一種PWM調光調色LED燈的製作方法
2023-04-24 17:45:11
本發明涉及家電領域，尤其涉及一種pwm調光調色led燈。
背景技術：
智能家電，就是將微處理器、傳感器技術、網絡通信技術引入家電設備後形成的家電產品，具有自動感知住宅空間狀態和家電自身狀態、家電服務狀態，能夠自動控制及接收住宅用戶在住宅內或遠程的控制指令；同時，智能家電作為智能家居的組成部分，能夠與住宅內其它家電和家居、設施互聯組成系統，實現智能家居功能，而這就形成了物聯網中的一個最具體的應用，隨著人類應用需求和家電智能化的不斷發展，其內容將會更加豐富，而最能融入人類日常生活的智能家電就是led燈具，當然，根據實際應用環境的不同智能家電的功能也會有所差異，但智能家電一般應具備以下基本功能：通信功能、智能程序控制功能、交互式控制等，其中的最基本功課，就是無線操控功能，在智能家居系統與物聯網應用中，led燈也是最能體現智能控制、遠端控制、無線控制的家電之一。
隨著光電技術的快速進步，以及中國大陸對新能源產業的重視加大，具備環保、節能特性的led照明產業正迅速成為最熱門的產業之一，根據中國國家半導體照明工程研發及產業聯盟提供的數據顯示，2009年中國led照明工業銷售產值達600億元人民幣，同比增長30％以上，使中國成為全球led產業發展最快的區域之一，中國的led製造實力與製造水平也扮演全球的領先角色，led燈之所以能夠受到市場乃至人們的青睞，是因為它的發光率非常高，能夠達到801m/w，在相同的照度情況下能節電80％以上，在很大的程度上就起到了節能的作用，led燈的色溫有很多種，各種色溫的顯色性非常好，顯色的指數也非常的高，可以根據終端用戶的使用場景進行選擇與調配，led燈的emi符合全球的指標，功率因數大於等於0.9，二諧波失真小於等於20％，能夠降低供應電路的電能的損耗，減少對線路的損害，不會對電網造成汙染，led燈的全電壓範圍指數是在85v至264v之間，這保證了led燈的亮度和使用壽命比較不會受電壓波動的影響，使led燈幾乎能夠在全球範圍內使用，led燈沒有輻射，其燈內部沒有汞等等危害物質，對人體較為安全，led燈是純正的直流工作，不會因交流切換出現頻閃的現象，這就消除了燈具使用過程中因頻閃而引起視覺疲勞現象。
目前，人們通過用手觸動在燈具上的開關進行對燈具的控制，使用起來非常不方便，如果能藉助人們手中的智慧型手機進行對燈具的控制，便能給生活帶來很大的方便。通過手機簡訊等對燈具進行控制則需要用戶支付流量費用。
技術實現要素：
本發明旨在提供一種pwm調光調色led燈。
為實現上述技術目的，本發明採用以下技術方案，一種pwm調光調色led燈，包括手機app模塊、藍牙通信模塊、數模轉換器、pwm控制模塊和led燈，所述的led燈為rgbled燈，手機app模塊與藍牙通信模塊無線連接，藍牙通信模塊連接數模轉換器，數模轉換器連接pwm控制模塊，pwm控制模塊連接led燈，藍牙通信模塊接收到手機app的控制信號後通過數模轉換器輸出信號給pwm控制模塊，藍牙通信模塊採用藍牙跳頻算法與手機app模塊進行數據傳輸，將藍牙通信跳頻算法寫入手機app以及藍牙通信模塊，以確保手機app與藍牙通信模塊的收發信息一致通信模塊才能相互通信，pwm控制模塊通過改變led燈的佔空比調節led燈的顏色和亮度，首先確定led色品坐標與佔空比的關係，改變驅動led的pwm佔空比，其led色品坐標基本不發生改變，而光通量相應地線性變化且光通量的比值等於佔空比的比值，所以工程上為了討論問題的方便，近似認為光通量與佔空比成正比例函數關係，結合格拉斯曼顏色混合定律有：
ym＝dryr+dgyg+dbyb.(1)；
根據加混色原理和cie色度計算方法，佔空比分別dr、dg、db時，光源r、g、b混光後的色品坐標滿足：
式中xm、ym、zm是混合光源m的三刺激值，yr、yg、yb為光源r、g、b滿電流工作下的y刺激值；cr＝yr/yr、cg＝yg/yg、cb＝yb/yb為光源r、g、b滿電流工作下的三刺激值之和，在cie-1931標準色度系統中刺激值y等於光通量，在pwm調光下，佔空比是控制led色品坐標的唯一因素，若期望的光通量為ym，期望的色品坐標為(x，y)，把佔空比當作未知數，則三通道的佔空比可結合式(1)、(2)求得：
理論上在三角形rgb中的光通量的取值範圍為[0，yr+yg+yb]，然而採用pwm調光時，光通量受佔空比的約束，不能實現理論上的取值範圍，在調光過程，不同色品坐標的混合光，其rgb三基色的比例不同，只有佔空比比例為1∶1∶1的混合光其佔空比才可以同時達到100％，此時光通量的取值範圍為0～yr+yg+yb，其他混合光的光通量取值範圍則小於此範圍，每組色品坐標都有對應的最大光通量，從實際意義出發，pwm的佔空比應該滿足dr≤1，dg≤1，db≤1，把ym當作目標函數，對(3)式進行變形可得
混合光的光通量應該同時滿足(4)～(6)式，通過進一步地色度學和代數計算可知，當混合光led坐標位於靠近紅光的區域時，紅光的佔空比最大，此時(4)式所描述的光通量取值範圍最小，所以預期光通量只需滿足(4)式即可，其餘光通量只需分別滿足(5)、(6)式即可，另外，由於日光軌跡的色品坐標與相關色溫tcp存在明確的函數關係，可根據相關色溫求得對應日光的色品坐標，再通過(3)式所確定的佔空比和色品坐標的函數關係，直接建立佔空比與相關色溫的函數關係，日光軌跡的色品坐標有以下關係：
在相關色溫tcp已知的情況下，可通過下式計算典型日光的色品坐標。
當4000k≤tcp≤7000k時：
當7000k≤tcp≤25000k時：
使用時設定好相關色溫和光通量，即可通過(7)、(8)式計算出對應的色品坐標，再結合預期光通量代入(3)式求得對應的佔空比。
進一步地，所述藍牙通信模塊通過高壓電源直接驅動，藍牙通信模塊配有識別器。
進一步地，所述的的藍牙通信模塊採用bk3260晶片。
進一步地，若需要4000k相關色溫、80lm的日光，根據(7)、(8)式計算出對應的色品坐標為(0.3823，0.3838)，結合預期光通量代入(3)式求得對應的佔空比為dr＝68.64％、dg＝83.64％、db＝14.46％。
本發明通過算法晶片及電路可以直接將需要的led光通過輸入相應的參數反推算出對應的佔空比，在調節佔空比的情況下對顏色、光照進行動態的調節，pwm調光的優點是具有調光更精準，色彩變幻更快，調光的色彩更亮麗、調光的模式比傳統模式有更多的色彩變化，同時燈具發熱低，效率更高。
附圖說明
圖1是本發明的示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
在本發明的描述中，除非另有規定和限定，需要說明的是，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
下面參照圖1描述根據本發明實施例的一種pwm調光調色led燈，包括手機app模塊、藍牙通信模塊、數模轉換器、pwm控制模塊和led燈，所述的led燈為rgbled燈，手機app模塊與藍牙通信模塊無線連接，藍牙通信模塊連接數模轉換器，數模轉換器連接pwm控制模塊，pwm控制模塊連接led燈，藍牙通信模塊接收到手機app的控制信號後通過數模轉換器輸出信號給pwm控制模塊，藍牙通信模塊採用藍牙跳頻算法與手機app模塊進行數據傳輸，將藍牙通信跳頻算法寫入手機app以及藍牙通信模塊，以確保手機app與藍牙通信模塊的收發信息一致通信模塊才能相互通信，pwm控制模塊通過改變led燈的佔空比調節led燈的顏色和亮度，首先確定led色品坐標與佔空比的關係，改變驅動led的pwm佔空比，其led色品坐標基本不發生改變，而光通量相應地線性變化且光通量的比值等於佔空比的比值，所以工程上為了討論問題的方便，近似認為光通量與佔空比成正比例函數關係，結合格拉斯曼顏色混合定律有：
ym＝dryr+dgyg+dbyb.(1)；
根據加混色原理和cie色度計算方法，佔空比分別dr、dg、db時，光源r、g、b混光後的色品坐標滿足：
式中xm、ym、zm是混合光源m的三刺激值，yr、yg、yb為光源r、g、b滿電流工作下的y刺激值；cr＝yr/yr、cg＝yg/yg、cb＝yb/yb為光源r、g、b滿電流工作下的三刺激值之和，在cie-1931標準色度系統中刺激值y等於光通量，在pwm調光下，佔空比是控制led色品坐標的唯一因素，若期望的光通量為ym，期望的色品坐標為(x，y)，把佔空比當作未知數，則三通道的佔空比可結合式(1)、(2)求得：
理論上在三角形rgb中的光通量的取值範圍為[0，yr+yg+yb]，然而採用pwm調光時，光通量受佔空比的約束，不能實現理論上的取值範圍，在調光過程，不同色品坐標的混合光，其rgb三基色的比例不同，只有佔空比比例為1：1：1的混合光其佔空比才可以同時達到100％，此時光通量的取值範圍為0～yr+yg+yb，其他混合光的光通量取值範圍則小於此範圍，每組色品坐標都有對應的最大光通量，從實際意義出發，pwm的佔空比應該滿足dr≤1，dg≤1，db≤1，把ym當作目標函數，對(3)式進行變形可得
混合光的光通量應該同時滿足(4)～(6)式，通過進一步地色度學和代數計算可知，當混合光led坐標位於靠近紅光的區域時，紅光的佔空比最大，此時(4)式所描述的光通量取值範圍最小，所以預期光通量只需滿足(4)式即可，其餘光通量只需分別滿足(5)、(6)式即可，另外，由於日光軌跡的色品坐標與相關色溫tcp存在明確的函數關係，可根據相關色溫求得對應日光的色品坐標，再通過(3)式所確定的佔空比和色品坐標的函數關係，直接建立佔空比與相關色溫的函數關係，日光軌跡的色品坐標有以下關係：
在相關色溫tcp已知的情況下，可通過下式計算典型日光的色品坐標。
當4000k≤tcp≤7000k時：
當7000k≤tcp≤25000k時：
使用時設定好相關色溫和光通量，即可通過(7)、(8)式計算出對應的色品坐標，再結合預期光通量代入(3)式求得對應的佔空比。
進一步地，所述藍牙通信模塊通過高壓電源直接驅動，藍牙通信模塊配有識別器。
進一步地，所述的的藍牙通信模塊採用bk3260晶片。
進一步地，若需要4000k相關色溫、80lm的日光，根據(7)、(8)式計算出對應的色品坐標為(0.3823，0.3838)，結合預期光通量代入(3)式求得對應的佔空比為dr＝68.64％、dg＝83.64％、db＝14.46％。
本發明通過算法晶片及電路可以直接將需要的led光通過輸入相應的參數反推算出對應的佔空比，在調節佔空比的情況下對顏色、光照進行動態的調節，pwm調光的優點是具有調光更精準，色彩變幻更快，調光的色彩更亮麗、調光的模式比傳統模式有更多的色彩變化，同時燈具發熱低，效率更高。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。