CN209949472U - 一种led灯调光系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LED灯调光系统，包括依次连接的调光模块、恒流驱动模块和LED灯显示模块，所述调光模块包括指数调光引擎、线性调光器、乘法器、Σ‑Δ调制器；所述调光模块通过将输入的强度挡数和调光数值转化为亮度值数字信号，并将亮度值数字信号转为PDM信号，所述调光模块输出PDM信号驱动恒流驱动模块输出相应的电流，从而驱动LED灯显示模块工作。本实用新型结构简单，成本低，通过采用调光模块中的各结构实现了将PDM信号作为驱动信号，使LED灯亮度和色彩的调整过程自然、变化过程柔和避免低频闪烁的现象，提高了驱动信号的稳定性和抗干扰性，保证了LED灯亮度和色彩调节过程可顺利完成。
Description
技术领域
本实用新型涉及发光二极管(Low Emitting Diode，LED)照明领域，特别是一种LED灯调光系统。
背景技术
RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色，这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一。
RGB三色报警LED灯是医用监护机上一个重要部件，目前RGB三色报警LED灯的调光方式主要采用模拟的恒流控制方法和PWM信号控制，存在颜色变化相对单调；单种颜色的亮度调节过程中LED灯颜色变化不够平滑；输出的驱动信号抗干扰性差；低频电流引起闪烁现象等问题。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种LED灯调光系统，通过调节LED灯的强度值和调光值，使LED灯在调节过程中平滑地变化。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种LED灯调光系统，包括依次连接的调光模块、恒流驱动模块和LED灯显示模块，其特征在于：所述调光模块包括指数调光引擎、线性调光器、乘法器、Σ-Δ调制器；
所述指数调光引擎用于将接收的强度挡数的数字信号转化为强度值数字信号，并将强度值数字信号发给乘法器；
所述线性调光器用于将接收的调光数值数字信号转化为调光值数字信号，并将调光值数字信号发给乘法器；
所述乘法器用于将接收的强度值和调光值数字信号进行相乘得到亮度值数字信号，并将亮度值数字信号发送给Σ-Δ调制器；
所述Σ-Δ调制器用于将所接收的亮度值数字信号转为PDM信号，并将该PDM信号发送给恒流驱动模块；
所述恒流驱动模块依据PDM信号指令驱动LED灯显示模块工作。
进一步，所述调光模块还包括看门狗，所述看门狗串联在Σ-Δ调制器和恒流驱动模块之间。
进一步，所述调光模块还包括打包器，所述打包器串联在Σ-Δ调制器和恒流驱动模块之间。
进一步，所述打包器内部包括断开时间计数器、接通时间计数器、FIFO存储器以及输出发生器，所述断开时间计数器和所述接通时间计数器的输入端与Σ-Δ调制器的输出端连接，所述断开时间计数器的输出端与FIFO存储器的第一输入端连接和所述接通时间计数器的输出端与FIFO存储器的第二输入端连接，所述FIFO存储器的输出端与输出发生器的输入端连接，所述输出发生器的输出端与和恒流驱动模块的输入端连接。
本实用新型的有益效果是：结构简单，成本低，通过采用调光模块中的各结构实现了将PDM信号作为驱动信号，使LED灯亮度和色彩的调整过程自然、变化过程柔和避免低频闪烁的现象，提高了驱动信号的稳定性和抗干扰性，保证了LED灯亮度和色彩调节过程可顺利完成。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型实施例提供的第一种调光系统的结构框图；
图2是本实用新型实施例提供的第二种调光系统的结构框图；
图3是本实用新型实施例提供的第三种调光系统的结构框图；
图4是本实用新型实施例提供的打包器的结构框图；
图5是本实用新型实施例提供的第四种调光系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。
参照图1，为第一种较优的实施方式，一种LED灯调光系统，包括依次连接的调光模块1、恒流驱动模块2和LED灯显示模块3，所述调光模块1包括指数调光引擎11、线性调光器12、乘法器13、Σ-Δ调制器14；
所述指数调光引擎11用于将接收的强度挡数的数字信号转化为强度值数字信号，并将强度值数字信号发给乘法器13；
所述线性调光器12用于将接收的调光数值数字信号转化为调光值数字信号，并将调光值数字信号发给乘法器13；
所述乘法器13用于将接收的强度值和调光值数字信号进行相乘得到亮度值数字信号，并将亮度值数字信号发送给Σ-Δ调制器14；
所述Σ-Δ调制器14用于将所接收的亮度值数字信号转为PDM信号，并将该PDM信号发送给恒流驱动模块2；
所述恒流驱动模块2依据PDM信号指令驱动LED灯显示模块3工作。
本实施例中，所述调光模块1可采用英飞凌XMC1300控制器，其内部包括调光模块1所包括的结构。
将Σ-Δ调制器14输出的PDM信号作为驱动信号，发送给恒流驱动模块2，驱动恒流驱动模块2输出设定的电流信号，从而驱动LED灯显示模块3中的LED灯按照输入的要求进行变化；采用PDM作为脉冲信号，其脉宽恒定，通过改变周期，实现调光，同时PDM信号频率较高，EMI特性更好，不容易产生低频闪烁，其中恒流驱动模块2采用了芯片型号为BCR421的线性驱动芯片，该芯片支持最高25KHz频率的PDM信号输入，最高输入40V电压，其输出电流可在10～350mA内进行调节。
在本实施例中，所述亮度值信号由下面所示的公式计算所得：亮度值G(brightness level)＝调光值(dimming level)*强度值(intensity level)，本实施例中，其中调光值(dimming level)用于改变总体亮度；强度值(intensity level)用于确定颜色级别；LED灯可采用红、绿或蓝的颜色，一个所述Σ-Δ调制器14输出PDM信号仅能调节一个LED灯，即图2中所示的是调节一个LED灯的电路连接结构。
参照图2，为第二种较优的实施方式以及结构框图，其与第一种实施方式区别在于所述调光模块1还包括看门狗15，所述看门狗15串联在Σ-Δ调制器14和恒流驱动模块2之间，用于监测Σ-Δ调制器14输出的PDM信号频率是否低于预设值fa；若低于fa，看门狗15则将Σ-Δ调制器14输出的PDM信号频率提高至大于或等于fa。
采用看门狗15来提高PDM信号的频率，其具体过程为：在PDM信号中，看门狗15由检测到第一个高电平的下降沿时开始计时，当计时达到t1时，仍然未检测到下一周期的高电平下降沿时，则看门狗15定时器溢出，在PDM信号中的两两高电平之间强制将信号拉高，增加一个高电平信号，增加后，再重复上述检测过程，直到在t1内可检测到有下一周期的高电平下降沿时，则不再添加高电平信号，其中
增加看门狗15，可对Σ-Δ调制器14输出的PDM信号进行监控，在较低亮度值下，PDM信号中的高电平时间少，且间隔较远，容易产生低频闪烁。理论上频率高于36Hz以上人眼就难分辨，而实际频率需高于50Hz时，人眼才感觉不到；当频率达到3KHz时为最佳照明频率；当频率达到10K～50K时，即使是高分辨率摄像头也捕捉不到闪烁，由此可得，fa最小需设定为50Hz，则所述
从而可进一步保证其输出的PDM信号不会过低，杜绝产生闪烁的现象，同时在本实施例中，所述调光模块1也可采用英飞凌XMC1300控制器，其内部也包括看门狗15结构。
参照图3，为第三种较优的实施方式以及结构框图，其与第一种实施方式区别在于所述调光模块1还包括打包器16，所述打包器16串联在Σ-Δ调制器14和恒流驱动模块2之间，所述打包器16用于监测Σ-Δ调制器14输出的PDM信号是否高于预设值fb；若高于fb，打包器16则将Σ-Δ调制器14输出的PDM信号进行合并使其频率降低至小于或等于fb。
采用打包器16来提高PDM信号的频率，其具体过程为：将PDM信号的频率降至原来频率的
同时保持PDM信号的占空比不变，使输出的驱动信号PDM信号频率不低于预设值fb。
设定输入打包器16PDM信号的频率为f；当fb+k*100＜f≤fb+(k+1)*100时，则k4＝k+2；其中k为自然数并依次从零开始取。
参照图4，所述打包器16内部包括断开时间计数器161、接通时间计数器162、FIFO存储器163(First Input First Output，指先进先出)以及输出发生器164，所述断开时间计数器161和所述接通时间计数器162的输入端与Σ-Δ调制器14的输出端连接，所述断开时间计数器161的输出端与FIFO存储器163的第一输入端连接和所述接通时间计数器162的输出端与FIFO存储器163的第二输入端连接，所述FIFO存储器163的输出端与输出发生器164的输入端连接，所述输出发生器164的输出端与和恒流驱动模块2的输入端连接，所述断开时间计数器161用于计算输入打包器16的PDM信号每一个周期内的低电平信号数量，并将计算结果发生给FIFO存储器163，所述接通时间计数器162用于计算输入打包器16的PDM信号每一个周期内的高电平信号数量，并将计算结果发生给FIFO存储器163，若断开时间计数器161或接通时间计数器162的计数值达到了用户设定的比较值，这两个计数器都会复位并重新开始计数。在计数器复位之前，其计数值被加载到一个FIFO存储器163中，输出发生器164从FIFO存储器163中交替地逐一取出这两个计数值，按照设定的程序将信号进行合并，并将合并后的PDM信号发送给恒流驱动模块2。
采用打包器16对Σ-Δ调制器14输出的PDM信号进行监控，可避免输出PDM信号频率过高，造成恒流驱动模块2的开关电路切换过于频繁，以减小外部开关电路的负载和改善EMC性能，同时在本实施例中，所述调光模块1也可采用英飞凌XMC1300控制器，其内部也包括打包器16结构。
参照图5，为第四种较优的实施方式以及结构框图，其与第一种实施方式区别在于在所述调光模块1还包括看门狗15和打包器16，所述看门狗15和打包器16依次串联在Σ-Δ调制器14和恒流驱动模块2之间。
第四种较优的实施方式中在结构上即Σ-Δ调制器14和恒流驱动模块2之间还依次连接有看门狗15和打包器16，同时采用看门狗15和打包器16，则可同时对Σ-Δ调制器14输出的PDM信号频率进行监测，不仅可避免频率过低，同时也避免频率过高，其中看门狗15和打包器16的工作原理及采取措施分别与第二种和第三种实施方式相同，同时在本实施例中，所述调光模块1也可采用英飞凌XMC1300控制器，其内部也包括看门狗15和打包器16结构。
以上所述，只是本实用新型的较佳实施方式而已，但本实用新型并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种LED灯调光系统，包括依次连接的调光模块(1)、恒流驱动模块(2)和LED灯显示模块(3)，其特征在于：所述调光模块(1)包括指数调光引擎(11)、线性调光器(12)、乘法器(13)、Σ-Δ调制器(14)；
所述指数调光引擎(11)用于将接收的强度挡数的数字信号转化为强度值数字信号，并将强度值数字信号发给乘法器(13)；
所述线性调光器(12)用于将接收的调光数值数字信号转化为调光值数字信号，并将调光值数字信号发给乘法器(13)；
所述乘法器(13)用于将接收的强度值和调光值数字信号进行相乘得到亮度值数字信号，并将亮度值数字信号发送给Σ-Δ调制器(14)；
所述Σ-Δ调制器(14)用于将所接收的亮度值数字信号转为PDM信号，并将该PDM信号发送给恒流驱动模块(2)；
所述恒流驱动模块(2)依据PDM信号指令驱动LED灯显示模块(3)工作。
2.根据权利要求1所述的LED灯调光系统，其特征在于：所述调光模块(1)还包括看门狗(15)，所述看门狗(15)串联在Σ-Δ调制器(14)和恒流驱动模块(2)之间。
3.根据权利要求1所述的LED灯调光系统，其特征在于：所述调光模块(1)还包括打包器(16)，所述打包器(16)串联在Σ-Δ调制器(14)和恒流驱动模块(2)之间。
4.根据权利要求3所述的LED灯调光系统，其特征在于：所述打包器(16)内部包括断开时间计数器(161)、接通时间计数器(162)、FIFO存储器(163)以及输出发生器(164)，所述断开时间计数器(161)和所述接通时间计数器(162)的输入端与Σ-Δ调制器(14)的输出端连接，所述断开时间计数器(161)的输出端与FIFO存储器(163)的第一输入端连接和所述接通时间计数器(162)的输出端与FIFO存储器(163)的第二输入端连接，所述FIFO存储器(163)的输出端与输出发生器(164)的输入端连接，所述输出发生器(164)的输出端与和恒流驱动模块(2)的输入端连接。
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