CN108834261A

CN108834261A - 一种混合光线色温可调的电路控制系统和方法

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Publication number: CN108834261A
Application number: CN201810783152.1A
Authority: CN
Inventors: 李斌; 罗攀; 韩静; 邱荣; 康雨仁; 刘涵; 周欣
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2018-07-17
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2018-11-16
Anticipated expiration: 2038-07-17
Also published as: CN108834261B

Abstract

本发明提供了一种混合光线色温可调的电路控制系统和方法。所述系统包括供电单元、反射机构，以及通过电路依次连接的电压调节单元、控制单元、驱动源单元和灯珠单元，其中，供电单元能够供电；电压调节单元能够调整并输出色温调节电压，控制单元能够接收色温调节电压并输出脉冲宽度调制信号值，驱动源单元能够接收脉冲宽度调制信号并输出电信；灯珠单元能够产生两种色温不同的光线；反射机构能够将两种光线混合，并将混合光线发射出去。所述方法包括采用上述的系统进行色温调整。本发明有益效果包括：能适应复杂的照明环境，提高汽车在照明行驶中的安全性。

Description

一种混合光线色温可调的电路控制系统和方法

技术领域

本发明涉及照明技术领域，特别地，涉及一种多色温发光二极管混光可调的汽车车灯控制方法和控制系统。

背景技术

近年来，随着我国经济的迅速发展，人民群众的收入水平不断提高，以及汽车价格的不断降低。自2013年以来，我国城市汽车保有量逐年攀升，由于恶劣天气、能见度低引发的安全事故呈上升趋势，尤其是在雾、雪、雨或尘埃弥漫等能见度较低的环境中，由于空气中的悬浮颗粒对光线的散射作用造成的光线穿透力的下降，直接导致照明强度的下降。目前的车辆的前照灯少数为过去用的基本发黄光的氙灯和卤素灯泡，大部分用的是LED灯，但LED灯以白光为主，在背景为大面积的白色时进行照明时不合适，所以车辆前方需要设置能发出黄色光线的雾灯，黄色光线不仅具有较强的穿透能力，而且能够及时提醒其他的车辆和行人注意避让，保证行驶的安全；但车辆的雾灯和前照灯安装位置不一样，其亮度不大，主要用处是给别的车能看见自己的车。

研究表明，在雾、雪、雨或尘埃弥漫等能见度较低的环境中，色温在3000K～4500K，即暖色光或黄光的灯光照明效果较好，对雨雾的穿透效果好，能提高驾驶员的可视距离，提高驾驶的安全性；而在晴朗天气时，色温在4500K～10000K，即正白光或冷白光的灯光照明效果好，接近自然光，照射路面或物体时反映清晰，保真度高，效果好，有利于集中驾驶员精神，减少疲劳，提高驾驶员的舒适度，从而提高驾驶的安全性能。同时要有足够的光强以保证安全性，也要兼顾光线穿透性和光线舒适性，单一色温的汽车前照灯已经不能满足汽车前照灯的功能需求，在保证光照强度的前提下，照明色温可调变得十分必要。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种在复杂光效下能够控制显色指数并保证安全光照强度的混合光线色温可调的电路控制系统和方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种混合光线色温可调的电路控制系统。所述系统可包括：供电单元、反射机构，以及依次连接的电压调节单元、控制单元、驱动源单元和灯珠单元，其中，所述供电单元能够向所述电压调节单元、控制单元和驱动源单元中的至少一个供电；所述电压调节单元能够调整并输出色温调节电压；所述控制单元能够接收所述色温调节电压，计算并输出所述色温调节电压对应的脉冲宽度调制信号；所述驱动源单元能够接收所述脉冲宽度调制信号并向所述灯珠单元输出电信号；所述灯珠单元在所述电信号的作用下能够产生两种色温不同的光线；所述反射机构能够将所述两种光线混合以形成所述混合光线，并能够将所述混合光线发射出去。

根据本发明的混合光线色温可调电路控制系统的一个示例性实施例，所述驱动源单元可包括两个并联的第一驱动源和第二驱动源，所述灯珠单元可包括能够发出不同色温光线的第一灯珠组件和第二灯珠组件，其中，所述第一驱动源与所述第一灯珠组件连接，所述第二驱动源与所述第二灯珠组件连接，所述第一、第二驱动源能够分别向所述第一、第二灯珠组件提供电信号。

根据本发明的混合光线色温可调电路控制系统的一个示例性实施例，所述脉冲宽度调制信号可包括第一路脉冲宽度调制信号和第二路脉冲宽度调制信号，其中，所述第一路脉冲宽度调制信号传递给所述第一驱动源，所述第二路脉冲宽度调制信号传递给所述第二驱动源，所述第一路脉冲宽度调制信号和第二路脉冲宽度调制信号的占空比之和为定值，例如0.94。

根据本发明的混合光线色温可调电路控制系统的一个示例性实施例，所述系统还可包括第一调压单元、第二调压单元和第三调压单元中的至少一个，其中，

所述第一调压单元设置在所述供电单元和驱动源单元之间，所述第一调压单元能够降低并稳定所述供电单元提供给所述驱动源单元的电压和/或电流；所述第二调压单元设置在所述供电单元和控制单元之间，所述第二调压单元能够降低并稳定所述供电单元提供给控制单元的电压和/或电流；所述第三调压单元设置在所述供电单元和电压调节单元之间，所述第三调压单元能够降低并稳定所述供电单元提供给所述电压调节单元的电压和/或电流。

根据本发明的混合光线色温可调电路控制系统的一个示例性实施例，所述系统还可包括模拟数字转换模块，所述模拟数字转换模块位于所述控制单元中或为独立的单元，并能够将所述色温调节电压由模拟量转化为数字量。

根据本发明的混合光线色温可调电路控制系统的一个示例性实施例，所述电压调节单元还可包括依次连接的第一电阻、电位器和第二电阻，其中，所述第一电阻还与第三调节单元的电压输出端或供电单元的电源电压输出端连接，第二电阻还接地，电位器的调节端与控制单元或模拟数字转换模块连接，并能够输出色温调节电压。其中，第一电阻的阻值可为0.5～2.0K，所述第二电阻的阻值可为0.5～2.0K，所述电位器的阻值可为8～12K，所述电位器的电压调节范围可为0.2～4.0V。

根据本发明的混合光线色温可调电路控制系统的一个示例性实施例，所述第一灯珠组件和第二灯珠组件可分别包括1～6颗均匀分布的灯珠；优选的所述第一灯珠组件和第二灯珠组件都可包括4颗均匀分布的灯珠，4颗灯珠两两串联后再并联。

第一组灯珠组件能够发射色温值为2000～3500K的光线，第二组灯珠组件能够发射色温值为5500～10000K的光线。

根据本发明的混合光线色温可调电路控制系统的一个示例性实施例，所述系统还可包括电流监控单元，所述电流监控单元能够监控流经所述灯珠单元的电流，并将监控到的结果反馈给所述控制单元，所述控制单元能够根据所述监控到的电流来修正所述脉冲宽度调制信号值。

电流监控单元可包括运算放大器和与灯珠组件串联的电阻，运算放大器可包括差分放大器或者仪表运算放大器，并能够放大并采集该电阻两端的电压，然后可传输给控制单元的ADC组件，或经ADC模块传递给控制单元，从而实现对流经灯珠组件电流的实时监控。

根据本发明的混合光线色温可调电路控制系统的一个示例性实施例，控制单元可包括自动重装载寄存器、CNT计数器、PSC预分频器和捕获比较寄存器(CCRx)。其中，CNT计数器用来计自动重装载寄存器(ARR)的值，PSC预分频器用来提供CNT计数器的计数频率。捕获比较寄存器也可根据预分离器来确定计数频率，捕获比较寄存器CCRx(x＝1，2)中的值可决定PWM占空比(高电平所占整个周期比例)，而高电平还是低电平的输出是根据CNT的值与CCRx的值大小比较结果来确定的。

本发明另一方面提供了一种混合光线的色温调整方法，所述方法可采用如上所述的系统进行混合光线的色温调节。

本发明再一方面提供了一种混合光线的色温调整方法，所述方法可包括以下步骤：设置两组并联且能够发出不同色温光线的灯珠组件，以及两个能够向各灯珠组件输送电信号的驱动源，其中，所述驱动源在脉冲宽度调制信号的作用下能够输送所述电信号；调整两路分别输送给各驱动源的脉冲宽度调制信号，在接收脉冲宽度调制信号后，驱动源向对应的灯珠组件输出电信号，其中，两路脉冲宽度调制信号的占空比之和为定值；在所述电信号的作用下，两组灯珠组件都能够发射光线；将两组灯珠组件发射的光线进行混合以形成所述混合光线，并将所述混合光线投射向外界。

在本发明的混合光线色温调整方法的一个示例性实施例中，设置能够接收电压信号的控制单元，所述控制单元能够根据所述电压信号计算并输出所述两路脉冲宽度调制信号；通过调整所述电压信号来实现所述两路脉冲宽度调制信号的调整。

在本发明的混合光线色温调整方法的一个示例性实施例中，所述电压信号为模拟值或数字值，在所述电压信号为模拟值时，设置模拟数字转换模块，所述模拟数字转换模块能够将所述电压信号由模拟量转化为数字量；

所述控制单元能够通过式1、式2来计算所述两路脉冲宽度调制信号的占空比：

式1为：

式2为：PWM2占空比＝0.94-PWM1占空比，

其中，PWM1占空比和PWM2占空比分别表示两路脉冲宽度调制信号的占空比，ADC_N表示电压信号的数字值。

在本发明的混合光线色温调整方法的一个示例性实施例中，

式中，V为电压值，V_基准为控制单元的内置基准电压。

在本发明的混合光线色温调整方法的一个示例性实施例中，所述调整两路脉冲宽度调制信号的步骤可包括：设置电压调节单元和控制单元，其中，所述电压调节单元能够调整并输出色温调节电压；所述控制单元能够接收色温调节电压，计算并输出色温调节电压对应的所述两路脉冲宽度调制信号；通过调整电压调节单元的输出电压来调整所述两路脉冲宽度调制信号。其中，可根据下式计算两路脉冲宽度调制信号，

PWM2占空比＝0.94-PWM1占空比，

式中，ADC_N为色温调节电压的ADC的转换值。

其中，所述电压调节单元还可包括依次连接的第一电阻、电位器和第二电阻，其中，所述第一电阻还与第三调节单元的电压输出端或供电单元的电源电压输出端连接，第二电阻还接地，电位器的中间抽头与控制单元或模拟数字转换模块连接，并能够输出调节电压。控制单元可为单片机、CPLD控制器、FPGA控制器或PLC控制器。

在本发明的混合光线色温调整方法的一个示例性实施例中，所述灯珠组件的驱动源可为恒流源。

在本发明的混合光线色温调整方法的一个示例性实施例中，所述方法还可包括步骤：监控所述电信号，在所述电信号发生变化的情况下，修正所述脉冲宽度调制信号值，使所述电信号稳定，优选的，监控电流。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：可在安全的光照强度调节范围无级调整调光比例，能够提高光照显色指数、光效、透射度、视觉舒适度，能够为行驶前方的行人或车辆预警，可以适应复杂的照明环境，提高汽车在照明行驶中的安全性。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本发明一个示例性实施例的混合光线色温可调电路控制系统的一个示意图；

图2示出了本发明一个示例性实施例的混合光线色温可调电路控制系统的另一个示意图；

图3示出了本发明一个示例性实施例的位于汽车基板上的灯珠单元的示意图；

图4示出了本发明一个示例性实施例的位于汽车基板上的灯珠单元的电路示意图；

图5示出了本发明采集的脉冲宽度调制信号的波形图；

图6示出了本发明一个示例性实施例的电压调节单元和控制单元的连接示意图；

图7示出了本发明一个示例性实施例的第一调压单元、驱动源单元和灯珠组件电路连接的一个示意图；

图8示出了本发明一个示例性实施例的驱动源单元内的误差放大器的电路示意图；

图9示出了本发明的灯珠组件的输入电压和输出电流的关系示意图；

图10示出了本发明的驱动源单元的输入电压和输出电压的关系示意图；

图11示出了控制单元PWM信号产生的原理示意图；

图12示出了本发明控制单元输出两路PWM信号占空比分别为85％和9％的示意图；

图13示出了本发明另一个示例性实施例的混合光线色温调节方法的流程示意图。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的混合光线色温可调电路控制系统和色温调节方法。需要说明的是，本发明中的“第一”、“第二”和“第三”不表示先后顺序，仅用于相互区别。

色温可认为是发光颜色，燃烧一个东西，温度越高，发出的光颜色越偏白。人眼对不同色温的发光体感觉是不一样的，比如：黄光的东西，人眼更容易发现，看得更远。白光适合于白天，以及照明条件好的场合。调节车灯的色温其实就为了使人眼能够看到的最远的距离。尤其是在能见度低的时候，驾驶者看得更远，对方驾驶者也能更好地发现你。

通过本发明的混合光线色温可调电路控制系统和方法所发射混合光线的总发光强度是基本不变的，但混合光线的色温是可以调整的。这是因为国家标准要求汽车前照灯至少达到一定的流明值，例如至少1200流明。色温的调节能够使本发明的方法或系统适用于多种环境条件，例如，将本发明应用在车灯上，在天气晴朗、能见度高时，驾驶者可通过调节使车灯发出大部分为白光的混合光线，而在天气恶劣，雾霾严重时，驾驶者可通过调节使车灯发出大部分为黄光的混合光线，偏黄的光安全又能看远，驾驶员可以尽量做到不减速行驶，虽然车上的雾灯也可以发出黄光，但必须是减速行驶。

本发明通过将多种色温不同的发光光源(例如大功率的发光二极管)所发出的光线进行混合，来获得适用于外界环境的色温可调的混合光。例如，可将一颗色温为3000K的黄色LED(全称Light Emitting Diode，中文名称发光二极管)灯珠与一颗色温为6500K的白色LED灯珠固结在基板的合理位置上，黄色LED灯珠和白色灯珠发出的不同色温的光经过反射体等光学机构进行光学混合处理，通过同步调节两颗灯珠各自的发光强度来调节输出光的黄光与白光的比例实现色温可调。本发明能够适用于汽车车灯照明，例如车灯中的LED大功率灯珠模组及其控制系统。

本发明一方面也提供了一种混合光线色温可调电路控制系统。

图1示出了本发明一个示例性实施例的混合光线色温可调电路控制系统的一个示意图。图2示出了本发明一个示例性实施例的混合光线色温可调电路控制系统的另一个示意图。图3示出了本发明一个示例性实施例的位于汽车基板上的灯珠单元的示意图。图4示出了本发明一个示例性实施例的位于汽车基板上的灯珠单元的电路示意图。图5示出了本发明采集的脉冲宽度调制信号的波形图。图6示出了本发明一个示例性实施例的电压调节单元和控制单元的连接示意图。图7示出了本发明一个示例性实施例的第一调压单元、驱动源单元和灯珠组件电路连接的一个示意图。图8示出了本发明一个示例性实施例的驱动源单元内的误差放大器的电路示意图。图9示出了本发明的灯珠组件的输入电压和输出电流的关系示意图。图10示出了本发明的驱动源单元的输入电压和输出电压的关系示意图。图11示出了控制单元PWM信号产生的原理示意图。图12示出了本发明的输出两路PWM信号占空比分别为85％和9％的示意图。

在本发明的一个示例性实施例中，如图1所示，所述控制系统可包括：供电单元、反射机构(图中未示出)，以及依次连接的电压调节单元、控制单元、驱动源单元和灯珠单元，各单元之间可以通过电路连接，其中，

所述供电单元能够向所述电压调节单元、控制单元和驱动源单元中的至少一个供电，例如提供工作电压，图1示出的虚线表示选择性，即供电单元能够向电压调节单元、控制单元和驱动源单元中的1个或多个供电。

所述电压调节单元能够调整并输出色温调节电压。

所述控制单元能够接收所述色温调节电压，计算出所述色温调节电压对应的脉冲宽度调制信号值，并将所述脉冲宽度调制(英文名称为Pulse WidthModulation，简称PWM)信号传递给所述驱动源单元。例如，可通过查表来得出色温调节电压对应的混合光线的色温。

驱动源单元能够作为灯珠单元的恒流源，并能够根据所述脉冲宽度调制信号来调整输出的电信号，所述电信号包括工作电压和/工作电流；在脉冲宽度调制信号不变的情况下，所述输送至灯珠单元的工作电流可为恒流。驱动源单元可为恒流驱动源。

灯珠单元在驱动源单元输出电信号的作用下能够产生两种色温不同的光线。

所述反射机构能够将所述两种光线混合以形成所述混合光线，并能够将所述混合光线发射出去。混合光线的色温可由两种色温不同的光线的比例来确定。

当本发明应用于汽车照明领域时，供电单元可为汽车的供电电源，供电单元的电压可为11～14V，例如可为12V或13V。

在本实施例中，驱动源单元可包括恒流驱动器，例如可选择型号为XL3005的恒流驱动器。

在本实施例中，所述控制系统还可包括模拟数字转换(即ADC)单元，所述模拟数字转换单元能够将所述色温调节电压由模拟量转化为数字量；或者，所述系统还包括模拟数字转换组件，所述模拟数字转换组件能够将所述色温调节电压由模拟量转化为数字量。即实现模拟数字转换功能的模块可以是独立的一个单元，也可以是位于控制单元中，即属于控制单元的一个组件。

在本实施例中，如图2所示，所述驱动源单元可包括两个并联的第一驱动源和第二驱动源，所述灯珠单元包括能够发出不同色温光线的第一灯珠组件和第二灯珠组件，其中，所述第一驱动源连接于所述第一灯珠组件，所述第二驱动源连接于所述第二灯珠组件。脉冲宽度调制信号可包括对应于两个驱动源的第一路脉冲宽度调制信号和第二路脉冲宽度调制信号，其中，所述第一路脉冲宽度调制信号传递给所述第一驱动源，所述第二路脉冲宽度调制信号传递给所述第二驱动源；在混合光线为任何色温的情况下，所述第一路脉冲宽度调制信号和第二路脉冲宽度调制信号的占空比之和可为定值，例如0.94。

图2示出的虚线表示选择性，即供电单元能够向电压调节单元、控制单元和驱动源单元(即第一驱动源和第二驱动源)中的1个或多个供电。

所述第一灯珠组件和第二灯珠组件可分别包括1～6颗均匀分布的灯珠；优选的所述第一灯珠组件和第二灯珠组件都可包括4颗均匀分布的灯珠，4颗灯珠可两两串联后再并联。第一组灯珠组件能够发射色温值为2000～3500K的光线；第二组灯珠组件能够发射色温值为5500～10000K的光线，进一步地，第二组灯珠组件能够发射色温值为6000～7000K的光线。

本发明可应用于汽车照明领域，图3示出了第一灯珠组件(即LED1)和第二灯珠组件(即LED2)示意图，图4示出了LED1和LED2的电路示意图，其中，POSITIVE A(+)代表第一灯珠组件的正极，NEGATIVE A(-)代表第一灯珠组件的负极，POSITIVE B(+)代表第二灯珠组件的正极，NEGATIVEB(-)代表第二灯珠组件的负极。其中，第一灯珠组件的色温可为3000K，第二灯珠组件的色温可为6500K。

第一、第二驱动源能够分别向第一、第二灯珠组件输送不超过4800mA的电流，并使每个灯珠导通电压为3.0～3.5V，当灯珠组件包括两两串联后再并联的四个灯珠时，驱动源电路应向灯珠组件提供不低于6V的电压，优选的，为保证灯珠正常工作，驱动源电路应向灯珠组件提供7V电压。第一灯珠组件可为：色温为2800～3200K的若干个黄色发光二极管灯珠；第二灯珠组件可为：色温为6300～6800K的若干个发光二极管灯珠。其中，第一、第二灯珠组件可分别包括3～6颗均匀分布的灯珠，灯珠可为LED灯珠，例如第一灯珠组件可选择4个色温为3000K的黄色LED灯珠，，第二灯珠组件可选择4个色温为6500K的白色灯珠，第一、第二灯珠的4个灯珠都可为串并联连接，即两两串联后并联，以上灯珠可选用型号可为Xlamp XHP70的灯珠。

任何色温下，第一路脉冲宽度调制信号和第二路脉冲宽度调制信号的占空比之和为定值，例如0.94。当混合光线的颜色发黄时，说明色温偏低，黄光通道PWM信号(即第一路脉冲宽度调制信号)占空比高，当混合光线的颜色偏白时，说明色温偏高，白光通道PWM信号(即第二路脉冲宽度调制信号)占空比高，如图5示出了本发明采集的脉冲宽度调制信号的波形图的一个示意图。黄光通道PWM占空比高于白光通道PWM的占空比，随着电压调节单元中电位器单向滑动，采样电压逐渐上升，白光通道PWM同步增大，整个调色过程，双通道PWM占空比恰好互补。在不同的采集电压下，总电流几乎不变，但两通道的电流比例一直在变化，从而实现色温的调节。总电流的不变，可以使混合光线的光强几乎不变。

在本实施例中，如图2所示，控制系统还包括设置在供电单元和驱动源单元之间的第一调压单元，第一调压单元能够降低并稳定供电单元提供给驱动源单元的电压和/或电流。第一调压单元输出的电压可为8.4V。

控制系统还可包括设置在供电单元和控制单元之间的第二调压单元，第二调压单元能够降低并稳定供电单元提供给控制单元的电压和/或电流。其中，第二调节单元能够向控制单元提供不高于3.3V的电压。

控制系统还可包括设置在供电单元和电压调节单元之间的第三调压单元，第三调压单元能够降低并稳定供电单元提供给电压调节单元的电压和/或电流。其中，第三调节单元能够向电压调节单元提供不高于3.3V的电压。

在本实施例中，所述第二调压单元和第三调压单元可为同一个单元，即只设置一个调压单元，例如两者可都是同一个降压稳压模块LM317，汽车电源的12V电压经LM317降压后降为3.3V，3.3V电压分别传递给电压调节单元和控制单元。

本发明的控制系统可包括上述第一、第二和第三调压单元中的至少一个，例如，控制系统可包括第一调压单元和第二调压单元。本发明的调压单元可包括降压控制单元。

供电单元和驱动源单元之间的第一调压单元可选择型号为LM3150的降压模块，该模块可将输出电压最小降低到0.6V；根据公式(1)可计算得出LM3150降压模块的输出电压，

其中，V_FB为反馈参考电压，由LM3150内部决定，一般为0.6V，R_FB1为反馈电阻1，R_FB2为反馈电阻2，在电路中R_FB1、R_FB2分别为R_FB1＝1K、R_FB2＝13K，根据公式(1)可计算得出V_OUT为8.4V。

另，当每个灯珠组件包括两两串联后的4个灯珠时，每个灯珠的导通电压是3.5V，为保证每个灯珠正常工作，灯珠组件两端的电压应为7V，即驱动源单元应输出7V的电压，根据图10中第一调压单元在I_OUT＝4000mA时，驱动源单元的输入电压与输出电压的关系可知，要满足灯珠的驱动电压要求，驱动源单元的输入电压需要在8.4V左右。这就是本实施例中第一调压单元(例如LM3150)的输出电压需要稳定在8.4V的原因。

在本实施例中，控制单元可包括微控制器。

控制单元可选用型号为STM8L051F3P6的微控制器，其可包括内部集成的12位ADC模块；该微控制器能够接收来自电压调节单元的电压，根据不同的色温设定电压查表计算出对应的色温，并计算输出两路此色温下的第一PWM信号和第二PWM信号的波形，并监视两路流过LED灯珠的电流。微处理器可为单片机、CPLD控制器、FPGA控制器或PLC控制器。

在本实施例中，图6示出了电压调节单元和控制单元的连接示意图，图6中的大方框表示控制单元，ADC表示控制单元的ADC模块，PWM1表示第一PWM信号，PWM2表示第二PWM信号，12V表示供电单元的电压，C1表示电容，VCC表示接入电路的电压。

所述电压调节单元可包括依次连接的第一电阻R1、电位器R3和第二电阻R2，其中，所述第一电阻还与第三调节单元的电压输出端或供电单元的电源电压VCC输出端连接，第二电阻接地，电位器的中间抽头与控制单元或模拟数字转换模块连接，并能够输出色温调节电压。

第一电阻R1的阻值可为0.5～2.0K，进一步地，可为1K；所述第二电阻R2的阻值可为0.5～2.0K，进一步地，可为1K；所述电位器的阻值为8～12K，进一步地，可为10K，所述电位器R3的电压调节范围可为0.2～4.0V，进一步地，可为0.275～3.025V。

在本实施例中，可人为手动调节电压调节单元输出的色温调节电压，即通过调节电位器来输出电压，进而调节混合光线的色温。当然，也可以设置光强传感器来探测外界的能见度，光强传感器能够将外界的光强信息转换为电信号，直接传输给ADC单元或控制单元中的ADC组件。

图7示出了本发明的第一调压单元、驱动源单元和灯珠组件电路连接关系的示意图，由于PWM1和PWM2两路的电路连接完全相同，因此，图7只示出了PWM1所在的电路连接关系。如图7所示，PWM1由微控制器提供，经过运算放大器U1跟随后提高了驱动能力后传输到XL3005的CS(ChipSelect，即片选)引脚上，以此可实现PWM调光功能，改变PWM信号的占空比可得到不同的LED电流。如图7所示，微控制器输出的其中一路PWM1，与运放(运算放大器)U1的同相端电阻R8和电容C3相连，电阻R8、电容C3的另一端短接后接地，其中，电阻R8和电容C3并联；运放U1反相端与运放输出端连接，构成电压跟随器；运放U1的输出端，经过R7和C4的滤波电路后，与电阻R6连接，电阻R6与恒流源启动芯片的CS引脚连接；另外一路所述恒流源的接法与之完全相同。

图7中的恒流驱动源电路一端与调压单元的输出电压连接，在输入电压作用下，产生恒流驱动LED灯珠。本发明恒流驱动可采用的是XL3005芯片，由图9中的灯珠组件的输入电压与输出电流的关系可知，要让LED输出电流达到4800mA，LED的电压至少要达到6.25V以上。

图7中的电路图主要由三部分组成：1、第一调压单元，即LM3150降压单元，该单元设置的目的是将供电单元提供的12V降低到8.4V左右，输出电压的确定由反馈电阻R_FB2和R_FB1这两个电阻来确定。2、第一驱动源单元，即XL3005恒流源驱动源电路，该单元输入电压为8.4V，根据图10中的输入电压与输出电压关系的示意图可知，输出电压超过7V，刚好可以满足LED灯珠的驱动电压要求。XL3005的恒流驱动的调节是根据接收的外部PWM信号来调节的。PWM1信号来自于控制单元，例如由微处理器的IO口输出，R8和C3是起到滤除杂波的作用，后经过运算放大器U1进行跟随，跟随出来的波形再次经过R7和C4滤波后，经过R6输送到XL3005的CS引脚上。流过灯珠的电流的表达式可为：I_out＝0.21/R5，由U2运放构建的电压放大电路可以采集电阻R5两端的电压并放大后给ADC模块，以监视流过LED灯珠的电流。第二路PWM信号的电路跟此相同。

图8示出了驱动源单元内的误差放大器的电路示意图。图中，EA为驱动源电路内部的误差放大器。误差放大器的反相端与恒流驱动源的CS引脚连接，同相端连接一个0.21V的基准电压源，PWM调光信号(即PWM调光信号)V_PWM可通过电阻R6连接误差放大器。

根据运放的同相端与反相端电虚短和虚断的关系，可以得出如下关系式：

其中，R4为反馈电阻，R6为输入到误差放大器的电阻，V₀为取样电阻R5两端的电压，V_PWM为外加PWM信号的电压平均值。

将R6＝15K，R4＝1.2K代入上式可以得出：

1.2V_PWM+15V₀＝3.402 (2)

式中：V₀＝IR₅，

为了满足LED灯珠的最大输出电流为4.8A要求，选用R₅＝0.045Ω，即最大输出电流可以达到4.67A。考虑到一定的工作安全范围，限定最大输出电流为4.5A左右。

因此在0≤I≤4.5A的限定条件下，得

0<V₀<0.2025V (3)

0.304<V_PWM<2.835V (4)

本发明的控制单元(例如STM8L051系列单片机)的供电电压为3.3V，IO口高电平电压为3.3V，则IO口输出的PWM信号的占空比可根据V_PWM与控制单元IO口高电平电压的比值来确定，由此可确定的PWM信号的占空比为：

9％≤x≤85％ (5)

为了维持两路灯珠组件中总输出电流不变，在任何色温下，两通道占空比和为94％必须保持不变。

本发明通过以下方式来实现色温调节电压与PWM信号的对应关系。

色温电压调节单元可与模拟数字转换模块连接，例如STM8L051F3p6单片机自带的12位ADC外设或独立ADC模块可以采集色温调节电压。为了保证ADC转换位数的线性度，输入电压的范围尽量处于ADC满量程的中间值段。色温电压调节单元中的第一电阻R1的阻值1K，第二电阻R2的阻值为1K，所述电位器的阻值为10K，电位器R3的电压调节范围可为0.275～3.025V之间，其对应的ADC转换的数字量在340-3750之间变化。

考虑到电阻和电位器的电阻值的参数分散性，ADC采样的下限值为400，上限值设为3700，因此ADC的转换值ADC_N规定如下：

式中，V为色温调节电压，V_基准为控制单元内置基准电压。

当控制单元为STM8L051F3p6单片机，且内置12位ADC模块，在内置基准选择3.3V的情况下，色温调节电压与经过ADC转换后的数字量ADC_N的关系为

图11为控制单元PWM信号产生的原理示意图。如图11所示，控制单元可包括自动重装载寄存器(ARR)、CNT计数器、PSC预分频器和捕获比较寄存器(CCRx)。其中，CNT计数器用来计自动重装载寄存器(ARR)的值，PSC预分频器用来提供CNT计数器的计数频率。捕获比较寄存器也可根据预分离器来确定计数频率，本实例中在2M的计数频率下，CNT计数器每计数一次，需要0.5μs，本实例中的ARR自动重载值为200，因此，PWM信号的频率为1M。

PWM占空比(高电平所占整个周期比例)是由捕获比较寄存器CCRx(x＝1，2)中的值决定，而高电平还是低电平的输出是根据CNT的值与CCRx的值大小比较结果来确定的。其中，

同时，为了保证两通道的占空比之和为恒定值，PWM2通道中比较值CCR2为：CCR2＝188-CCR1。

则PWM1占空比为0.94×CCR1/188，即CCR1/200；PWM2占空比为0.94×CCR2/188，即CCR2/200。

在本实施例中，在控制单元(例如STM8L051F3p6单片机)中实现PWM信号过程可包括：

(1)PWM的周期是通过CNT计数器计数自动重装载寄存器ARR的来来确定的，其中，CNT计数器的计数频率是由PSC预分频器来提供的，即CNT的计数时钟是PSC预分频器分频后的频率决定。PSC分频器分频后的频率可为2M。

在2M的计数频率下，CNT计数器每计数一次，需要0.5μs，则ARR自动重载值为200，因此，PWM信号的频率为1M。

(2)PWM占空比(高电平所占整个周期比例)是由捕获比较寄存器CCRx(x＝1，2)中的值决定，CCRx的值和CNT比较大小，通过判断结果来决定输出是高电平还是低电平。图12示出了本发明输出的两路PWM信号占空比分别为85％和9％的示例图，图中，第一通道PWM1获得85％的脉宽，可以设置CCR1(即图中的CCR_H)的比较值为170，此处CNT的计数方式是向上计数模式。那么第二通道需要将比较值(即图中的CCR_L)设为18，以满足第一通道PWM1和第二通道PWM2的占空比之和不变。

(3)ADC的转换值ADC_N与PWM1通道中比较值CCR1的关系式即为：

为了保证两通道的占空比之和为恒定值，PWM1通道中比较值CCR2为：

CCR2＝188-CCR1 (8)

在本实施例中，所述控制系统还可包括电流监控单元，所述电流监控单元能够监控流经所述灯珠单元的工作电流，并将监控到的结果反馈给所述控制单元，所述控制单元能够根据所述监控到的工作电流来修正所述脉冲宽度调制信号值，使流经灯珠组件的电流稳定。

电流监控单元可包括运算放大器和与灯珠组件串联的电阻，运算放大器可包括差分放大器或者仪表运算放大器，运算放大器能够放大并采集该电阻两端的电压，然后可传输给控制单元的ADC组件，或经ADC模块传递给控制单元，从而实现对流经灯珠组件电流的实时监控。如图7中的灯珠组件电路所示，LED灯珠串联一个电阻R5，然后通过运算放大器U2(也可称为电压放大器)放大并采集该电阻两端的电压，然后将其传递给ADC模块(如图中的ADC2)。

在本发明的又一个示例性实施例在中，所述控制系统可包括电压调节单元、微控制器单元、降压控制单元、LED驱动源单元和不同色温LED灯珠模组，其中，

所述电压调节单元，用于调节色温的变化范围，色温调节方式采用电位器为参考电压的分压功能实现，色温电压与微控制器内部集成ADC模块连接或者外部独立的ADC(模拟数字转换器)模块连接；微处理器单元接收电压调节单元中色温设定电压，根据不同的色温设定电压查表计算出对应的色温，并计算输出两路此色温下的PWM信号值，并监视两路流过LED灯珠的电流；两路降压控制单元，与汽车供电电源连接、两路LED驱动源单元分别相连接，用于对汽车供电电源降压后给另一端连接的所述LED驱动源单元供电；两路LED恒流源单元，分别与两路不同色温LED灯珠相连接，用于给LED灯珠提供恒流源驱动。两种不同色温LED大功率灯珠模组可安装在散热壳体上，用于混光后产生不同色温。

本发明尤其适用汽车前照灯，可实现汽车前照灯在复杂天气环境下无级切换色温，同时也可具有足够的光照强度以保证安全性，即本发明的电路控制系统能够提高光照显色指数，投射能力以及行人警示效应，同时兼顾光线穿透性和光线舒适性，不影响原车所有系统，不破坏原车功能，不影响日常使用。

图13示出了本发明另一个示例性实施例的混合光线色温调整方法的流程示意图。

本发明的混合光线色温调整方法可包括以下步骤：

设置两组并联且能够发出不同色温光线的灯珠组件，以及两个能够向各灯珠组件输送电信号的驱动源，其中，在脉冲宽度调制信号的作用下，驱动源能够输送电信号，一组灯珠组件能够发射色温值为2000～3500K的光线，另一组灯珠组件能够发射色温值为5500～10000K的光线。其中，电信号包括工作电压和/或电流。

调整两路分别输送给各驱动源的脉冲宽度调制信号，在接收脉冲宽度调制信号后，驱动源向对应的灯珠组件输出电信号，其中，两路脉冲宽度调制信号的占空比之和为定值，例如0.94。

在所述电信号的作用下，两组灯珠组件发射光线。

将两组灯珠组件发射的光线进行混合以形成所述混合光线，并将所述混合光线投射向外界。

在本实施例中，所述调整两路脉冲宽度调制信号的步骤包括：

设置能够接收电压信号的控制单元，所述控制单元能够根据所述电压信号计算并输出所述两路脉冲宽度调制信号；通过调整所述电压信号来实现所述两路脉冲宽度调制信号的调整。

在本实施例中，控制单元可包括自动重装载寄存器(ARR)、CNT计数器、PSC预分频器和捕获比较寄存器(CCRx)。其中，CNT计数器用来计自动重装载寄存器(ARR)的值，PSC预分频器用来提供CNT计数器的计数频率。捕获比较寄存器也可根据预分离器来确定计数频率。

ADC_N为色温调节电压的ADC的转换值。

则PWM1占空比为CCR1/200，PWM2占空比为0.94×CCR2/188。

在本实施例中，所述电压信号为模拟值或数字值，在所述电压信号为模拟值时，设置模拟数字转换模块，所述模拟数字转换模块能够将所述电压信号由模拟量转化为数字量；所述控制单元能够通过式1、式2来计算所述两路脉冲宽度调制信号的占空比：

式1为：

式2为：PWM2占空比＝0.94-PWM1占空比，

式中，V为电压值，V_基准为控制单元的内置基准。

在本实施例中，所述灯珠组件的驱动源为恒流源。

在本实施例中，所述方法还包括步骤：监控所述电信号，在所述电信号发生变化的情况下，修正所述脉冲宽度调制信号值，使所述电信号稳定。其中，优选的，监控电流，可通过设置电流监控单元来监控电流。

在本实施例中，灯珠组件、驱动源、电压调节单元、控制单元和电流监控单元可为上一个示例性实施例中所述的单元。

综上所述，本发明的混合光线的色温调整方法和系统，可实现在安全光照强度调节范围内无级调整调光比例，能够提高光照显色指数、光效、透射度、视觉舒适度，能够为行驶前方的行人或车辆预警，可以适应复杂的照明环境，提高汽车在照明行驶中的安全性。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims

1.一种混合光线色温可调的电路控制系统，其特征在于，所述系统包括：供电单元、反射机构，以及依次连接的电压调节单元、控制单元、驱动源单元和灯珠单元，其中，

所述供电单元能够向所述电压调节单元、控制单元和驱动源单元中的至少一个供电；

所述电压调节单元能够调整并输出色温调节电压；

所述控制单元能够接收所述色温调节电压，计算并输出所述色温调节电压对应的脉冲宽度调制信号；

所述驱动源单元能够接收所述脉冲宽度调制信号并向所述灯珠单元输出电信号；

所述灯珠单元在所述电信号的作用下能够产生两种色温不同的光线；

所述反射机构能够将所述两种光线混合以形成所述混合光线，并能够将所述混合光线发射出去。

2.根据权利要求1所述的混合光线色温可调电路控制系统，其特征在于，所述驱动源单元包括两个并联的第一驱动源和第二驱动源，所述灯珠单元包括能够发出不同色温光线的第一灯珠组件和第二灯珠组件，其中，所述第一、第二驱动源能够分别向所述第一、第二灯珠组件提供所述电信号。

3.根据权利要求2所述的混合光线色温可调电路控制系统，其特征在于，所述脉冲宽度调制信号包括第一路脉冲宽度调制信号和第二路脉冲宽度调制信号，其中，所述第一路脉冲宽度调制信号传递给所述第一驱动源，所述第二路脉冲宽度调制信号传递给所述第二驱动源，所述第一路脉冲宽度调制信号和第二路脉冲宽度调制信号的占空比之和为定值。

4.根据权利要求1所述的混合光线色温可调电路控制系统，其特征在于，所述系统还包括第一调压单元、第二调压单元和第三调压单元中的至少一个，其中，

所述第一调压单元设置在所述供电单元和驱动源单元之间，所述第一调压单元能够降低并稳定所述供电单元提供给所述驱动源单元的电压和/或电流；

所述第二调压单元设置在所述供电单元和控制单元之间，所述第二调压单元能够降低并稳定所述供电单元提供给控制单元的电压和/或电流；

所述第三调压单元设置在所述供电单元和电压调节单元之间，所述第三调压单元能够降低并稳定所述供电单元提供给所述电压调节单元的电压和/或电流。

5.根据权利要求1所述的混合光线色温可调电路控制系统，其特征在于，所述系统还包括模拟数字转换模块，所述模拟数字转换模块位于所述控制单元中或为独立的单元，并能够将所述色温调节电压由模拟量转化为数字量。

6.一种混合光线的色温调整方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

设置两组并联且能够发出不同色温光线的灯珠组件，以及两个能够向各灯珠组件输送电信号的驱动源，其中，所述驱动源在脉冲宽度调制信号的作用下能够输送所述电信号；

调整两路分别输送给各驱动源的脉冲宽度调制信号，在接收脉冲宽度调制信号后，各驱动源向对应的灯珠组件输出所述电信号，其中，两路脉冲宽度调制信号的占空比之和为定值；

在所述电信号的作用下，两组灯珠组件发射光线；

7.根据权利要求6所述的混合光线色温调整方法，其特征在于，所述调整两路脉冲宽度调制信号的步骤包括：

设置能够接收电压信号的控制单元，所述控制单元能够根据所述电压信号计算并输出所述两路脉冲宽度调制信号；

通过调整所述电压信号来实现所述两路脉冲宽度调制信号的调整。

8.根据权利要求7所述的混合光线色温调整方法，其特征在于，所述电压信号为模拟值或数字值，在所述电压信号为模拟值时，设置模拟数字转换模块，所述模拟数字转换模块能够将所述电压信号由模拟量转化为数字量；

式1为：

式2为：PWM2占空比＝0.94-PWM1占空比，

9.根据权利要求6所述的混合光线色温调整方法，其特征在于，所述灯珠组件的驱动源为恒流源。

10.根据权利要求6所述的混合光线色温调整方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

监控所述电信号，在所述电信号发生变化的情况下，修正所述脉冲宽度调制信号值，使所述电信号稳定。