CN108800063B - 一种led灯具调色方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED灯具调色方法，包括以下步骤：将需要调节的色温范围按照麦勒德单位进行分解，分成多个麦勒德色温点；按照所分解的麦勒德色温点映射出各对应色温的黑体辐射和重组日光的色坐标；根据映射的色坐标得到每个麦勒德色温点的LED灯珠组合比例；将步骤三中每个麦勒德色温点的LED灯珠组合比例转换成各组LED灯珠的占空比，并与各麦勒德色温点对应制成表格，通过查找所述表格进行LED灯具色温的调节。本发明的提出一种符合人眼视觉习惯的LED灯具调色方法，以避免线性调节技术固有的缺陷，并且其控制的实现更简洁高效、色温准确可控。

Description

一种LED灯具调色方法
技术领域
本发明涉及LED灯具应用技术领域，特别是一种LED灯具调色方法。
背景技术
在现有调色的LED灯具中，其色温调节均采用多组不同颜色或不同色温的LED灯珠混合的方式，调节技术也多是采用在不同组的LED灯珠之间进行线性的亮度占空比调节技术，即：L1+L2＝1，L1、L2为两组LED灯珠亮度的占空比。此技术将需要调节的色温范围平均分为255个等级或其他数量等级，色温在这些等级之间进行线性变化。此技术过于简单，在色温调节过程中，不能准确控制色温调节，且色温变化率不符合人眼的视觉习惯。
造成这一技术缺陷的原因，在于不同组的LED灯珠之间的混合比例并非平均分配的，而是与各组LED灯珠的色坐标和辐射功率均有关系。从C I E1931色度图上可以看出，黑体辐射不是一条直线，即使在3000K到6000K的局部范围内，也是一条弯曲的曲线，故不同组的LED灯珠之间的线性亮度调节不能准确的与色温的调节相映射。对于色温的辩别，可采用麦勒德来描述，即视觉可分辨的最小色温差别单位称之为麦勒德。根据其定义，麦勒德在不同色温段所代表的色温差别有所不同，在低色温2000K时，一个麦勒德单位的色温仅有4K。而随着色温的升高，一个麦勒德单位代表的色温也逐渐增加。在高色温7000K时，一个麦勒德单位的色温为49K。这表明人眼视觉对于色温的辨别，低色温段比高色温段更敏锐，在低色温段可以分辨很小的颜色差别，但对高色温段可辨别颜色差别较大。因此，平均分为255个等级的线性色温调节技术并不适宜人眼视觉习惯，尤其在低色温段的变化在人眼看来不连续，存在色温的突变。
在某色温范围内平均分段的线性调色技术，分段数量少，会造成低色温段颜色突变。分段数量多，会造成高色温段变化过于缓慢，徒费资源。且线性调色技术不能准确量化混合后的色温值。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提出一种符合人眼视觉习惯的LED灯具调色方法，以避免线性调节技术固有的缺陷，并且其控制的实现更简洁高效、色温准确可控。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种LED灯具调色方法，包括以下步骤：
步骤一、将需要调节的色温范围按照麦勒德单位进行分解，分成多个麦勒德色温点；
步骤二、按照所分解的麦勒德色温点映射出各对应色温的黑体辐射和重组日光的色坐标；
步骤三、根据映射的色坐标得到每个麦勒德色温点的LED灯珠组合比例；
步骤四、将步骤三中每个麦勒德色温点的LED灯珠组合比例转换成各组LED灯珠的占空比，并与各麦勒德色温点对应制成表格，通过查找所述表格进行LED灯具色温的调节。
优选地，所述步骤一具体如下：
根据公式：麦勒德＝1×106/色温，将需要调节的色温范围分解为多个麦勒德单位，每个麦勒德单位对应的色温差为：色温×色温/106K，得到每个麦勒德色温点。
进一步地，所述步骤二具体如下：
将需要调节的色温范围按照一定区间分解为多个色温段，在每个所述的色温段中根据麦勒德色温点进行坐标插值：
设黑体辐射色坐标的一个色温点的色温值为A，色坐标为(x1，y1)，另一个色温点的色温值为B，色坐标为(x2，y2)，且A＜B，麦勒德色温点的色温值为Tm，色坐标(xm，ym)，则：
Figure BDA0001703246000000031
Figure BDA0001703246000000032
根据式(1)、(2)即可求出需要调节的色温范围内每一个麦勒德色温点的色坐标。
再进一步地，所述一定区间的区间长度为100K。
更进一步地，所述步骤三具体如下：
每个麦勒德色温点Tm(xm，ym)对应一组LED灯珠组合比例
Figure BDA0001703246000000033
根据几何混光公式：
Figure BDA0001703246000000034
即可求解出每个麦勒德色温点的LED灯珠之间的组合比例；
式(3)中，y11、y22分别为两组不同色温LED灯珠的y坐标，W1、W2为两组不同色温LED灯珠的光辐射功率，Φ1、Φ2为两组不同色温LED灯珠的光通量。
本发明的有益效果是：本发明提供的LED灯具调色方法可以在任意色温范围内，用较少的色温点就能够实现符合人眼习惯的连续变化，以避免线性调节技术固有的缺陷，并且其控制的实现更简洁高效、色温准确可控。
附图说明
图1为本发明实施例的流程框图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种LED灯具调色方法，包括以下步骤：
步骤一、将需要调节的色温范围按照麦勒德单位进行分解，分成多个麦勒德色温点；以2700K～6000K的色温范围为例，根据公式：麦勒德＝1×106/色温，可将整个色温范围分解为205个麦勒德单位，每个麦勒德单位对应的色温差为：色温×色温/106K，可得出205个色温点分别为2700K、2707K、2715K、2722K、…、5912K、5947K、5982K。
步骤二、按照所分解的麦勒德色温点映射出各对应色温的黑体辐射和重组日光的色坐标；每个色温点的色坐标可以由黑体辐射和重组日光色坐标插值求解，黑体辐射曲线在大尺度情况下是一条曲线，但在以100K为区间的小尺度下可近似为直线，将2700K～6000K色温范围按照100K的区间分解为33个色温段，在每个色温段中根据麦勒德色温点进行坐标插值，如：黑体辐射色坐标，在色温值为2700K时的坐标为：x1＝0.4599，y1＝0.4106；在色温值为2800K时的坐标为：x2＝0.4519，y2＝0.4086,则在2700K～2800K色温范围之间的麦勒德色温点色坐标Tm(xm，ym)可表示为：
Figure BDA0001703246000000041
Figure BDA0001703246000000042
式中，Tm为对应的麦勒德色温点的色温值。以此方法，可求解出2700K～6000K色温范围内任意一个麦勒德色温点的色坐标。
步骤三、根据映射的色坐标得到每个麦勒德色温点的LED灯珠组合比例；每个麦勒德色温点Tm(xm，ym)对应着一组LED灯珠组合比例
Figure BDA0001703246000000043
可根据几何混光公式：
Figure BDA0001703246000000044
求解出LED灯珠之间的组合比例。式中，y11、y22分别为两组不同色温LED灯珠的y坐标，W1、W2为两组不同色温LED灯珠的光辐射功率，Φ1、Φ2为两组不同色温LED灯珠的光通量。两组LED灯珠的色坐标、光辐射功率和光通量均可由现有技术中的积分球系统测试得出，由几何混光公式即可得出205个麦勒德色温点的LED灯珠的组合比例：
Figure BDA0001703246000000051
步骤四、将步骤三中每个麦勒德色温点的LED灯珠组合比例转换成各组LED灯珠的占空比，并与各麦勒德色温点对应制成表格，从而仅需要205个色温点便可实现在2700K～6000K色温范围内符合人眼视觉习惯的连续调节，然后通过查找所述表格进行LED灯具色温的调节。
本实施例可以在任意色温范围内，用较少的色温点就能够实现符合人眼习惯的连续变化。以2700K和4000K两种色温的LED灯珠混合为例，表1中的120组数据是按照上述方法计算出的麦勒德色温点及其实现的调色测试结果。
表1麦勒德色温点及测试结果对比表
Figure BDA0001703246000000052
Figure BDA0001703246000000061
从表1中的计算数据与测试结果对比分析，其调节的色温测试误差在5K以内，色温精度不小于99.8％。考虑到实际产品与测量仪器误差，可认为测量结果符合该方法的理论计算。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种LED灯具调色方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将需要调节的色温范围按照麦勒德单位进行分解，分成多个麦勒德色温点；
步骤二、按照所分解的麦勒德色温点映射出各对应色温的黑体辐射和重组日光的色坐标；具体如下：
将需要调节的色温范围按照一定区间分解为多个色温段，在每个所述的色温段中根据麦勒德色温点进行坐标插值：
设黑体辐射色坐标的一个色温点的色温值为A，色坐标为（x1，y1），另一个色温点的色温值为B，色坐标为（x2，y2），且A＜B，麦勒德色温点的色温值为Tm，色坐标（xm，ym），则：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
（1）
Figure DEST_PATH_IMAGE004
（2）
根据式（1）、（2）即可求出需要调节的色温范围内每一个麦勒德色温点的色坐标；
步骤三、根据映射的色坐标得到每个麦勒德色温点的LED灯珠组合比例；具体如下：
每个麦勒德色温点Tm（xm，ym）对应一组LED灯珠组合比例
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，根据几何混光公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
（3）
即可求解出每个麦勒德色温点的LED灯珠之间的组合比例；
式（3）中，y11、y22分别为两组不同色温LED灯珠的y坐标，W1、W2为两组不同色温LED灯珠的光辐射功率，φ1、φ2为两组不同色温LED灯珠的光通量；
步骤四、将步骤三中每个麦勒德色温点的LED灯珠组合比例转换成各组LED灯珠的占空比，并与各麦勒德色温点对应制成表格，通过查找所述表格进行LED灯具色温的调节。
2.根据权利要求1所述的LED灯具调色方法，其特征在于，所述步骤一具体如下：
根据公式：麦勒德=1×106/色温，将需要调节的色温范围分解为多个麦勒德单位，每个麦勒德单位对应的色温差为：色温×色温/106K，得到每个麦勒德色温点。
3.根据权利要求1所述的LED灯具调色方法，其特征在于，所述一定区间的区间长度为100K。
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