灯具、照明系统及灯具的色温调节方法与流程

本发明属于照明技术及自动控制技术领域，具体涉及一种灯具、相关的照明系统及灯具的色温调节方法。

背景技术

传统的普通户外灯具和led(发光二极管)户外灯具均为单色温，其色温不能应现场使用需求而调节，因此在客户选购或使用过程中存在光色色温的选择困扰。随着社会的进步及人类需求的不断细致化，色温调节的需求也在不断增长，主要体现在：一方面，因为冬夏天环境因素影响，在较为寒冷的环境里，大部分人的心理感知上需要周围光环境提供暖色光；而在较为酷热的环境里，大部分人的心理感知上需要周围光环境提供冷色。另一方面，在不同时期和不同地域人的感光环境要求不一样。然而，传统的led户外照明灯具均不能解决此类问题，导致在led户外灯具产品光色色温的选择上不能更加合理的变换，如需进行光色色温变化时就必须对产品进行换新，从而造成社会资源的重复投入或浪费。基于此，业界在不断探索相关的色温调节技术。

中国公开号为cn108040391a的发明专利申请公开了一种调节路灯系统中的路灯色温的方法，包括如下步骤：获取监控地区中多个位于交叉路口的路灯所在位置对应的能见度信息；根据所述能见度信息对应设置所述多个位于交叉路口的路灯的色温值；根据位于同一路段上的相邻两个所述交叉路口的路灯的色温值，按照等差数列设置该路段上的其余路灯的色温值；控制监控地区中的路灯的色温值调节至对应设置的色温值。该专利技术旨在实现路灯色温的调节，但存在以下不足：(1)没有就路灯色温调节本身公开切实可行的技术手段；(2)所述其余路灯的色温值是按照等差数列设置，不够合理。

中国公告号为cn207369357u的实用新型专利公开了一种调节出光色温和出光颜色的led驱动电路，其中调节出光色温的手段为：通过一个色温选择电路以切换的方式接通冷光源led或暖光源led，然后通过一个恒流驱动芯片驱动冷光源led亮度或暖光源led亮度。这种方式只能实现色温切换，即在某个时间段，只有某类led(冷光源或暖光源)被点亮，其不能实现冷光源与暖光源之间的融合调配，也就无法实现色温的无级调节。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种灯具，能够根据接收到的色温调节信息对色温进行调节。本发明的第一目的由以下技术方案实现：

一种灯具，其特征在于，包括灯组和色温调节装置，所述灯组包括若干冷色灯和若干暖色灯；所述色温调节装置包括：

主控模块，接收色温调节信息并根据接收的色温调节信息生成控制所述冷色灯的第一控制信息和控制所述暖色灯的第二控制信息；

冷色灯驱动模块，接收所述第一控制信息并根据第一控制信息输出冷色灯驱动信号；

暖色灯驱动模块，接收所述第二控制信息并根据第二控制信息输出暖色灯驱动信号。

作为具体的技术方案，所述主控模块接收所述色温调节信息并根据接收的色温调节信息生成控制所述冷色灯和所述暖色灯的冷暖光配比值；根据所述冷暖光配比值生成控制所述冷色灯的第一控制信息和控制所述暖色灯的第二控制信息。

作为具体的技术方案，所述主控模块根据色温调节信息确定匹配的色温值，再根据所述色温值计算得到与色温值适应的冷暖光配比值。

作为具体的技术方案，所述色温调节装置还包括温度传感模块，该温度传感模块检测所述灯组所在位置的温度并将所述温度传感信号作为所述色温调节信息发送至主控模块。

作为具体的技术方案，所述主控模块具有通信接口，该通信接口接收指令信号并将所述指令信号作为所述色温调节信息提供给主控模块。

作为具体的技术方案，所述所述主控模块包括cpu芯片、及cpu芯片外围的电源电路和晶振电路。

作为具体的技术方案，所述温度传感模块包括数字温度传感器。

作为具体的技术方案，所述数字温度传感器为具有i2c接口的数字温度传感芯片，该数字温度传感芯片的i2c接口与所述cpu的数字温度采集引脚连接。

作为具体的技术方案，所述温度传感模块包括ntc热敏电阻温度传感器。

作为具体的技术方案，所述ntc热敏电阻温度传感器为具有选择控制端的ntc热敏电阻温度传感电路，该ntc热敏电阻温度传感电路的输出连接所述cpu的热敏温度采集采集引脚。

作为具体的技术方案，所述冷色灯为冷色led灯，所述暖色灯为暖色led灯。

作为具体的技术方案，所述第一控制信息为第一pwm信号，所述第二控制信息为第二pwm信号；所述冷色灯驱动模块为冷色灯恒流驱动模块，所述暖色灯驱动模块为暖色灯恒流驱动模块。

作为具体的技术方案，所述冷色led灯恒流驱动模块及暖色led灯恒流驱动模块分别包括一个恒流驱动芯片。

作为具体的技术方案，所述冷色led灯恒流驱动模块及暖色led灯恒流驱动模块还分别包括放大电路，该放大电路设置于所述恒流驱动芯片的输出端。

作为具体的技术方案，所述冷色led灯恒流驱动模块及暖色led灯恒流驱动模块还分别包括续流二极管，并接于所述放大电路的输出端。

作为具体的技术方案，所述冷色led灯恒流驱动模块及暖色led灯恒流驱动模块还分别包括储能滤波电路，设置于所述续流二极管的输出端。

作为具体的技术方案，一个所述冷色灯和一个所述暖色灯组合成一个灯珠。

本发明的第二目的在于提供一种照明系统，能够根据接收到的色温调节信息对灯具色温进行调节。本发明的第二目的由以下技术方案实现：

一种照明系统，其特征在于，包括管控主机、通信网络及若干灯具，所述管控主机通过通信网络与若干灯具通信连接，所述灯具采用上文所述的灯具。

本发明的第三目的在于提供一种灯具的色温调节方法，能够根据接收到的色温调节信息对灯具色温进行调节。本发明的第三目的由以下技术方案实现：

一种色温调节方法，其特征在于，包括：

(1)将灯具的发光体配置为冷色灯与暖色灯结合分布的发光体；

(2)接收色温调节信息；

(3)根据接收的色温调节信息生成控制所述冷色灯的第一控制信息和控制所述暖色灯的第二控制信息；

(4)根据第一控制信息输出冷色灯驱动信号；根据第二控制信息输出暖色灯驱动信号。

作为具体的技术方案，所述步骤(3)具体为：接收所述色温调节信息并根据接收的色温调节信息生成控制所述冷色灯和所述暖色灯的冷暖光配比值；然后根据所述冷暖光配比值生成控制所述冷色灯的第一控制信息和控制所述暖色灯的第二控制信息。

作为具体的技术方案，步骤(3)中所述冷暖光配比值的获取方法为：根据色温调节信息确定匹配的色温值，再根据所述色温值计算得到与色温值适应的冷暖光配比值。

作为具体的技术方案，所述色温调节信息包括通过检测所述灯具所在位置的温度得到的温度传感信号。

作为具体的技术方案，所述色温调节信息包括直接接收的指令信息。

作为具体的技术方案，所述冷色灯为冷色led灯，所述暖色灯为暖色led灯。

作为具体的技术方案，所述第一控制信息为第一pwm信号，所述第二控制信息为第二pwm信号；所述冷色灯驱动信号为冷色led灯恒流驱动信号，所述暖色灯驱动信号为暖色led灯恒流驱动信号。

作为具体的技术方案，所述调节方法还包括对所述冷色led灯恒流驱动信号或暖色led灯恒流驱动信号进行放大的步骤。

本发明的有益效果在于：本发明可以根据环境温度等色温调节信息自适应地调整灯组中冷色灯和暖色灯，通过冷暖光配比实现灯具色温的调节。其中，主控模块接收到色温调节信息时经过分析判断输出两组控制信息，分别控制两路驱动模块的输出驱动信号，一组驱动信号控制暖色灯，另一组驱动信号控制冷色灯，当冷色灯电流值较暖色温组电流值大时，为冷色色温，当暖色灯电流值较冷色温组电流值大时，为暖色色温，当暖色灯电流值与冷色灯电流值一至时，为中段色温。特别的，当所取样的色温调节信息足够多的情况下，基本可以实现平滑式无级调节。

附图说明

图1为本发明实施例一中led灯组中冷色led灯和暖色led灯交错设置的一种示例图。

图2为本发明实施例一中色温调节装置的构成框图。

图3为本发明实施例一中色温调节装置中电源输入接头的示意图。

图4为本发明实施例一中色温调节装置中串行通信接口的示意图。

图5为本发明实施例一中色温调节装置中主控模块的电路原理图。

图6为本发明实施例一中色温调节装置中数字温度传感器的电路原理图。

图7为本发明实施例一中色温调节装置中ntc热敏电阻温度传感器的电路原理图。

图8为本发明实施例一中色温调节装置中冷色led灯恒流驱动模块的电路原理图。

图9为本发明实施例一中色温调节装置中暖色led灯恒流驱动模块的电路原理图。

图10为本发明实施例二提供的照明系统的构造示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

实施例一

本实施例针对led灯具进行描述，相应提供一种色温可调的led灯具，包括led灯组及色温调节装置。如图1所示，led灯组包括若干冷色led灯和若干暖色led灯，冷色led灯和暖色led灯交错布置在一圆形载体上，也可以是布置在长方形或其他形状的载体上。

如图2所示，所述调节装置包括：主控模块、冷色led灯恒流驱动模块、暖色led灯恒流驱动模块及温度传感模块。主控模块具有色温调节信息输入端、第一pwm信号(第一控制信息)输出端及第二pwm信号(第二控制信息)输出端，色温调节信息输入端用于接入色温调节信息；冷色led灯恒流驱动模块的控制端连接所述第一pwm信号输出端，驱动信号输出端连接所述冷色led灯；所述暖色led灯恒流驱动模块的控制端连接所述第二pwm信号输出端，驱动信号输出端连接所述暖色led灯。

主控模块用于接收色温调节信息并根据色温调节信息计算生成控制所述冷色led灯的第一pwm(pulsewidthmodulation,脉冲宽度调制)信号和控制所述暖色led灯的第二pwm信号；冷色led灯恒流驱动模块用于接收所述第一pwm信号并根据第一pwm信号输出冷色led灯驱动信号；暖色led灯恒流驱动模块用于接收所述第二pwm信号并根据第二pwm信号输出暖色led灯驱动信号；温度传感模块用于检测led灯组所在位置的温度并将温度传感信号作为一种色温调节信息发送至主控模块。

色温调节信息主要包括温度传感信号或直接的指令信号，主控模块根据温度传感信号或指令信号确定匹配的色温值，再根据色温值计算得到与色温值适应的冷暖光配比值，根据冷暖光配比值生成控制所述冷色led灯的第一pwm信号和控制所述暖色led灯的第二pwm信号。一般为，温度高则控制所述暖色led灯的第二pwm信号占空比相对较高、控制所述冷色led灯的第一pwm信号的占空比相对较低；温度低则控制所述暖色led灯的第二pwm信号占空比相对较低、控制所述冷色led灯的第一pwm信号的占空比相对较高。当所取样的色温调节信息足够多或者实时监测的情况下，基本可以实现平滑式无级调节。

本实施例提供的调节装置的具体电路实现方案如下文描述：

如图3所示，调节装置包括电源输入接头，具有主控模块电源vcc-3v接入端子、恒流驱动模块电源v-in接入端子及相应的接地端子。如图4所示，调节装置包括串行通信接口，具有ttl-rx端子、ttl-tx端子及接地端子，用于和主控模块的串行通信引脚连接，实现与管控主机等设备通信，例如接收指令信号类的色温调节信息。

如图5所示，主控模块包括cpu芯片、及cpu芯片外围的电源电路和晶振电路。其中，图5中是将一颗cpu芯片分成两个部分(cpu由图中u1a和u1b构成)，旨在能够更清楚地显示各功能引脚。具体地，cpu芯片采用stc8a4k32s2a12型芯片，还可以选择cc1310f64rsm、stc15w1k24s型芯片或其它类似功能的芯片。晶振电路包括一个24mhz的cpu工作晶振和一个32.768khz的rtc晶振。电源输入接头接入的主控模块电源vcc-3v经储能滤波电路处理后作为cpu工作电源cpu-vdd，为主控模块提供工作电源。cpu芯片具有多个io引脚，其中第9引脚(coolcolor-drive)作为第一pwm信号的输出引脚，第10引脚(warmcolor-drive)作为第二pwm信号的输出引脚，第15(ttl-rx)、第16(ttl-tx)引脚作为串行通信引脚，第22(temp-ntc-ad0)、第23(temp-zr-ad1)、引脚作为热敏温度采集引脚，第26(ntc-sel)引脚作为热敏温度采集控制引脚，第24(i2c-scl)、第25(i2c-sda)引脚作为数字温度采集引脚。cpu芯片还射频通信引脚(rf_p和rf_n)及程序下载引脚(tckc和tmsc)。

本实施例中，温度传感模块包括数字温度传感器和ntc热敏电阻温度传感器。如图6所示，数字温度传感器为具有i2c接口的数字温度传感芯片，例如tmp112aidrlt型号的芯片，数字温度传感芯片的i2c接口与cpu的数字温度采集引脚连接。

如图7所示，ntc热敏电阻温度传感器为具有选择控制端(ntc-sel)的ntc热敏电阻温度传感电路，该ntc热敏电阻温度传感电路包括电阻r2、mos管q2、电阻r3、电阻r4、电容c18、ntc热敏电阻rt1(本实施例采用mf52a2103f3380)、熔断器fu2、电容c20、电阻r5、稳压二极管d3及电容c19。电阻r2连接于mos管q2的g极与d极之间，mos管q2的g极连接cpu芯片的热敏温度采集控制引脚ntc-sel，mos管q2的s极经电阻r3及电容c18接地；ntc热敏电阻rt1一端接地，另一端连接熔断器fu2的一端；电阻r4一端连接cpu工作电源cpu-vdd，另一端连接熔断器fu2的另一端及电阻r3和电容c18的节点；电容c20连接于cpu工作电源cpu-vdd和地之间，电阻r5一端连接cpu工作电源cpu-vdd，另一端连接稳压二极管d3的负极，稳压二极管d3的正极接地；电容c19并接于稳压二极管d3两端；电阻r3和电容c18的节点、电阻r5和稳压二极管d3的节点作为ntc热敏电阻温度传感电路的输出分别连接所述cpu的热敏温度采集引脚。

本实施例中，温度传感模块是可控的，可以选择其工作或不工作，一般在指令控制的方式下会中断温度传感模块的工作。此时，主控模块、冷色led灯恒流驱动模块及暖色led灯恒流驱动模块根据后台系统(管控主机、工控主机)统一控制的。

如图8所示，冷色led灯恒流驱动模块包括一个恒流驱动芯片，该恒流驱动芯片选择sm32105e型或类似芯片，芯片的控制端连接cpu的第一pwm信号的输出引脚，电源端连接电源输入接头的v-in接入端子。为了满足不同的负载需求，本实施例的冷色led灯恒流驱动模块还包括放大电路，放大电路设置于恒流驱动芯片的输出端，在恒流驱动芯片输出电流不够时，通过一级或多级放大，从而达到更大的功率输出。

采用多级的放大倍数为每一级放大倍数的积β总＝β1*β2*β3…βn，公式为：ic＝βibie＝(1+β)ib，需要不同的电流可根据此公式计算得到。注释：ib：为基极电流，ic：集电级电流，ie：为发射极电流。举例：若要驱动灯板的电流为2.2a时，控制u2驱动电流输出若为0.2a，按公式：ie＝(1+β)ib，β＝10，选择合适的晶体三极管型号，调整集电极上的电阻，使其稳定输出2.2a恒流。

本实施例中，冷色led灯恒流驱动模块还分别包括续流二极管及储能滤波电路，续流二极管并接于所述放大电路的输出端，储能滤波电路设置于所述续流二极管的输出端。

结合图8和图9所示，暖色led灯恒流驱动模块与冷色led灯恒流驱动模块的构造相同，不同的是，暖色led灯恒流驱动模块的控制端连接cpu的第二pwm信号的输出引脚。

需要说明的是，本实施例中的led灯也可以换成其他普通冷色灯和暖色灯以及相适应的驱动模块。另外，在一个所述冷色灯和一个所述暖色灯组合成一个灯珠时，也可以按照前述方式进行调节控制。

实施例二：

结合图10所示，本实施例提供一种照明系统，包括管控主机、通信网路及若干led灯具，管控主机通过通信网络与若干灯具通信连接，所述灯具采用上述实施例一种所述的灯具。

实施例三

实施例三以led灯具为例，提供一种色温调节方法，包括：

(1)将灯具的发光体配置为冷色led灯与暖色led灯结合分布的发光体；

(2)接收色温调节信息；

(3)并根据接收的色温调节信息生成控制所述冷色led灯的第一pwm信号和控制所述暖色led灯的第二pwm信号；

(4)根据第一pwm信号输出冷色led灯驱动信号；根据第二pwm信号输出暖色led灯驱动信号。

步骤(2)中所述的色温调节信息包括温度传感信号；所述步骤(3)具体为：采集所述led灯具所在位置的温度并根据温度传感信号确定匹配的色温值，再根据所述色温值计算得到与色温值适应的冷暖光配比值，根据所述冷暖光配比值生成所述控制所述冷色led灯的第一pwm信号和控制所述暖色led灯的第二pwm信号。

步骤(2)中所述的色温调节信息还包括指令信号，所述步骤(3)具体为：确定与所述指令信号匹配的色温值，再根据所述色温值计算得到与所述色温值适应的冷暖光配比值，根据所述冷暖光配比值生成控制所述冷色led灯的第一pwm信号和控制所述暖色led灯的第二pwm信号。

上述调节方法还包括对步骤(4)中所述冷色led灯驱动信号或暖色led灯驱动信号进行放大的步骤。

本发明提供的灯具、照明系统及色温调节方法，可以使得灯具亮度和色温跟随当地的环境、气候温度或系统设定参数值的改变而变化，光线柔和细腻，光色变化平顺自然。当环境温度较高时，柔和的暧光线使人如沐春风般温暖；温度较高时冷色光给人清风阵阵，凉爽的感觉，可以广泛地应用于各种照明场合。

以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡基于本发明的创作主旨、无需经过创造性劳动即可等到的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。