一種led燈具的調控裝置及方法

一種led燈具的調控裝置及方法
【專利摘要】本發明是一種LED燈具的調控裝置及方法，特別是一種無極色溫變化和具有情緒適應功能的LED燈具調控裝置及方法。本發明的LED燈具的調控裝置包括控制器、LED光源模塊、顯示模塊，控制器分別與LED光源模塊及顯示模塊連接。通過控制器可智能調控LED光源模塊色溫，也可通過人為調控，實現無極色溫變換的效果。通過對白/紅/綠/藍LED燈的組合模塊進行燈組元的電流控制，使其色溫能在一定范圍內變化并與外部環境智能契合，以實現情緒調節的功能，且保持高顯色指數；也可通過控制器上的調控按鍵對已有的不同模式進行控制，達到模塊化的色溫變化和無極色溫變換的效果，并在顯示模塊上顯示其色溫，顯色指數等信息。
【專利說明】一種LED燈具的調控裝置及方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種LED燈具的調控裝置及方法，特別是一種無極色溫變化和具有情緒適應功能的LED燈具調控裝置及方法；具體涉及了用于LED燈具色溫變換調節控制器的調控方案。

【背景技術】
[0002]人類照明工具，照明光源經歷了諸多的變遷。而今半導體照明LED (LightEmitting D1de,發光二級管)的發展開辟了照明技術的新時代,其優越的節能、綠色、高效、環保等特質導致其成為取代傳統照明的新型光源。LED燈的發光，主要是通過紫外激發熒光粉，輻射可見光，目前，在工作場所、家庭環境等有人類參與活動的氛圍下，所使用的LED燈具，存在著顯色指數低的缺點，且缺乏可以根據人類情緒進行寬色溫調控的機制，使得LED燈具在人與光環境的協調中難以發揮它最大，最合適的作用。
[0003]基于如此情況，業內人士著手研究如何發揮LED可調節色溫的要求，對若干白/紅/綠/藍LED燈的組合光源模塊，對其進行電流/電壓控制，使其色溫在某一足夠寬的范圍內變化，并且擁有高的顯色指數品質，且能通過調控系統的控制器對其色溫數據進行控制的方案。


【發明內容】

[0004]本發明目的在于提供一種可智能調控LED光源模塊的色溫，也可通過人為調控，實現無極色溫變換的效果的LED燈具的調控裝置。本發明主要解決的技術問題在于，如何實現不同顏色LED燈的混光，達到可以利用具有高顯色指數的白光，并且擁有足夠寬的色溫變換區間。
[0005]本發明另一目的在于提供一種如何對LED的色溫數據進行控制來實現可以適應人類情緒變化的LED燈具的調控裝置的調控方法。本發明可以實現智能調控和無極色溫變化調控的效果。
[0006]本發明解決技術問題所采用的方案是:
本發明的LED燈具的調控裝置，包括有控制器、LED光源模塊、顯示模塊，控制器分別與LED光源模塊及顯示模塊連接。
[0007]上述控制器包括有芯片Ul，晶振Yl，電阻Rl- R6，電容Cl- C9，排針JPO- JP4，上述芯片Ul中有4個引腳連接電阻R3-R6，電阻R3-R6連接LED作為限流電阻，LED接地形成回路通電，芯片Ul中所有引腳平均分為4組，每組分別連接排針JP1-JP4作為方便與元器件連接的引腳使用，上述電容C2與C3連接晶振Yl兩端作為晶振濾波電容使用，并與R2形成電容三點式震蕩電路，晶振Yl連接芯片Ul的兩個引腳給芯片Ul提供穩定時鐘信號，C4電容連接芯片Ul的VCAP端與地保證內核的正常運行，電容C5與電容C6并聯連接在VDDA與地之間濾除模擬電路的電源在工作時產生的高頻諧波成分，電容Cl連接在芯片Ul的復位端為濾波電容，與Rl上拉電阻組成復位電路，電容C7、C8、C9并聯接在電源VDD與地GND之間作為電源的濾波電容濾除電源在工作時產生的高頻諧波成分。
[0008]本發明的LED燈具的調控裝置的控制方法，控制器通過控制LED光源模塊2中若干白、紅、綠、藍四種顏色的LED燈的電流大小進行混光，從而獲得具有高顯色指數的大范圍色溫變換數據。
[0009]上述控制器設有存儲色溫數據的存儲器。
[0010]本發明的LED燈具的調控裝置包括控制器、LED光源模塊、顯示模塊。通過控制器可智能調控LED光源模塊色溫，也可通過人為調控，實現無極色溫變換的效果。通過對白/紅/綠/藍LED燈的組合模塊進行燈組元的電流控制，使其色溫能在一定范圍內變化并與外部環境智能契合，以實現情緒調節的功能，且保持高顯色指數；也可通過控制器上的調控按鍵對已有的不同模式進行控制，達到模塊化的色溫變化和無極色溫變換的效果，并在顯示模塊上顯示其色溫，顯色指數等信息；本發明是一種無極色溫變化和具有情緒適應功能的LED燈具調控裝置及方法，能實現由若干白/紅/綠/藍顏色LED組成光源模塊的混光，得到可利用的具有高顯色指數的白光，擁有不同的色溫品質；本發明通過控制色溫變化，實現與外部環境契合，是一種適應人類情緒變化的LED配光方案，實現人與光環境相和諧。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發明LED燈具的調控裝置的原理圖。
[0012]圖2為本發明控制器模塊的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0013]本發明LED燈具的調控裝置的原理圖如圖1所示，包括有控制器1、LED光源模塊
2、顯示模塊3，控制器I分別與LED光源模塊2及顯示模塊3連接。
[0014]上述控制器I的原理圖如圖2所示，上述控制器I包括有芯片U1，晶振Y1，電阻Rl- R6，電容Cl- C9，排針JPO- JP4，上述芯片Ul中有4個引腳連接電阻R3-R6，電阻R3-R6連接LED作為限流電阻，LED接地形成回路通電，芯片Ul中所有引腳平均分為4組，每組分別連接排針JP1-JP4作為方便與元器件連接的引腳使用，上述電容C2與C3連接晶振Yl兩端作為晶振濾波電容使用，并與R2形成電容三點式震蕩電路，晶振Yl連接芯片Ul的兩個引腳給芯片Ul提供穩定時鐘信號，C4電容連接芯片Ul的VCAP端與地保證內核的正常運行，電容C5與電容C6并聯連接在VDDA與地之間濾除模擬電路的電源在工作時產生的高頻諧波成分，電容Cl連接在芯片Ul的復位端為濾波電容，與Rl上拉電阻組成復位電路，電容C7、C8、C9并聯接在電源VDD與地GND之間作為電源的濾波電容濾除電源在工作時產生的高頻諧波成分。針對不同色溫的電流差異，芯片Ul將各個不同的電流數據存儲于其內，通過控制器的按鍵選擇不同模式，使芯片Ul輸出不同模式對應的調制電流。
[0015]上述引腳JP0_1連接芯片Ul的電源端VCC引出電源，JP0_2連接芯片Ul的SWM/PD1,JP0_3連接芯片Ul的接地端GND引出地線，JP0_4連接芯片Ul的RESET作為復位電路的控制端。
[0016]本實施例中，上述芯片Ul為單片機。上述晶振Yl為16MHz晶振針。上述LED光源模塊2包括有若干白、紅、綠、藍四種顏色的LED燈。
[0017]本發明LED燈具的調控裝置的控制方法，控制器I通過控制LED光源模塊2中若干白、紅、綠、藍四種顏色的LED燈的電流大小進行混光，從而獲得具有高顯色指數的大范圍色溫變換數據。
[0018]上述控制器I通過控制LED光源模塊2中若干個白、紅、綠、藍四種顏色的LED燈的電流，得到光源模塊的混光。當紅、綠、藍的三基色達到某種比例，光源模塊的顯色指數可至90以上，光源擁有很好的顏色還原品質，其色溫可調節寬度為2800K至14000K，由控制器芯片存儲信息。
[0019]上述控制器I設有存儲色溫數據的存儲器。控制芯片存儲色溫數據，具有與外部環境相契合，適應人類情緒變換的智能控制模式，控制若干白/紅/綠/藍顏色LED組成光源模塊的電流大小進行混光；通過電路控制各LED的電流，使紅/綠/藍三基色達到一定的混合比例，從而得到寬范圍的色溫數據。通過控制芯片使得調控系統的內部時間與自然時間相同，也可通過控制器自帶按鍵對時間進行校準，時間信息由顯示模塊顯示；按一年里不同的季節人類對光照色溫需求的不同和一天里不同時間人類對燈具的亮度要求的不同，控制器的智能模塊根據時間調控LED光源模塊輸出不同的光照色溫和亮度，滿足人類的需求。
[0020]此外，也可以人為控制模塊化的色溫變化和無極色溫變化，并在顯示模塊中顯示色溫，顯色指數等信息。通過控制芯片的定時器，使得芯片中存儲若干不同色溫數據，設置不同的操作模式，與工作、餐飲、睡眠、休閑等幾個場景對應最適宜的光照色溫，操作模式的色溫調控由控制器的按鍵進行選定，顯示器顯示對應信息；無極變換模式則是在選用了該模式情況下，可由控制器按鍵進行連續的色溫變換控制，并由顯示器顯示其信息。
[0021]控制器I通過按鍵的控制，按鍵信息由芯片引腳捕獲，芯片對其引腳進行掃描，分析其外部輸入信息，從而進入不同的模式；對應所選擇的模式，使芯片輸出該模式下已設定好的光照色溫所對應的電流，使光源模塊輸出已設定好的光照色溫。
[0022]如圖2所示，Yl為16MHz晶振為芯片正常工作提供穩定的時鐘信號；R1為1kQ的貼片電阻，用于復位引腳；R2為60Ω電阻，用于晶振濾波電阻，限流以防止諧振器過載，同時減小諧波，減小EMI ；R3-R6為LED的限流電阻，防止電流過大損毀LED芯片；C1為1nF電容，用于復位引腳；C2，C3為20pF電容，用于與H形成諧振回路；C4為IuF電容，用于對VCAP引腳進行濾波；C5為IuF電容，用于對VDDA引腳進行濾波；C6為10nF電容，用于對VDDA引腳進行高頻濾波；C7-C9為10nF電容，用于電源濾波JPO為排針:JP0_1用于供電，連于Ul的VCC引腳、JP0_2用于在線調試仿真與程序的燒錄，連于Ul的SWM/PD1引腳、JP0_3用于接地，連于Ul的GND引腳，JP0_4用于復位，連于Ul的RESET引腳JP1-JP4為擴展功能用引腳。
[0023]如圖2所示，JP2_3-10連于LCD1602液晶顯示屏的D0-D7數據線輸入口，使芯片能通過液晶屏輸出顯示當前的日期、時間、色溫、室溫、顯色指數，以及當前使用的燈具所對應的選擇模式等相關數據，JP2_11、JP2_12引腳用于連接IXD1602液晶顯示屏的RS和R/W口，控制液晶顯示屏的數據輸入方式與數據傳輸的方向。
[0024]如圖2所示，JP3引腳用于連接擴展功能的控制按鍵，可用于修改IXD1602液晶顯示屏的中顯示的日期與時間，也可以用于智能調控模塊與人為控制模塊的模式切換；當用戶選擇了智能調控模式，色溫的調節則根據當前的時間、季節的不同進行對應光照色溫的輸出，以達到智能調節的功能；當用戶選擇了人為控制模式，色溫的調節則根據當前所選定的模塊化的色溫變化，或無極色溫變化等不同模式，對燈具進行調控，以達到色溫調節適應人類情緒變化的目的，由顯示器顯示所選定的模式信息。
[0025]通過脈沖寬度調制的控制方法，控制光源模塊的各個白/紅/綠/藍顏色LED電流的增大或減小，達到改變紅/綠/藍三色所占的比例；根據1931CIE-XYZ標準色度系統可知，在Fk:Fc:Fb =1:4.5907:0.0601的比例條件下，能夠混合成白光，按照該比例進行LED混色后，微調紅/綠/藍三基色的比例，在保持高的顯色指數的前提下，可獲得寬的色溫變化范圍的數據。在LED光源模塊中仍然使用到白光LED，不單是為了獲得整體混色結果為白光，也為了實現對原本低顯色指數、低色溫的白光LED的照明品質的優化，通過紅/綠/藍三色的LED的輔助優化得到高顯色指數、具有寬的色溫變換范圍的效果。
【權利要求】
1.一種LED燈具的調控裝置，其特征在于包括有控制器、LED光源模塊、顯示模塊，控制器分別與LED光源模塊及顯示模塊連接。
2.根據權利要求1所述的LED燈具的調控裝置，其特征在于上述控制器包括有芯片U1，晶振Y1，電阻Rl- R6，電容Cl- C9，排針JPO- JP4，上述芯片Ul中有4個引腳連接電阻R3-R6，電阻R3-R6連接LED作為限流電阻，LED接地形成回路通電，芯片Ul中所有引腳平均分為4組，每組分別連接排針JP1-JP4作為方便與元器件連接的引腳使用，上述電容C2與C3連接晶振Yl兩端作為晶振濾波電容使用，并與R2形成電容三點式震蕩電路，晶振Yl連接芯片Ul的兩個引腳給芯片Ul提供穩定時鐘信號，C4電容連接芯片Ul的VCAP端與地保證內核的正常運行，電容C5與電容C6并聯連接在VDDA與地之間濾除模擬電路的電源在工作時產生的高頻諧波成分，電容Cl連接在芯片Ul的復位端為濾波電容，與Rl上拉電阻組成復位電路，電容C7、C8、C9并聯接在電源VDD與地GND之間作為電源的濾波電容濾除電源在工作時產生的高頻諧波成分。
3.根據權利要求2所述的LED燈具的調控裝置，其特征在于上述引腳JP0_1連接芯片Ul的電源端VCC引出電源，JP0_2連接芯片Ul的SWM/roi，JP0_3連接芯片Ul的接地端GND引出地線，JP0_4連接芯片Ul的RESET作為復位電路的控制端。
4.根據權利要求2所述的LED燈具的調控裝置，其特征在于上述芯片Ul為單片機。
5.根據權利要求2所述的LED燈具的調控裝置，其特征在于上述晶振Yl為16MHz晶振針。
6.根據權利要求1至5任一項所述的LED燈具的調控裝置，其特征在于上述LED光源模塊包括有若干白、紅、綠、藍四種顏色的LED燈。
7.—種LED燈具的調控裝置的控制方法，其特征在于控制器通過控制LED光源模塊中若干白、紅、綠、藍四種顏色的LED燈的電流大小進行混光，從而獲得具有高顯色指數的大范圍色溫變換數據。
8.根據權利要求7所述的LED燈具的調控裝置的控制方法，其特征在于上述控制器設有存儲色溫數據的存儲器。
【文檔編號】H05B37/02GK104168689SQ201410183748
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月4日 優先權日:2014年5月4日
【發明者】鄧振豪, 胡正發, 魏威, 夏智鋒, 陳燕娜, 戴曉東 申請人:廣東工業大學