CN111867198B - 一种水下照明设备的控制方法、水下照明设备以及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种水下照明设备的控制方法、水下照明设备以及装置，水下照明设备包括用于发射不同基色的光束的至少三个基色光源，水下照明设备的控制方法包括：获取水质类型以及待照明区域与水下照明设备之间的第一距离；根据水质类型确定各基色光源所对应的衰减系数；根据衰减系数和第一距离确定各基色光源所对应的实际衰减率；根据实际衰减率确定各基色光源所对应的驱动电流，以使得各基色光源在各自的驱动电流的驱动下产生的光束在待照明区域形成的混合光满足预设的色品指标。通过上述方式，能够形成满足预设的色品指标的混合光，实现高显色指数的高质量白光。

Description

一种水下照明设备的控制方法、水下照明设备以及装置
技术领域
本申请涉及发光二极管技术领域，特别是涉及一种水下照明设备的控制方法、水下照明设备以及装置。
背景技术
现有技术的水下照明设备主要是夜钓和捕鱼，通常采用有色光源，以反射浮标的荧光，或达到吸引鱼群的目的。随着人类开发海洋的能力越来越强，对水下照明设备的要求也越来越高。
本领域技术人员在长期研发过程中，发现传统的气体放电光源(比如汞氙弧灯、镉锌氙弧灯等)难以分别调制多种颜色，而在水下环境中，现有LED光源的光衰减较严重，在中远距离的被照位置可能会缺乏光通量，或者产生比较严重的颜色漂移，导致目前水下照明的实际应用中，一般会放弃对高质量白光的追求。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本申请实施例提供了一种水下照明设备的控制方法、水下照明设备以及装置。
具体而言，包括以下的技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种水下照明设备的控制方法，水下照明设备包括用于发射不同基色的光束的至少三个基色光源，方法包括：获取水质类型以及待照明区域与水下照明设备之间的第一距离；根据水质类型确定各基色光源所对应的衰减系数；根据衰减系数和第一距离确定各基色光源所对应的实际衰减率；根据实际衰减率确定各基色光源所对应的驱动电流，以使得各基色光源在各自的驱动电流的驱动下产生的光束在待照明区域形成的混合光满足预设的色品指标。
第二方面，本申请实施例提供一种水下照明设备，设备包括：人机交互界面，用于获取水质类型以及待照明区域与水下照明设备之间的第一距离；至少三个基色光源，用于发射不同基色的光束；驱动电路，用于分别向至少三个基色光源提供驱动电流；控制电路，分别电连接人机交互界面和驱动电路，控制电路用于根据水质类型确定各基色光源所对应的衰减系数，并根据衰减系数和第一距离确定各基色光源所对应的实际衰减率，根据实际衰减率确定各基色光源所对应的驱动电流，以使得各基色光源在各自的驱动电流的驱动下产生的光束在待照明区域形成的混合光满足预设的色品指标。
第三方面，本申请实施例提供一种具有存储功能的装置，有程序数据，程序数据能够被处理器执行以实现如前述的水下LED照明设备的控制方法。
区别于现有技术，本申请具有以下有益效果：
本申请考虑到不同的水质情况、不同的水下位置对各基色光源的衰减不同，故根据水质类型确定各基色光源所对应的衰减系数，并根据衰减系数和第一距离确定各基色光源所对应的实际衰减率，进而根据实际衰减率确定各基色光源所对应的驱动电流，以使得各基色光源在各自的驱动电流的驱动下产生的光束在待照明区域形成的混合光满足预设的色品指标，实现高显色指数的高质量白光。
附图说明
图1是本申请水下照明设备的控制方法一实施例的流程图；
图2是本申请水下照明设备的控制方法另一实施例的流程图；
图3是本申请水下照明设备的控制方法又一实施例的流程图；
图4是本申请水下照明设备一实施例的结构示意图；
图5是本申请的具有存储功能的装置的一实施例的结构示意图；
图6是本申请水下照明设备在第一距离d下的理论CRI值与实际CRI值的测试结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本申请进行详细说明。
请参阅图1，图1是本申请水下照明设备的控制方法一实施例的流程图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本申请的方法并不以图1所示的流程顺序为限。
其中，水下照明设备包括用于发射不同基色的光束的至少三个基色光源，例如红、绿、蓝三基色光源，具体为AlGaInP基的623nm红光LED、InGaN基的523nm绿光LED和InGaN基的450nm蓝光LED以共阳极方式封装在一个PCB板上以保证彼此间距小于2mm，驱动并产生红光、绿光和蓝光混合形成白光，这种白光LED具有显色性好、便于调制的优点。
如图1所示，该方法包括如下步骤：
S10：获取水质类型以及待照明区域与水下照明设备之间的第一距离。
其中，水质类型可以包括：纯水、清澈海水、海湾海水。
S20：根据水质类型确定各基色光源所对应的衰减系数。
考虑到水下环境不同于自由空间，不同水质类型对不同波长的光的衰减幅度不同，因此，本申请中根据水质类型确定各基色光源所对应的衰减系数。根据输入的水质类型，查询预设衰减系数表可以确定各基色光源所对应的衰减系数，预设衰减系数表可以通过实验测得。
S30：根据衰减系数和第一距离确定各基色光源所对应的实际衰减率。
具体地，步骤S30包括：通过公式τ＝e-cd计算各基色光源所对应的实际衰减率。
其中，τ为各基色光源所对应的实际衰减率，c为各基色光源所对应的衰减系数，d为第一距离。
S40：根据实际衰减率确定各基色光源所对应的驱动电流，以使得各基色光源在各自的驱动电流的驱动下产生的光束在待照明区域形成的混合光满足预设的色品指标。
区别于现有技术，本申请考虑到不同的水质情况、不同的水下位置对各基色光源的衰减不同，故根据水质类型确定各基色光源所对应的衰减系数，并根据衰减系数和第一距离确定各基色光源所对应的实际衰减率，进而根据实际衰减率确定各基色光源所对应的驱动电流，以使得各基色光源在各自的驱动电流的驱动下产生的光束在待照明区域形成的混合光满足预设的色品指标，实现高显色指数的高质量白光。
请参阅图2，图2是本申请水下照明设备的控制方法另一实施例的流程图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本申请的方法并不以图2所示的流程顺序为限。
在一实施例中，步骤S10进一步包括如下步骤：
S11：获取待照明区域所需的照度量。
步骤S40包括：
S41：获取各基色光源所对应的原始占比，其中原始占比设置成使得各基色光源所产生的光束的混合光在传输第一距离前满足色品指标。
S42：将各基色光源所对应的原始占比除以各基色光源所对应的实际衰减率，以获取各基色光源所对应的实际占比。
S43：根据各基色光源所对应的实际占比确定各基色光源所对应的驱动电流，以使得各基色光源产生的光束在待照明区域形成的混合光的实际照度量不小于所需的照度量。
具体地，根据水质类型分别确定红、绿、蓝三基色光源所对应的衰减系数CR、CG、CB，根据公式τ＝e-cd计算各基色光源所对应的实际衰减率τR、τG、τB。
在自由空间等能白光下，各基色光源的原始照度量占比为EfR:EfG:EfB＝a:b:c，换算后，得到各基色光源的实际照度量占比
Figure BDA0002595196070000041
根据的实际照度量占比ER:EG:EB确定各基色光源所对应的驱动电流。
请参阅图3，图3是本申请水下照明设备的控制方法又一实施例的流程图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本申请的方法并不以图3所示的流程顺序为限。
步骤S10进一步包括：
S12：获取待照明区域所需的照明面积。
该方法还包括如下步骤：
S50：根据面积和第一距离调节各基色光源的光束孔径角，以使得各基色光源产生的光束在待照明区域形成的混合光的实际照明面积不小于所需的照明面积。
具体地，通过公式
Figure BDA0002595196070000051
计算各基色光源的光束孔径角。
其中，d为第一距离，S为面积。
根据输入的需要照明的水下位置距光源的第一距离d和需要实现的照明面积S，计算出光束孔径角θ，计算公式为
Figure BDA0002595196070000052
根据光束孔径角θ通过映射关系，查表确定透镜位置，即透镜距各基色光源的距离，再通过水下照明设备中的单片机控制步进电机调整各基色光源的距离。
进一步地，本申请对上述实施例中的水下照明设备的控制方法进行了验证。根据上述水下照明设备的控制方法，确定在水质类型为海湾海水，并确定待照明区域与水下照明设备之间的第一距离d分别为0cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm、120cm、140cm、160cm、180cm、200cm、250cm、300cm时，水下照明设备的红色、绿色、蓝色LED光源所对应的驱动电流以及对应的理论显色指数(Color Rendering Index，CRI)值。
采用照度计依次测算红色、绿色、蓝色LED光源在各自的驱动电流的驱动下产生的光束在上述待照明区域形成的混合光的实际CRI值，实验结果如图6所示，可知，理论CRI值与实际CRI值显示出了很高的一致性，说明本申请实施例提出的水下照明设备的控制方法具有较高的准确性。
本申请实施例进一步给出实现上述方法实施例中各步骤及方法的装置实施例。
请参阅图4，图4是本申请水下照明设备一实施例的结构示意图，水下照明设备40包括：人机交互界面41、至少三个基色光源42、驱动电路43以及控制电路44，控制电路44分别电连接人机交互界面41和驱动电路43。
人机交互界面41用于获取水质类型以及待照明区域与水下照明设备40之间的第一距离。
至少三个基色光源42用于发射不同基色的光束。
其中，至少三个基色光源42包括：红色LED光源421、绿色LED光源422和蓝色LED光源423。
驱动电路43用于分别向至少三个基色光源42提供驱动电流。
控制电路44用于根据水质类型确定各基色光源42所对应的衰减系数，并根据衰减系数和第一距离确定各基色光源42所对应的实际衰减率，根据实际衰减率确定各基色光源42所对应的驱动电流，以使得各基色光源42在各自的驱动电流的驱动下产生的光束在待照明区域形成的混合光满足预设的色品指标。
具体地，本申请的水下照明设备40包括人机交互界面41、至少三个基色光源42、驱动电路43以及控制电路44，其中驱动电路43包括：红光恒流驱动电路431、绿光恒流驱动电路432、蓝光恒流驱动电路433，红光恒流驱动电路431、绿光恒流驱动电路432、蓝光恒流驱动电路433分别与对应的红色LED光源421、绿色LED光源422、蓝色LED光源423相连，根据实际衰减率确定红色LED光源421、绿色LED光源422、蓝色LED光源423所对应的驱动电流，以驱动红色LED光源421、绿色LED光源422、蓝色LED光源423，产生相应照明功率的白光。
在一实施例中，该控制电路44还用于通过公式τ＝e-cd计算各基色光源42所对应的实际衰减率。
其中，τ为各基色光源42所对应的实际衰减率，c为各基色光源42所对应的衰减系数，d为第一距离。
在一实施例中，该人机交互界面41还用于获取待照明区域所需的照度量。
控制电路44还用于获取各基色光源42所对应的原始占比，其中原始占比设置成使得各基色光源42所产生的光束的混合光在传输第一距离前满足色品指标，并将各基色光源42所对应的原始占比除以各基色光源42所对应的实际衰减率，以获取各基色光源42所对应的实际占比。
控制电路44还用于根据各基色光源42所对应的实际占比确定各基色光源42所对应的驱动电流，以使得各基色光源42产生的光束在待照明区域形成的混合光的实际照度量不小于所需的照度量。
在一实施例中，该人机交互界面41还用于获取待照明区域所需的照明面积。
控制电路44还用于根据面积和第一距离调节各基色光源42的光束孔径角，以使得各基色光源42产生的光束在待照明区域形成的混合光的实际照明面积不小于所需的照明面积。
在一实施例中，该控制电路44还用于通过公式
Figure BDA0002595196070000072
计算各基色光源42的光束孔径角。其中，d为第一距离，S为面积。
下面以一具体实施例进行举例说明。
首先确定水质类型，比如作业环境为海湾，则水质类型为海湾海水，待照明区域与水下照明设备40之间的第一距离d为1.5米，为使待照明区域的面积不小于0.7平方米，所需的照度量为200勒克斯。将水质类型、第一距离d、所需的照度量输入人机交互界面41，控制电路44查询预设衰减系数表(表1)得到各基色光源42所对应的衰减系数c。
表1
Figure BDA0002595196070000071
Figure BDA0002595196070000081
根据预设公式
Figure BDA0002595196070000082
计算各基色光源42的光束孔径角θ为17.5°，对应得到透镜距LED的距离为9厘米，并计算海湾海水对各基色光源42的实际衰减率τR、τG、τB，重新调整红绿蓝三基色光的占比
Figure BDA0002595196070000083
根据实际照度量占比ER:EG:EB确定红、绿、蓝色LED光源42的驱动电流分别为150毫安、240毫安、40毫安。由此，本申请各基色光源42产生的光束在1.5米外的待照明区域所形成的混合光在色坐标(0.33,0.33)附近，且CRI值大于75，从而获得了高质量的水下白光照明。
请参阅图5，图5是本申请的具有存储功能的装置的一实施例的结构示意图。本申请又一实施例提供了一种具有存储功能的装置50，装置50存储有程序数据51，程序数据51能够被执行以实现上述任一实施例的水下LED照明设备的控制方法。即上述家电控制方法以软件形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可存储在一个电子设备可读取的具有存储功能的装置50中。具有存储功能的装置50可以是U盘、光盘或者服务器。
区别于现有技术，本申请考虑到不同的水质情况、不同的水下位置对各基色光源的衰减不同，故根据水质类型确定各基色光源所对应的衰减系数，并根据衰减系数和第一距离确定各基色光源所对应的实际衰减率，进而根据实际衰减率确定各基色光源所对应的驱动电流，以使得各基色光源在各自的驱动电流的驱动下产生的光束在待照明区域形成的混合光满足预设的色品指标，实现高显色指数的高质量白光。
在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的系统，设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。
另外，在本申请各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(proCessor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random ACCess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种水下照明设备的控制方法，其特征在于，所述水下照明设备包括用于发射不同基色的光束的至少三个基色光源，所述方法包括：
获取水质类型以及待照明区域与所述水下照明设备之间的第一距离；
获取所述待照明区域所需的照度量；
根据所述水质类型确定各所述基色光源所对应的衰减系数；
根据所述衰减系数和所述第一距离确定各所述基色光源所对应的实际衰减率；
获取各所述基色光源所对应的原始占比，其中所述原始占比设置成使得各所述基色光源所产生的光束的混合光在传输所述第一距离前满足预设的色品指标；
将各所述基色光源所对应的原始占比除以各所述基色光源所对应的实际衰减率，以获取各所述基色光源所对应的实际占比；
根据各所述基色光源所对应的实际占比确定各所述基色光源所对应的驱动电流，以使得各所述基色光源在各自的所述驱动电流的驱动下产生的所述光束在所述待照明区域形成的混合光满足所述色品指标，进而使得各所述基色光源产生的所述光束在所述待照明区域形成的混合光的实际照度量不小于所述所需的照度量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述衰减系数和所述第一距离确定各所述基色光源所对应的实际衰减率的步骤包括：
通过公式
Figure 626826DEST_PATH_IMAGE001
计算各所述基色光源所对应的实际衰减率；
其中，
Figure 91305DEST_PATH_IMAGE002
为各所述基色光源所对应的实际衰减率，c为各所述基色光源所对应的衰减系 数，d为所述第一距离。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取水质类型以及待照明区域与所述水下照明设备之间的第一距离的步骤进一步包括：
获取所述待照明区域所需的照明面积；
所述方法进一步包括：
根据所述面积和所述第一距离调节各所述基色光源的光束孔径角，以使得各所述基色光源产生的所述光束在所述待照明区域形成的混合光的实际照明面积不小于所述所需的照明面积。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述面积和所述第一距离调节各所述基色光源的光束孔径角的步骤包括：
通过公式
Figure 963446DEST_PATH_IMAGE003
计算各所述基色光源的光束孔径角；
其中，d为所述第一距离，S为所述面积。
5.一种水下照明设备，其特征在于，所述设备包括：
人机交互界面，用于获取水质类型以及待照明区域与所述水下照明设备之间的第一距离以及所述待照明区域所需的照度量；
至少三个基色光源，用于发射不同基色的光束；
驱动电路，用于分别向所述至少三个基色光源提供驱动电流；
控制电路，分别电连接所述人机交互界面和所述驱动电路，所述控制电路用于根据所述水质类型确定各所述基色光源所对应的衰减系数，并根据所述衰减系数和所述第一距离确定各所述基色光源所对应的实际衰减率，根据所述实际衰减率确定各所述基色光源所对应的驱动电流，以使得各所述基色光源在各自的所述驱动电流的驱动下产生的所述光束在所述待照明区域形成的混合光满足预设的色品指标；
所述控制电路还用于获取各所述基色光源所对应的原始占比，其中所述原始占比设置成使得各所述基色光源所产生的光束的混合光在传输所述第一距离前满足所述色品指标，并将各所述基色光源所对应的原始占比除以各所述基色光源所对应的实际衰减率，以获取各所述基色光源所对应的实际占比；
所述控制电路还用于根据各所述基色光源所对应的实际占比确定各所述基色光源所对应的驱动电流，以使得各所述基色光源产生的所述光束在所述待照明区域形成的混合光的实际照度量不小于所述所需的照度量。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，
所述控制电路还用于通过公式
Figure 550285DEST_PATH_IMAGE001
计算各所述基色光源所对应的实际衰减率；
其中，
Figure 304615DEST_PATH_IMAGE002
为各所述基色光源所对应的实际衰减率，c为各所述基色光源所对应的衰减系 数，d为所述第一距离。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，
所述人机交互界面还用于获取所述待照明区域所需的照明面积；
所述控制电路还用于根据所述面积和所述第一距离调节各所述基色光源的光束孔径角，以使得各所述基色光源产生的所述光束在所述待照明区域形成的混合光的实际照明面积不小于所述所需的照明面积。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，
所述控制电路还用于通过公式
Figure 307206DEST_PATH_IMAGE003
计算各所述基色光源的光束孔径角；
其中，d为所述第一距离，S为所述面积。
9.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，
至少三个基色光源包括：红色LED光源、绿色LED光源和蓝色LED光源。
10.一种具有存储功能的装置，其特征在于，存储有程序数据，所述程序数据能够被处理器执行以实现如权利要求1~4任一项所述的水下照明设备的控制方法。
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