CN112312611B - 一种灯光系统及其灯光控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种灯光系统及其灯光控制方法，灯光系统中的控制器只需要发送三种灯光数据，单片机通过对红、绿、蓝三种基础色系数据的处理，即可输出四种色系灯带的PWM信号，实现灯光系统中多彩灯具的控制，该灯光控制降低了控制器的数据量处理以及对数据总线的要求，该灯光系统大幅提高灯光显色效果一致性，与传统的灯光系统相比，在相同的功率下，该灯光系统中所显示颜色的亮度也得到了提升，使灯光系统更节能，另外，该灯光系统接入任何色系、任何参数的灯具依然还能保持视觉效果，通用性强，有效降低了灯光系统的设计成本。

Description

一种灯光系统及其灯光控制方法
技术领域
本发明涉及灯光控制领域，尤其涉及一种灯光系统及其灯光控制方法。
背景技术
在装饰灯领域，彩色灯具通过红、绿、蓝三种基色LED灯珠混合显示出相应的颜色，但是，当灯光系统中多个彩色灯具同时显示一种颜色时，会因为基色LED灯珠的差异而混出明显不一致的颜色，影响视觉效果，且单由红，绿，蓝混出来的颜色亮度不高，比不上单色灯珠的亮度，如由红，绿，蓝混出来的黄色亮度，在同样功率前提下，比不上单色黄色灯珠亮度，因此，为了解决颜色不一致和亮度的问题，本发明采用在彩色灯具中增加单色LED灯珠或灯带的方案，但是，增加了单色LED灯珠的灯具又需要额外增加对应颜色的控制信号，当灯光系统中存在大量需要控制的灯具时，控制信号的数据量激增，庞大的数据量影响控制器处理帧的速度，同时也造成数据总线的压力，影响视觉效果，因此，需要提出一种新的灯光系统及其灯光控制方法。
发明内容
本发明提供一种灯光系统及其灯光控制方法，其大幅提高灯光显色效果一致性提升视觉效果，且压缩了控制信号的数据总量，能有效降低灯光系统成本。
本发明提供一种灯光控制方法，其用于控制灯光系统作业，所述灯光系统包括一灯光控制器以及预定数量的多彩灯具，每一所述多彩灯具包括一单片机、一红色系灯带、一绿色系灯带、一蓝色系灯带、一预定色系灯带，以及与每一色系灯带一一对应的驱动模块，该灯光控制方法包括以下步骤：步骤1，用户通过灯光控制器向所述多彩灯具输出灯光控制信号数据包；步骤2，每一所述多彩灯具中的单片机提取数据包中各自对应的灯光控制信号；步骤3，每一所述单片机解析各自对应的灯光控制信号中红、绿、蓝三种色系灯光值DATA_R、DATA_G以及DATA_B；步骤4，每一所述单片机判断各自对应的灯光控制信号中红、绿、蓝三种色系灯光值DATA_R、DATA_G以及DATA_B的预定色系组合是否都不为0，若都不为0则进入步骤51，否则，进入步骤52；步骤51，每一所述单片机提取各自对应的灯光控制信号中红、绿、蓝三种色系灯光值预定色系组合中DATA_R、DATA_G或DATA_B中的最小值赋值给DATA_X，进入步骤6；步骤52，令DATA_X等于0，进入步骤6；步骤6，每一所述单片机分别输出红色系、绿色系、蓝色系以及预定色系灯带的PWM信号至驱动模块，其中，红色系、绿色系、蓝色系以及预定色系灯带的的PWM信号占空比分别为：PWM_R＝(DATA_R-DATA_X)％，PWM_G＝(DATA_G-DATA_X)％，PWM_B＝(DATA_B-DATA_X)％，PWM_X＝(DATA_X)％；步骤7，驱动模块一一对应驱动红色系、绿色系、蓝色系以及预定色系灯带发光。
优选的，步骤4中所述预定色系组合包括红绿色系组合、红蓝色系组合、绿蓝色系组合或红绿蓝色系组合，当预定色系组合为红绿色系组合时，对DATA_R、DATA_G进行不为0判断，当预定色系组合为红蓝色系组合时，对DATA_R、DATA_B进行不为0判断，当预定色系组合为绿蓝色系组合时，对DATA_G、DATA_B进行不为0判断，当预定色系组合为红绿蓝色系组合时，对DATA_R、DATA_G、DATA_B进行不为0判断。
优选的，所述灯光控制信号包括TTL信号。
优选的，所述灯光控制信号数据包包括预订数量组三种色系灯光值：DATA_R_1、DATA_G_1、DATA_B_1、DATA_R_2、DATA_G_2、DATA_B_2……DATA_R_N、DATA_G_N、DATA_B_N。
优选的，每一所述多彩灯具之间信号串联。
优选的，每一所述单片机按顺序从灯光控制信号数据包中获取各自对应的灯光控制信号。
优选的，每一所述多彩灯具之间信号并联。
优选的，每一所述灯光控制信号设有一地址码，每一所述单片机设有一地址，每一所述单片机根据地址以及地址码匹配对获取灯光控制信号数据包中各自对应的灯光控制信号。
本发明还提供一种灯光系统，其包括一灯光控制器以及预定数量的多彩灯具，每一所述多彩灯具包括一单片机、一红色系灯带、一绿色系灯带、一蓝色系灯带、一预定色系灯带，以及与每一色系灯带一一对应的驱动模块，其中，所述单片机分别与每一驱动模块电连接，每一驱动模块与每一色系灯带对应电连接，该灯光系统由如上所述的灯光控制方法控制。
优选的，所述红色系灯带、一绿色系灯带、一蓝色系灯带、一预定色系灯带均包括若干个串联或并联的单色LED灯珠。
优选的，所述灯光控制器通过一485总线与每一所述多彩灯具实现数据通信连接。
优选的，所述驱动模块为恒流驱动模块或恒压驱动模块。
本发明提供的灯光控制方法，控制器只需要发送两种或三种灯光组合数据，单片机通过对红、绿、蓝三种基础色系数据的处理，即可输出四种色系灯带的PWM信号，实现灯光系统中多彩灯具的控制，该灯光控制降低了控制器的数据量处理以及对数据总线的要求，同时，采用本灯光控制方法的灯光系统，大幅提高灯光显色效果一致性，与传统的灯光系统相比，在相同的功率下，该灯光系统中所显示颜色的亮度也得到了提升，使灯光系统更节能，另外，该灯光系统接入任何色系、任何参数的灯具依然还能保持视觉效果，通用性强，有效降低了灯光系统的设计成本。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的灯光系统的整体结构示意图；
图2是本发明第二实施例提供的灯光系统的整体结构示意图
图3是本发明第三实施例提供的灯光系统的整体结构示意图
图4是本发明提供的多彩灯具与控制器连接的具体结构示意图；
图5是本发明提供的单片机输出的PWM信号结果示意图。
图6是本发明提供的灯光控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的一种灯光系统及其灯光控制方法作进一步说明，需要指出的是，下面仅以一种最优化的技术方案对本发明的技术方案以及设计原理进行详细阐述。
参阅图1及图4，本发明第一实施例提供的灯光系统包括灯光控制器0以及多彩灯具1、2、3、4、5、6、7、8、9……N，灯光控制器与多彩灯具之间通过电源线以及信号线连接，其中所述信号线可以是485信号总线，以多彩灯具1为例，每个多彩灯具均包括单片机11、驱动模块R121、驱动模块G122、驱动模块B123、驱动模块X124、以及红色系灯带、绿色系灯带、蓝色系灯带以及预定色系灯带，所述单片机11分别与驱动模块R121、驱动模块G122、驱动模块B123、驱动模块X124电连接，驱动模块R121、驱动模块G122、驱动模块B123、驱动模块X124与红色系灯带、绿色系灯带、蓝色系灯带以及预定色系灯带对应电连接，其中红色系灯带包括若干串联或并联的红色灯珠R_LED131，绿色系灯带包括若干串联或并联的绿色灯珠G_LED132，蓝色系灯带包括若干串联或并联的蓝色灯珠B_LED133，预定色系灯带包括若干串联或并联的预定色灯珠X_LED131，在本实施例中，预定数量的灯具呈信号串或并联，如多彩灯具1、2、3呈信号串联，而多彩灯具1、2、3又与多彩灯具4、5、6呈信号并联。
可优选的是，所述驱动模块为恒流驱动模块或恒压驱动模块。
参阅图2及图4，本发明第二实施例提供的灯光系统中，与第一实施例不同的是，该实施例中每一多彩灯具之间呈信号并联。
参阅图3级图4，本发明第三实施例提供的灯光系统中，与其他实施例不同的是，该实施例中每一多彩灯具之间呈信号串联。
参阅图1、图4及图6，本发明提供的灯光控制方法用于控制所述灯光系统，该灯光控制方法包括以下步骤：
步骤1，用户通过灯光控制器0向所述多彩灯具输出灯光控制信号数据包；
步骤2，每一所述多彩灯具中的单片机提取数据包中各自对应的灯光控制信号；
步骤3，每一所述单片机解析各自对应的灯光控制信号中红、绿、蓝三种色系灯光值DATA_R、DATA_G以及DATA_B；
步骤4，每一所述单片机判断各自对应的灯光控制信号中红、绿、蓝三种色系灯光值DATA_R、DATA_G以及DATA_B的预定色系组合是否都不为0，若都不为0则进入步骤51，否则，进入步骤52；
步骤51，每一所述单片机提取各自对应的灯光控制信号中红、绿、蓝三种色系灯光值预定色系组合中DATA_R、DATA_G或DATA_B中的最小值赋值给DATA_X，进入步骤6；
步骤52，令DATA_X等于0，进入步骤6；
步骤6，每一所述单片机分别输出红色系、绿色系、蓝色系以及预定色系灯带的PWM信号至驱动模块，其中，红色系、绿色系、蓝色系以及预定色系灯带的的PWM信号占空比分别为：
PWM_R＝(DATA_R-DATA_X)％，
PWM_G＝(DATA_G-DATA_X)％，
PWM_B＝(DATA_B-DATA_X)％，
PWM_X＝(DATA_X)％；
步骤7，驱动模块一一对应驱动红色系、绿色系、蓝色系以及预定色系灯带发光。
其中，步骤4中所述预定色系组合包括红绿色系组合、红蓝色系组合、绿蓝色系组合或红绿蓝色系组合，当预定色系组合为红绿色系组合时，对DATA_R、DATA_G进行不为0判断，当预定色系组合为红蓝色系组合时，对DATA_R、DATA_B进行不为0判断，当预定色系组合为绿蓝色系组合时，对DATA_G、DATA_B进行不为0判断，当预定色系组合为红绿蓝色系组合时，对DATA_R、DATA_G、DATA_B进行不为0判断。
其中，步骤1中的所述灯光控制信号数据包包括预订数量组三种色系灯光值：DATA_R_1、DATA_G_1、DATA_B_1、DATA_R_2、DATA_G_2、DATA_B_2……DATA_R_N、DATA_G_N、DATA_B_N，DATA_R_1、DATA_G_1、DATA_B_1用于控制多彩灯具1，DATA_R_2、DATA_G_2、DATA_B_2用于控制多彩灯具2……DATA_R_N、DATA_G_N、DATA_B_N用于控制多彩灯具N，如此类推。
可优选的是，所述灯光控制信号包括TTL信号。
具体的，在步骤2中，若每一所述多彩灯具之间信号串联，每一多彩灯具内的所述单片机按顺序从灯光控制信号数据包中获取各自对应的灯光控制信号；若每一所述多彩灯具之间信号并联，每一所述灯光控制信号设有一地址码，每一所述单片机设有一地址，每一所述单片机根据地址以及地址码匹配对获取灯光控制信号数据包中各自对应的灯光控制信号。
具体的，参阅图5，当多彩灯具接收的灯光控制信号中，假设预定色系为白色，预定色系组合为红绿三色系组合，当接收到红、绿、蓝三种色系灯光值DATA_R＝40，DATA_G＝10，DATA_B＝60时，按本发明提供的灯光控制方法输出的PWM_R＝30％，PWM_G＝0％，PWM_B＝50％，PWM_X＝10％，在具体实施中，则该多彩灯具显示出来的是紫色加白色，由于白光的衬托，该多彩灯具混出来的紫色则比传统仅有PWM_R＝30％与PWM_B＝50％或PWM_R＝40％与PWM_B＝60％混出来的紫色要更亮，又譬如，当DATA_R＝DATA_G＝DATA_B＝40时，则输出PWM_R＝PWM_G＝PWM_B＝0％，PWM_X＝40％，则每个多彩灯具直接显示白色，每个多彩灯具显出的白色比传统由PWM_R＝PWM_G＝PWM_B＝40％混出来的白色更显一致性更稳定，且亮度更高，再者，假设预定色系为紫色，则输入信号只需要发送DATA_R＝40，DATA_G＝40，DATA_B＝0，预定色系组合则为红绿色系组合，按本发明提供的灯光控制方法输出PWM_R＝PWM_G＝PWM_B＝0,PWM_P＝40％，该紫色比传统混出来的紫色更亮更稳定，且更显一致性。此外，与同样配有单色系灯珠的四色灯光系统相比，传统的四色灯光系统需要发送的数据量为(DATA_R+DATA_G+DATA_B+DATA_X)*N，本发明提供的灯光控制方法仅需要发送三种灯光数据即(DATA_R+DATA_G+DATA_B)*N，单片机通过对红、绿、蓝三种基础色系数据的处理，即可输出四种色系灯带的PWM信号，实现灯光系统中多彩灯具的控制，在大量多彩灯具的控制背景下，大幅降低数据量的传输，降低数据总线的要求，提高了控制器的传输效率。
本发明提供的灯光系统及其灯光控制方法，其大幅提高灯光显色效果一致性提升视觉效果，与传统的灯光系统相比，降低了灯光数据传输量，提高灯光刷新频率，且在相同的功率下，该灯光系统中所显示颜色的亮度也得到了提升，使灯光系统更节能，另外，该灯光系统接入任何色系、任何参数的灯具依然还能保持视觉效果，通用性强，有效降低了灯光系统的设计成本。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种灯光控制方法，其用于控制灯光系统作业，其特征在于，所述灯光系统包括一灯光控制器以及预定数量的多彩灯具，每一所述多彩灯具包括一单片机、一红色系灯带、一绿色系灯带、一蓝色系灯带、一预定色系灯带，以及与每一色系灯带一一对应的驱动模块，该灯光控制方法包括以下步骤：
步骤1，用户通过灯光控制器向所述多彩灯具输出灯光控制信号数据包；
步骤2，每一所述多彩灯具中的单片机提取数据包中各自对应的灯光控制信号；
步骤3，每一所述单片机解析各自对应的灯光控制信号中红、绿、蓝三种色系灯光值DATA_R、DATA_G以及DATA_B；
步骤4，每一所述单片机判断各自对应的灯光控制信号中红、绿、蓝三种色系灯光值DATA_R、DATA_G以及DATA_B的预定色系组合是否都不为0，若都不为0，则进入步骤51，否则，进入步骤52；
步骤51，每一所述单片机提取各自对应的灯光控制信号中红、绿、蓝三种色系灯光值预定色系组合中DATA_R、DATA_G或DATA_B中的最小值赋值给DATA_X，进入步骤6；
步骤52，令DATA_X等于0，进入步骤6；
步骤6，每一所述单片机分别输出红色系、绿色系、蓝色系以及预定色系灯带的PWM信号至驱动模块，其中，红色系、绿色系、蓝色系以及预定色系灯带的PWM信号占空比分别为：
PWM_R＝(DATA_R-DATA_X)％，
PWM_G＝(DATA_G-DATA_X)％，
PWM_B＝(DATA_B-DATA_X)％，
PWM_X＝(DATA_X)％；
步骤7，驱动模块一一对应驱动红色系、绿色系、蓝色系以及预定色系灯带发光。
2.根据权利要求1所述的一种灯光控制方法，其特征在于，步骤4中所述预定色系组合包括红绿色系组合、红蓝色系组合、绿蓝色系组合或红绿蓝色系组合，当预定色系组合为红绿色系组合时，对DATA_R、DATA_G进行不为0判断，当预定色系组合为红蓝色系组合时，对DATA_R、DATA_B进行不为0判断，当预定色系组合为绿蓝色系组合时，对DATA_G、DATA_B进行不为0判断，当预定色系组合为红绿蓝色系组合时，对DATA_R、DATA_G、DATA_B进行不为0判断。
3.根据权利要求1所述的一种灯光控制方法，其特征在于，所述灯光控制信号数据包包括预订数量组三种色系灯光值：DATA_R_1、DATA_G_1、DATA_B_1、DATA_R_2、DATA_G_2、DATA_B_2……DATA_R_N、DATA_G_N、DATA_B_N。
4.根据权利要求1所述的一种灯光控制方法，其特征在于，每一所述多彩灯具之间信号串联。
5.根据权利要求4所述的一种灯光控制方法，其特征在于，每一所述单片机按顺序从灯光控制信号数据包中获取各自对应的灯光控制信号。
6.根据权利要求1所述的一种灯光控制方法，其特征在于，每一所述多彩灯具之间信号并联。
7.根据权利要求6所述的一种灯光控制方法，其特征在于，每一所述灯光控制信号设有一地址码，每一所述单片机设有一地址，每一所述单片机根据地址以及地址码匹配对获取灯光控制信号数据包中各自对应的灯光控制信号。
8.一种灯光系统，其特征在于，其包括一灯光控制器以及预定数量的多彩灯具，每一所述多彩灯具包括一单片机、一红色系灯带、一绿色系灯带、一蓝色系灯带、一预定色系灯带，以及与每一色系灯带一一对应的驱动模块，其中，所述单片机分别与每一驱动模块电连接，每一驱动模块与每一色系灯带对应电连接，该灯光系统根据权利要求1～7任意一项所述的灯光控制方法控制作业。
9.根据权利要求8所述的一种灯光系统，其特征在于，所述灯光控制器通过一485总线与每一所述多彩灯具实现数据通信连接。
10.根据权利要求8所述的一种灯光系统，其特征在于，所述驱动模块为恒流驱动模块或恒压驱动模块。
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