一種運(yùn)用于led燈具里的恒功率配色算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED燈具里的調(diào)光方法，尤其是運(yùn)用于多種顏色混色控制里的恒功率配色算法。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖寬度調(diào)制(PWM，Pulse-Width Modulat1n)，也簡稱為脈寬調(diào)制，脈沖寬度調(diào)制(PffM)是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(0N)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PffM進(jìn)行編碼。
[0003]幾乎所有市售的單片機(jī)都有HVM模塊功能，微控制器內(nèi)部都包含有HVM控制器。只要將PWM技術(shù)應(yīng)用于LED的調(diào)光中，通過控制各顏色的PffM占空比就能控制LED燈具各顏色的亮度，不同顏色的亮度混合就會產(chǎn)生不同的亮度比，每種亮度都有不同的LED燈光。
[0004]根據(jù)三原色的原理，當(dāng)紅光和綠光以及藍(lán)光的比例一樣時(shí)，混出來的光就是白光，如100份紅光:100份綠光:100份藍(lán)光=100份白光，那么紅光、綠光和藍(lán)光的亮度比是100:100:100，顏色混色比是1:1:1,同理I份的紅光:I份綠光:I份藍(lán)光=1份的白光，顏色混色比沒有改變，仍然還是白光，只是白光亮度根據(jù)亮度比比例變暗了，而恒功率配色算法，就是實(shí)現(xiàn)在額定的功率范圍內(nèi)，保證LED燈具的各顏色混色比不變效果仍然是“白光”，自動調(diào)整亮度比。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是使用一種恒功率配色算法應(yīng)用于LED的燈具PWM調(diào)光技術(shù)里，在額定的功率范圍內(nèi)，LED燈具的顏色混色比就是亮度比，當(dāng)超出了額定的功率時(shí)，LED燈具會一直保持是額定的功率下工作，通過調(diào)整各顏色的亮度值保證各顏色混色比例保持不變。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種運(yùn)用于LED燈具里的HVM恒功率配色算法假設(shè)LED燈具設(shè)有η種顏色的燈珠，計(jì)算燈珠單色全亮的實(shí)際消耗的最大功率wlin，
測量燈具最大視在功率P w;
計(jì)算燈珠消耗功率的效率n.nKwl+wS+......wn)/Pw;
設(shè)定燈具允許額定最大功率Mw，Mw〈 P w;
設(shè)各顏色PWM占空比為NI?Nn，各PffM占空比數(shù)值范圍0~ 100%;
計(jì)算不同顏色混比的當(dāng)前視在功率C w;
Cw=(Nl*wl+N2*w2+N3*w3+Nn *wn)Ai;功率因素θ(0<θ < l)，0 = Mw/Cw，各顏色實(shí)際輸出的占空比是Ν1*θ，Ν2*θ，Ν3*θ，Νη*
θο
[0007]本發(fā)明中每種顏色的占空比都乘以一個相同的定值可以調(diào)整亮度比，由于各顏色亮度比保持不變，也保證了混色的色彩性。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所帶來的有益效果是:
每種顏色的占空比都乘以一個相同的定值，在保證了各顏色的混色比不變的情況下來改變其亮度比來改變混光的亮度，恒定功率算法同時(shí)也可以讓燈具恒定在額定的功率范圍內(nèi)，不會超過電源的負(fù)載。
[0009]【具體實(shí)施方式】:
如一臺四色的LED彩光燈，四色為RGBW，分別單獨(dú)測量燈具各顏色全亮?xí)r的電流I和電壓U，根據(jù)歐姆公式:P=UI，計(jì)算燈珠單色全亮的實(shí)際消耗的最大功率分別為R w、G w、B w、Ww，整燈的總功率為P w，則燈珠的消耗的功率效率比η為:η=( Rw+Gw+B w +Ww)/ P w；
調(diào)光時(shí)，設(shè)RGBW各顏色的占空比(O?100%)分別為R N、GN、B N、WN，則各顏色根據(jù)不同的占空比消耗的實(shí)際功率為RN* R w、GN*Gw、B N* B w、WN * Ww;然后可計(jì)算當(dāng)前的視在功率C w:
Cw=( RN*Rw+GN*Gw+BN*Bw+WN *Ww)/ η
設(shè)定一個額定的功率值Mw( Mw〈 P w)，此功率值就是用于設(shè)定燈具最大的功率值，當(dāng)燈具的實(shí)際功率大于Mw時(shí)，實(shí)際的功率值也恒定保持是Mw ；
接著，再引入一個參數(shù):功率因素θ(0<θ <1)，用于根據(jù)當(dāng)前的混色比來調(diào)整亮度比，Θ值根據(jù)是否超出額定功率值Mw來取值，當(dāng)實(shí)際的功率C w小于額定功率Mw時(shí)，Θ值恒為I，保證在額定的功率范圍內(nèi)可以不受功率限制直接輸出，而超過了額定功率以后就按照一個比例值進(jìn)行制衡，所以，可求得Θ值:
Θ = Mw/ Cw;
最后，各顏色實(shí)際輸出的占空比是11陋0、0陋0、8陋0、界陋0，每種顏色的占空比都乘以一個相同的定值，從而根據(jù)當(dāng)前的混色比調(diào)整亮度比，改變了亮度但又保證了混色的色彩性。
[0010]根據(jù)三原色的原理，當(dāng)紅光和綠光以及藍(lán)光的比例一樣時(shí)，混出來的光就是白光，如100份紅光:100份綠光:100份藍(lán)光=100份白光，那么紅光、綠光和藍(lán)光的亮度比是100:100:100，顏色混色比是1:1:1,同理I份的紅光:I份綠光:I份藍(lán)光=1份的白光，顏色混色比沒有改變，仍然還是白光，只是白光亮度根據(jù)亮度比比例變暗了，而恒功率配色算法，就是實(shí)現(xiàn)在額定的功率范圍內(nèi)，保證LED燈具的各顏色混色比不變效果仍然是“白光”，自動調(diào)整亮度比。
[0011]實(shí)驗(yàn)例:一支R G B W四色燈具，最大額定功率要求50W，當(dāng)R、G、B、W的PffM占空比為100%時(shí)，對應(yīng)各顏色功率R色18W，G色25W，B色27W，W色30W，兩種顏色混合時(shí):R +G 功率 43 W，R+W 功率 48 W，B+W 功率 57W，R + G + W 功率 70W，G + B+W 功率 82W，R + G+ B +W功率100 W ο目標(biāo)要求:1、如何才能讓燈具保持單色最亮，或兩種顏色工作到最亮;2、當(dāng)兩種以上顏色混色時(shí)，總功率既不超過50W，又能確保兩種以上顏色的混色比例不會改變。
[0012] 假定顏色P麗占空比都是O?255變化，亮度與P麗占空比嚴(yán)格成正比關(guān)系，LED消耗功率與PWM占空比成正比關(guān)系；
當(dāng)功率不超過額定功率值時(shí)，PffM占空比就是顏色亮度，PffM占空比就是混色配比。當(dāng)超出最大額定功率，兩種或以上顏色混色時(shí)，功率保持恒定最大額定值不變，混色以各顏色PffM占空比的比例進(jìn)行分配，此時(shí)顏色PWM占空比不代表亮度，只代表混色配比；比如當(dāng)前R色PffM占空比為255，G色PWM占空比為255，功率為43 W，當(dāng)要加入B色時(shí)，隨著B色PffM占空比增加，功率增加，當(dāng)B色PffM占空比達(dá)到66時(shí)功率達(dá)到額定值50W，此時(shí)R G B的PffM占空比的比例等于混色配比值等于亮度比等于255: 255:100;當(dāng)B色PWM占空比達(dá)到200時(shí)，總功率還是50 W，R G B的PffM占空比的比例已經(jīng)發(fā)生改變，但混色配比值還為255: 255: 200，但亮度比是255*θ:255*θ:200*θ，而θ(0<θ < I)的值就是恒功率算法里的核心。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種運(yùn)用于LED燈具里的恒功率配色算法，其特征在于: 假設(shè)LED燈具設(shè)有η種顏色的燈珠，計(jì)算燈珠單色全亮的實(shí)際消耗的最大功率WlMVn， 測量燈具最大視在功率P w; 計(jì)算燈珠消耗功率的效率n.nKwl+wS+......wn)/Pw; 設(shè)定燈具允許額定最大功率Mw，Mw〈 P w; 設(shè)各顏色PWM占空比為NI?Nn，各PffM占空比數(shù)值范圍O?100%; 計(jì)算不同顏色混比的當(dāng)前視在功率C w; Cw=(Nl*wl+N2*w2+N3*w3+Nn *wn)Ai; 功率因素θ(0<θ < l)，0 = Mw/Cw，各顏色實(shí)際輸出的占空比是Ν1*θ，Ν2*θ，Ν3*θ，Νη*θο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種運(yùn)用于LED燈具里的恒功率配色算法，其特征在于:分別單獨(dú)測量燈具各顏色全亮?xí)r的電流I和電壓U，根據(jù)歐姆公式:P=UI，分別計(jì)算出各顏色實(shí)際消耗的最大功率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種運(yùn)用于LED燈具里的PWM恒功率配色算法，其特征在于:LED燈具需設(shè)定額定的功率值。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種運(yùn)用于LED燈具里的恒功率配色算法，其特征在于:該LED燈具需要三種以上的顏色燈珠，并且各種顏色功率相加總和大于額定輸出功率。
【專利摘要】一種運(yùn)用于LED燈具里的恒功率配色算法，假設(shè)LED燈具設(shè)有n種顏色的燈珠，計(jì)算燈珠單色全亮的實(shí)際消耗的最大功率W1~Wn，測量燈具最大視在功率Ｐw；計(jì)算燈珠消耗功率的效率η，η=（w1+w2+……wn）/Ｐw；設(shè)定燈具允許額定最大功率Ｍw，Ｍw<Ｐw；設(shè)各顏色PWM占空比為N1~Nn，各PWM占空比數(shù)值范圍0~100%；計(jì)算不同顏色混比的當(dāng)前視在功率Ｃw；Ｃw=(N1*w1+N2*w2+N3*w3+Nn*wn)/η；功率因素θ（0＜θ≤1），θ＝Ｍw/Ｃw，各顏色實(shí)際輸出的占空比是N1*θ，N2*θ，N3*θ，Nn*θ。調(diào)光時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的混色比調(diào)整亮度比，改變了亮度但又保證了混色的色彩性。
【IPC分類】H05B33/08
【公開號】CN105578642
【申請?zhí)枴緾N201510948381
【發(fā)明人】陳志曼
【申請人】廣州市雅江光電設(shè)備有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月17日