一種pwm調(diào)光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種PWM調(diào)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED的快速技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的LED光源取代了傳統(tǒng)的光源。眾所周知，LED作為光源具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，易調(diào)光調(diào)色是LED的最大優(yōu)點(diǎn)之一。隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能家居的發(fā)展和推廣，對(duì)光源調(diào)光需求越來(lái)越多，且對(duì)調(diào)光的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。所以LED的調(diào)光技術(shù)需要不斷進(jìn)步，才能發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，順應(yīng)智能家居的發(fā)展大潮。
[0003]目前，最常用的LED調(diào)光方式為PWM調(diào)光，其原理是是利用PWM信號(hào)對(duì)Buck/Boost型開(kāi)關(guān)電源電路進(jìn)行控制，根據(jù)PWM信號(hào)的占空比值，輸出對(duì)應(yīng)的電壓電流值。如圖1所示Buck/Boost型開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率較高，一般在數(shù)十Khz到數(shù)百Khz之間。PWM的頻率一般在幾百到幾Khz之間，通過(guò)PWM電平的High/Low來(lái)控制開(kāi)關(guān)電源基波的電流開(kāi)啟/關(guān)斷。PWM信號(hào)的周期一般為開(kāi)關(guān)電源電路周期的整數(shù)倍，因?yàn)?，如圖1所示PWM脈寬PWM HIGH時(shí)間增加的部分At如果正好位于開(kāi)關(guān)電源電路一個(gè)周期內(nèi)的LOW時(shí)，這樣PWM脈寬的增加對(duì)于輸出電流來(lái)說(shuō)就是無(wú)效的，后端輸出給LED的電流無(wú)變化，不能起到實(shí)際的調(diào)光作用。而且考慮到兩個(gè)信號(hào)的同步問(wèn)題，因此在現(xiàn)有的PWM控制方案中PWM的有效調(diào)光等級(jí)等于開(kāi)關(guān)電源電路頻率fb除以PWM頻率f p (Leff=fb/fp)。
[0004]由于PWM控制的上述工作原理，就產(chǎn)生了一個(gè)矛盾，如果希望增加調(diào)光等級(jí)就應(yīng)該減小PWM信號(hào)的頻率，但是當(dāng)PWM頻率低時(shí)，LED光源容易出現(xiàn)頻閃，用攝像設(shè)備對(duì)LED光源拍攝時(shí)，會(huì)看到明顯的波紋。反之，PWM頻率的提高，雖然會(huì)減小所述的頻閃紋波問(wèn)題，但帶來(lái)的負(fù)面影響是降低了調(diào)光等級(jí)數(shù)，進(jìn)而調(diào)光精細(xì)度會(huì)變低，造成調(diào)光過(guò)程中亮度變化不夠平滑，視覺(jué)上甚至?xí)械焦庠撮W爍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是為了解決上述問(wèn)題，提供一種調(diào)光效果更為平順柔和的PWM
調(diào)光裝置。
[0006]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述功能，所采用的技術(shù)方案是提供一種PWM調(diào)光裝置，包括:
[0007]調(diào)光信號(hào)接口電路，接收調(diào)光信號(hào)；
[0008]驅(qū)動(dòng)電路，輸出驅(qū)動(dòng)電壓或驅(qū)動(dòng)電流，其工作周期為T(mén)d;
[0009]驅(qū)動(dòng)電源輸出接口電路，連接負(fù)載；
[0010]控制電路，所述控制電路從所述調(diào)光信號(hào)接口電路接收所述調(diào)光信號(hào)，生成控制信號(hào)，輸出至所述驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述控制電路包括運(yùn)算模塊和PWM信號(hào)執(zhí)行模塊，所述運(yùn)算模塊根據(jù)所述調(diào)光信號(hào)計(jì)算PWM信號(hào)特征值，所述PWM信號(hào)執(zhí)行模塊根據(jù)所述PWM信號(hào)特征值生成控制信號(hào)。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述PWM信號(hào)執(zhí)行模塊將一組所述PWM信號(hào)特征值循環(huán)輸出，形成所述控制信號(hào)。
[0012]優(yōu)選的，所述控制電路還包括存儲(chǔ)單元，所述PWM信號(hào)特征值存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)單
J L.ο
[0013]優(yōu)選的，所述PWM信號(hào)執(zhí)行模塊包括PWM信號(hào)發(fā)生器、讀寫(xiě)模塊、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，所述定時(shí)器觸發(fā)所述讀寫(xiě)模塊從所述存儲(chǔ)單元讀取特定位置的PWM信號(hào)特征值傳輸給所述PWM信號(hào)發(fā)生器，所述PWM信號(hào)特征值的位置由所述計(jì)數(shù)器的數(shù)值決定，所述PWM信號(hào)發(fā)生器根據(jù)所述PWM信號(hào)特征值生成相應(yīng)的PWM信號(hào)，連續(xù)的N個(gè)所述PWM形成控制信號(hào)向所述驅(qū)動(dòng)電路輸出。
[0014]優(yōu)選的，所述PWM信號(hào)特征值為脈寬值或占空比值。
[0015]本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案通過(guò)將多個(gè)PWM周期組合形成控制信號(hào)來(lái)對(duì)照明設(shè)備的亮度進(jìn)行控制，采用了這樣的設(shè)計(jì)之后，可以在提高PWM信號(hào)的頻率同時(shí)不影響調(diào)光精度，同時(shí)通過(guò)組合方案的變化，還可以獲得更多的調(diào)光等級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)光精度更高以及更為平順柔和的調(diào)光效果。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是現(xiàn)有PWM調(diào)光方法的波形示意圖；
[0017]圖2是符合本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的PWM調(diào)光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型PWM調(diào)光方法實(shí)施例一的流程圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型PWM調(diào)光方法實(shí)施例二的流程圖；
[0020]圖5是符合本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的PWM調(diào)光方法的波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提出的一種PWM調(diào)光裝置作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0022]請(qǐng)參考圖2，圖2所示是本實(shí)用新型提出的一種PWM調(diào)光裝置的一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該P(yáng)WM調(diào)光裝置包括調(diào)光信號(hào)接口電路1、控制電路2、驅(qū)動(dòng)電路3、驅(qū)動(dòng)電路輸出接口電路4。調(diào)光信號(hào)接口電路I接收外部傳來(lái)的調(diào)光控制信號(hào)并傳送給控制電路2，由控制電路2對(duì)調(diào)光控制信號(hào)做解析，并產(chǎn)生控制信號(hào)傳送到驅(qū)動(dòng)電路3。該控制信號(hào)是由和調(diào)光控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的特定占空比的多個(gè)PWM信號(hào)組合而成，并且循環(huán)輸出，驅(qū)動(dòng)電路依據(jù)PWM的占空比值輸出對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓電流值，并由驅(qū)動(dòng)電源輸出接口電路4輸出給相應(yīng)的光源?？刂齐娐?可以由一些分離元件搭建而成也可以由一個(gè)MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然一個(gè)完整的調(diào)光裝置還會(huì)包括電源、AC/DC電路等(圖2中未示出)，這個(gè)可以根據(jù)實(shí)際實(shí)用情況作相應(yīng)的配置。
[0023]本實(shí)用新型和現(xiàn)有調(diào)光系統(tǒng)的主要區(qū)別在于控制電路的處理方法。在現(xiàn)有的PWM調(diào)光裝置中，一般控制電路通過(guò)對(duì)外部調(diào)光控制信號(hào)的運(yùn)算獲得一個(gè)單一的PWM占空比值，PWM信號(hào)發(fā)生器根據(jù)這個(gè)占空比輸出PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)調(diào)光。但是這樣就會(huì)出現(xiàn)如前文提到的一種問(wèn)題，包括頻閃、調(diào)光精度不夠等。而本實(shí)用新型的解決方法是將多個(gè)PWM周期組合形成控制信號(hào)，本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，在一個(gè)控制信號(hào)周期中各個(gè)PWM信號(hào)的占空比是不同的，如將占空比為3%和4%的PWM信號(hào)組合就可以獲得原來(lái)不可能實(shí)現(xiàn)的占空比3.5%。采用這樣的方式可以提高PWM的頻率，如系統(tǒng)需要3.5%的亮度，直接通過(guò)PWM信號(hào)脈寬來(lái)進(jìn)行的PWM頻率至少要是這種組合方式的一半。另外，這樣通過(guò)組合各種不同占空比的PWM信號(hào)的組合可以獲得更多的調(diào)光等級(jí)。為了實(shí)現(xiàn)這樣的方案，控制電路的結(jié)構(gòu)也必須要作相應(yīng)的改進(jìn)，首先控制電路中必須要有一個(gè)運(yùn)算模塊21，該運(yùn)算模塊21輸入為調(diào)光控制信號(hào)，輸出為一個(gè)控制信號(hào)周期中各PWM信號(hào)的特征值，以及他們的排列順序，這個(gè)PWM信號(hào)特征值可以表示為PWM信號(hào)的占空比，也可以表示成為PWM信號(hào)的脈寬。控制電路中還包括一個(gè)PWM信號(hào)執(zhí)行模塊23，該執(zhí)行模塊根據(jù)運(yùn)算獲得的PWM信號(hào)特征值逐個(gè)依次輸出不同占空比或脈寬的PWM信號(hào)周期，形成最終的控制信號(hào)。即，PWM信號(hào)執(zhí)行模塊將一組PWM信號(hào)特征值循環(huán)輸出，形成控制信號(hào)。運(yùn)算模塊21可以在每一個(gè)PWM信號(hào)周期向PWM信號(hào)執(zhí)行模塊23輸出相應(yīng)的PWM信號(hào)特征值，但是這樣顯然不夠經(jīng)濟(jì)，因此在本實(shí)施例中，還包括一個(gè)存儲(chǔ)單元22，運(yùn)算模塊21僅在檢測(cè)到調(diào)光控制信號(hào)發(fā)生變化時(shí)進(jìn)行一次運(yùn)算，然后將運(yùn)算結(jié)果寫(xiě)入存儲(chǔ)單元22，所述存儲(chǔ)單元22可以是一個(gè)硬件存儲(chǔ)設(shè)備，也可以通過(guò)數(shù)組、棧、隊(duì)列等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而在PWM信號(hào)執(zhí)行模塊23中包括PWM信號(hào)發(fā)生器2301、讀寫(xiě)模塊2302、定時(shí)器2303及計(jì)數(shù)器2304，定時(shí)器2303設(shè)定定時(shí)時(shí)間等于PWM信號(hào)的周期時(shí)間，定時(shí)器2303走完設(shè)定的定時(shí)時(shí)間觸發(fā)讀寫(xiě)模塊2302執(zhí)行讀寫(xiě)操作，讀寫(xiě)模塊2302從存儲(chǔ)單元22讀取和計(jì)數(shù)器2304數(shù)值相對(duì)應(yīng)位置的PWM信號(hào)特征值，并將數(shù)據(jù)傳送至PWM信號(hào)發(fā)生器2301，PWM信號(hào)發(fā)生器2301根據(jù)該特征值產(chǎn)生符合該特征值的PWM信號(hào)。在本實(shí)施例中一個(gè)控制信號(hào)由N個(gè)(N多2，N為正整數(shù))PWM信號(hào)周期組成，定時(shí)器2303每走完一個(gè)定時(shí)時(shí)間計(jì)數(shù)器2304加1，到N時(shí)清零，當(dāng)計(jì)數(shù)器2304完成從I到N的一個(gè)循環(huán)，PWM信號(hào)發(fā)生器2301產(chǎn)生N個(gè)PWM信號(hào)周期便完成了一個(gè)控制信號(hào)周期，控制信號(hào)周期的不斷循環(huán)實(shí)現(xiàn)了調(diào)光控制。
[0024]下面就具體實(shí)施例的流程圖對(duì)本實(shí)用新型的PWM調(diào)光方法進(jìn)行說(shuō)明，圖3為實(shí)施例一的流程圖，圖5為根據(jù)本實(shí)用新型PWM調(diào)光方法獲得的一個(gè)控制信號(hào)的波形圖。這里先對(duì)PWM控制基本原理及圖標(biāo)做一下說(shuō)明，PWM調(diào)光方法是通過(guò)PWM信號(hào)的高/低電平來(lái)開(kāi)啟/關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路3向負(fù)載輸出驅(qū)動(dòng)電壓或驅(qū)動(dòng)電流，從而實(shí)現(xiàn)不同的電壓或電流輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)光源亮暗的調(diào)整，PWM信號(hào)為脈沖信號(hào)，周期為T(mén)p，在本實(shí)施例中采用Buck/Boost型開(kāi)關(guān)電源電路作為驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路3的周期表示為T(mén)d，為了實(shí)現(xiàn)可控的調(diào)光PWM信號(hào)周期1；為T(mén) ,的整數(shù)倍，PWM基礎(chǔ)調(diào)光等級(jí)數(shù)L PWM=TP/Td, PWM信號(hào)的脈寬為T(mén)w=p*Td (p為正整數(shù)，I < P ( Lpwm), P的不同選值形成不同的調(diào)光輸出。在本實(shí)施例中，如圖5所示，一個(gè)PWM信號(hào)周期Tp中包含5個(gè)驅(qū)動(dòng)電路周期T d，Tw表示的是PWM信號(hào)的脈寬，PWM信號(hào)為高電平時(shí)驅(qū)動(dòng)電路向負(fù)載輸出電壓或電流，PWM信號(hào)為低電平時(shí)驅(qū)動(dòng)電路輸出被屏蔽。當(dāng)然也可以在低電平時(shí)輸出電壓，高電平時(shí)屏蔽信號(hào)，這個(gè)對(duì)本實(shí)用新型的調(diào)光方法沒(méi)有影響。如前所述由于驅(qū)動(dòng)電路的輸出也是脈沖形式的，因此當(dāng)Tw為T(mén)p的10%到20%間變動(dòng)時(shí)，時(shí)間輸出的電壓是不會(huì)發(fā)生變化的，所以在這個(gè)實(shí)施例中，可實(shí)現(xiàn)的調(diào)光等級(jí)實(shí)際上只有5級(jí)，Lpwm=5，通過(guò)讓Tw包含1、2、3、4或5個(gè)驅(qū)動(dòng)電源周期Td實(shí)現(xiàn)20%、40%、60%、80%、100%這5檔調(diào)光等級(jí)，這里的百分比是指輸出亮度和驅(qū)動(dòng)電路可實(shí)現(xiàn)最大亮度的比值。很顯然5個(gè)調(diào)光等級(jí)是不能滿足我們的需要，當(dāng)我們想增加調(diào)光等級(jí)又不想增加PWM信號(hào)周期Tp，我們采用的方法是用N個(gè)(N ^ 2，N為正整數(shù))PWM信號(hào)周期組合編制成控制信號(hào)，如圖5所示本實(shí)施例采用4個(gè)PWM信號(hào)周期編組成為一個(gè)控制信號(hào)周期T。，TC=N*TP,我們采用變量i標(biāo)示一個(gè)控制信號(hào)周期中所述PWM信號(hào)周期的位置，I < i SN，Tw⑴表示控制信號(hào)周期中第i個(gè)PWM信號(hào)周期的脈寬，當(dāng)采用不同的脈寬組合時(shí)就可以產(chǎn)生更多級(jí)的調(diào)光等級(jí)，圖5中Tw(l)=2Td, Tw(2) =Tw(3) =Tw(4) =Td，這樣控制信號(hào)周期T。中的實(shí)際有效工作時(shí)間t rff為該周期中各PWM信號(hào)周期的脈寬之和，teff=TW(l)+TW(2)+TW(3)+TW(4)=5Td，T。中一共包含20個(gè)Td，因此在這樣一個(gè)控制信號(hào)周期T。中實(shí)際的光輸出為5T d/20Td等于25%，這樣就實(shí)現(xiàn)了原來(lái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的25%的調(diào)光等級(jí)，由4個(gè)PWM信號(hào)周期編組可實(shí)現(xiàn)的調(diào)光等級(jí)為N*LPWM，在本實(shí)施例中可以實(shí)現(xiàn)20級(jí)的調(diào)光等級(jí)。
[0025]—個(gè)完整的PWM調(diào)光方法流程如圖3所示，包括三個(gè)步驟:
[0026]步驟A接收調(diào)光信號(hào)Lin;
[0027]步驟B計(jì)算所述控制信號(hào)周期內(nèi)的所述N個(gè)PWM信號(hào)的組合序列，使所述N個(gè)PWM信號(hào)的組合可實(shí)現(xiàn)調(diào)光信號(hào)Lin所表達(dá)的調(diào)光等級(jí)；
[0028]步驟C由PWM信號(hào)執(zhí)行模塊實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)的組合輸出形成控制信號(hào)。
[0029]在本實(shí)施例中步驟B計(jì)算的是第I到第N個(gè)P