大功率led數(shù)字線性調(diào)光方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法；屬于調(diào)光方法【技術(shù)領(lǐng)域】；其技術(shù)要點包括下述步驟：（1）單片機接收電位器信號、電流信號、電壓信號及LED溫度信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；（2）根據(jù)電流、電壓及溫度信號計算得出亮度補償系數(shù)A；（3）計算流明值L，再結(jié)合亮度補償系數(shù)A計算出溫度補償后的輸出亮度值Lch；（4）根據(jù)Lch值得到應(yīng)該給供的電流Io；（5）判定采樣取得的電流信號是否等于Io，如果是則將結(jié)果輸出給PWM控制電路，如果不是則調(diào)整后輸出給PWM控制電路；本發(fā)明旨在提供一種操作方便、調(diào)光準(zhǔn)確的大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法；用于大功能LED的調(diào)光。
【專利說明】大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種調(diào)光方法，更具體地說，尤其涉及一種大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED燈的輸出亮度除了與LED燈本身的材料工藝有關(guān)外，還跟工作電流和LED燈的結(jié)溫有關(guān)。同廠家，同系列的LED燈，影響輸出亮度的因素主要是LED燈的工作電流和LED燈的結(jié)溫。LED工作電流越大，輸出亮度越高，但是亮度與電流的變化是非線性的。同時，結(jié)溫越高LED輸出亮度越低。當(dāng)散熱條件不變時調(diào)節(jié)LED的工作電流會導(dǎo)致LED的結(jié)溫產(chǎn)生變化，這也是影響LED亮度變化不線性的因素之一。
[0003]目前的LED調(diào)光控制電路主要是由運算放大器組成的加減法電路，這種控制電路只能做到輸出的電流跟隨電位器電阻值的變化而變化。如果電位器為線性電位器，則輸出電流也是線性電流，而直接忽略其他反饋電路的非線性。這種調(diào)節(jié)方式比較簡單，技術(shù)成熟，但是對亮度與電流的非線性關(guān)系，以及LED結(jié)溫對亮度輸出的影響不能被消除，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)電位器時LED燈的亮度出現(xiàn)非線性的變化，這給某些特定使用場合帶來不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作方便、調(diào)光準(zhǔn)確的大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法，其中該方法包括下述步驟:(I)在電源與LED之間的電路上設(shè)置PWM控制電路、電流采樣電路及電壓采樣電路，在LED焊點附近設(shè)置溫度檢測探頭，同時PWM控制電路連接單片機，單片機連接線性電位器；(2)單片機接收電位器信號、電流信號、電壓信號及LED溫度信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；(3)根據(jù)電流信號、電壓信號及LED溫度信號計算得出亮度補償系數(shù)A ; (4)根據(jù)電位器信號計算輸出流明值L，再結(jié)合亮度補償系數(shù)A計算出溫度補償后設(shè)定的輸出亮度值Lch ；
[5]根據(jù)Lch值查程序中數(shù)字化的電流和LED光亮表得到應(yīng)該給供的電流1； (6)判定采樣取得的電流信號是否等于Ιο，如果是，則將結(jié)果輸出給PWM控制電路，如果不是，則調(diào)整后輸出給PWM控制電路。
[0006]上述的大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法中，所述步驟(2)具體為:單片機為帶4路以上12位高速ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器和12位DAC數(shù)模轉(zhuǎn)化器的微處理器；ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收電位器信號、電流信號、電壓信號及LED溫度信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并換算成對應(yīng)R、1、V及Tc，其中R為線性電位器的調(diào)節(jié)阻值，等于電位器信號值乘以設(shè)定的系數(shù)；I為實際輸出的電流值，等于ADC采集的電流信號乘以設(shè)定的系數(shù)；V為電路輸出的電壓值，等于ADC采集的電壓信號乘以設(shè)定的系數(shù)；Tc為LED焊接點附近的溫度，通過溫度檢測探頭獲得。
[0007]上述的大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法中，所述的步驟(3)具體為:(3a)根據(jù)電流信號和電壓信號計算功率P，P=V* I ; (3b)計算結(jié)溫Τ，Δ T=Rthe氺P, T=Tc+ ΔΤ ；(3c)查程序中數(shù)字化的LED結(jié)溫與LED光亮表得到在結(jié)溫T下的亮度輸出百分?jǐn)?shù)Ach，然后計算出亮度補償系數(shù)A，A=Ach+ Δ A ;其中:Λ T為LED結(jié)溫與測量點的溫度差；Rthe為LED的熱阻，根據(jù)LED數(shù)據(jù)手冊查得；Ach為不同結(jié)溫下的亮度輸出百分?jǐn)?shù)，根據(jù)結(jié)溫T查表獲得；Λ A為亮度補償修正系數(shù)，根據(jù)實際使用的節(jié)溫范圍來選擇Λ Α，使得基準(zhǔn)結(jié)溫下A=I。
[0008]上述的大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法中，所述的步驟(4)具體為:(4a)根據(jù)線性電位器調(diào)節(jié)的阻值計算輸出流明值L, L= (Lmax/Rmax) *R ; (4b)計算溫度補償后設(shè)定的輸出亮度值Lch，Lch=L/A ;其中，Lmax為設(shè)定的LED輸出最大亮度值，根據(jù)LED的數(shù)據(jù)手冊和使用需要以及LED散熱條件來設(shè)定；Rmax為電阻的最大值，即選取的電位器最大阻值；A為亮度補償系數(shù)，補償節(jié)溫變化對亮度輸出的影響；為實現(xiàn)實際輸出亮度值L不變，受到節(jié)溫變化的影響，Lch設(shè)定值為動態(tài)變化量。
[0009]本發(fā)明采用上述方法后，通過在原有電流反饋環(huán)路的基礎(chǔ)上，增加電壓采樣電路和檢測LED燈結(jié)溫的溫度檢測探頭，并通過具有高效處理能力的單片機對各電路所反饋的信號進行分析處理，從而實現(xiàn)消除結(jié)溫變化和調(diào)節(jié)電流時LED燈亮度輸出非線性，達(dá)到精確調(diào)光的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖中的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。
[0011]圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的工作流程示意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明一種具體實施例的電路原理示意圖；
[0014]圖4是本發(fā)明LED燈亮度輸出隨電位器阻值變化示意圖。
【具體實施方式】
[0015]參閱圖1所示，是實現(xiàn)本發(fā)明大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法的電路結(jié)構(gòu)示意圖，包括依序電路連接在DC電源I和LED光源2之間的濾波及保護電路3、PWM控制電路4和輸出濾波電路5，同時，PWM控制電路4電路連接有單片機6，所述單片機6電路連接有線性電位器7 ;所述輸出濾波電路5與LED光源2之間的電路上設(shè)有電流采樣放大電路8，所述電流采樣放大電路8與單片機6連接。本實施例中所述單片機6為帶4路以上12位高速ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器和12位DAC數(shù)模轉(zhuǎn)化器的微處理器；所述線性電位器7通過ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微處理器連接。同時，在LED光源2焊接點側(cè)邊設(shè)有溫度傳感器9，所述溫度傳感器9通過ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微處理器連接。通過微處理器處理溫度傳感器9獲得的焊點溫度，從而實現(xiàn)消除LED結(jié)溫變化時LED亮度輸出非線性的問題。在輸出濾波電路5與LED光源2之間的電路上連接有電壓采樣電路10，所述電壓采樣電路10通過ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微處理器連接。通過微處理器處理電壓采樣電路10獲得的電壓值，從而實現(xiàn)消除調(diào)節(jié)電流時LED亮度輸出非線性的問題。
[0016]參閱圖2所示，本發(fā)明的一種大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法，該方法包括下述步驟:
[0017](I)在DC電源與LED光源之間的電路上設(shè)置PWM控制電路、電流采樣放大電路及電壓采樣電路，在LED焊點附近設(shè)置溫度檢測探頭，同時PWM控制電路連接單片機，單片機連接線性電位器；
[0018](2)單片機為帶4路以上12位高速ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器和12位DAC數(shù)模轉(zhuǎn)化器的微處理器，本實施例中的微處理優(yōu)選STM32R)51K4處理器；ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收電位器信號、電流信號、電壓信號及LED溫度信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并換算成對應(yīng)R、1、V及Tc，其中R為線性電位器的調(diào)節(jié)阻值，等于電位器信號值乘以設(shè)定的系數(shù)；I為實際輸出的電流值，等于ADC采集的電流信號乘以設(shè)定的系數(shù)為電路輸出的電壓值，等于ADC采集的電壓信號乘以設(shè)定的系數(shù)；Tc為LED焊接點附近的溫度，通過溫度檢測探頭獲得；
[0019](3)根據(jù)電流信號、電壓信號及LED溫度信號計算得出亮度補償系數(shù)A ;具體為:(3a)根據(jù)電流信號和電壓信號計算功率P，P=V*I ；(3b)計算結(jié)溫T，T=Tc+ T,Δ T=RtheP; (3c)查程序中數(shù)字化的LED結(jié)溫與LED光亮表得到在結(jié)溫T下的亮度輸出百分?jǐn)?shù)Ach，然后計算出亮度補償系數(shù)A，A=Ach+ delta A ;其中:delta T為LED結(jié)溫與測量點的溫度差；Rthe為LED的熱阻，根據(jù)LED數(shù)據(jù)手冊查得；Ach為不同結(jié)溫下的亮度輸出百分?jǐn)?shù)，根據(jù)結(jié)溫T查表獲得；delta A為亮度補償修正系數(shù)，根據(jù)實際使用的節(jié)溫范圍來選擇delta Α，使得基準(zhǔn)結(jié)溫下A=I ；
[0020](4)根據(jù)電位器信號計算輸出流明值L，再結(jié)合亮度補償系數(shù)A計算出溫度補償后設(shè)定的輸出亮度值Lch ;具體為:(4a)根據(jù)線性電位器調(diào)節(jié)的阻值計算輸出流明值L，L=(Lmax/Rmax) *R ； (4b)計算溫度補償后設(shè)定的輸出亮度值Lch, Lch=L/A ;其中，Lmax為設(shè)定的LED輸出最大亮度值，根據(jù)LED的數(shù)據(jù)手冊和使用需要以及LED散熱條件來設(shè)定；Rmax為電阻的最大值，即選取的電位器最大阻值汸為亮度補償系數(shù)，補償節(jié)溫變化對亮度輸出的影響；為實現(xiàn)實際輸出亮度值L不變，受到節(jié)溫變化的影響，Lch設(shè)定值為動態(tài)變化量；
[0021](5)根據(jù)Lch值查LED手冊中的電流和LED光亮表得到應(yīng)該給供的電流1 ；
[0022](6)判定采樣取得的電流信號是否等于1，如果是，則不調(diào)節(jié)PWM控制輸出，如果不是，則調(diào)節(jié)DAC輸出改變PWM控制電路脈寬。
[0023]參閱圖3所示，本發(fā)明的大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法的電路工作原理示意圖，本發(fā)明具體實施例中選用了 STM32R)51K4處理器作為單片機6，電源芯片使用集成電源芯片MP1593。VDD，VDDA電源電路以及運算放大器的型號和電源根據(jù)需要靈活選取。
[0024]具體工作原理如下:
[0025]DC5V~23V的直流電經(jīng)過反接保護電路、過流保護電路以及電磁兼容的濾波電路后輸入PWM控制器MP1593。MP1593為集成降壓開關(guān)電源芯片，可以通過控制FB引腳的輸入來控制MP1593的占空比，從而達(dá)到調(diào)整輸出電流大小的目的。MP1593輸出的是高頻的電流，需要經(jīng)過整流濾波后才得到供給LED的直流電流。
[0026]采樣電路包括4個部分組成，分別為。
[0027](I)電壓反饋采樣:從LED供電輸出端口的正端采集電壓信號，經(jīng)過電壓跟隨器UlB后使用電阻分壓，然后接入STM32F051K4的ADC輸入引腳(第7腳)。
[0028](2)電流反饋:在輸出回路中串入一個0.1歐的錳銅電阻將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，?jīng)運算放大器UlA放大16倍后輸入STM32R)51K4的ADC輸入引腳(第6腳)。
[0029](3)溫度反饋:LM35溫度檢測探頭的信號從接線端子J3接入電路，RC濾波后接到STM32F051K4的ADC輸入引腳(第9腳)。[0030](4)電位器信號采集:電位器信號從接線端子J2接入電路，經(jīng)過RC濾波后接到STM32F051K4的ADC輸入引腳(第9腳)。
[0031]32位微處理器STM32R)51K4作用是將ADC采集到的4路信號進行計算處理(處理的過程見圖3)，計算處理的結(jié)果從STM32R)51K4的第14腳的DAC輸出用來控制PWM控制芯片 MP1583。Jl 為 STM32R)51K4 的 FLASH 編程輸入接口。
[0032]參閱圖4所示，是利用本發(fā)明的調(diào)光方法，線性電位器阻值與LED燈輸出亮度(流明)的線性變化示意圖，可以看出，通過線性調(diào)節(jié)電位器的阻值可以實現(xiàn)LED燈亮度的線性輸出。
[0033]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，而其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法，其特征在于，該方法包括下述步驟:(1)在電源與LED之間的電路上設(shè)置PWM控制電路、電流采樣電路及電壓采樣電路，在LED焊點附近設(shè)置溫度檢測探頭，同時PWM控制電路連接單片機，單片機連接線性電位器；(2)單片機接收電位器信號、電流信號、電壓信號及LED溫度信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；(3)根據(jù)電流信號、電壓信號及LED溫度信號計算得出亮度補償系數(shù)A ; (4)根據(jù)電位器信號計算輸出流明值L，再結(jié)合亮度補償系數(shù)A計算出溫度補償后設(shè)定的輸出亮度值Lch ; (5)根據(jù)Lch值查LED手冊中的電流和LED光亮表得到應(yīng)該給供的電流1 ； (6)判定采樣取得的電流信號是否等于1，如果是，則不調(diào)節(jié)PWM控制輸出，如果不是，則調(diào)節(jié)DAC輸出改變PWM控制電路脈寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法，其特征在于，所述步驟(2)具體為:單片機為帶4路以上12位高速ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器和12位DAC數(shù)模轉(zhuǎn)化器的微處理器；ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收電位器信號、電流信號、電壓信號及LED溫度信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并換算成對應(yīng)R、1、V及Tc，其中R為線性電位器的調(diào)節(jié)阻值，等于電位器信號值乘以設(shè)定的系數(shù)；I為實際輸出的電流值，等于ADC采集的電流信號乘以設(shè)定的系數(shù)…為電路輸出的電壓值，等于ADC采集的電壓信號乘以設(shè)定的系數(shù)；Tc為LED焊接點附近的溫度，通過溫度檢測探頭獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法，其特征在于，所述的步驟(3)具體為:(3a)根據(jù)電流信號和電壓信號計算功率P，P=V*I ; (3b)計算結(jié)溫T，T=Tc+ Δ T,Δ T=Rthe*P ; (3c)查LED程序中數(shù)字化的LED結(jié)溫與LED光亮表得到在結(jié)溫T下的亮度輸出百分?jǐn)?shù)Ach，然后計算出亮度補償系數(shù)A，A=Ach+ Δ A ;其中:Λ T為LED結(jié)溫與測量點的溫度差；Rthe為LED的熱阻，根據(jù)LED數(shù)據(jù)手冊查得；Ach為不同結(jié)溫下的亮度輸出百分?jǐn)?shù)，根據(jù)結(jié)溫T查表獲得；Λ A為亮度補償修正系數(shù)，根據(jù)實際使用的節(jié)溫范圍來選擇Λ A,使得基準(zhǔn)結(jié)溫下A=I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED數(shù)字線性調(diào)光方法，其特征在于，所述的步驟(4)具體為:(4a)根據(jù)線性電位器調(diào)節(jié)的阻值計算輸出流明值L, L= (Lmax/Rmax) *R ； (4b)計算溫度補償后設(shè)定的輸出亮度值Lch，Lch=L/A ;其中，Lmax為設(shè)定的LED輸出最大亮度值，根據(jù)LED的數(shù)據(jù)手冊和使用需要以及LED散熱條件來設(shè)定；Rmax為電阻的最大值，即選取的電位器最大阻值汸為亮度補償系數(shù)，補償節(jié)溫變化對亮度輸出的影響；為實現(xiàn)實際輸出亮度值L不變，受到節(jié)溫變化的影響，Lch設(shè)定值為動態(tài)變化量。
【文檔編號】H05B37/02GK103458575SQ201310368366
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】郭欽平, 黎陽成, 蔣遠(yuǎn)剛, 李志榮, 陳儉, 張錢行, 封榮凱 申請人:廣西奧順儀器有限公司