基於發光二極體的調光調色系統的製作方法

2023-08-01 21:30:51 2

專利名稱：基於發光二極體的調光調色系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及光電技術領域，特別是涉及一種基於發光二極體(LED)的調光調色系 統。
背景技術：
光電器件生活的各個領域有著廣泛的應用。光電器件主要包括，利用半導體光敏 特性工作的光電導器件，利用半導體或有機材料的光電效應工作的光伏器件，半導體發光 器件，以及利用半導體薄膜三極體(TFT)調節或驅動各類物質光性能的顯示器件。其中常 見的發光器件有發光二極體(LED)、光電電晶體、TFT-IXD液晶顯示器件、LED平板顯示器件 等。此外還有AMIXD寬溫液晶顯示屏，又叫主動式矩陣(Active Matrix)液晶顯示器。半導體照明產業可謂方興未艾，其中LED照明技術的集成應用更展示了 LED照明 的璀璨前景。LED照明由於其節電、環保、長壽命，而被公認為下一帶照明技術。LED最有代 表性的應用領域包括室外景觀照明、信息顯示、室內功能照明、指示。在公園、場館、綠地、廣 場、重大活動等場所應用的LED燈等。LED照明技術的應用在越來越趨向於靈活性和多樣性 的同時，對LED照明產品在裝飾性和娛樂性方面的要求也越來越受到重視和提高。

發明內容
本發明的目的在於提供一種基於發光二極體的調光調色系統，能夠靈活地調節亮 度和顏色，既可分別調節顏色或亮度，又可在改變顏色或亮度的同時，改變亮度或顏色。為達到上述目的，本發明提供的一種基於發光二極體的調光調色系統，包括控制 單元、LED驅動單元和三基色LED發光單元，所述控制單元根據由亮度值輸入裝置和/或顏 色值輸入裝置輸入的亮度和/或顏色值，生成PMW驅動信號，輸出至所述LED驅動單元，驅 動所述三基色LED發光單元發出對應亮度和顏色的光。可選的，所述系統還包括太陽能供電單元。可選的，所述太陽能供電單元包括太陽能電池板、充電電池和電源管理模塊。可選的，所述電源管理模塊包括過衝保護電路和過放保護電路。可選的，所述控制單元包括A/D轉換模塊、計算模塊和三基色PWM驅動信號輸出模 塊。可選的，所述亮度值輸入裝置和顏色值輸入裝置包括旋鈕電位器或數控電位器。
可選的，所述控制單元為微處理器MCUo可選的，所述微處理器為單片機，型號為合泰公司生產的HT46R064。可選的，所述PWM驅動信號的工作頻率大於IOOHz。可選的，所述三基色PWM驅動信號輸出模塊通過改變脈衝佔空比來調整LED驅動 電流。與現有技術相比，本發明的優點本發明的調光調色系統包括主控單片機(MCU)和LED驅動電路，採用太陽能電池供電，三基色LED混色發光，節能環保。利用主控MCU的AD轉換功能和脈衝調製控制功能， 調節三基色LED的驅動信號佔空比，以混合出所需的顏色。且色彩豐富，亮度、顏色過渡自 然，不會突變。本發明還可利用太陽能供電，不用頻繁更換電池，既節能環保，又方便使用。本發 明的調色功能，給家居生活增添了一道時尚氣息。


通過附圖中所示的本發明的優選實施例的更具體說明，本發明的上述及其它目 的、特徵和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。並未刻意按 比例繪製附圖，重點在於示出本發明的主旨。圖1為本發明的基於發光二極體的調光調色系統框圖；圖2為三基色發光二極體結構示意圖；圖3為控制單元示意圖；圖4為根據本發明實施例的主控MCU控制電路結構示意圖。所述示圖是示意性的，而非限制性的，在此不能過度限制本發明的保護範圍。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明 的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發 明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不 違背本發明內涵的情況下做類似推廣。因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。圖1為本發明的基於發光二極體的調光調色系統框圖。如圖1所示，本發明的基 於發光二極體的調光調色系統包括控制單元(主控制器MCU)、LED驅動單元和RGB (紅、綠、 藍)三基色LED發光單元，所述控制單元根據由亮度值輸入裝置和/或顏色值輸入裝置輸 入的亮度和/或顏色值，生成PMW(脈衝寬度調製)驅動信號，輸出至所述LED驅動單元，驅 動所述RGB三基色LED發光單元發出對應亮度和顏色的光。上述亮度值輸入裝置和顏色值 輸入裝置可以是旋鈕電位器或數控電位器。圖2為三基色發光二極體結構示意圖。如圖4所示，三基色LED內集成了紅、綠、 藍三顆獨立的LED晶片。通過混色原理，驅動電路配置不同比例的三基色，以混合出所需的 任意顏色。本發明採用RGB三基色LED作為照明器件。LED具有節能、環保、壽命長、體積小 等優點，被稱為第四代照明光源或綠色光源，特別適用於對功耗嚴格要求的太陽能產品。本實施例中，本發明的基於發光二極體的調光調色系統還包括太陽能供電單元， 太陽能作為一種既節能又環保、可再生的新能源已得到廣泛應用。它具有許多優點取之不 盡，用之不竭，無汙染，方便獲得，成本低廉。所述太陽能供電單元包括太陽能電池板、充電 電池和電源管理模塊。本發明採用內置可充電電池為儲能設備，將太陽能經過光電轉換為 電能儲存起來，為整個系統供電。無需頻繁更換電池，既經濟又符合環保要求。電源管理模 塊包括過衝保護電路和過放保護電路。為使內置充電電池安全使用，必須對電池進行過充、 過放保護。當電池快充滿電後，自動轉為涓流充電，以保護電池不會因過充而縮短壽命。當 電池達到過放電壓點時，系統停止工作，以保護電池不會因過放電而縮短壽命。
本發明的控制單元為系統的控制核心，根據R、G、B三基色的混色原理，來實現調 色功能。控制單元為微處理器MCU。圖3為控制單元示意圖。如圖3所示，控制單元包括 A/D轉換模塊、計算模塊和三基色PWM驅動信號輸出模塊。圖4為根據本發明實施例的主控 MCU控制電路結構示意圖。在本實施例中，所述微處理器為單片機，型號選為合泰公司生產 的HT46R064。其功能框圖如圖4所示。A/D轉換模塊將顏色和亮度值輸入裝置輸入的顏色 和亮度值轉換為數字量，計算旋鈕當前的電阻值與總電阻值之比，可判斷出旋鈕此時所指 示的亮度區與顏色區。MCU的計算模塊將亮度佔空比從0%到100%均分，同時將R、G、B三 路驅動信號的佔空比也從0%到100%均分。再結合兩個旋鈕所指向的亮度區與顏色區，將 亮度值與顏色值相乘，即得出已被亮度調製的顏色值。在得出已被亮度調製的顏色值後，根 據三基色混色原理，MCU的三基色PWM驅動信號輸出模塊調整R、G、B三路驅動信號的佔空 比，產生三路脈寬調製PWM信號，三基色PWM驅動信號輸出模塊通過改變脈衝佔空比來調整 LED驅動電流，分別驅動R、G、B三基色LED，以混合出所需的顏色。本發明採用數字脈衝寬度調製(PWM)的LED驅動方式，比調節電阻方式更加節能。 PWM通過改變脈衝佔空比，來調整LED驅動電流，實現LED的調光、調色控制。LED的發光亮 度正比於PWM的脈衝佔空比。PWM工作頻率大於100Hz，避免讓人眼感覺到LED閃爍現象。 在這種驅動方式下，可以在高度調光比範圍內保持LED的發光顏色不變。而且能夠靈活地 調節亮度和顏色，既可分別調節顏色或亮度，又可在改變顏色或亮度的同時，改變亮度或顏 色。同時，佔空比的值線性變化，使得調光、調色平穩自然過渡，不會出現亮度、顏色的跳變。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。任 何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的技 術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。 因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任 何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍內。
權利要求
1.一種基於發光二極體的調光調色系統，其特徵在於包括控制單元、LED驅動單元和 三基色LED發光單元，所述控制單元根據由亮度值輸入裝置和/或顏色值輸入裝置輸入的 亮度和/或顏色值，生成PMW驅動信號，輸出至所述LED驅動單元，驅動所述三基色LED發 光單元發出對應亮度和顏色的光。
2.如權利要求1所述的調光調色系統，其特徵在於所述系統還包括太陽能供電單元。
3.如權利要求2所述的調光調色系統，其特徵在於所述太陽能供電單元包括太陽能 電池板、充電電池和電源管理模塊。
4.如權利要求3所述的調光調色系統，其特徵在於所述電源管理模塊包括過衝保護 電路和過放保護電路。
5.如權利要求1所述的調光調色系統，其特徵在於所述控制單元包括A/D轉換模塊、 計算模塊和三基色PWM驅動信號輸出模塊。
6.如權利要求1所述的調光調色系統，其特徵在於所述亮度值輸入裝置和顏色值輸 入裝置包括旋鈕電位器或數控電位器。
7.如權利要求1所述的調光調色系統，其特徵在於所述控制單元為微處理器MCU。
8.如權利要求7所述的調光調色系統，其特徵在於所述微處理器為單片機，型號為合 泰公司生產的HT46R064。
9.如權利要求5所述的調光調色系統，其特徵在於所述PWM驅動信號的工作頻率大 於 IOOHz。
10.如權利要求5所述的調光調色系統，其特徵在於所述三基色PWM驅動信號輸出模 塊通過改變脈衝佔空比來調整LED驅動電流。
全文摘要
本發明公開了一種基於發光二極體的調光調色系統，包括控制單元、LED驅動單元和三基色LED發光單元，所述控制單元根據由亮度值輸入裝置和/或顏色值輸入裝置輸入的亮度和/或顏色值，生成PMW驅動信號，輸出至所述LED驅動單元，驅動所述三基色LED發光單元發出對應亮度和顏色的光。本發明的基於發光二極體的調光調色系統能夠靈活地調節亮度和顏色，既可分別調節顏色或亮度，又可在改變顏色或亮度的同時，改變亮度或顏色。
文檔編號F21S10/02GK102147093SQ20111004700
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者高鵬 申請人:高鵬