CN113301682B - 一种led亮度渐变控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED控制技术领域，尤其涉及一种LED亮度渐变控制方法及系统，根据亮度设置参数中亮度等级与亮度参数之间的对应关系，建立亮度等级对照表，在接受到目标亮度等级时，通过比对亮度等级对照表可快速地输出对应的目标调整参数，以提高LED亮度调节设备的亮度调整灵敏度；根据调整基础当前亮度参数和目标亮度参数之间的差值计算亮度渐变步长，并根据亮度渐变步长控制PWM占空比以递增或递减的方式驱动目标LED，从而保证目标LED的亮度渐变平滑均匀，提高用户体验。

Description

一种LED亮度渐变控制方法及系统

技术领域

本发明涉及LED控制技术领域，尤其涉及一种LED亮度渐变控制方法及系统。

背景技术

目前，LED作为功能指示灯已广泛应用在车载终端中。

随着人们要求的不断提高，对于车载终端中的LED，已不再满足于实现功能指示照明，而是希望能够带来更好的用户体验，比如渐亮渐灭的效果。

目前不少的车型均已实现亮度渐变功能，但是，目前的LED渐亮渐灭还存在变化不一均匀的问题，导致用户体验不佳。

发明内容

本发明提供一种LED亮度渐变控制方法及系统，解决了现有的LED灯亮度渐变不均匀导致用户体验较差的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明提供一种LED亮度渐变控制方法，包括步骤：

S1、获取LED亮度调节设备的亮度设置参数，建立亮度等级对照表；

S2、获取所述LED亮度调节设备的当前亮度等级、目标亮度等级，确定亮度变化趋势，匹配对应的目标等级对照表；

S3、根据所述目标等级对照表，确定当前亮度参数和目标调整参数；

S4、根据所述目标调整参数和所述当前亮度参数，计算亮度渐变步长，并根据所述亮度渐变步长和亮度变化趋势驱动目标LED。

本基础方案根据亮度设置参数中亮度等级与亮度参数之间的对应关系，建立亮度等级对照表，在接受到目标亮度等级时，通过比对亮度等级对照表可快速地输出对应的目标调整参数，以提高LED亮度调节设备的亮度调整灵敏度；根据调整基础当前亮度参数和目标亮度参数之间的差值计算亮度渐变步长，并根据亮度渐变步长控制PWM占空比以递增或递减的方式驱动目标LED，从而目标LED的亮度渐变平滑均匀，给予用户健康的用眼体验。

在进一步的实施方案中，所述步骤S1包括：

S11、获取LED亮度调节设备的亮度设置参数；

S12、根据所述亮度设置参数、预设公式计算各亮度级数对应的占空比；

S13、根据所述占空比和亮度渐变模式分别制作渐亮对照表和渐暗对照表。

本方案根据亮度渐变包括逐渐变亮、逐渐变暗的两种实际使用情景，分别制作了对应的渐亮对照表、渐暗对照表，针对实际的情景设置不同变化趋势的对照表，可进一步提高亮度调整精度。

在进一步的实施方案中，所述步骤S2包括：

S21、获取所述LED亮度调节设备的当前亮度等级、目标亮度等级并进行对比，根据对比结果确定亮度变化趋势；

S22、若所述亮度变化趋势为渐亮，则选择所述渐亮对照表作为目标等级对照表，若否，则选择所述渐暗对照表目标等级对照表。

在进一步的实施方案中，所述步骤S3具体为：对照所述等级对照表和当前亮度等级、目标亮度等级，确定当前亮度参数和目标调整参数。

在进一步的实施方案中，在所述步骤S12中，所述预设公式为：

其中，Dn为各亮度级数n(n＝0，1，2，…N)对应的PWM占空比，N_max为最大亮度级数，D_max为最大亮度级数对应的PWM占空比，k为修正常数(用于反映透光材料对亮度的影响)。

在进一步的实施方案中，在所述步骤S4中，所述亮度渐变步长的计算公式如下：

其中，S为亮度渐变步长，D₀为当前亮度参数，D_trg为目标调整参数，T为PWM波形的周期。

本方案针对目标亮度等级判断出亮度变化趋势，直接匹配出目标等级对照表，同时设置亮度渐变步长的计算公式，如此，提前划定调整方向，在计算亮度渐变步长时，就不需要考虑结果的正负，直接根据参数调整PWM占空比的输出即可控制目标LED按照预设的亮度调节方向渐变。

本发明还提供一种LED亮度渐变控制系统，应用上述的一种LED亮度渐变控制方法，包括：依次连接的参数获取模块、参数调整模块和PWM控制模块，还包括分别与所述参数调整模块、所述PWM控制模块连接的亮度趋势判断模块；

所述设置参数获取模块，用于获取LED亮度调节设备的亮度设置参数，并建立亮度等级对照表；

所述亮度趋势判断模块，用于获取所述LED亮度调节设备的当前亮度等级、目标亮度等级，确定亮度变化趋势；

所述参数调整模块，用于根据所述亮度变化趋势匹配对应的目标等级对照表，确定当前亮度参数和目标调整参数，并计算亮度渐变步长；

所述PWM控制模块，用于根据所述亮度渐变步长和亮度变化趋势产生相应的PWM驱动波形，驱动目标LED。

本基础方案根据设置参数获取模块、参数调整模块、亮度趋势判断模块和PWM控制模块建立亮度渐变机制，以设置参数获取模块为媒介获取LED亮度调节的基本参数作为亮度渐变调节基础；利用亮度趋势判断模块获取当前状态(当前亮度等级)和调整目标(目标亮度等级)，并通过对比自动判断出亮度变化趋势，以供参数调整模块选择对应的目标等级对照表，确定当前亮度参数和目标调整参数，并计算出实际的PWM占空比的改变步长(亮度渐变步长)，最终控制PWM控制模块以亮度渐变步长输出递增或递减的PWM占空比，即可输出均匀变化的渐变亮度。

在进一步的实施方案中，所述参数获取模块包括占空比计算单元及与其连接的亮度端点获取单元、占空比端点获取单元、占空比存储单元；

所述亮度端点获取单元，用于获取所述LED亮度调节设备的最大亮度级数；

所述占空比端点获取单元，用于获取对应于所述最大亮度级数的PWM占空比；

所述占空比计算单元，用于根据所述最大亮度级数及对应的所述PWM占空比，计算出各亮度级数对应的PWM占空比，生成渐亮对照表和渐暗对照表；

所述占空比存储单元，用于存储渐亮对照表和渐暗对照表。

本方案设置亮度端点获取单元、占空比端点获取单元分别获取一一对应的最大亮度级数、PWM占空比，通过占空比计算单元的计算能力可得到每一亮度级数所对应的PWM占空比，在占空比存储单元中以表格的形式存储后，即可得到渐亮对照表和渐暗对照表。

在进一步的实施方案中，所述亮度趋势判断模块包括亮度趋势判断单元及与其连接的当前亮度等级获取单元、目标亮度等级获取单元；

所述当前亮度等级获取单元，用于获取所述LED亮度调节设备的当前亮度等级；

所述目标亮度等级获取单元，用于获取用户设定的目标亮度等级；

所述亮度趋势判断单元，根据所述当前亮度等级与所述目标亮度等级的对比结果确定亮度变化趋势。

在进一步的实施方案中，所述参数调整模块包括参数确定单元及与其连接的当前占空比获取单元、目标占空比确定单元；

所述当前占空比获取单元，用于根据所述亮度变化趋势确定目标等级对照表，并结合所述当前亮度等级确定当前亮度参数；

所述目标占空比确定单元，用于根据目标等级对照表和所述目标亮度等级确定目标调整参数；

所述参数确定单元，用于根据所述目标调整参数和所述当前亮度参数，计算亮度渐变步长。

本方案以参数确定单元为核心，经过计算目标调整参数和当前亮度参数之间的差值，结合PWM波形的周期，计算出针对每一周期的PWM占空比的改变步长(亮度渐变步长)，如此根据改变步长均匀地改变输出PWM的占空比，即是均匀地改变目标LED的亮度。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种LED亮度渐变控制方法的工作流程图；

图2是本发明实施例2提供的一种LED亮度渐变控制系统的系统框架图；

图3是本发明实施例2提供的PWM驱动目标LED的连接示意图；

图4是本发明实施例2提供的LED驱动模块的硬件电路图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

实施例1

本发明实施例提供的一种LED亮度渐变控制方法，如图1所示，在本实施例中，包括步骤：

S1、获取LED亮度调节设备的亮度设置参数，建立亮度等级对照表，包括S11～S12：

S11、获取LED亮度调节设备的亮度设置参数。

在本实施例中，所述LED亮度调节设备为调节LED亮度的调光器。一般，为方便用户辨识，在调光器上都标注有系统允许的调光级数，例如0～10，0即为最小亮度级数Nmin，10为最大亮度级数Nmax。最小亮度级数Nmin对应最小的PWM占空比Dmin，最大亮度级数Nmax对应最大的PWM占空比Dmax。

在本实施例中，亮度设置参数包括亮度级数N、最大亮度级数Nmax，最大占空比Dmax。

在本实施例中，亮度设置参数的获取方式至少包括：通过在系统中预先设置变量，并读取该变量的值来获得；或者通过人工输入人机交互界面获得。

S12、根据所述亮度设置参数、预设公式计算各亮度级数n对应的占空比Dn。

所述预设公式为：

其中，Dn为各亮度级数n(n＝0，1，2，…N)对应的PWM占空比，N_max为最大亮度级数，D_max为最大亮度级数对应的PWM占空比，k为修正常数(用于反映透光材料对亮度的影响)。

S13、根据所述占空比Dn和亮度渐变模式分别制作渐亮对照表和渐暗对照表。

本实施例根据亮度渐变包括逐渐变亮、逐渐变暗的两种实际使用情景，分别制作了对应的渐亮对照表、渐暗对照表，针对实际的情景设置不同变化趋势的对照表，可进一步提高亮度调整精度。

S2、获取LED亮度调节设备的当前亮度等级、目标亮度等级，确定亮度变化趋势，匹配对应的目标等级对照表，包括步骤S21～S22：

S21、获取LED亮度调节设备的当前亮度等级、目标亮度等级并进行对比，根据对比结果确定亮度变化趋势；

S22、若亮度变化趋势为渐亮，则选择渐亮对照表作为目标等级对照表，若否，则选择渐暗对照表目标等级对照表。

S3、根据目标等级对照表，确定当前亮度参数和目标调整参数，具体为：对照等级对照表和当前亮度等级、目标亮度等级，确定当前亮度参数和目标调整参数。

S4、根据目标调整参数和当前亮度参数，计算亮度渐变步长，并根据亮度渐变步长和亮度变化趋势驱动目标LED。

在本实施例中，亮度渐变步长的计算公式如下：

其中，S为亮度渐变步长，D₀为当前亮度参数，D_trg为目标调整参数，T为PWM波形的周期。

本实施例针对目标亮度等级判断出亮度变化趋势，直接匹配目标等级对照表，同时设置亮度渐变步长的计算公式，根据步长调整PWM占空比的输出即可控制目标LED按照预设的亮度调节方向渐变。

本发明实施例根据亮度设置参数中亮度等级与亮度参数之间的对应关系，建立亮度等级对照表，在接受到目标亮度等级时，通过比对亮度等级对照表可快速地输出对应的目标调整参数，以提高LED亮度调节设备的亮度调整灵敏度；根据当前亮度参数和目标亮度参数之间的差值计算亮度渐变步长，并根据亮度渐变步长控制PWM占空比以递增或递减的方式驱动目标LED，从而保证目标LED的亮度渐变平滑均匀，提高用户体验。

实施例2

在本实施例附图中出现的附图标记包括：参数获取模块1，亮度端点获取单元11、占空比端点获取单元12、占空比计算单元13、占空比存储单元14；参数调整模块2，当前占空比获取单元21、目标占空比确定单元22、参数确定单元23；PWM控制模块3；亮度趋势判断模块4，当前亮度等级获取单元41、目标亮度等级获取单元42、亮度趋势判断单元43；LED驱动模块5；LED负载模块6。

本发明实施例还提供一种LED亮度渐变控制系统，应用上述实施例1提供一种LED亮度渐变控制方法，参见图2，包括：依次连接的参数获取模块1、参数调整模块2和PWM控制模块3，还包括分别与参数调整模块2、PWM控制模块3连接的亮度趋势判断模块4；

参数获取模块1，用于获取LED亮度调节设备的亮度设置参数，并建立亮度等级对照表；

亮度趋势判断模块4，用于获取LED亮度调节设备的当前亮度等级、目标亮度等级，确定亮度变化趋势；

参数调整模块2，用于根据亮度变化趋势匹配对应的目标等级对照表，确定当前亮度参数和目标调整参数，并计算亮度渐变步长；

PWM控制模块3，用于根据亮度渐变步长和亮度变化趋势产生相应的PWM驱动波形，驱动目标LED。

在本实施例中，参见图3，目标LED为LED负载模块6。

具体的，当亮度变化趋势为亮度增加时，PWM控制模块3以当前亮度参数(当前输出的PWM占空比)为基础，根据亮度渐变步长每间隔一周期进行递增，控制LED驱动模块5输出对应的电流驱动LED负载模块6；若是亮度变化趋势为亮度降低时，则递减。

本发明实施例根据设置参数获取模块1、参数调整模块2、亮度趋势判断模块4和PWM控制模块3建立亮度渐变机制，以设置参数获取模块1为媒介获取LED亮度调节的基本参数作为亮度渐变调节基础；利用亮度趋势判断模块4获取当前状态(当前亮度等级)和调整目标(目标亮度等级)，并通过对比自动判断出亮度变化趋势，以供参数调整模块2选择对应的目标等级对照表，确定当前亮度参数和目标调整参数，并计算出实际的PWM占空比的改变步长(亮度渐变步长)，最终控制PWM控制模块3以亮度渐变步长输出递增或递减的PWM占空比，即可输出均匀变化的渐变亮度。

在本实施例中，参数获取模块1包括占空比计算单元13及与其连接的亮度端点获取单元11、占空比端点获取单元12、占空比存储单元14；

亮度端点获取单元11，用于获取LED亮度调节设备的最大亮度级数；

占空比端点获取单元12，用于获取对应于最大亮度级数的PWM占空比；

占空比计算单元13，用于根据最大亮度级数及对应的PWM占空比，计算出各亮度级数对应的PWM占空比，生成渐亮对照表和渐暗对照表；

计算公式如下：

其中，Dn为各亮度级数n(n＝0，1，2，…N)对应的PWM占空比，N_max为最大亮度级数，D_max为最大亮度级数对应的PWM占空比，k为修正常数(用于反映透光材料对亮度的影响)。

占空比存储单元14，用于存储渐亮对照表和渐暗对照表。

本实施例设置亮度端点获取单元11、占空比端点获取单元12分别获取一一对应的最大亮度级数、PWM占空比，通过占空比计算单元13的计算能力可得到每一亮度级数所对应的PWM占空比，在占空比存储单元14中以表格的形式存储后，即可得到渐亮对照表和渐暗对照表。

在本实施例中，亮度趋势判断模块4包括亮度趋势判断单元43及与其连接的当前亮度等级获取单元41、目标亮度等级获取单元42；

当前亮度等级获取单元41，用于获取LED亮度调节设备的当前亮度等级；

目标亮度等级获取单元42，用于获取用户设定的目标亮度等级；

亮度趋势判断单元43，根据当前亮度等级与目标亮度等级的对比结果确定亮度变化趋势。例如，当前亮度等级小于目标亮度等级时，则代表本次亮度变化趋势为亮度增加，否则为亮度降低。

在本实施例中，参数调整模块2包括参数确定单元23及与其连接的当前占空比获取单元21、目标占空比确定单元22；

当前占空比获取单元21，用于根据亮度变化趋势确定目标等级对照表，并结合当前亮度等级确定当前亮度参数；

目标占空比确定单元22，用于根据目标等级对照表和目标亮度等级确定目标调整参数；

参数确定单元23，用于根据目标调整参数和当前亮度参数，计算亮度渐变步长。

本实施例以参数确定单元23为核心，经过计算目标调整参数和当前亮度参数之间的差值，结合PWM波形的周期，计算出针对每一周期的PWM占空比的改变步长(亮度渐变步长)，如此根据改变步长均匀地改变输出PWM的占空比，即是均匀地改变目标LED的亮度。

在本实施例中，参见图4，图中的D1为发光二极管(即目标LED)，LED驱动模块5通过PWM_DVR信号输入端与PWM控制模块3连接。

LED驱动模块5包括三极管Q1～Q2、电阻R1～R5、电容C1；PWM_DVR信号输入端通过电阻R3连接到三级管Q1的基极、还通过电阻R2接地；三级管Q1的集电极通过电阻R5、电阻R1分别与电源端VCC、发光二极管D1的正极连接，电阻R1通过电容C1接地；三级管Q1的发射极通过电阻R4接地；三级管Q2的基极与三级管Q1的发射极连接、发射极接地、集电极与三级管的基极连接。

LED驱动模块5的具体工作过程如下：

1)当PWM_DVR信号为低电平时，三极管Q1和三极管Q2处于截止状态，电源VCC通过电阻R5、电阻R1、发光二极管D1接地，导通发光二极管D1；

2)当PWM_DVR信号为高电平时，三极管Q2先导通，三极管Q1后导通，发光二极管D1不导通；

3)在PWM_DVR信号为高电平时，三极管Q1和三极管Q2工作在开关状态。

一个周期内的目标LED的驱动电压的平均值计算如下：

Vrms＝V*D；

其中，Vrms是PWM在不同占空比的一个时钟周期内的平均电压，D是当前PWM的占空比，V是PWM高电平电压幅值。

因此，目标LED的驱动电流I(Load)可以由下述公式得到：

由此可见，LED的驱动电流与PWM的占空比直接相关。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LED亮度渐变控制方法，其特征在于，包括步骤：

S1、获取LED亮度调节设备的亮度设置参数，建立亮度等级对照表；

S2、获取所述LED亮度调节设备的当前亮度等级、目标亮度等级，确定亮度变化趋势，匹配对应的目标等级对照表；

S3、根据所述目标等级对照表，确定当前亮度参数和目标调整参数；

S4、根据所述目标调整参数和所述当前亮度参数，计算亮度渐变步长，并根据所述亮度渐变步长和亮度变化趋势驱动目标LED；

所述步骤S1包括：

S11、获取LED亮度调节设备的亮度设置参数；

S12、根据所述亮度设置参数、预设公式计算各亮度级数对应的占空比；

S13、根据所述占空比和亮度渐变模式分别制作渐亮对照表和渐暗对照表；

所述预设公式为：

其中，Dn为各亮度级数n对应的PWM占空比，N为亮度等级的最大值，N_max为最大亮度级数，D_max为最大亮度级数对应的PWM占空比；k为修正常数，用于反映透光材料对亮度的影响。

2.如权利要求1所述的一种LED亮度渐变控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S21、获取所述LED亮度调节设备的当前亮度等级、目标亮度等级并进行对比，根据对比结果确定亮度变化趋势；

S22、若所述亮度变化趋势为渐亮，则选择所述渐亮对照表作为目标等级对照表，若否，则选择所述渐暗对照表目标等级对照表。

3.如权利要求1所述的一种LED亮度渐变控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：对照所述等级对照表和当前亮度等级、目标亮度等级，确定当前亮度参数和目标调整参数。

4.如权利要求1所述的一种LED亮度渐变控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述亮度渐变步长的计算公式如下：

其中，S为亮度渐变步长，D₀为当前亮度参数，D_trg为目标调整参数，T为PWM波形的周期。

5.一种LED亮度渐变控制系统，其特征在于，应用于实现如权利要求1～4任一项权利要求所述的一种LED亮度渐变控制方法，包括：依次连接的参数获取模块、参数调整模块和PWM控制模块，还包括分别与所述参数调整模块、所述PWM控制模块连接的亮度趋势判断模块；

所述参数获取模块，用于获取LED亮度调节设备的亮度设置参数，并建立亮度等级对照表；

所述亮度趋势判断模块，用于获取所述LED亮度调节设备的当前亮度等级、目标亮度等级，确定亮度变化趋势；

所述参数调整模块，用于根据所述亮度变化趋势匹配对应的目标等级对照表，确定当前亮度参数和目标调整参数，并计算亮度渐变步长；

所述PWM控制模块，用于根据所述亮度渐变步长和亮度变化趋势产生相应的PWM驱动波形，驱动目标LED。

6.如权利要求5所述的一种LED亮度渐变控制系统，其特征在于：所述参数获取模块包括占空比计算单元及与其连接的亮度端点获取单元、占空比端点获取单元、占空比存储单元；

所述亮度端点获取单元，用于获取所述LED亮度调节设备的最大亮度级数；

所述占空比端点获取单元，用于获取对应于所述最大亮度级数的PWM占空比；

所述占空比计算单元，用于根据所述最大亮度级数及对应的所述PWM占空比，计算出各亮度级数对应的PWM占空比，生成渐亮对照表和渐暗对照表；

所述占空比存储单元，用于存储渐亮对照表和渐暗对照表。

7.如权利要求5所述的一种LED亮度渐变控制系统，其特征在于：所述亮度趋势判断模块包括亮度趋势判断单元及与其连接的当前亮度等级获取单元、目标亮度等级获取单元；

所述当前亮度等级获取单元，用于获取所述LED亮度调节设备的当前亮度等级；

所述目标亮度等级获取单元，用于获取用户设定的目标亮度等级；

所述亮度趋势判断单元，根据所述当前亮度等级与所述目标亮度等级的对比结果确定亮度变化趋势。

8.如权利要求7所述的一种LED亮度渐变控制系统，其特征在于：所述参数调整模块包括参数确定单元及与其连接的当前占空比获取单元、目标占空比确定单元；

所述当前占空比获取单元，用于根据所述亮度变化趋势确定目标等级对照表，并结合所述当前亮度等级确定当前亮度参数；

所述目标占空比确定单元，用于根据目标等级对照表和所述目标亮度等级确定目标调整参数；

所述参数确定单元，用于根据所述目标调整参数和所述当前亮度参数，计算亮度渐变步长。

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