LED照明系统、LED色温亮度调节方法及可读存储介质与流程

本发明涉及一种led照明及其调节方法，特别是涉及一种led照明系统及其色温亮度调节方法。

背景技术

led灯具有相对于传统白炽灯、荧光灯、高压钠灯或金卤灯光效高，寿命长，更加环保等优点，已经广泛应用于室内室外各种环境，一方面led自身高速发展，光效越来越高，因而节电率也越来越高；更重要的另一个方面，led灯更加容易控制，不同的调色调光方式，利用一定的通讯方式很容易融入到物联网的智能照明，如智慧城市与智能家居等。

led灯具的智能调节集中在开关，颜色或色温，以及亮度，led颜色调节与色温调节很相似，都是在色度图中不同色点坐标之间的不同配比的累加。实际上在很多应用场合，诸如一些路灯，也需要冬天出现暖色光(低色温)，夏天出现冷色光(高色温)，也就是两种色温之间进行调节。常规的方法只要将两种所要求的极端色温设计两个回路，根据不同电流来调节两个色温对应色点坐标的灰度值实现某个中间色温，实际这各种传统方案在实现过程中，实际灯具功率输出只有所有led灯珠可以发光的一半，也就是灯珠利用率只有一半，这在植物照明，景观照明中不同颜色配比显得浪费，成本很高，如某灯具需要在3000k-5000k之间进行色温调节，在任何时刻只有一半能量被利用。

另外，如果两个回路进行独立调光，某灯具需要在3000k-5000k之间进行色温调节，可以使处于中间颜色色点时的能量最大，使得整体led灯珠利用率有所提高，但是整体灯具在调节颜色过程中不恒定功率会带来灯具光通量波动太大，色温变换不柔滑，亮度不一致，舒服感很差。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种led照明系统、led色温亮度调节方法及可存储介质，用于解决现有led照明系统色温调节中利用率不高或功率不恒定问题，同时解决色温调节与亮度调节相互独立，并且节省灯珠，降级成本。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种led照明系统，包括：电源模块、第一led灯组、第二led灯组、第三led灯组、第一开关电路、第二开关电路、及通信控制模块；其中，所述第一led灯组、所述第二led灯组、及所述第三led灯组为不同颜色；所述电源模块，包括：控制端、正极输出端、及负极输出端，所述正极输出端连接第一led灯组的一端；所述第一led灯组的另一端分别连接第二led灯组一端、及第三led灯组的一端；所述第一开关电路，包括连接第二led灯组另一端的第一端、连接电源模块负极输出端的第二端、及第三端，所述第三端用于控制第一端与第二端的导通；所述第二开关电路，包括连接第三led灯组另一端的第四端、连接电源模块负极输出端的第五端、及第六端，所述第六端用于控制第四端与第五端的导通；所述通信控制模块，包括：第一信号输出端、及第二信号输出端；所述第一信号输出端连接电源模块的控制端，用于输出亮度调节信号以调节电源模块的电源输出；所述第二信号输出端耦合至所述第三端、及所述第六端，用于输出色温调节信号；其中，在所述第二信号输出端未输出所述色温调节信号的情况下，所述第一开关电路及第二开关电路导通，以令所述第二led灯组和第三led灯组与所述电源模块负极输出端连通；在所述第二信号输出端输出所述色温调节信号的情况下，使所述第一开关电路或第二开关电路导通，以令所述第二led灯组或第三led灯组与所述电源模块负极输出端连通。

于本发明的一实施例中，所述第一开关电路的第三端或所述第二开关电路的第六端与所述第二信号输出端之间还连接有逻辑器件；所述逻辑器件用于根据所述色温调节信号输出相反信号至所述第三端或所述第六端，令所述第一开关电路或所述第二开关电路导通。

于本发明的一实施例中，所述逻辑器件为反相器。

于本发明的一实施例中，所述第一开关电路包括：第一场效应管、第一三极管、第一电阻、及第二电阻；所述第一场效应管漏极与所述第二led灯组另一端电性连接；所述第一场效应管源极与所述电源模块负极输出端电性连接；所述第一场效应管栅极分别与所述第一电阻一端、及所述第一三极管集电极电性连接；所述第一电阻另一端接一电源正极；所述第一三极管发射极接一电源负极；所述第一三极管基极与所述第二电阻一端电性连接；所述第二电阻另一端与所述第二信号输出端电性连接。

于本发明的一实施例中，所述第二开关电路包括：第二场效应管、第二三极管、第三电阻、及第四电阻；所述第二场效应管漏极与所述第三led灯组另一端电性连接；所述第二场效应管源极与所述电源模块负极输出端电性连接；所述第二场效应管栅极分别与所述第三电阻一端、及所述第二三极管集电极电性连接；所述第三电阻另一端接一电源正极；所述第二三极管发射极接一电源负极；所述第二三极管基极与所述第四电阻一端电性连接；所述第四电阻一端另一端与所述第二信号输出端电性连接。

于本发明的一实施例中，所述电源模块包括：ac/dc电源、及dc/dc电源；所述ac/dc电源，用于接入交流电并输出直流电；所述dc/dc电源，用于接入直流电并输出直流电；所述ac/dc电源正极输出端与所述dc/dc电源正极输入端电性连接；所述ac/dc电源负极输出端与所述dc/dc电源负极输入端电性连接；所述ac/dc电源正极输出端、及负极输出端与所述通信控制模块电源接口电性连接；或者，所述dc/dc电源正极输出端、及输出端负极与所述通信控制模块电源接口电性连接。

于本发明的一实施例中，所述第一开关电路包括：第一场效应管、第一三极管、第一电阻、及第二电阻；所述第一场效应管漏极与所述第二led灯组另一端电性连接；所述第一场效应管源极与所述电源模块输出端负极电性连接；所述第一场效应管栅极分别与所述第一电阻一端、及所述第一三极管集电极电性连接；所述第一电阻另一端接一电源正极；所述第一三极管发射极接一电源负极；所述第一三极管基极与所述第二电阻一端电性连接；所述第二电阻另一端与通信控制模块第二信号输出端电性连接；所述第二开关电路包括：第二场效应管、第二三极管、第三电阻、第四电阻、及反相器；所述第二场效应管漏极与所述第三led灯组另一端电性连接；所述第二场效应管源极与所述电源模块输出端负极电性连接；所述第二场效应管栅极分别与所述第三电阻一端、及所述第二三极管集电极电性连接；所述第三电阻另一端接一电源正极；所述第二三极管发射极接一电源负极；所述第二三极管基极与所述第四电阻一端电性连接；所述第四电阻另一端与所述通信控制模块第二信号输出端电性连接；所述电源正极可以是所述ac/dc电源正极，或者是所述dc/dc电源正极；所述电源负极可以是所述ac/dc电源负极，或者是所述dc/dc电源负极。

于本发明的一实施例中，所述电源模块正极输出端与第二led灯组另一端还接有第一电容；所述电源模块正极输出端与第三led灯组另一端还接有第二电容。

于本发明的一实施例中，所述第一led灯组、第二led灯组、及第三led灯组分别由多个灯珠串联构成。

于本发明的一实施例中，所述第一led灯组、第二led灯组、及第三led灯组颜色分别为黄、红、绿。

于本发明的一实施例中，所述亮度调节信号和色温调节信号为pwm信号。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种led色温调节方法，应用于所述的led照明系统，所述方法包括：接收调节色温指令；发送pwm色温调节信号；通过所述pwm色温调节信号，控制所述第一开关电路或第二开关电路的导通或断开状态的变化，以控制第二led灯组或第三led灯组的导通时间，实现混光。

于本发明的一实施例中，所述第一led灯组、所述第二led灯组、及所述第三led灯组分别所需最少led灯珠数量，通过所需混合出的色温对应cie点坐标位置、第一led灯组原始色温对应cie坐标位置、第二led灯组原始色温对应cie坐标位置、第三led灯组原始色温对应cie坐标位置、及所需混合出的色温对应cie点坐标位置到各led灯组原始色温对应cie坐标位置反向延长线上更多点坐标位置，利用色温混合算法计算得到。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种led亮度调节方法，应用于所述的led照明系统，所述方法包括：接收调节亮度指令；发送pwm亮度调节信号；通过所述pwm调光信号，调整ac/dc电源输出电流，以获得不同亮度。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现所述的led色温调节方法，或实现所述的led亮度调节方法。

如上所述，本发明的led照明系统、led色温亮度调节方法及可读存储介质，通过在led照明系统中主线设置共用中间色温，对led灯具中不同极端颜色(或色温)色点坐标的共同质心进行颜色(或色温)混合的方法，而不是常规多个极端色点坐标之间简单混色方法，同时在控制线路中加入逻辑器件，实现不同色温调节与不同亮度调节完全分离。达到了以下有益效果：

提高了led灯珠利用率，节省灯珠数量，降级成本，同时功率恒定，色温变换柔滑。色温调节与亮度调节相互独立，使亮度控制更加简便，另外还可与后端调光调色应用进行人机交互操作。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种led照明系统的模块示意图；

图2为本发明实施例中的一种led照明系统的电路示意图；

图3为本发明实施例中的一种led色温调节方法的流程示意图；

图4为本发明实施例中的一种led亮度调节方法的流程示意图。

图5为本发明实施例中的模拟点云分布示意图。

元件标号说明

100led照明系统

101电源模块

102第一led灯组

103第二led灯组

104第三led灯组

105第一开关电路

106第二开关电路

107通信控制模块

201ac/dc电源

202dc/dc电源

203通信控制模块

led1第一led灯组

led2第二led灯组

led3第三led灯组

q1第一场效应管

q2第二场效应管

q3第一三极管

q4第二三极管

c1第一电容

c2第二电容

r1第一电阻

r2第二电阻

r3第三电阻

r4第四电阻

f反相器

s301～s303方法步骤

s401～s403方法步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，展示本发明实施例中的一种led照明系统的模块示意图，本发明提供一种led照明系统100，包括：电源模块101、第一led灯组102、第二led灯组103、第三led灯组104、第一开关电路105、第二开关电路106、及通信控制模块107；其中，所述第一led灯组102、所述第二led灯组103、及所述第三led灯组104为不同颜色；所述电源模块101，包括：控制端、正极输出端、及负极输出端，所述正极输出端连接第一led灯组102的一端；所述第一led灯组102的另一端分别连接第二led灯组103一端、及第三led灯组104的一端；所述第一开关电路105，包括连接第二led灯组103另一端的第一端、连接电源模块101负极输出端的第二端、及第三端，所述第三端用于控制第一端与第二端的导通；所述第二开关电路106，包括连接第三led灯组104另一端的第四端、连接电源模块101负极输出端的第五端、及第六端，所述第六端用于控制第四端与第五端的导通；所述通信控制模块107，包括：第一信号输出端、及第二信号输出端；所述第一信号输出端连接电源模块101的控制端，用于输出亮度调节信号以调节电源模块101的电源输出；所述第二信号输出端耦合至所述第三端、及所述第六端，用于输出色温调节信号；其中，在所述第二信号输出端未输出所述色温调节信号的情况下，所述第一开关电路105及第二开关电路106导通，以令所述第二led灯组103和第三led灯组104与所述电源模块101负极输出端连通；在所述第二信号输出端输出所述色温调节信号的情况下，使所述第一开关电路105或第二开关电路106导通，以令所述第二led灯组103或第三led灯组104与所述电源模块101负极输出端连通。

所述电源模块101外部接市电，一般为100～240v交流电。

所述通信控制模块107，包括微处理器、通信器、及存储器；所述微处理器用于发送pwm信号、及运行程序以实现led色温亮度调节；通信器通信连接外部设备；存储器存储程序。

所述外部设备包括终端设备，如智能手机、平板电脑、台式电脑等。

所述微处理器由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。

所述通信器用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信连接，所述通信连接可以是一个或多个有线和/或无线网络的任何合适的组合形式。例如，通信方式可以包括物联网、互联网、内联网、广域网(wan)、局域网(lan)、无线网络、数字用户线(dsl)网络、帧中继网络、异步传输模式(atm)网络、虚拟专用网络(vpn)和/或任何其它合适的通信网络中的任何一个或多个。

所述存储器可能包含随机存取存储器(randomaccessmemory，简称ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。

于本发明的一实施例中，所述第一开关电路105的第三端或所述第二开关电路106的第六端与所述第二信号输出端之间还连接有逻辑器件；所述逻辑器件用于根据所述色温调节信号输出相反信号至所述第三端或所述第六端，令所述第一开关电路105或所述第二开关电路106导通。

所述逻辑器件包括任一能够实现输出相反信号，以令第一开关电路105或第二开关电路106导通作用的器件。

如图2所示，展示本发明实施例中的一种led照明系统的电路示意图，于本发明的一实施例中，所述逻辑器件为反相器f。

所述反相器f是可以将输入信号的相位反转180度，这种电路应用在模拟电路，如说音频放大，时钟振荡器等。在电子线路设计中，经常要用到反相器，cmos反相器电路由两个增强型mos场效应管组成。典型ttl与非门电路由输入级、中间级、输出级组成。

于本发明的一实施例中，所述第一开关电路105包括：第一场效应管q1、第一三极管q3、第一电阻r1、及第二电阻r2；所述第一场效应管q1漏极与所述第二led灯组led2另一端电性连接；所述第一场效应管q1源极与所述电源模块101负极输出端电性连接；所述第一场效应管q1栅极分别与所述第一电阻r1一端、及所述第一三极管q3集电极电性连接；所述第一电阻r1另一端接一电源正极；所述第一三极管q3发射极接一电源负极；所述第一三极管q3基极与所述第二电阻r2一端电性连接；所述第二电阻r2另一端与所述第二信号输出端电性连接。

于本发明的一实施例中，所述第二开关电路106包括：第二场效应管q2、第二三极管q4、第三电阻r3、及第四电阻r4；所述第二场效应管q2漏极与所述第三led灯组led3另一端电性连接；所述第二场效应管q2源极与所述电源模块101负极输出端电性连接；所述第二场效应管q2栅极分别与所述第三电阻r3一端、及所述第二三极管q4集电极电性连接；所述第三电阻r3另一端接一电源正极；所述第二三极管q4发射极接一电源负极；所述第二三极管q4基极与所述第四电阻r4一端电性连接；所述第四电阻r4一端另一端与所述第二信号输出端电性连接。

在本发明实施例中，所述第一开关电路105与所述第二开关电路106中的场效应管与三极管类型相同，借助反相器实现在第二信号输出端输出所述色温调节信号的情况下，使所述第一开关电路105或第二开关电路106导通，即选取一路开关电路实现输出相反信号，以令所述第二led灯组103或第三led灯组104与所述电源模块101负极输出端连通。

基于上述目的，本发明还包括另一实施例，包括：所述第一开关电路105中第一三极管q3发射极与第一场效应管q1栅极电性连接；所述第一三极管q3集电极接一电源负极；所述第二开关106中第二三极管q4集电极与第二场效应管q2栅极电性连接；所述第二三极管q4发射极接一电源负极。

上述另一实施例中将一路开关电路中三极管的发射极、及集电极与另一路中开关电路中三极管的发射极、集电极连接方式相反，以实现代替反相器的作用。

其中一种方式，两开关电路选取同一类型三极管，将其中一路三极管的发射极、及集电极对调连接；或者两开关电路选取相反类型三极管，同样实现发射极与一场效应管栅极电性连接；集电极接一电源负极。

于本发明的一实施例中，所述电源模块101包括：ac/dc电源201、及dc/dc电源202；所述ac/dc电源201，用于接入交流电并输出直流电；所述dc/dc电源202，用于接入直流电并输出直流电；所述ac/dc电源201正极输出端与所述dc/dc电源202正极输入端电性连接；所述ac/dc电源201负极输出端与所述dc/dc电源202负极输入端电性连接；所述ac/dc电源201正极输出端、及负极输出端与所述通信控制模块203电源接口电性连接；或者，所述dc/dc电源202正极输出端、及输出端负极与所述通信控制模块203电源接口电性连接。

所述ac/dc电源201输出端电压范围优选30～42v，电流优选1a。

所述dc/dc电源202输出端电压范围优选3.3v或5v或10v.

于本发明的一实施例中，所述第一开关电路105包括：第一场效应管q1、第一三极管q3、第一电阻r1、及第二电阻r2；所述第一场效应管q1漏极与所述第二led灯组led2另一端电性连接；所述第一场效应管q1源极与所述电源模块101负极输出端电性连接；所述第一场效应管q1栅极分别与所述第一电阻r1一端、及所述第一三极管q3集电极电性连接；所述第一电阻r1另一端接一电源正极；所述第一三极管q3发射极接一电源负极；所述第一三极管q3基极与所述第二电阻r2一端电性连接；所述第二电阻r2另一端与所述第二信号输出端电性连接；所述第二开关电路106包括：第二场效应管q2、第二三极管q4、第三电阻r3、及第四电阻r4；所述第二场效应管q2漏极与所述第三led灯组led3另一端电性连接；所述第二场效应管q2源极与所述电源模块101负极输出端电性连接；所述第二场效应管q2栅极分别与所述第三电阻r3一端、及所述第二三极管q4集电极电性连接；所述第三电阻r3另一端接一电源正极；所述第二三极管q4发射极接一电源负极；所述第二三极管q4基极与所述第四电阻r4一端电性连接；所述第四电阻r4一端另一端与所述第二信号输出端电性连接；所述电源正极可以是所述ac/dc电源201正极，或者是所述dc/dc电源202正极；所述电源负极可以是所述ac/dc电源201负极，或者是所述dc/dc电源202负极。

所述电源正极还可以是在led照明系统中独立设置的电源单元正极，所述电源负极还可以是在led照明系统中独立设置的电源单元负极。

于本发明的一实施例中，所述电源模块101正极输出端与第二led灯组led2另一端还接有第一电容c1；所述电源模块101正极输出端与第三led灯组led3另一端还接有第二电容c2。

所述第一电容c1与所述第二电容c2，主要在电路中起滤波、及防浪涌冲击作用。

于本发明的一实施例中，所述第一led灯组102、第二led灯组103、及第三led灯组104分别由多个灯珠串联构成。

所述灯珠即发光二极管。

于本发明的一实施例中，所述第一led灯组102、第二led灯组103、及第三led灯组104颜色分别为黄、红、绿。

所述灯组颜色不同，以实现颜色调节有多种变化。

于本发明的一实施例中，所述亮度调节信号和色温调节信号为pwm信号。

所述pwm信号就是脉冲宽度调制信号，是占空比可变的脉冲波形信号。

如图3所示，展示本发明于一实施例中的led色温调节方法的流程示意图，应用于所述的led照明系统，所述方法包括：

步骤s301：接收调节色温指令。

步骤s302：发送pwm色温调节信号。

步骤s303：通过所述pwm色温调节信号，控制所述第一开关电路105或第二开关电路106的导通或断开状态的变化，以控制第二led灯组103或第三led灯组104的导通时间，实现混光。

所述接收调节色温指令可由外部设备，如手机终端或电脑终端等发送。

通过所述pwm调色信号中占空比的变化，调整流经第一调节电路105与第二调节电路106电流比值，以获得不同混合色温；所述电流比值由所需混合出的色温对应的点坐标位置分别到所述第二led灯组103原始色温坐标位置、及所述第三led灯组104原始色温坐标位置之间距离的比值确定的。

于本发明的一实施例中，所述第一led灯组102、所述第二led灯组103、及所述第三led灯组104分别所需最少led灯珠数量，通过所需混合出的色温对应cie点坐标位置、第一led灯组102原始色温对应cie坐标位置、第二led灯组103原始色温对应cie坐标位置、第三led灯组104原始色温对应cie坐标位置、及所需混合出的色温对应cie点坐标位置到各led灯组原始色温对应cie坐标位置反向延长线上更多点坐标位置，利用色温混合算法计算得到。

所述色温混合算法基于现有色温混合基本原理：

–led1：色点1(x1,y1)，光通量φ1

–led2：色点2(x2,y2)，光通量φ2

–x,yandz

·x1＝x1*(φ1/y1)；y1＝φ1；z1＝(φ1/y1)*(1-x1-y1)

·x2＝x2*(φ2/y2)；y2＝φ2；z2＝(φ2/y2)*(1-x2-y2)

–混色：

·xmix＝x1+x2；ymix＝y1+y2andzmix＝z1+z2

–最终坐标与cct：

·xmix＝xmix/(xmix+ymix+zmix)

·ymix＝ymix/(xmix+ymix+zmix)

·φmix＝y1+y2

·n＝(x-0.3320)/(0.1858-y)

·cct＝437*n^3+3601*n^2+6831*n+5517

所述公式中n表示色坐标转换为色温的中间系数。

所述cct为英文correlatedcolortemperature缩写，光学名词当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时，该黑体的温度就称为该光源的相关色温，单位为k。

如图4所示，展示本发明于一实施例中的led亮度调节方法的流程示意图，应用于所述的led照明系统，所述方法包括：

步骤s401：接收调节亮度指令。

步骤s402：发送pwm亮度调节信号。

步骤s403：通过所述pwm调光信号，调整ac/dc电源输出电流，以获得不同亮度。

所述led亮度主要由主线回路上电流决定，即pwm调光信号独立占空比决定。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现所述的led色温调节方法，或实现所述的led亮度调节方法。

如图5所示，展示本发明于一实施例中的模拟点云分布示意图，应用于所述的led照明系统。通过蒙特卡罗算法利用给定色温分布椭圆的中心值与长短轴等随机分配合适的色点坐标，主线中间值与两个副线色温值混合后得到一定占空比下混合后色温的色点坐标分布，经过模拟得出点云分布，经推算与实际需求的色温区域相符合。

所述计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。