CN117279145A - 一种随机变光的灯光电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种随机变光的灯光电路及其控制方法，涉及灯光控制领域，灯光电路包括单片机电路、电源电路、开关电路、PWM输出控制电路和RGB彩色LED灯珠电路；所述单片机电路分别与所述开关电路、电源电路、PWM输出控制电路电连接；所述电源电路与RGB彩色LED灯珠电路电连接；所述PWM输出控制电路与RGB彩色LED灯珠电路电连接。本发明提供一种随机变光的灯光电路，增加多色温灯具或彩色灯具的色温、色彩，增加触发亮灯时色温、颜色的随机性，提高多色灯具的视觉效果，为使用者提供更丰富美好的灯光使用体验。

Description

一种随机变光的灯光电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及灯光控制领域，具体涉及一种随机变光的灯光电路及其控制方法。

背景技术

在多色灯光控制领域，多色温灯具通过白(W)、黄白(YW)两种颜色LED灯珠混合出不同的色温；彩色灯具通过红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)三种颜色LED灯珠混合出不同的颜色。

现有技术中，无论是多色温灯具还是彩色灯具，常采用将调节灯光的控制数据固定在控制芯片上，每次触发亮灯输出设定好的色温、颜色，或按照有限的色温、颜色模式循环。由于调节灯光的控制数据固定在控制芯片上，每次触发亮灯的色温、颜色是确定的。这种方式的灯光控制产生的色温、颜色是有限的，不够丰富，容易让人产生视觉审美疲劳，难以达到长期让人愉悦的灯光效果。

如何让多色灯具的色温色彩更加丰富，增加触发亮灯时色温、颜色的随机性，可以提高多色灯具的视觉效果、每次触发亮灯都能为使用者带来愉悦的灯光效果，体验更加丰富，感受更好。

因此,需要提出一种新的随机变光的灯光电路。

发明内容

本发明提供一种随机变光的灯光电路，增加多色温灯具或彩色灯具的色温、色彩，增加触发亮灯时色温、颜色的随机性，提高多色灯具的视觉效果，为使用者提供更丰富美好的灯光使用体验。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明的实施例提供一种随机变光的灯光电路，包括单片机电路、电源电路、开关电路、PWM输出控制电路和RGB彩色LED灯珠电路；

所述单片机电路分别与所述开关电路、电源电路、PWM输出控制电路电连接；

所述电源电路与RGB彩色LED灯珠电路电连接；

所述PWM输出控制电路与RGB彩色LED灯珠电路电连接。

在上述任一方案中优选的是，所述单片机电路包括单片机U1；所述单片机U1与开关电路连接；所述单片机U1与开关电路连接地线。

在上述任一方案中优选的是，所述电源电路包括电源BAT，所述电源BAT与单片机U1连接，为单片机U1提供工作电压；电源BAT连接地线。

在上述任一方案中优选的是，所述PWM输出控制电路包括第一控制电路、第二控制电路和第三控制电路；三组控制电路独立并行且均与单片机U1连接，三组控制电路结构相同。

在上述任一方案中优选的是，所述第一控制电路包括NMOS管Q1、电阻R1、电阻R4、电阻R7；第二控制电路包括NMOS管Q2、电阻R2、电阻R5、电阻R8；第三控制电路包括NMOS管Q3、电阻R3、电阻R6、电阻R9；所述电阻R1与单片机U1连接，且电阻R1与NMOS管Q1的栅极连接；所述电阻R4与NMOS管Q1的栅极连接，且电阻R4与地线连接；所述电阻R7与NMOS管Q1的漏极连接，且电阻R7与RGB彩色LED灯珠电路连接。

在上述任一方案中优选的是，所述RGB彩色LED灯珠电路包括第一灯珠组、第二灯珠组和第三灯珠组；所述第一灯珠组、第二灯珠组和第三灯珠组结构相同且独立并行，均与电源BAT正极连接；.

在上述任一方案中优选的是，所述第一灯珠组包括红色灯珠R、绿色灯珠G和蓝色灯珠B；所述红色灯珠R与电阻R7连接；所述绿色灯珠G与电阻R8连接；所述蓝色灯珠B与电阻R9连接。

一种随机变光的灯光电路的控制方法，包括以下步骤：

单片机电路初始化，包括设置PWM输出参数；检测开关电路的状态，判断是否需要开启灯光；如果需要开启灯光，则单片机产生随机数作为PWM占空比，并将控制指令输出到PWM输出控制电路；PWM输出控制电路接收到PWM信号后，根据占空比控制RGB彩色LED灯珠的亮度；开启灯光后，检测开关电路的状态，判断是否需要关闭灯光；如果需要关闭灯光，则单片机设置PWM占空比为0，并将控制指令输出到PWM输出控制电路；重新设置单片机的PWM输出参数，保存新的PWM数据值；通过开关电路切换状态，实现开启或者关闭灯光，单片机持续工作，响应开关状态，在开启灯光时控制RGB彩色LED的随机变光。

本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

本发明所述的随机变光的灯光电路，通过单片机、PWM输出控制电路和RGB彩色LED灯珠的组合作用可以实现在开启灯光时随机变光的灯光效果的控制，实现灯光随机多彩的效果，增加灯光的趣味性和美好的使用体验；且有别于开灯后不停变光的氛围灯会使眼睛疲劳不能用于常规照明，本申请只是在开关电路触发开灯时随机改变光色并维持改变后的光色不变，可以用于常规照明。

附图说明

图1是本发明的随机变光的灯光电路的结构示意图；

图2是本发明的随机变光的灯光电路的电路图；

图3是本发明的随机变光的灯光电路控制方法的单片机程序流程图。

附图标记说明：

1、单片机电路；2、电源电路；3、开关电路；4、PWM输出控制电路；5、RGB彩色LED灯珠电路。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明的实施例提供一种随机变光的灯光电路，包括单片机电路1、电源电路2、开关电路3、PWM输出控制电路4和RGB彩色LED灯珠电路5；

所述单片机电路1分别与所述开关电路3、电源电路2、PWM输出控制电路4电连接；

所述电源电路2与RGB彩色LED灯珠电路5电连接；

所述PWM输出控制电路4与RGB彩色LED灯珠电路5电连接。

在本发明实施例中，单片机电路1用于控制整个电路的工作和灯光效果，单片机电路1可以根据预设的程序或算法，检测开关电路3、PWM输出控制电路4，实现对灯光的开关、亮度、颜色等参数的控制；电源电路2将电能转换为所需的电压和电流，以供给单片机电路1和RGB彩色LED灯珠电路5工作；开关电路3通过对单片机的控制，可以控制灯光的整体亮灭，实现灯光的开启和关闭功能；PWM输出控制电路4通过单片机的PWM脉冲宽度调制信号输出，控制RGB彩色LED灯珠5的亮度和颜色，通过调节PWM信号的占空比，可以实现灯光的亮度调节，通过改变不同颜色的PWM信号的占空比，可以实现灯光的颜色变化；RGB彩色LED灯珠电路5包含红、绿、蓝三种颜色的LED灯珠，根据PWM信号的控制，可以实现灯光的亮度和颜色的变化，通过调节三种颜色的LED灯珠的亮度，可以实现灯光的混合颜色效果；通过单片机的控制，可以实现对随机变光的灯光效果的控制，可以随机调节灯光的开关、亮度和颜色，实现亮灯时随机变色的灯光效果，增加灯光的趣味性和美好的使用体验。

如图1至图2所示，所述单片机电路1包括单片机U1；所述单片机U1与开关电路3连接；所述单片机U1与开关电路3均连接地线。

在本发明实施例中，单片机U1可以通过输出PWM控制信号，控制发光体的亮灭，实现灯光的开关功能；所述开关电路还可以包括人体感应开关电路、光敏检测控制开关电路以及遥控控制开关电路；单片机U1可以输出PWM脉冲宽度调制信号，调节发光体的亮度和颜色，通过改变PWM信号的占空比，可以实现发光体的亮度调节，通过改变不同颜色的PWM信号的占空比，可以实现发光体的颜色变化。

如图1至图2所示，所述电源电路2包括电源BAT，所述电源BAT与单片机U1连接，为单片机U1提供工作电压；电源BAT连接地线。

在本发明实施例中，电源电路2的电源BAT通过将电能转换为的电压，为单片机U1提供所需的工作电压；所述电源电路为恒流电路或恒压电路。

如图1至图2所示，所述PWM输出控制电路4包括第一控制电路、第二控制电路和第三控制电路；三组控制电路独立并行且均与单片机U1连接，三组控制电路结构相同。

在本发明实施例中，PWM输出控制电路4的作用是接收单片机U1的PWM信号，PWM信号控制RGB彩色LED灯珠电路5的电源开或关；通过这三个独立并行的控制电路，可以将单片机U1产生的PWM信号进行处理和控制，每个控制电路都具有相同的结构，这样可以实现多个不同的电路同时控制RGB彩色LED灯珠电路5的功能，通过调节PWM信号的占空比可以实现不同的效果，例如调节灯光的亮度，如两路灯光电路可用于调节灯光色温，三路灯光电路可用于调节灯光颜色。

如图1至图2所示，所述第一控制电路包括NMOS管Q1、电阻R1、电阻R4、电阻R7；第二控制电路包括NMOS管Q2、电阻R2、电阻R5、电阻R8；第三控制电路包括NMOS管Q3、电阻R3、电阻R6、电阻R9；所述电阻R1与单片机U1连接，且电阻R1与NMOS管Q1的栅极连接；所述电阻R4与NMOS管Q1的栅极连接，且电阻R4与地线连接；所述电阻R7与NMOS管Q1的漏极连接，且电阻R7与RGB彩色LED灯珠电路5连接。

在本发明实施例中，串联的电阻R7可以起到限流的作用，可以控制电路中的电流大小，防止红色灯珠R过流损坏；当Q1导通时，红色灯珠R的电流可以通过R7、Q1流入地形成回路，点亮红色灯珠R；串联的电阻R8起到限流的作用，可以控制电路中的电流大小，防止绿色灯珠G过流损坏；当Q2导通时，绿色灯珠G的电流可以通过R8、Q2流入地形成回路，点亮绿色灯珠G；串联的电阻R9起到限流的作用，可以控制电路中的电流大小，防止蓝色灯珠B过流损坏；当Q3导通时，蓝色灯珠B的电流可以通过R9、Q3流入地形成回路，点亮蓝色灯珠B；在第一控制电路中，单片机U1的PWM信号可以实现对Q1的控制；在第二控制电路中，单片机U1的PWM信号可以实现对Q2的控制；在第三控制电路中，单片机U1的PWM信号可以实现对Q3的控制；单片机U1的PWM信号通过控制NMOS管Q1、NMOS管Q2和NMOS管Q3的通断状态，可以实现对RGB彩色LED灯珠电路5的电源开或关的控制。

如图1至图2所示，所述RGB彩色LED灯珠电路5包括第一灯珠组、第二灯珠组和第三灯珠组；所述第一灯珠组、第二灯珠组和第三灯珠组结构相同且独立并行，均与电源BAT正极连接。

在本发明实施例中，所述RGB彩色LED灯珠电路5的作用是实现彩色灯光效果；第一灯珠组、第二灯珠组和第三灯珠组都是由RGB彩色LED灯珠组成的，三组灯珠组的结构相同且独立并行连接，三组灯珠组都与电源BAT正极连接，可以通过电源为LED灯珠提供电能；由于RGB彩色LED灯珠是由红、绿、蓝三种颜色的LED灯珠组成的，通过控制这三种颜色的亮度和组合，可以实现不同颜色的光，当电流通过LED灯珠时，LED灯珠会发光，而且不同颜色的LED灯珠发光的亮度可以通过调整PWM占空比信号来控制；通过独立并行连接的方式，可以同时控制第一灯珠组、第二灯珠组和第三灯珠组的发光效果，实现组合变色的效果。

如图1至图2所示，所述第一灯珠组包括红色灯珠R、绿色灯珠G和蓝色灯珠B；所述红色灯珠R与电阻R7连接；所述绿色灯珠G与电阻R8连接；所述蓝色灯珠B与电阻R9连接。

在本发明实施例中，所述第一灯珠组包括红色灯珠R、绿色灯珠G和蓝色灯珠B，每个灯珠都与一个控制电路连接，使控制电路可以控制每个灯珠的亮度；红色灯珠R与第一控制电路的电阻R7连接，绿色灯珠G与第二控制电路的电阻R8连接，蓝色灯珠B与第三控制电路的电阻R9连接；通过控制NMOS管Q1、NMOS管Q2和NMOS管Q3的通断状态，可以通过第一控制电路控制红色灯珠R的亮度，调整红色光线的强弱；通过第二控制电路控制绿色灯珠G的亮度，可以调整绿色光线的强弱；通过第三控制电路控制蓝色灯珠B的亮度，可以调整蓝色光线的强弱；因为红色、绿色和蓝色分别是RGB彩色模式中的三个基本颜色，通过调节每个控制电路的输出，来控制每个颜色的亮度，可以实现各种不同的颜色和亮度的组合，实现灯光随机多彩的效果。

如图1至图3所示，本发明实施例提供一种随机变光的灯光电路的控制方法，包括以下步骤：

单片机电路初始化，包括设置PWM输出参数、开关状态；

检测开关电路的状态，判断是否需要开启或关闭灯光；

如果需要开启灯光，则单片机产生随机数作为PWM占空比，并将控制指令输出到PWM输出控制电路；

PWM输出控制电路接收到PWM信号后，根据占空比控制RGB彩色LED灯珠的亮度；

开启灯光后，检测开关电路的状态，判断是否需要开启或关闭灯光；

如果需要关闭灯光，则单片机设置PWM占空比为0，并将控制指令输出到PWM输出控制电路；

重新设置单片机的PWM输出参数，保存新的PWM数据值；

通过开关电路切换状态，实现开启或者关闭灯光，单片机持续工作，响应开关状态，在开启灯光时控制RGB彩色LED的随机变光。

在本发明实施例中，以8位单片机为例，如MC30P6060，单片机上电复位，设置:R_DAT＝255、G_DAT＝0、B_DAT＝0；

单片机电路1的单片机U1第一次通电默认一组红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的亮度占空比PWM数据：R_DAT、G_DAT、B_DAT,以8bits数据最大值255计算为例，红色(R)的PWM占空比为R_DAT/255,绿色(G)的PWM占空比为G_DAT/255，蓝色(B)的PWM占空比为B_DAT/255；R_DAT、G_DAT、B_DAT分别是RGB彩色LED灯光中红、绿、蓝三个光色通道的数据，共同组成了灯光的彩色信息，在一个彩色灯光中，每个发光体参数都由三个光色通道的数值组成，分别表示红、绿、蓝三种光色的强度，通过对这三个通道的数值的不同组合和调整，可以得到不同光色的光，该PWM数据也可以是开灯时或关灯后根据随机数计算产生的数据；PWM(脉宽调制)数据R_DAT、G_DAT、B_DAT，分别对应红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)灯光的亮度控制信号，通过改变每个通道的PWM数值，可以调整对应颜色灯光的亮度；PWM是一种脉宽调制技术，通过改变信号的脉冲宽度来控制信号的平均功率，从而实现对灯光亮度的控制；PWM数值越大，对应灯光的亮度就越高，数值越小，亮度越低，通过调整R_DAT、G_DAT、B_DAT的数值，可以实现对彩色灯光的亮度和颜色的控制。

所述单片机编程电路包含编程软件，编程软件在程序运行中产生随机数T_DAT，以8bits数值范围0-255为例，将随机数确定为R_DAT、G_DAT、B_DAT，三者之一；再根据该随机数占最大数值(如8bits数据255)的百分比T_DAT/255，以及(255-T_DAT)的数值，确定其余两个PWM(脉宽调制)数据：((255-T_DAT)*T_DAT/255)为未赋值之一，(255-T_DAT-(255-T_DAT)*T_DAT/255)为另一个未赋值；使三者之和为最大数值(R_DAT+G_DAT+B_DAT＝255)；该最大数值可以是更大的数据，如10bits数据1023，16bits数据65535，计算方法类似；所述单片机编程电路分别输出红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的PWM(脉宽调制)信号，以8bits为例，PWM(脉宽调制)信号占空比分别为：PWM_R＝(R_DAT)/255，PWM_G＝(G_DAT)/255，PWM_B＝(B_DAT)/255；PWM(脉宽调制)占空比信号控制电子电路使红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)发光体LED发光，占空比高电平使发光体LED通电发光，占空比低电平使发光体LED断电熄灭，即可控制发光体LED的发光亮度；

当工作时，第1步，关灯：输出PWM_R＝0,PWM_G＝0,PWM_B＝0；第2步，更改下次开灯的PWM(脉宽调制)控制数据：T_DAT循环赋值R_DAT、G_DAT、B_DAT三者之一；第3步，计算T_DAT/255，((255-T_DAT)*T_DAT/255)赋值第2步未赋值的之一，(255-T_DAT-(255-T_DAT)*T_DAT/255)为另一个未赋值。使R_DAT+G_DAT+B_DAT＝255。保存新的R_DAT、G_DAT、B_DAT数据值，为下次开启灯光做准备；单片机持续工作，响应开关状态，在开启灯光时控制RGB彩色LED的随机变光，实现灯光随机多彩的效果。

工作原理：单片机电路1通过检测开关电路3的状态来判断是否需要开启或关闭灯光；本实施例为轻触开关，关灯状态按轻触开关，单片机U1输出开灯指令，单片机产生随机数作为PWM占空比，输出PWM脉宽调制控制信号，即是输出控制红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)灯珠亮度占空比分别为PWM_R、PWM_G、PWM_B的脉冲信号，分别控制NMOS管Q1、Q2、Q3的通断状态，从而控制RGB彩色LED灯珠电路5的LED灯珠的亮度，红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)不同的亮度组合出不同的颜色；亮灯状态按轻触开关，单片机U1输出关灯指令，单片机设置PWM占空比为0，输出PWM脉宽调制控制信号，即是输出控制红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)灯珠亮度占空比分别为PWM_R＝0、PWM_G＝0、PWM_B＝0的0电平信号，控制NMOS管Q1、Q2、Q3断开，RGB彩色LED灯珠电路5的LED灯珠熄灭关灯；在关闭灯光后，重新计算设置单片机的PWM输出参数，保存新的PWM数据值，为下次开启灯光做准备；单片机持续工作，响应开关状态，在开启灯光时控制RGB彩色LED的随机变光，实现灯光随机多彩的效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种随机变光的灯光电路，其特征在于，包括单片机电路(1)、电源电路(2)、开关电路(3)、PWM输出控制电路(4)和RGB彩色LED灯珠电路(5)；

所述单片机电路(1)分别与所述开关电路(3)、电源电路(2)、PWM输出控制电路(4)电连接；

所述电源电路(2)与RGB彩色LED灯珠电路(5)电连接；

所述PWM输出控制电路(4)与RGB彩色LED灯珠电路(5)电连接。

2.根据权利要求1所述的随机变光的灯光电路，其特征在于，所述单片机电路(1)包括单片机U1；

所述单片机U1与开关电路(3)连接；

所述单片机U1与开关电路(3)均连接地线。

3.根据权利要求2所述的随机变光的灯光电路，其特征在于，所述电源电路(2)包括电源BAT，所述电源BAT与单片机U1连接，为单片机U1提供工作电压；电源BAT连接地线。

4.根据权利要求3所述的随机变光的灯光电路，其特征在于，所述PWM输出控制电路(4)包括第一控制电路、第二控制电路和第三控制电路；三组控制电路独立并行且均与单片机U1连接，三组控制电路结构相同。

5.根据权利要求4所述的随机变光的灯光电路，其特征在于，所述第一控制电路包括NMOS管Q1、电阻R1、电阻R4、电阻R7；第二控制电路包括NMOS管Q2、电阻R2、电阻R5、电阻R8；第三控制电路包括NMOS管Q3、电阻R3、电阻R6、电阻R9；

所述电阻R1与单片机U1连接，且电阻R1与NMOS管Q1的栅极连接；

所述电阻R4与NMOS管Q1的栅极连接，且电阻R4与地线连接；

所述电阻R7与NMOS管Q1的漏极连接，且电阻R7与RGB彩色LED灯珠电路(5)连接。

6.根据权利要求5所述的随机变光的灯光电路，其特征在于，所述RGB彩色LED灯珠电路(5)包括第一灯珠组、第二灯珠组和第三灯珠组；所述第一灯珠组、第二灯珠组和第三灯珠组结构相同且独立并行，均与电源BAT正极连接。

7.根据权利要求6所述的随机变光的灯光电路，其特征在于，所述第一灯珠组包括红色灯珠R、绿色灯珠G和蓝色灯珠B；

所述红色灯珠R与电阻R7连接；

所述绿色灯珠G与电阻R8连接；

所述蓝色灯珠B与电阻R9连接。

8.一种随机变光的灯光电路的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7中的任一项所述的随机变光的灯光电路中，所述方法包括以下步骤：

单片机电路初始化，包括设置PWM输出参数、开关状态；

检测开关电路的状态，判断是否需要开启或关闭灯光；

如果需要开启灯光，则单片机产生随机数作为PWM占空比，并将控制指令输出到PWM输出控制电路；

PWM输出控制电路接收到PWM信号后，根据占空比控制RGB彩色LED灯珠的亮度；

开启灯光后，检测开关电路的状态，判断是否需要开启或关闭灯光；

如果需要关闭灯光，则单片机设置PWM占空比为0，并将控制指令输出到PWM输出控制电路；

重新设置单片机的PWM输出参数，保存新的PWM数据值；

通过开关电路切换状态，实现开启或者关闭灯光，单片机持续工作，响应开关状态，在开启灯光时控制RGB彩色LED的随机变光。