一种用于控制LED台灯的光照强度的方法及系统与流程

本发明涉及可移动照明领域，特别涉及一种用于控制led台灯的光照强度的方法及系统。

背景技术：

随着社会的进步，led照明台灯因其节能性、可移动性、可调节摆臂等特点，使其深受广大阅读爱好者以及学生人群的喜爱，并成为桌面阅读辅助光源的优选品。目前，市场上的读物越来越多样化，即使同为纸质的读物，其材质和颜色也不尽相同。不同材质和颜色的纸张对光的吸收和反射不同，使得读物上的反射光接近日光光谱饱和度时所需要的各光系照射强度也不尽相同，但市场上的led台灯在照明时其色系和光强是固定不变的，当led灯的固定光与某类纸质读物不适配时，因纸张的过度反射或漫反射引起的眩光导致眼睛过度疲劳，严重影响了视力，特别是青少年儿童的视力。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于控制led台灯的光照强度的方法，该控制方法能根据纸质读物的材质和颜色智能调节与其适配的色系发光强度，使纸质读物上的反射光接近日光光谱饱和度，以缓解阅读时因过度反射或漫反射的造成的视觉疲劳，保护眼睛。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

发射标准白光束至纸张表面，其中，所述标准白光束与所述纸张表面垂直；

获取所述标准白光束在所述纸张表面上的反射光；

根据所述反射光的cie坐标(xn，yn)，获取所述反射光在标准cie坐标(x0,y0)中的偏移量(xc，yc)、所述(xc，yc)对应的光谱fc以及所述反射光的光强相对于所述标准白光束的光强的变化量

根据所述(xc，yc)、fc、控制led台灯中暖光led、冷光led、红光led、蓝光led、绿光led的驱动电流，以使所述暖光led、冷光led、红光led、蓝光led、绿光led发出的光束照在纸张上后，纸张的反射光的光谱接近日光光谱饱和度。

作为优选，所述标准白光束包括若干束，每束所述标准白光束对应一个反射光；

所述根据所述反射光的cie坐标(xn，yn)，获取所述反射光在标准cie坐标(x0,y0)中的偏移量(xc，yc)以及所述反射光光强相对于所述标准白光束光强的变化量包括如下步骤：

获取每个所述反射光在标准cie坐标(x0,y0)中的偏移量(xn-0,yn-0)；其中，x1-0＝x1-x0，x2-0＝x2-x0，…，xn-0＝xn-x0；y1-0＝y1-y0，y2-0＝y2-y0，…，yn-0＝yn-y0；

计算所有所述(xn-0,yn-0)的均值，即xc＝average(x1-0:xn-0),yc＝average(y1-0:yn-0)，以获得所述(xc，yc)；

所述(xc，yc)对应在标准cie坐标(x0,y0)中的强度即所述

作为优选，所述获取所述偏移量(xc，yc)对应的光谱fc，包括如下步骤：

获取每个所述(xn-0,yn-0)对应的光谱fn-0；其中，f1-0＝f1-f0，f2-0＝f2-f0，…，fn-0＝fn-f0；

计算所有所述fn-0的均值，即fc＝average(f1-0,fn-0)；

所述fc对应波长的光即用于弥补被所述纸张吸收的光谱。

作为优选，所述根据(xc，yc)、fc、控制led台灯中暖光led、冷光led、红光led、蓝光led、绿光led的驱动电流的步骤，包括如下步骤：

根据所述光强差信息和所述(xc，yc)信息输出对应的预存的第一电流强度信息，所述第一电流强度信息用于指示驱动暖光led发光的电流值和驱动冷光led发光的电流值，该电流值使暖光led和冷光led发出的光经混合后能补偿所述光强差

作为优选，还包括：根据所述光谱fc信息输出对应的第二电流强度信息；所述第二电流强度信号用于指示驱动红光led发光的电流值、驱动蓝光led发光的电流值、驱动绿光led发光的电流值，该电流值使得红光led、蓝光led、绿光led发出的光经混合生成的光的光谱为fc。

本发明另一方面还公开一种用于控制led台灯的光照强度的系统，包括：

若干led，所述led包括暖光led、冷光led、红光led、蓝光led、绿光led；

发射探头，用于发射标准白光束至纸张表面，所述标准白光束与所述纸张表面垂直；

接收探头，用于接收所述标准白光束在所述纸张表面上的反射光；

信号处理器，与所述发射探头、接收探头连接，用于根据所述反射光的cie坐标(xn，yn)，获取所述反射光在标准cie坐标(x0,y0)中的偏移量(xc，yc)、以及所述(xc，yc)对应的光谱fc、所述反射光的光强相对于所述标准白光束的光强的变化量

调光驱动器，与所述信号处理模块、led连接，用于根据所述(xc，yc)、fc、控制led台灯中暖光led、冷光led、红光led、蓝光led、绿光led的驱动电流，以使所述暖光led、冷光led、红光led、蓝光led、绿光led发出的光束照在纸张上后，纸张的反射光的光谱接近日光光谱饱和度。

作为优选，信号转换模块，用于获取每个所述反射光在标准cie坐标(x0,y0)中的偏移量(xn-0,yn-0)，每个所述(xn-0,yn-0)对应的光谱fn-0；其中，x1-0＝x1-x0，x2-0＝x2-x0，…，xn-0＝xn-x0；y1-0＝y1-y0，y2-0＝y2-y0，…，yn-0＝yn-y0；f1-0＝f1-f0，f2-0＝f2-f0，…，fn-0＝fn-f0；

计算所有所述(xn-0,yn-0)的均值，即xc＝average(x1-0:xn-0),yc＝average(y1-0:yn-0)，以获得所述(xc，yc)；所述(xc，yc对应在标准cie坐标(x0,y0)中的强度即所述

计算所有所述fn-0的均值，即fc＝average(f1-0,fn-0)；

所述fc对应波长的光即用于弥补被所述纸张吸收的光谱。

作为优选，所述信号处理器还包括：信号滤波模块，连接于所述接收探头和所述信号转换模块之间，用于过滤所述反射光中的噪音。

作为优选，所述调光驱动器包括：

信号接收模块，与所述信号转换模块连接，用于根据所述光强差信息和所述(xc，yc)信息输出对应的预存的第一电流强度信息，以及根据所述光谱fc信息输出对应的第二电流强度信息；所述第一电流强度信息用于指示驱动暖光led发光的电流值和驱动冷光led发光的电流值，该电流值使暖光led和冷光led发出的光经混合后能补偿所述光强差所述第二电流强度信号用于指示驱动红光led发光的电流值、驱动蓝光led发光的电流值、驱动绿光led发光的电流值，该电流值使得红光led、蓝光led、绿光led发出的光经混合生成的光的光谱为fc。

调光驱动模块，与所述信号接收模块连接，用于接收所述第一电流强度信息以控制向所述暖光led、冷光led输出的电流强度，以及接收第二电流强度信息以控制向所述红光led、蓝光led、绿光led输出的电流强度。

作为优选，所述调光驱动器还包括：

功率放大模块，连接于所述调光驱动模块和所述led之间，用于放大所述调光驱动模块输出的电流。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过将反射回来的光和原始的标准白光束进行比较，获得反射回来的光的cie坐标(xn，yn)的平均偏移量(xc，yc)，通过cie坐标(xc，yc)获取反射光的光强变化量在led台灯上至少设置有暖光led、冷光led、红光led、蓝光led、绿光led，根据(xc，yc)、(xc，yc)对应的光谱fc、变化量控制暖光led、冷光led、红光led、蓝光led、绿光led的发光强度，使得暖光led、冷光led、红光led、蓝光led、绿光led的发出的光能弥补被纸张吸收的色光以及对所述反射光的增强度或衰减度进行补偿，使纸张上的反射光对应的光谱接近日光光谱饱和度，防止因过度反射或漫反射引起的眩光导致眼睛过度疲劳，保护眼睛。

附图说明

现结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明的方法的流程图；

图2是本发明的系统框图；

图3是本发明的pcba模组的结构示意图；

图4是本发明的感应探头的结构示意图；

图5是发明的led台灯的结构示意图。

图中：

1、信号处理器，

11、信号发生模块，12、信号滤波模块，13、信号转换模块，14、信号处理器供电模块

2、调光驱动器，

21、功率放大模块，22、调光驱动模块，23、信号接收模块，24、调光驱动器供电模块，

3、pcb基座，

31、检测探头，32、暖光led，33、冷光led，34、红光led，35、绿光led，36、蓝光led，311、发射探头，312、接收探头，313、半球形透镜；

4、纸张，5、支撑杆，6、支撑座，7、灯罩。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，本实施例公开一种用于控制led台灯的光照强度的方法，如下步骤：

s1：发射标准白光束至纸张4表面，其中，标准白光束与纸张4表面垂直；

s2：获取标准白光束在纸张4表面上的反射光；

s3：根据反射光的cie坐标(xn，yn)，获取反射光在标准cie坐标(x0,y0)中的偏移量(xc，yc)、偏移量(xc，yc)对应的光谱fc以及反射光的光强相对于标准白光束的光强的变化量

s4：根据(xc，yc)、fc、控制led台灯中暖光led32、冷光led33、红光led34、蓝光led36、绿光led35的驱动电流，以使暖光led32、冷光led33、红光led34、蓝光led36、绿光led35发出的光束照在纸张4上后，纸张4的反射光的光谱接近日光光谱饱和度。

与现有技术相比，通过将反射回来的光和原始的标准白光束进行比较，获得反射回来的光的cie坐标(xn，yn)的平均偏移量(xc，yc)，通过cie坐标(xc，yc)获取反射光的光强变化量在led台灯上至少设置有暖光led32、冷光led33、红光led34、蓝光led36、绿光led35，根据(xc，yc)、(xc，yc)对应的光谱fc、变化量控制暖光led32、冷光led33、红光led34、蓝光led36、绿光led35的发光强度，使得暖光led32、冷光led33、红光led34、蓝光led36、绿光led35的发出的光能弥补被纸张4吸收的色光以及对反射光的增强度或衰减度进行补偿，使纸张4上的反射光对应的光谱接近日光光谱饱和度，防止因过度反射或漫反射引起的眩光导致眼睛过度疲劳，保护眼睛。

本实施例中，标准白光束包括若干束，每束标准白光束对应一个反射光；步骤s2包括：

获取每个反射光在标准cie坐标(x0,y0)中的偏移量(xn-0,yn-0)；其中，x1-0＝x1-x0，y1-0＝y1-y0；x2-0＝x2-x0，y2-0＝y2-y0；…；xn-0＝xn-x0，yn-0＝yn-y0；

计算所有(xn-0,yn-0)的均值，即xc＝average(x1-0:xn-0),yc＝average(y1-0:yn-0)，以获得(xc，yc)；

(xc，yc)对应在标准cie坐标(x0,y0)中的强度即

以及：

获取每个(xn-0,yn-0)对应的光谱fn-0；其中，f1-0＝f1-f0，f2-0＝f2-f0，…，fn-0＝fn-f0；

计算所有fn-0的均值，即fc＝average(f1-0,fn-0)；

fc对应波长的光即用于弥补被纸张4吸收的光谱。

或者：

获取坐标为(xn，yn)的反射光的光照强度与坐标为(x0,y0)的标准光束的光照强度的差值(即)，计算即获取所有反射光与标准光束光照强度差的均值。

如纸张4的颜色为浅黄色，标准白光打在浅黄色的纸张4上时，浅黄色的纸张4会吸收标准白光中的部分黄光，被吸收部分黄光后的反射光的cie坐标为(xn,yn)，其相对标准白光的cie坐标(x0,y0)的偏移量为(xn-x0,yn-y0)；偏移量(xn-x0,yn-y0)对应在在标准cie坐标(x0,y0)中的色度即被吸收的色光，与此同时，获得反射光的光照强度与标准光束的光照强度的差值为(即)，偏移量(xn-x0,yn-y0)对应的光谱为fn。根据偏移量(xn-x0,yn-y0)、强度差控制暖光led32、冷光led33的驱动电流的大小，根据光谱fn控制红光led34、蓝光led36、绿光led35的驱动电流的大小；通过控制电流的大小以控制暖光led32、冷光led33、红光led34、蓝光led36、绿光led35的放光强度，使得发出的红光、蓝光、绿光经混合后生成被纸张4吸收的色光，发出的暖光和冷光经混合生成抵消的光，进一步的，使得照在纸张4上的暖光、冷光、红光、蓝光、绿光进混合和生成的光补充了被吸收的色光，使得纸张4上的反射光的光谱接近日光光谱饱和度，进而实现眼睛一直处于接近日光的光环境下，缓解眼部疲劳，进而保护眼睛。

本实施例为了提高准确性和可靠性，通过获取多个反射光求得(xc，yc)、fc、

关于反射光的光照强度与标准白光的光照强度的差值，假设坐标为(xn，yn)的反射光的光照强度为标准白光束的光照强度为相较于标准光束的光照强度反射光的光照强度增加量为是一个物理矢量，如当纸张4表面覆有强反光材料如塑料薄膜时，将会是一个正值，当纸张4表面没有覆膜时，则可能是正值，也有可能是一个负值。因此，当为负值时，说明纸张4的反射光强度过小，主要通过增加暖光led32、冷光led33的发光强度，使得打在纸张4上的光度增强，即使得纸张4的反射光增强，增强的反射光抵消了保证反射光的光谱接近接近日光光谱饱和度；当为正值时，说明纸张4的反射光强度过大，减小暖光led32、冷光led33的发光强度，使得打在纸张4上的光度减弱，即使得纸张4的反射光减弱，减弱的反射光加上后的反射光的光谱接近接近日光光谱饱和度。

在本实施例中，步骤s4包括：

根据所述光强差信息和所述(xc，yc)信息输出对应的预存的第一电流强度信息，所述第一电流强度信息用于指示驱动暖光led发光的电流值和驱动冷光led发光的电流值，该电流值使暖光led和冷光led发出的光经混合后能补偿所述光强差

根据所述光谱fc信息输出对应的第二电流强度信息；所述第二电流强度信号用于指示驱动红光led发光的电流值、驱动蓝光led发光的电流值、驱动绿光led发光的电流值，该电流值使得红光led、蓝光led、绿光led发出的光经混合生成的光的光谱为fc。

具体的，led台灯内设置有控制系统，控制系统内设置有内存库，内存库保存有控制信号指令集；控制信号指令包括偏移量坐标值(xn,yn)信息、光谱fc1信息、光强差信息、坐标值(xn,yn)信息和光强差信息对应的第一电流强度信息、光谱fc1信息对应的第二电流强度信息；

比对(xc,yc)和(xn,yn)，当(xc,yc)和(xn,yn)的差值小于第一预设值时，获取(xn,yn)对应的第一电流强度信息以控制向暖光led32、冷光led33输出的电流强度；

比对fc和fc1，当fc和fc1的差值小于第二预设值时，获取fc1对应的第二电流强度信息以控制向红光led34、蓝光led36、绿光led35输出的电流强度。

如控制指令携带有步骤s2中的偏移量(xc，yc)信息、光谱fc信息、光强差信息，如控制指令携带有步骤s2中的偏移量(xc，yc)信息、光谱fc信息、光强差信息，

如，当检索到某个控制信号指令上的偏移量坐标值(xn3,yn3)信息与(x3，y3)的差值<0.0001时，系统默认偏移量坐标值(xn3,yn3)对应的控制信号指令与(x3，y3)完全匹配的；提取移量坐标值(xn3,yn3)对应的控制信号指令以控制暖光led32和冷光led33的驱动电流。

或者：

当检索到偏移量坐标值(xn,yn)的控制信号指令包与内存库中的坐标值(xn1,yn1)控制指令包之间的差值<0.0001时，系统默认偏移量坐标值(xn,yn)的控制信号指令包与内存库中的坐标值(xn1,yn1)的控制指令包是完全匹配的；

当检索到光谱fc信息控制信号指令包与内存库的光谱fc1控制指令包之间的二进制编码在4个字节内时，系统默认fc信息控制信号指令包与内存库的光谱fc1控制指令包是完全匹配的

当检索到光照强度信息的控制信号指令包与内存库中的光照度控制指令包之间的差值小于0.001时，系统默认光照强度信息的控制信号指令包与内存库中的光照度控制指令包是完全匹配的；

所以，控制信号指令包括坐标值(xn1,yn1)的控制指令包和光谱fc1控制指令包以及光照度控制指令包，用于控制cie坐标(xn,yn)以及光照度所对应的暖光led32、冷光led33的电流强度信号、输出光谱fc所对应的红光led34、蓝光led36、绿光led35的电流强度信号；

实施例二

如图2所示，本实施例公开一种用于控制led台灯的光照强度的系统，包括：

若干led，led包括暖光led32、冷光led33、红光led34、蓝光led36、绿光led35；

发射探头311，用于发射标准白光束至纸张4表面，标准白光束与纸张4表面垂直；

接收探头312，用于接收标准白光束在纸张4表面上的反射光；

信号处理器1，与发射探头311、接收探头312连接，用于根据反射光的cie坐标(xn，yn)，获取反射光在标准cie坐标(x0,y0)中的偏移量(xc，yc)、以及(xc，yc)对应的光谱fc、反射光的光强相对于标准白光束的光强的变化量

调光驱动器2，与信号处理模块、led连接，用于根据(xc，yc)、fc、控制led台灯中暖光led32、冷光led33、红光led34、蓝光led36、绿光led35的驱动电流，以使暖光led32、冷光led33、红光led34、蓝光led36、绿光led35发出的光束照在纸张4上后，纸张4的反射光的光谱接近日光光谱饱和度。

在本实施例中，信号处理器1包括信号转换模块13，信号转换模块13用于：

获取每个反射光在标准cie坐标(x0,y0)中的偏移量(xn-0,yn-0)，每个(xn-0,yn-0)对应的光谱fn-0；其中，x1-0＝x1-x0，x2-0＝x2-x0，…，xn-0＝xn-x0；y1-0＝y1-y0，y2-0＝y2-y0，…，yn-0＝yn-y0；f1-0＝f1-f0，f2-0＝f2-f0，…，fn-0＝fn-f0；

计算所有(xn-0,yn-0)的均值，即xc＝average(x1-0:xn-0),yc＝average(y1-0:yn-0)，以获得(xc，yc)；(xc，yc对应在标准cie坐标(x0,y0)中的强度即

计算所有fn-0的均值，即fc＝average(f1-0,fn-0)；

fc对应波长的光即用于弥补被纸张4吸收的光谱。

在本实施例中，信号处理器1还包括：

信号滤波模块12，连接于接收探头312和信号转换模块13之间，用于过滤反射光中的噪音。

在本实施例中，所述调光驱动器2：

信号接收模块23，与所述信号转换模块13连接，用于根据所述光强差信息和所述(xc，yc)信息输出对应的预存的第一电流强度信息，以及根据所述光谱fc信息输出对应的第二电流强度信息；所述第一电流强度信息用于指示驱动暖光led发光的电流值和驱动冷光led发光的电流值，该电流值使暖光led和冷光led发出的光经混合后能补偿所述光强差所述第二电流强度信号用于指示驱动红光led发光的电流值、驱动蓝光led发光的电流值、驱动绿光led发光的电流值，该电流值使得红光led、蓝光led、绿光led发出的光经混合生成的光的光谱为fc。

调光驱动模块22，与所述信号接收模块23连接，用于接收所述第一电流强度信息以控制向暖光led32、冷光led33输出的电流强度，以及接收第二电流强度信息以控制向红光led34、蓝光led36、绿光led35输出的电流强度。

具体的，控制指令包括(xc，yc)信息、fc信息、信息；

信号接收模块23内保存有控制信号指令集；

控制信号指令包括偏移量坐标值(xn,yn)信息、光谱fc1信息、光强差信息、(xn,yn)、对应的第一电流强度信息、fc1对应的第二电流强度信息；

信号接收模块23与信号转换模块13连接，用于比对(xc,yc)和(xn,yn)，当(xc,yc)和(xn,yn)的差值小于第一预设值时，将(xn,yn)对应的控制信号指令发送至调光驱动模块22，以使调光驱动模块22控制向暖光led32、冷光led33输出的电流强度；以及比对fc和fc1，当fc和fc1的差值小于第二预设值时，将fc1对应的控制信号指令发送至调光驱动模块22，以使调光驱动模块22控制向红光led34、蓝光led36、绿光led35输出的电流强度。

在本实施例中，调光驱动器2还包括：

功率放大模块21，连接于调光驱动模块22和led之间，用于放大调光驱动模块22输出的电流。

在本实施例中，还包括：信号发生模块11、信号处理器供电模块14、调光驱动器供电模块24；信号处理器供电模块14设置在信号处理器1内，通过c11线束与市电并联，使信号处理器1保持在工作状态；调光驱动器2供电模块设置在调光驱动器2内，通过c10线束与市电并联，使调光驱动器2保持在工作状态。

信号发生模块11与发射探头311，用于控制发射探头311发射标准白光束的次数。通过多次发射标准白光束，以获得多个反射光，通过求全各个反射光的cie坐标偏移量的均值，一提高数据的准确性与有效性。

实施例三

本实施例公开一种led台灯，该台灯包括实施例二的系统，

本实施例中，包括检测探头31，该检测探头31包括发射探头311、接收探头312、固定座、半球形透镜313，发射探头311、接收探头312、半球形透镜313安装在固定座上，发射探头311、接收探头312位于半球形透镜313内

本实施例中，还包括pcb基座3，led和检测探头31安装在pcb基座3上；红光led34、蓝光led36、绿光led35设置在pcb基座3的中部，暖光led32、冷光led33设置在pcb基座3的两端，且暖光led32和冷光led33间隔设置；检测探头31安装在pcb基座3的端部。

本实施例中的led台灯包括支撑座6、可弯折的支撑杆5和灯罩7；支撑杆5的一端固定在支撑座6，另一端与灯罩7连接；pcb基座3安装在灯罩7的内顶部。

本实施例通过将红光led34、蓝光led36、绿光led35设置在所述pcb基座3的中部，使得红光、蓝光、绿光的打在纸张4的各个位置的均匀度相同，进而使得纸张4的各位置的红光、蓝光、绿光按相同的比例混合生成被纸张4吸收掉的光，以实现纸张4的光补偿；暖光led32、冷光led33间隔设置，使得打在纸张4的各个位置上的暖光和冷光的混合光的强度相同，即保证了纸张4各个位置上的光强相同，保证视觉的舒适感，减少眼部疲劳。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变动。