CN110582142B - 一种多色led混光算法 - Google Patents

一种多色led混光算法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多色LED混光算法，通过计算LED全开状态时的色品坐标点A，并以该点作为中心点，计算中心点A到目标色品坐标点B点向量的角度ang_tar，然后根据ang_tar判断目标色品坐标点B点所在色域；再预设定光通量目标值Flux_tar0，计算X_tar，Y_tar，Z_tar；最后通过建立占空比PWM_itar0，PWM_itar10和PWM_sum约束方程计算单通道占比，最终得出占空比归一化处理模型：PWM_max＝max(PWM_1，PWM_2，…，PWM_N)；PWM_i＝PWM_i/PWM_max，其中i＝1，2，…N。本发明够快速进行三色以上混光计算，快速求解各通道占空比，占用存储空间小，适于MCU实时计算。

Description

一种多色LED混光算法
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域，具体涉及一种多色LED混光算法。
背景技术
照明光源可以通过第三类感光细胞影响褪黑激素和皮质醇的分泌，进而对人体的生理和心理产生重大影响。根据季节、情绪、昼夜动态调节光照环境可以提高人对光环境的舒适度，因此色温可调的高显色指数白光LED光源在只嗯那个照明领域具有广泛的应用。为了实现光强和色温可调，需要对多种LED光源进行调光混色。而现有技术中的LED彩色混光多通过RGB三基色进行，存在色域小、显色指数低的问题；增加彩色LED数量可以扩大色域、提高显色指数，但由于混色算法色度学约束少，求解困难、容易出现结果为负值的无效解，如采用单纯型算法，求解步骤复杂、占用资源多，求解效率低下，不能在MCU或嵌入式芯片中实现，不能大规模推广使用。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供了一种多色LED混光算法，其能够快速进行三色以上混光计算，快速求解各通道占空比，占用存储空间小，适于MCU实时计算。
本发明采用如下技术方案：
一种多色LED混光算法，包括按照顺时针排序的N种不同颜色的LED，N种不同颜色的LED的光学参数依次分别为(x_1，y_1，Flux_1),(x_2，y_2，Flux_2),…,(x_i，y_i，Flux_i)…，(x_n，y_n，Flux_n),其中x_i表示第i个LED色品坐标x,y_i表示第i个LED色品坐标y,Flux_i表示第i个LED光通量；N个色品坐标依次首尾相连形成N边形色域；设需要实现的目标色品坐标点B为(x_tar，y_tar)；
所述多色LED混光算法主要包括如下步骤：
S1、计算不同颜色LED的三刺激值X_i，Y_i，Z_i
X_i＝x_i/y_i*Flux_i
Y_i＝Flux_i
Z_i＝(1-x_i-y_i)/y_i*Flux_i
S2、计算所有颜色LED全开的三刺激值X_sum，Y_sum，Z_sum
Figure GDA0003652610130000021
Figure GDA0003652610130000022
Figure GDA0003652610130000023
S3、计算LED全开状态时的色品坐标(x_sum，y_sum)和光通量Flux_sum，且设该色品坐标为A点
Figure GDA0003652610130000024
Figure GDA0003652610130000025
Flux_sum＝Y_sum
S4、计算A点色品坐标到第i个LED色品坐标向量的长度dis_i和角度ang_i，i为从1到N
Figure GDA0003652610130000026
当y_i≥y_sum时，
Figure GDA0003652610130000027
当y_i＜y_sum时，
Figure GDA0003652610130000028
S5、计算第i个色品间距disbot_i，disbot_i表示第i个LED色品坐标到第i+1个LED色品坐标的距离
当i从1到N-1时
Figure GDA0003652610130000029
第N个色品坐标
Figure GDA00036526101300000210
S6、计算第i个色品夹角ang3_i,ang3_i表示第i个LED色品坐标到第i+1个LED色品坐标向量与第i个LED色品坐标到A点色品坐标向量夹角
当i从1到N-1时
Figure GDA0003652610130000031
当i为N时
Figure GDA0003652610130000032
S7、以A点为中心点，第i个LED色品坐标和第i+1个LED色品坐标为角点，将N边形色域分为N个三角形色域，第i个三角形色域为色品坐标(x_i，y_i)、(x_i+1，y_i+1)和(x_sum，y_sum)围成的三角形；第N个三角形色域为色品坐标(x_N，y_N)、(x_1，y_1)和(x_sum，y_sum)围成的三角形；
S8、计算从全开色品坐标点A点到目标色品坐标点B点向量的角度ang_tar
其中，A点到B点的距离为：
Figure GDA0003652610130000033
此时：
当y_tar≥y_sum时，
Figure GDA0003652610130000034
当y_tar＜y_sum时，
Figure GDA0003652610130000035
S9、根据ang_tar判断目标色品坐标点B点所在三角形色域编号itar时，B点位于第i个三角形色域内，itar＝i,其中i从1到N-1；或ang_tar>ang_N时，B点位于第N个三角形色域内，itar＝N；
S10、预设定光通量目标值Flux_tar0，计算X_tar，Y_tar，Z_tar
X_tar＝x_tar/y_tar*Flux_tar0
Y_tar＝Flux_tar0
Z_tar＝(1-x_tar-y_tar)/y_tar*Flux_tar0
S11、建立占空比PWM_itar0，PWM_itar10和PWM_sum约束方程，PWM_itar0表示第itar通道占空比中间值，PWM_itar10表示第itar1通道占空比中间值,PWM_sum表示全开状态占空比；
当itar<N时，itar1＝itar+1；itar＝N时，itar1＝1
X_tar＝X_i*PWM_itar0+X_(i+1)*PWM_itar10+X_sum*PWM_sum
Y_tar＝Y_i*PWM_itar0+Y_(i+1)*PWM_itar10+Y_sum*PWM_sum
Z_tar＝Z_i*PWM_itar0+Z_(i+1)*PWM_itar10+Z_sum*PWM_sum
通过方程求解得到PWM_itar0，PWM_itar10和PWM_sum；
S12、计算单通道占比
a)PWM_sum折算到单通道，PWM_i＝PWM_sum，其中，i从1到N，PWM_i表示第i通道占空比；
b)将PWM_itar,PWM_itar1叠加到PWM_i上，
PWM_itar＝PWM_itar+PWM_itar0
PWM_itar1＝PWM_itar1+PWM_itar10
S13、占空比归一化处理
PWM_max＝max(PWM_1，PWM_2，…，PWM_N)
PWM_i＝PWM_i/PWM_max，其中i＝1，2，…N。
作为本发明的一种优选技术方案，所述N>＝4。
本发明的有益效果是：
本发明能够快速进行三色以上混光计算，快速求解各通道占空比，占用存储空间小，适于MCU实时计算，有利于工业化的推广应用。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种多色LED混光算法，包括按照顺时针排序的N种不同颜色的LED，N种不同颜色的LED的光学参数依次分别为(x_1，y_1，Flux_1),(x_2，y_2，Flux_2)，…，(x_i，y_i，Flux_i)…，(x_n，y_n，Flux_n),其中x_i表示第i个LED色品坐标x,y_i表示第i个LED色品坐标y，Flux_i表示第i个LED光通量；N个色品坐标依次首尾相连形成N边形色域；设需要实现的目标色品坐标点B为(x_tar，y_tar)；
所述多色LED混光算法主要包括如下步骤：
S1、计算不同颜色LED的三刺激值X_i，Y_i，Z_i
X_i＝x_i/y_i*Flux_i
Y_i＝Flux_i
Z_i＝(1-x_i-y_i)/y_i*Flux_i
S2、计算所有颜色LED全开的三刺激值X_sum，Y_sum，Z_sum
Figure GDA0003652610130000051
Figure GDA0003652610130000052
Figure GDA0003652610130000053
S3、计算LED全开状态时的色品坐标(x_sum，y_sum)和光通量Flux_sum，且设该色品坐标为A点
Figure GDA0003652610130000054
Figure GDA0003652610130000055
Flux_sum＝Y_sum
S4、计算A点色品坐标到第i个LED色品坐标向量的长度dis_i和角度ang_i，i为从1到N
Figure GDA0003652610130000056
当y_i≥y_sum时，
Figure GDA0003652610130000057
当y_i＜y_sum时，
Figure GDA0003652610130000058
S5、计算第i个色品间距disbot_i，disbot_i表示第i个LED色品坐标到第i+1个LED色品坐标的距离
当i从1到N-1时
Figure GDA0003652610130000059
第N个色品坐标
Figure GDA00036526101300000510
S6、计算第i个色品夹角ang3_i,ang3_i表示第i个LED色品坐标到第i+1个LED色品坐标向量与第i个LED色品坐标到A点色品坐标向量夹角
当i从1到N-1时
Figure GDA0003652610130000061
当i为N时
Figure GDA0003652610130000062
S7、以A点为中心点，第i个LED色品坐标和第i+1个LED色品坐标为角点，将N边形色域分为N个三角形色域，第i个三角形色域为色品坐标(x_i，y_i)、(x_i+1，y_i+1)和(x_sum，y_sum)围成的三角形；第N个三角形色域为色品坐标(x_N，y_N)、(x_1，y_1)和(x_sum，y_sum)围成的三角形；
S8、计算从全开色品坐标点A点到目标色品坐标点B点向量的角度ang_tar
其中，A点到B点的距离为：
Figure GDA0003652610130000063
此时：
当y_tar≥y_sum时，
Figure GDA0003652610130000064
当y_tar＜y_sum时，
Figure GDA0003652610130000065
S9、根据ang_tar判断目标色品坐标点B点所在三角形色域编号itar时，B点位于第i个三角形色域内，itar＝i，其中i从1到N-1；或ang_tar>ang_N时，B点位于第N个三角形色域内，itar＝N；
S10、预设定光通量目标值Flux_tar0，计算X_tar，Y_tar，Z_tar
X_tar＝x_tar/y_tar*Flux_tar0
Y_tar＝Flux_tar0
Z_tar＝(1-x_tar-y_tar)/y_tar*Flux_tar0
S11、建立占空比PWM_itar0，PWM_itar10和PWM_sum约束方程，PWM_itar0表示第itar通道占空比中间值，PWM_itar10表示第itar1通道占空比中间值，PWM_sum表示全开状态占空比；
当itar<N时，itar1＝itar+1；itar＝N时，itar1＝1
X_tar＝X_i*PWM_itar0+X_(i+1)*PWM_itar10+X_sum*PWM_sum
Y_tar＝Y_i*PWM_itar0+Y_(i+1)*PWM_itar10+Y_sum*PWM_sum
Z_tar＝Z_i*PWM_itar0+Z_(i+1)*PWM_itar10+Z_sum*PWM_sum
通过方程求解得到PWM_itar0，PWM_itar10和PWM_sum。
S12、计算单通道占比
a)PWM_sum折算到单通道，PWM_i＝PWM_sum，i从1到N，PWM_i表示第i通道占空比；
b)将PWM_itar,PWM_itar1叠加到PWM_i上，
PWM_itar＝PWM_itar+PWM_itar0
PWM_itar1＝PWM_itar1+PWM_itar10
S13、占空比归一化处理
PWM_max＝max(PWM_1，PWM_2，…，PWM_N)
PWM_i＝PWM_i/PWM_max，其中i＝1，2，…N。
其中，所述N>＝4。
在具体的应用过程中，在S7阶段，本领域的技术人员可以根据实际的需要选取其他色品坐标点作为中心点带入上述计算步骤中进行各通道占空比的计算，例如可以选取3000K的色品坐标点作为中心点。
最后应说明的是：这些实施方式仅用于说明本发明而不限制本发明的范围。此外，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种多色LED混光算法，其特征在于：包括按照顺时针排序的N种不同颜色的LED，N种不同颜色的LED的光学参数依次分别为(x_1，y_1，Flux_1),(x_2，y_2，Flux_2)，…，(x_i，y_i，Flux_i)…，(x_n，y_n，Flux_n),其中x_i表示第i个LED色品坐标x,y_i表示第i个LED色品坐标y,Flux_i表示第i个LED光通量；N个色品坐标依次首尾相连形成N边形色域；设需要实现的目标色品坐标点B为(x_tar，y_tar)；
所述多色LED混光算法主要包括如下步骤：
S1、计算不同颜色LED的三刺激值X_i，Y_i，Z_i
X_i＝x_i/y_i*Flux_i
Y_i＝Flux_i
Z_i＝(1-x_i-y_i)/y_i*Flux_i
S2、计算所有颜色LED全开的三刺激值X_sum，Y_sum，Z_sum
Figure FDA0003652610120000011
Figure FDA0003652610120000012
Figure FDA0003652610120000013
S3、计算LED全开状态时的色品坐标(x_sum,y_sum)和光通量Flux_sum，
且设该色品坐标为A点
Figure FDA0003652610120000014
Figure FDA0003652610120000015
Flux_sum＝Y_sum
S4、计算A点色品坐标到第i个LED色品坐标向量的长度dis_i和角度ang_i，i为从1到N
Figure FDA0003652610120000021
当y_i≥y_sum时，
Figure FDA0003652610120000022
当y_i＜y_sum时，
Figure FDA0003652610120000023
S5、计算第i个色品间距disbot_i，disbot_i表示第i个LED色品坐标到第i+1个LED色品坐标的距离
当i从1到N-1时
Figure FDA0003652610120000024
第N个色品坐标
Figure FDA0003652610120000025
S6、计算第i个色品夹角ang3_i,ang3_i表示第i个LED色品坐标到第i+1个LED色品坐标向量与第i个LED色品坐标到A点色品坐标向量夹角
当i从1到N-1时
Figure FDA0003652610120000026
当i为N时
Figure FDA0003652610120000027
S7、以A点为中心点，第i个LED色品坐标和第i+1个LED色品坐标为角点，将N边形色域分为N个三角形色域，第i个三角形色域为色品坐标(x_i，y_i)、(x_i+1，y_i+1)和(x_sum，y_sum)围成的三角形；第N个三角形色域为色品坐标(x_N，y_N)、(x_1，y_1)和(x_sum，y_sum)围成的三角形；
S8、计算从全开色品坐标点A点到目标色品坐标点B点向量的角度ang_tar
其中，A点到B点的距离为：
Figure FDA0003652610120000028
此时：
当y_tar≥y_sum时，
Figure FDA0003652610120000031
当y_tar＜y_sum时，
Figure FDA0003652610120000032
S9、根据ang_tar判断目标色品坐标点B点所在三角形色域编号itar时，B点位于第i个三角形色域内，itar＝i,其中i从1到N-1；或ang_tar>ang_N时，B点位于第N个三角形色域内，itar＝N；
S10、预设定光通量目标值Flux_tar0，计算X_tar，Y_tar，Z_tar
X_tar＝x_tar/y_tar*Flux_tar0
Y_tar＝Flux_tar0
Z_tar＝(1-x_tar-y_tar)/y_tar*Flux_tar0
S11、建立占空比PWM_itar0，PWM_itar10和PWM_sum约束方程，PWM_itar0表示第itar通道占空比中间值，PWM_itar10表示第itar1通道占空比中间值，PWM_sum表示全开状态占空比；
当itar<N时，itar1＝itar+1；itar＝N时，itar1＝1
X_tar＝X_i*PWM_itar0+X_(i+1)*PWM_itar10+X_sum*PWM_sum
Y_tar＝Y_i*PWM_itar0+Y_(i+1)*PWM_itar10+Y_sum*PWM_sum
Z_tar＝Z_i*PWM_itar0+Z_(i+1)*PWM_itar10+Z_sum*PWM_sum
通过方程求解得到PWM_itar0，PWM_itar10和PWM_sum；
S12、计算单通道占比
a)PWM_sum折算到单通道，PWM_i＝PWM_sum，其中，i从1到N，PWM_i表示第i通道占空比；
b)将PWM_itar,PWM_itar1叠加到PWM_i上，
PWM_itar＝PWM_itar+PWM_itar0
PWM_itar1＝PWM_itar1+PWM_itar10
S13、占空比归一化处理
PWM_max＝max(PWM_1，PWM_2，…，PWM_N)
PWM_i＝PWM_i/PWM_max，其中i＝1，2，…N；
所述N>＝4。
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