm>T1>Tn,然后通过查表获取T1,T2的色品坐标(xTm,yTm)(xTn,yTn)，再经过线性计算，获取色温T1的色品坐标(x1,y1),同样，可以得到冷色色温T2色品坐标(x2,y2)。其中，色度图中X轴色度坐标表示红基色的比例，Y轴色度坐标表示于绿基色的比例。

然后计算混合光源的色品坐标，如图2所示，由u-v色度图中的等色温线可得知等温线斜率的倒数方程。

于本实施例中，所述等温线斜率的倒数方程为：A＝(u-0.329)/(v-0.187)，其中：A为色温值，u，v为等温线上任一点的色品坐标值。

所述混合光源的色品坐标满足以下公式：y＝x/A+0.187-0.329/A；其中：x，y为所述混合光源的色品坐标。

根据色度学原理，在CIE x-y色品图上，两种颜色相加产生的第三种颜色总是在连接这两种颜色的直线上，由此可得出(x,y)、(x1,y1)、(x2,y2)在一条直线上。

于本实施例中，根据所述混合光源的色品坐标、所述第一光源的色品坐标和所述第二光源的色品坐标在位于一条直线上，获取所述混合光源的色品坐标与所述第一光源的色品坐标和所述第二光源的色品坐标之间的关系：(y-y2)/(x-x1)＝(y2-y1)/(x2-x1)，其中：x1，y1为所述第一光源的色品坐标，x2，y2为所述第二光源的色品坐标。这样就得到了混合光源色品坐标x和y的关系式。

根据x＝(b1-b2)/(a2-a1)获取x的值；其中：a1＝1/A，a2＝(y2-y1)/(x2-x1)，b1＝0.187-0.329/A， b2＝y2-(y2-y1)*x2/(x2-x1)；根据y＝x/A+0.187-0.329/A获取y的值。可获得最终的所述混合光源的色品坐标(x,y)。

步骤S120，根据所述色品坐标和混合光通量获取所述混合光源的占空比。

最后根据格拉斯曼颜色混合定律中亮度相加律，即混合色的总亮度等于组成混合色的各色彩光亮度的总和。具体地，于本实施例中，所述混合光通量为：L＝L1*D1+L2*D2；其中： L为混合光通量，L1，L2分别为第一光源和第二光源100％亮度时的光通量，D1和D2分别为第一光源和第二光源的占空比。结合色品坐标和两种光源的光通量的关系，最后获得D1和D2的计算公式：

D1＝(L1+L2)*y1*(y-y2)/(L1*y*(y1-y2))；D2＝(L1+L2)*y1*(y-y2)/(L1*y*(y1-y2))。

得到占空比后，即可调节两种光源的比例，即可获得暖色色温T1-冷色色温T2之间的任一色温值。

本发明的实施例还提供一种人机交互终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，其特征在于，所述处理器运行程序指令实现如上所述的混合光源色温调节方法。

其中，如图3所示，所述人机交互终端运行有根据所述混合光源色温调节方法形成的软件。所述人机交互终端提供包括已知光源条件和目标值的输入界面、色温调节算法的嵌入以及将计算结果通过指令下发至硬件设备。已知条件输入界面增加灯控设备新建时，输入暖色色温T1、冷色色温T2、暖色光源亮度100％时光通量L1、冷色光源亮度100％时光通量L2 的界面，如图3所示，并且在新建设备后可对设备进行目标色温和目标亮度的设定。色温调节算法的嵌入，实现上述色温调节算法，输入的已知色温值可通过查询CIE1931色品坐标表并通过算法研究中描述的线性计算方法得到两种光源的色品坐标(x1,y1)(x2,y2)，通过结合目标色温值和目标亮度计算可得到占空比D1和D2。人机交互终端和硬件控制部分可通过以太网进行通讯，下发色温调节指令，指令中包含D1和D2。

本发明的实施例还提供一种存储介质，存储有程序指令，所述程序指令被运行时实现如上所述的混合光源色温调节方法。上述已经对所述混合光源色温调节方法进行了详细说明，在此不再赘述。

如图4所示，本发明的实施例还提供一种混合光源色温调节系统100，所述混合光源色温调节系统100包括：如上所述的人机交互终端110；控制模块120，与所述人机交互终端 110进行网络通信，并从所述人机交互终端110获取混合光源的占空比；驱动模块130，包括驱动电路和驱动电源，所述驱动电路与所述控制模块120相连，根据所述混合光源的占空比控制所述驱动光源。驱动电路可将信号输出至驱动电源，从而控制两种光源的电流，最后得到目标功率下的目标色温值。

本实施例采用远方HAAS-2000高精度快速光谱辐射计进行色温测试，分别对色温为 2700K、5300K，2700K、5700K,3000K、5500K的混色光源进行测试，并对测试结果进行分析，完成算法优化，如图5所示，为标定色温为3000K和5300K，光通量分别为558.29lm和731.76lm的混色光源分别在亮度为90％和50％下的测试结果，从测试结果可以看到显色指数 Ra均在80以上，色温误差基本在150K以内，图6和图7分别为亮度90％下色温为3000K、3300K、3600K、3900K、4200K、4500K、4800K和5100K的光谱图，由光谱和试验结果可以看出，色温测试值基本和目标值相吻合，并且具有相当好的显色性。

综上所述，本发明采用两种色温不同光源进行混合，组成混合光源，通过调节两种光源的驱动电流的比值达到调节色温的效果，以满足人们日常的照明需求，色温调节效果经过测试准确率高，同时补偿了驱动电源引起的误差，从而满足了人们对于道路中不同时间不同季节对于色温的要求，同时也满足了景观照明色温调节的要求，当在不同节日时，可改变色温值适应节日氛围。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中包括通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种混合光源色温调节方法，其特征在于，所述混合光源色温调节方法包括：

根据第一光源和第二光源的色温值获取所述第一光源的和所述第二光源混合后混合光源的色品坐标；

根据所述色品坐标和混合光通量获取所述混合光源的占空比。

2.根据权利要求1所述的混合光源色温调节方法，其特征在于，所述混合光源的色品坐标的获取过程包括：

根据CIE1931色度图的色度坐标表获取所述第一光源的色品坐标和所述第二光源的色品坐标；

根据所述第一光源的色品坐标和所述第二光源的色品坐标和等温线斜率的倒数方程获取混合光源的色品坐标。

3.根据权利要求2所述的混合光源色温调节方法，其特征在于，所述等温线斜率的倒数方程为：A＝(u-0.329)/(v-0.187)，其中：A为色温值，u，v为等温线上任一点的色品坐标值。

4.根据权利要求3所述的混合光源色温调节方法，其特征在于，所述混合光源的色品坐标满足以下公式：y＝x/A+0.187-0.329/A；其中：x，y为所述混合光源的色品坐标。

5.根据权利要求4所述的混合光源色温调节方法，其特征在于，根据所述混合光源的色品坐标、所述第一光源的色品坐标和所述第二光源的色品坐标在位于一条直线上，获取所述混合光源的色品坐标与所述第一光源的色品坐标和所述第二光源的色品坐标之间的关系：(y-y2)/(x-x1)＝(y2-y1)/(x2-x1)，其中：x1，y1为所述第一光源的色品坐标，x2，y2为所述第二光源的色品坐标；

根据x＝(b1-b2)/(a2-a1)获取x的值；其中：a1＝1/A，a2＝(y2-y1)/(x2-x1)，b1＝0.187-0.329/A，b2＝y2-(y2-y1)*x2/(x2-x1)；

根据y＝x/A+0.187-0.329/A获取y的值。

6.根据权利要求5所述的混合光源色温调节方法，其特征在于，所述混合光通量为：L＝L1*D1+L2*D2；其中：L为混合光通量，L1，L2分别为第一光源和第二光源100％亮度时的光通量，D1和D2分别为第一光源和第二光源的占空比；

D1＝(L1+L2)*y1*(y-y2)/(L1*y*(y1-y2))；

D2＝(L1+L2)*y1*(y-y2)/(L1*y*(y1-y2))。

7.根据权利要求1所述的混合光源色温调节方法，其特征在于，所述第一光源为色温值为2700K-3000K偏暖白光的光源；所述第二光源为色温值为6000K-6500K偏冷白光的光源。

8.一种人机交互终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，其特征在于，所述处理器运行程序指令实现如权利要求1至7任一权利要求所述的混合光源色温调节方法。

9.一种存储介质，存储有程序指令，其特征在于，所述程序指令被运行时实现如权利要求1至7任一权利要求所述的混合光源色温调节方法。

10.一种混合光源色温调节系统，其特征在于，所述混合光源色温调节系统包括：

如权利要求8所述的人机交互终端；

控制模块，与所述人机交互终端进行网络通信，并从所述人机交互终端获取混合光源的占空比；

驱动模块，包括驱动电路和驱动电源，所述驱动电路与所述控制模块相连，根据所述混合光源的占空比控制所述驱动光源。