CN110139435A - 一种智能调控影视造景氛围灯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能调控影视造景氛围灯，包括驱动模块、驱动接口、LED照明模块、适配器和控制模块；所述适配器一端与家用电源电连接，另一端与驱动模块、驱动接口和控制模块电连接并为三者供电；所述控制模块的输出端连接驱动接口，并通过驱动接口传输信号至驱动模块；所述驱动模块的输出端连接LED照明模块。与现有技术相比，本发明的采用RGBW四色混光控制算法，同时加入青柠色，通过PWM的调光方式，不用改变PWM方波周期，通过调整PWM占空比，从而改变输入LED的平均电流,使LED可以调光，实现本发明灯具的场景切换功能和保证灯具显色指数平均值≥95。
Description
技术领域
本发明涉及灯具技术领域，尤其是涉及一种智能调控影视造景氛围灯。
背景技术
在影视拍摄、舞台演出及各种演播室中，一般会用到影视灯，不仅可以照明，还能烘托某种需要的氛围。目前市场上使用较多的影视灯有卤素灯、HMI灯和LED灯等，卤素灯的色温为3200K，发出黄色的光，可以配合白光用于点缀或烘托气氛，但是卤素灯使用过程中会急剧升温，还需要使用金属的卡盘和专用的柔光箱，并要保证柔光箱有良好的散热。HMI灯色温为5500K，是一种高频高强度的白色光源，适合外景拍摄，但是HMI灯能耗大，价格高，而且需要一定的预热时间，笨重的外置整流器不便于移动和携带。
LED灯具有高效低耗、绿色环保、使用寿命长等特点，所以被广泛应用于该领域，但是当前使用的LED影视灯普遍存在光色一致性差、显色性能偏低和色温稳定性差等问题，清晰度、色纯度及功率密度均不够高，尽管许多研究已经对其进行了改善，优化了性能，但改善后的影视灯仍然存在一些不足。
公开号为CN109027799A(一种可折叠LED影视灯)的中国发明专利，解决了灯具不便运输和占用空间大的弊端，但是色温的单一性无法满足影视多环境切换的要求；公开号为CN106871044A(一种可架设影视灯)的中国发明专利，实现了可持续性长时间照明的效果，但是主要适用于野外拍摄，应用场合局限性较大。所以为了提高影视灯的色彩还原能力和快适情景能力，再考虑到市场急需的大面积强烈的照明效果及拍摄环境的多变性，设计一种高功率密度、高显色指数的超大功率智能化快速调控影视造景氛围灯具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智能调控影视造景氛围灯。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种智能调控影视造景氛围灯，包括驱动模块、驱动接口、LED照明模块、适配器和控制模块；所述适配器一端与家用电源电连接，另一端与驱动模块、驱动接口和控制模块电连接并为三者供电；所述控制模块的输出端连接驱动接口，并通过驱动接口传输信号至驱动模块；所述驱动模块的输出端连接LED照明模块。
进一步地，所述LED照明模块包括基板、LED串和线路板，所述的LED串中的晶片通过覆晶技术焊接于基板上，所述的基板附于线路板表面并与电路板电连接，所述的电路板与驱动模块连接，所述的LED串包括红色LED串、绿色LED串、蓝色LED串、白色LED串和青柠色LED串。
进一步地，所述的驱动单元由多个驱动芯片和PWM控制寄存器构成，每个驱动芯片的5个PWM输出端口分别连接红色LED串、绿色LED串、蓝色LED串、白色LED串和青柠色LED串。
进一步地，本发明的影视氛围灯需要有较好的显色性能，尽管当前影视灯的一般显色指数可以高达90以上，但由于其频谱中的蓝光成份高，红光成份偏低，导致在使用过程中明显感到色彩还原、光色效果、艺术表现力等方面无法达到使用者要求，所以本发明采用RGBW四种颜色混出某个色温点的白光，混色比例会有无穷多种，每种比例对应一种同色异谱光。对于照明灯具来说，需要从众多混色比例中筛选出显色指数最佳的一组比例来使用，因此，本发明通过RGBW四色混光控制优化算法，同时加入青柠色，通过平衡光效和显色性能，最大程度地提高LED影视氛围灯的显色性能，拓宽色彩范围，提高光效，使显色指数平均值达到95以上。
特殊显色指数R9(深色鲜红)是评价红色复现的指标，即对红色的显示能力，其数值越大，对红色的还原性就越好，照射效果就更好。目前市场上R9≧0的符合率只有27.8％，达不到许多商超照明和影视拍摄的要求，所以R9指数有待提高。目前提高R9指数的做法主要有两种：白光灯珠加红粉或者使用红光灯珠，本发明中的影视造景氛围灯采用的是白光灯珠加红粉的方法，保证特殊显色指数R9达到20以上。
进一步地，软件控制采用RGBW四色混光控制优化算法，通过PWM(脉冲宽度调制)的调光方式，不用改变PWM方波周期，利用软件调整PWM控制寄存器来调整PWM占空比，从而改变输入LED的平均电流，使LED可以调光，实现本发明影视氛围灯的雷电、晴空万里、黑暗黄昏及朝阳四种天气氛围的切换；硬件控制通过开发板与扩展板连接，将一个针脚扩展为多个针脚，再与外部硬件连接，实现灯具的热电保护、自动降功率、风扇功率根据温度调控等功能。
进一步地，本实施例中的控制单元采用DMX512稳压控制协议，通过标准接口连接，便于后端灯与灯之间的通讯模式。
进一步地，所述的驱动芯片为LM3402芯片，即国家半导体的LM3402。
进一步地，所述的控制模块为ARM处理器，所述的ARM处理器与PWM控制寄存器电连接，并向PWM控制寄存器输出指令信号，使得PWM控制寄存器调整PWM占空比，从而改变输入各个LED串的平均电流，使得LED调光。
进一步地，所述的基板为氮化铝基板。
进一步地，所述的青柠色LED串中的晶片由InGaN材料制备获得。
进一步地，所述的LED照明模块的显色指数平均值≥95，特殊显色指数R9≥20，单片芯片功率为5W，LED串的覆盖面积为65mil×65mil～70mil×70mil，总功率为4000W，单位面积功率为16.26W/cm2。进一步地，所述的LED串表面还覆盖有硅胶膜。
进一步地，所述的LED照明模块四周设有四块挡光板；所述的LED照明模块下方还连接有可调节旋转支架。
进一步地，所述的LED照明模块的背面设有后盖，所述的后盖与电路板间设有散热风扇，所述的后盖上设有散热孔。
进一步地，所述的智能调控影视造景氛围灯还包括显示器面板，显示显示器面板与ARM处理器电连接，所述的显示器面板可实现实时的模式显示，并可通过用户的触摸发出指令，通过ARM处理器的信号转化并向PWM控制寄存器输出信号。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明的采用RGBW四色混光控制算法，同时加入青柠色，通过PWM的调光方式，不用改变PWM方波周期，通过调整PWM占空比，从而改变输入LED的平均电流,使LED可以调光，实现本发明灯具的场景切换功能和保证灯具显色指数平均值≥95，特殊显色指数R9≥20，硬件控制通过开发板与扩展板连接。
2)本发明的中的航空铝散热器散热性能好，导热性高，可以使AlN基板快速散热，再通过嵌套热管及配备静音风扇，能够对芯片进行进一步地散热。
3)本发明中金属外壳采用铝合金材料制作，可以减轻灯具整体重量，较大的强度可以保护灯具内部结构，良好的导热性能及多面散热孔可以保证灯具内部余热有良好的散出通道。
4)本发明中的芯片采用裸晶倒装工艺，使芯片紧密排布，提高灯具性能和发光光效。
附图说明
图1为本发明中智能调控影视造景氛围灯的结构示意图；
图2为本发明中LED照明模块的结构示意图；
图3为本发明中后盖的结构示意图；
图4为本发明中显示器面板的结构示意图；
图5为本发明中可调节旋转支架的结构示意图。
图中：1、挡光板，2、LED照明模块，3、显示器面板，4、线路板，5、基板，6、硅胶膜，8、后盖，9、散热孔，16、电池槽，17、显示界面，18、复位键，19、开关，20、GP组别调整按钮，21、CH频道设置按钮，22、色温调节按钮，23、亮度调节旋钮，24、其他组遥控按钮，25、支撑平台，26、螺纹旋钮，27、支脚，28、锁扣，29、三角结构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
一种智能调控影视造景氛围灯，包括驱动模块、驱动接口、LED照明模块2、适配器和控制模块。
适配器一端与家用电源电连接，另一端与驱动模块、驱动接口和控制模块电连接并为三者供电。
控制模块的输出端连接驱动接口，并通过驱动接口传输信号至驱动模块。所述的控制模块为ARM处理器，所述的ARM处理器与PWM控制寄存器电连接，并向PWM控制寄存器输出指令信号，使得PWM控制寄存器调整PWM占空比，从而改变输入各个LED串的平均电流，使得LED调光。
驱动模块的输出端连接LED照明模块2。驱动单元由多个驱动芯片和PWM控制寄存器构成，每个驱动芯片的5个PWM输出端口分别连接红色LED串、绿色LED串、蓝色LED串、白色LED串和青柠色LED串。具体实施时，所述的驱动芯片为LM3402芯片。
LED照明模块2包括基板5、LED串和线路板4，所述的LED串中的晶片通过覆晶技术焊接于64mm×150mm的基板5上，所述的基板5附于线路板4表面并与电路板电连接，所述的电路板与驱动模块连接，所述的LED串包括红色LED串、绿色LED串、蓝色LED串、白色LED串和青柠色LED串。具体实施时，基板5为氮化铝基板5，氮化铝基板5具有高导热率、低介电常数、与Si相匹配的热膨胀系数及优良的物理化学性能，是一种高密度封装的理想基板材料。所述的青柠色LED串中的晶片由InGaN材料制备获得。LED照明模块2的显色指数平均值≥95，特殊显色指数R9≥20，单片芯片功率为5W，LED串的覆盖面积为65mil×65mil～70mil×70mil，总功率为4000W，单位面积功率为16.26W/cm2。所述的LED串表面还覆盖有硅胶膜。
本发明的影视氛围灯需要有较好的显色性能，尽管当前影视灯的一般显色指数可以高达90以上，但由于其频谱中的蓝光成份高，红光成份偏低，导致在使用过程中明显感到色彩还原、光色效果、艺术表现力等方面无法达到使用者要求，所以本发明采用RGBW四种颜色混出某个色温点的白光，混色比例会有无穷多种，每种比例对应一种同色异谱光。对于照明灯具来说，需要从众多混色比例中筛选出显色指数最佳的一组比例来使用，因此，本发明通过RGBW四色混光控制优化算法，同时加入青柠色，通过平衡光效和显色性能，最大程度地提高LED影视氛围灯的显色性能，拓宽色彩范围，提高光效，使显色指数平均值达到95以上。特殊显色指数R9是评价红色复现的指标，即对红色的显示能力，其数值越大，对红色的还原性就越好，照射效果就更好。目前市场上R9≧0的符合率只有27.8％，达不到许多商超照明和影视拍摄的要求，所以R9指数有待提高。目前提高R9指数的做法主要有两种：白光灯珠加红粉或者使用红光灯珠，本发明中的影视造景氛围灯采用的是白光灯珠加红粉的方法，保证特殊显色指数R9达到20以上。本实施例中的控制单元采用DMX512稳压控制协议，通过标准接口连接，便于后端灯与灯之间的通讯模式。
LED照明模块2四周设有四块挡光板1，参见图1。所述的LED照明模块2的背面设有后盖8，所述的后盖与电路板间设有散热风扇，所述的后盖8上设有散热孔9。后盖8上还设有航空铝散热器和热管，航空铝散热器具有较好的散热性和导热率，可以使基板快速散热，所述热管可使热量迅速传递到散热器上，再配合静音风扇，完成系统散热，保证灯具结温控制在100℃内。
显示器面板3与ARM处理器电连接，所述的显示器面板3可实现实时的模式显示，并可通过用户的触摸发出指令，通过ARM处理器的信号转化并向PWM控制寄存器输出信号。显示器面板3上设有电池槽16、显示界面17、复位键18、开关19、GP组别调整按钮20、CH频道设置按钮21、色温调节按钮22、亮度调节旋钮23、其他组遥控按钮24，参见图4。显示界面17上可以显示CH频道、色温及亮度等实时信息，下方的调节按钮可以对其进行简单的调节。
LED照明模块2下方还连接有可调节旋转支架。所述支架用于支撑灯具整体，参见图5，其上端的支撑平台25用于支撑灯具整体，支架包括有多个支脚27，支脚27通过锁扣28相互连接固定，支架上端设置为U型架，与支架杆通过螺栓连接的方式固定在一起，可使灯具360°旋转，布光灵活，支架中部设置有螺纹旋钮26，可对支架高度进行调节，支架底部设置为三角结构29，用于提高灯具稳定性，保证使用的安全性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能调控影视造景氛围灯，其特征在于，包括驱动模块、驱动接口、LED照明模块(2)、适配器和控制模块；
所述适配器一端与家用电源电连接，另一端与驱动模块、驱动接口和控制模块电连接并为三者供电；
所述控制模块的输出端连接驱动接口，并通过驱动接口传输信号至驱动模块；
所述驱动模块的输出端连接LED照明模块(2)；
所述LED照明模块(2)包括基板(5)、LED串和线路板(4)，所述的LED串中的晶片通过覆晶技术焊接于基板(5)上，所述的基板(5)附于线路板(4)表面并与电路板电连接，所述的电路板与驱动模块连接，所述的LED串包括红色LED串、绿色LED串、蓝色LED串、白色LED串和青柠色LED串。
2.根据权利要求1所述的一种智能调控影视造景氛围灯，其特征在于，所述的驱动单元由多个驱动芯片和PWM控制寄存器构成，每个驱动芯片的5个PWM输出端口分别连接红色LED串、绿色LED串、蓝色LED串、白色LED串和青柠色LED串。
3.根据权利要求1所述的一种智能调控影视造景氛围灯，其特征在于，所述的驱动芯片为LM3402芯片。
4.根据权利要求2所述的一种智能调控影视造景氛围灯，其特征在于，所述的控制模块为ARM处理器，所述的ARM处理器与PWM控制寄存器电连接，并向PWM控制寄存器输出指令信号，使得PWM控制寄存器调整PWM占空比，从而改变输入各个LED串的平均电流，使得LED调光。
5.根据权利要求1所述的一种智能调控影视造景氛围灯，其特征在于，所述的基板(5)为氮化铝基板(5)。
6.根据权利要求1所述的一种智能调控影视造景氛围灯，其特征在于，所述的青柠色LED串中的晶片由InGaN材料制备获得。
7.根据权利要求2所述的一种智能调控影视造景氛围灯，其特征在于，所述的LED照明模块(2)的显色指数平均值≥95，特殊显色指数R9≥20，单片芯片功率为5W，LED串的覆盖面积为65mil×65mil～70mil×70mil，总功率为4000W，单位面积功率为16.26W/cm2。
8.根据权利要求1所述的一种智能调控影视造景氛围灯，其特征在于，所述的LED串表面还覆盖有硅胶膜(6)。
9.根据权利要求1所述的一种智能调控影视造景氛围灯，其特征在于，所述的LED照明模块(2)四周设有四块挡光板(1)；
所述的LED照明模块(2)下方还连接有可调节旋转支架。
10.根据权利要求1所述的一种智能调控影视造景氛围灯，其特征在于，所述的LED照明模块(2)的背面设有后盖(8)，所述的后盖与电路板间设有散热风扇，所述的后盖(8)上设有散热孔(9)。
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