一种LED灯的光色控制方法与流程

一种led灯的光色控制方法
技术领域
1.本发明涉及灯具技术领域，特别是涉及一种led灯的控制混合光源使其落在标准色温的黑体轨迹线的方法。


背景技术：

2.光色是指“光源的颜色”，光色是光学里一种以k(kevin)为计算单位表示光颜色的数值，生活中一般接触到的光色的色温为2700k～6500k，k值相对较高的光源通常称为高色温光源，k值相对较低的光源通常则称为低色温光源，比如6500k光源通常就被称为高色温光源，2700k光源则被称为低色温光源。在人们的日常生活中，由于不同的需要，通常需要获得不同光色的光源，比如需要获得色温在2700k至6500k之间的光源。现有技术中，led灯的色温控制通常是将6500k高色温光源和2700k低色温光源混合在一起，通过控制两种不同色温光源的不同亮度来产生色温范围在2700k～6500k之间的其它色温的光源，从色度学知识可知，混合光的色品坐标必在参与混光的两种光源色品坐标连线上，具体位置取决于两种光源的混合比例，图1为现有技术的光色控制方式的色谱图；由图1可以看出，6500k高色温光源在色谱图上的色坐标点为a，2700k低色温光源在色谱图上的色坐标点为b，6500k高色温光源和2700k低色温光源的混合光的色品坐标则在ab两点的连线上，即现有技术的光色控制方式，其产生的色温的分布点是落在色谱图(即图1)中ab两点的直线上，然而此直线是在黑体轨迹的色温线之外，由此获得的色温段并非标准色温(在人们所需要使用的光源中，黑体轨迹线属于标准色温，最符合人们的照明需求)，从而使得现有技术的这种光色控制方式无法满足人们对标准色温光源的需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种led灯的光色控制方法，使得混合光的色品坐标能够落在色谱图的黑体轨迹的色温线中，从而满足人们对标准色温光源的需求。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种led灯的光色控制方法，包括：
5.选取一个高色温光源、一个低色温光源和一个绿色光源作为混合用的光源；
6.配置一个mcu处理器和三个dc/dc恒流电路，且mcu处理器的输出分别接至三个dc/dc恒流电路的输入，三个dc/dc恒流电路的输出分别对应接至高色温光源、低色温光源和绿色光源；
7.通过调节mcu处理器向高色温光源、低色温光源和绿色光源发送一定占空比的pwm信号，且三路占空比之和为100％，使混合后的光源落在色谱图的黑体轨迹的色温线中，并由低色温向高色温变化，从而获得所需的标准色温。
8.所述通过调节mcu处理器，使混合后的光源落在色谱图的黑体轨迹的色温线中，并由低色温向高色温变化，为连续调光调色。
9.所述通过调节mcu处理器，使混合后的光源落在色谱图的黑体轨迹的色温线中，并
由低色温向高色温变化，为分段调光调色。
10.所述高色温光源采用色温为5000k～7000k的led灯串。
11.所述低色温光源采用色温为1500k
‑
3000k的led灯串。
12.所述绿色光源采用单芯片绿色光源；其中，绿光芯片波长为500nm
‑
600nm。
13.所述绿色光源采用蓝光芯片激发荧光粉。
14.一种led灯的光色控制方法，包括如下步骤：
15.选取一个高色温光源、一个低色温光源和一个绿色光源作为混合用的光源；
16.获取高色温光源、低色温光源和绿色光源在色谱图中的色坐标值，其中，xc、yc为高色温光源在色谱图中的色坐标值，xw、yw为低色温光源在色谱图中的色坐标值，x
g
、y
g
为绿色光源在色谱图中的色坐标点；
17.选定混合后的光源，且对应落在色谱图的黑体轨迹的色温线的一个坐标点中；
18.获取该混合后的光源在色谱图中的色坐标值x
40
，y
40
；
19.根据公式一
[0020][0021]
和公式二
[0022][0023]
所组成的二元一次方程式，计算得到色谱图中的坐标点p的色坐标值xp,yp；
[0024]
根据如下公式
[0025][0026][0027][0028]
将高色温光源lc、低色温光源lw和绿色光源的亮度值lg及混合光的亮度值lp、le设为相同，即lg＝lw
＝
lc＝lp＝le，计算获得高色温光源、低色温光源和绿色光源的占空比值dc、dw、dg；
[0029]
根据高色温光源、低色温光源和绿色光源的占空比值dc、dw、dg，通过mcu处理器向高色温光源、低色温光源和绿色光源发送对应的占空比值的pwm信号，从而获得落在色谱图的黑体轨迹的色温线中混合后的光源。
[0030]
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
[0031]
本发明由于采用了一个高色温光源、一个低色温光源和一个绿色光源来作为混合用的光源；并配置一个mcu处理器和三个dc/dc恒流电路，且mcu处理器的输出分别接至三个dc/dc恒流电路的输入，三个dc/dc恒流电路的输出分别对应接至高色温光源、低色温光源和绿色光源；通过调节mcu处理器向高色温光源、低色温光源和绿色光源发送一定占空比的
pwm信号，且三路占空比之和为100％，使混合后的光源落在色谱图的黑体轨迹的色温线中，从而获得所需的标准色温。本发明的这种方法，使得混合光的色品坐标能够落在色谱图的黑体轨迹的色温线中，从而满足人们对标准色温光源的需求。
[0032]
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种led灯的光色控制方法不局限于实施例。
附图说明
[0033]
图1是现有技术的光色控制方式的色谱图；
[0034]
图2是本发明的实施例的硬件部分的示意图；
[0035]
图3是本发明的实施例的光色控制方式的色谱图；
[0036]
图4是本发明的实施例的2700k、6500k和单一绿光混光后的调光调色曲线示意图；
[0037]
图5是本发明的实施例的2700k、6500k和单一绿光芯片混光成3500k的光谱图；
[0038]
图6是本发明的实施例的2700k、6500k和单一绿光芯片混光成4000k的光谱图；
[0039]
图7是本发明的实施例的2700k、6500k和绿光(蓝光芯片激发荧光粉)混光后的调光调色曲线示意图；
[0040]
图8是本发明的实施例的2700k、6500k和绿光(蓝光芯片激发荧光粉)混光成3500k的光谱图；
[0041]
图9是本发明的实施例的2700k、6500k和绿光(蓝光芯片激发荧光粉)混光成4000k的光谱图；
[0042]
图10是本发明的实施例的2700k、6500k和和单一绿光芯片、绿光(蓝光芯片激发荧光粉)混光成3500k的比较示意图；
[0043]
图11是本发明的实施例的2700k、6500k和和单一绿光芯片、绿光(蓝光芯片激发荧光粉)混光成4000k的比较示意图。
具体实施方式
[0044]
实施例
[0045]
参见图2所示，本发明的一种led灯的光色控制方法，包括：
[0046]
选取一个高色温光源11、一个低色温光源12和一个绿色光源13作为混合用的光源；
[0047]
配置一个mcu处理器2和三个dc/dc恒流电路3，且mcu处理器2的输出分别接至三个dc/dc恒流电路3的输入，三个dc/dc恒流电路3的输出分别对应接至高色温光源11、低色温光源12和绿色光源13；
[0048]
通过调节mcu处理器2向高色温光源11、低色温光源12和绿色光源13发送一定占空比的pwm信号，且三路占空比之和为100％，使混合后的光源落在色谱图的黑体轨迹的色温线中，并由低色温向高色温变化，从而获得所需的标准色温。
[0049]
本实施例中，所述通过调节mcu处理器2，使混合后的光源落在色谱图的黑体轨迹的色温线中，并由低色温向高色温变化，为连续调光调色。当然，所述通过调节mcu处理器，使混合后的光源落在色谱图的黑体轨迹的色温线中，并由低色温向高色温变化，也可以为分段调光调色。
[0050]
本实施例中，所述高色温光源11采用色温为5000k～7000k的led灯串。
[0051]
本实施例中，所述低色温光源12采用色温为1500k
‑
3000k的led灯串。
[0052]
本实施例中，所述绿色光源13采用蓝光芯片激发荧光粉，当然，所述绿色光源也可以采用单芯片绿色光源，其中，绿光芯片波长为500nm
‑
600nm。
[0053]
参见图2、图3所示，本发明的一种led灯的光色控制方法，包括如下步骤：
[0054]
选取一个高色温光源11、一个低色温光源12和一个绿色光源13作为混合用的光源；
[0055]
获取高色温光源11、低色温光源12和绿色光源13在色谱图中的色坐标值，高色温光源11、低色温光源12、绿色光源13在色谱图中的坐标点分别为c、w、g，其中，xc、yc为高色温光源在色谱图中的色坐标值，xw、yw为低色温光源在色谱图中的色坐标值，x
g
、y
g
为绿色光源在色谱图中的色坐标点；
[0056]
选定混合后的光源，且对应落在色谱图的黑体轨迹的色温线的一个坐标点e中；
[0057]
获取该混合后的光源在色谱图中的色坐标值x
e
，y
e
；
[0058]
根据公式一
[0059][0060]
和公式二
[0061][0062]
所组成的二元一次方程式，计算得到色谱图中的坐标点p的色坐标值xp,yp；高色温光源11的坐标点c与低色温光源12的坐标点w之间形成连线cw，绿色光源13的坐标点g与混合后的光源的坐标点e之间形成连线ge，由ge线的延长线与cw线相交的点即为坐标点p，由上述公式一和公式二可计算得到坐标点p的色坐标值xp,yp；
[0063]
根据如下公式三
[0064][0065][0066][0067]
将高色温光源lc、低色温光源lw和绿色光源的亮度值lg及混合光的亮度值lp、le设为相同，即lg＝lw＝lc＝lp＝le，计算获得高色温光源、低色温光源和绿色光源的占空比值dc、dw、dg；
[0068]
根据高色温光源11、低色温光源12和绿色光源13的占空比值dc、dw、dg，通过mcu处理器向高色温光源、低色温光源和绿色光源发送对应的占空比值的pwm信号，从而获得落在色谱图的黑体轨迹的色温线中混合后的光源。
[0069]
本发明的一种led灯的光色控制方法，采用了一个高色温光源11、一个低色温光源
12和一个绿色光源13来作为混合用的光源；并配置一个mcu处理器2和三个dc/dc恒流电路3，且mcu处理器2的输出分别接至三个dc/dc恒流电路3的输入，三个dc/dc恒流电路3的输出分别对应接至高色温光源11、低色温光源12和绿色光源13；通过调节mcu处理器2向高色温光源11、低色温光源12和绿色光源13发送一定占空比的pwm信号，且三路占空比之和为100％，使混合后的光源落在色谱图的黑体轨迹的色温线中，从而获得所需的标准色温。本发明的这种方法，使得混合光的色品坐标能够落在色谱图的黑体轨迹的色温线中，从而满足人们对标准色温光源的需求。
[0070]
本实施例中，所述高色温光源11采用色温为5000k～7000k的led灯串。
[0071]
本实施例中，所述低色温光源12采用色温为1500k
‑
3000k的led灯串。
[0072]
本实施例中，所述绿色光源13采用蓝光芯片激发荧光粉。
[0073]
以下采用具体数值来进一步说明本发明的一种led灯的光色控制方法。
[0074]
采用色温值6500k的led灯串为高色温光源11，采用色温值2700k的led灯串为低色温光源12，采用蓝光芯片激发荧光粉为绿色光源13，色温值6500k的高色温光源11在色谱图中的色坐标值为x
65
，y
65
，其亮度设为l
65
；色温值2700k的低色温光源12在色谱图中的色坐标值为x
27
，y
27
，其亮度设为l
27
；绿色光源13在色谱图中的色坐标值为x
g
，y
g
，其亮度设为l
g
；并将三者的亮度设为相等：l
27＝
l
65
，l
g＝
l
65
；设定混合后的光源为标准色温4000k，混合后的光源在色谱图中的色坐标值为x
40
，y
40
；根据公式一和公式二
[0075][0076][0077]
解二元一次方程可以求得色谱图中的坐标点p的色坐标值xp，yp点；
[0078]
根据公式三
[0079][0080][0081][0082]
将高色温光源l
65
、低色温光源l
27
和绿色光源的亮度值lg及混合光的亮度值lp、l
40
设为相同，即lg＝l
27
＝l
65
＝lp＝l
40
，可以得到色温值6500k的高色温光源11，色温值2700k的低色温光源12和绿色光源13的占空比值；
[0083]
根据高色温光源11、低色温光源12和绿色光源13的占空比值dc、dw、dg，通过mcu处理器2向高色温光源11、低色温光源12和绿色光源13发送对应的占空比值的pwm信号，从而获得落在色谱图的黑体轨迹的色温线中混合后的光源。
[0084]
本发明的绿色光源13选择采用蓝光芯片激发荧光粉，相较于采用单芯片绿色光源，能够使得混合后的光源更加接近于标准光源。这是因为采用蓝光芯片激发荧光粉获得
绿光led，会比单一绿光芯片led的波长要宽，保证500nm
‑
600nm依然有一定强度的辐射能量，在混光过程中可以一定程度上弥补500nm
‑
600nm这一段的光谱，更加平滑贴近标准光源的光谱，从而对cri r值有一定的提升。
[0085]
实验1以bridgelux 2835 0.2w thrive产品(ra均大于95，r9大于93)2700k和6500k和单一绿光芯片led混光。
[0086]
混光后的色谱图如图4所示，其中混光后的色温值3500k光谱图如图5所示，混光后的色温值4000k光谱图如图6所示，测试后的各项数据如下表。
[0087]
cct(k)cie xcie ycri(ra)r1r2r3r4r5r6r7r8r9r10r11r12r13r14r1534750.40530.38759593969892939498938493899293989340100.37980.375995959996929598969385989095969794
[0088]
bridgelux 2835 0.2w thrive混光成3500k，4000k的cri r值
[0089]
实验2以bridgelux 2835 0.2w thrive产品(ra均大于95，r9大于93)2700k和6500k和由蓝光芯片激发荧光粉获得的绿光led进行混光。
[0090]
混光后的色谱图如图7所示，其中混光后的色温值3500k光谱图如图8所示，混光后的色温值4000k光谱图如图9所示，测试后的各项数据如下表。
[0091]
cct(k)cie xcie ycri(ra)r1r2r3r4r5r6r7r8r9r10r11r12r13r14r1534510.40890.39439796989895969799979597939796989740150.38070.37979898100979798100989897999699989899
[0092]
bridgelux 2835 0.2w thrive和蓝光芯片激发荧光粉混光成3500k，4000k的cri r值
[0093]
cct(k)cie xcie ycri(ra)r1r2r3r4r5r6r7r8r9r10r11r12r13r14r15混光模式34750.40530.387595939698929394989384938992939893绿光芯片+白光34510.40890.394397969898959697999795979397969897蓝光芯片激发荧光粉获得绿光+白光40100.37980.375995959996929598969385989095969794绿光芯片+白光40150.38070.37979898100979798100989897999699989899蓝光芯片激发荧光粉获得绿光+白光
[0094]
不同混光模式的cri r值对比
[0095]
以下分别对比实验1和实验2：
[0096]
混光后的色温值3500k光谱与对应色温标准光源光谱的比较图如图10所示，混光后的色温值3500k光谱与对应色温标准光源光谱的比较图如图11所示，从数据来看采用蓝光芯片激发荧光粉获得的绿光led+白光led混光3500k/4000k cri r值相比单一绿光芯片led+白光led有一定提升；从光谱来看前者也是更加贴近标准光源光谱。
[0097]
注：标准光源参考tm30，2700k
‑
4000k采用bbl，＞4000k采用标准白光光源，所有标准光源cri＝100，r1
‑
r15为100。
[0098]
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。