CN105282942B

CN105282942B - 用于led光源的调节方法和调节装置

Info

Publication number: CN105282942B
Application number: CN201510809395.4A
Authority: CN
Inventors: 王晓东; 史文辉; 孙泉明
Original assignee: Putian Intelligent Lighting Institute Co Ltd
Current assignee: Putian Intelligent Lighting Institute Co Ltd
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2019-02-19
Anticipated expiration: 2035-11-20
Also published as: CN105282942A

Abstract

本发明涉及用于LED光源的调节方法和调节装置。提供一种LED光源调节方法包括：获取所述LED光源的当前亮度L_A和当前色温CT_A；获取输入的用于调节LED光源的目标亮度L_A和目标色温CT_B；利用当前亮度L_A和当前色温CT_A以及目标亮度L_B和目标色温CT_B建立线性关系；计算与该线性关系对应的色感调节变量；以及利用计算出的色感调节变量来控制LED光源的发光。

Description

用于LED光源的调节方法和调节装置

技术领域

本发明主要涉及对LED光源进行简化调节的调节方法和调节装置。

背景技术

目前本领域普遍利用LED光源的发热量小、恒流稳定性及更长耐用性等优点来实现更高效的照明。对于越来越多的智能家居环境，对光源的选择和光影效果提出了更高的要求，尤其是如何以人眼感觉舒适柔和的方式调节光源，以及同时调整例如不同亮度、色温的光源是解决这一问题的关键。

发明内容

本发明的目的是解决上述缺陷，提供一种能够实现色温和亮度同步调节的调节方法和调节装置，其中在一个实施例中将色温和亮度调节设置为若干个调节等级，分别独立地定义亮度等级和色温等级，从而以避免在调节过程中造成互相影响。

为了实现这些目的或效果，在本发明一个实施例中，提供一种LED光源调节方法包括：获取所述LED光源的当前亮度L_A和当前色温CT_A；获取输入的用于调节LED光源的目标亮度L_A和目标色温CT_B；利用当前亮度L_A和当前色温CT_A以及目标亮度L_B和目标色温CT_B建立线性关系；计算与该线性关系对应的色感调节变量；以及利用计算出的色感调节变量来控制LED光源的发光。

具体来说，所述色感调节变量包括冷色分量C和暖色分量W，其中根据预定函数关系从亮度和色温生成所述冷色分量C和暖色分量W。

更具体来说，设置所述亮度L_A和L_B为从预设的最低亮度到最高亮度的调节范围内的亮度等级之一；以及设置所述色温CT_A和CT_B为从预设的最低色温到最高色温的调节范围内的色温等级之一。

在上述实施例中，计算与该线性关系对应的色感调节变量包括：沿着建立的所述线性关系，基于离散的亮度或色温等级，生成对应的色感调节变量。

在本发明另一个实施例中，提供一种LED光源调节装置，包括：输入装置，被配置为接收亮度和色温的输入；以及耦接于所述输入装置的控制器，被配置为：获取所述LED光源的当前亮度L_A和当前色温CT_A；获取输入的用于调节LED光源的目标亮度L_A和目标色温CT_B；利用当前亮度L_A和当前色温CT_A以及目标亮度L_B和目标色温CT_B建立线性关系；计算与该线性关系对应的色感调节变量；以及利用计算出的色感调节变量来控制LED光源的发光。

具体来说，所述输入装置包括触控单元，响应于用户对触控单元的触控操作来接收所述亮度和色温的输入。所述触控单元可以是机械或机电一体式结构，也可以是远端无线控制式结构，应当理解，对LED光源的更多调节方式通过本发明实施例可以预见，例如，可基于相同方式实现对LED光源的色彩调节，或者可同时对亮度、色温和色彩进行调节。

在本发明的有益效果中，可通过线性方式调节LED光源的色温和亮度，或是色彩，从而实现调节的稳定性和连续性，增强LED光源的调节效果。

附图说明

图1为本发明色感调节方法的理论模型；

图2示意性表示出本发明LED光源调节装置的外廓构造；

图3为图2所示LED光源调节装置的纵向***视图；

图4示意性表示出本发明LED光源调节装置的另一种实施例。

图5是示出根据本发明实施例的用于LED光源的调节方法的流程图。

具体实施方式

图1以坐标形式给出了本发明实现色感调节方法的一个理论依据。图1仅仅是举例说明亮度和色温的关系的一个示例。在该图中，横轴X表示为任意亮度等级，纵轴Y表示为任意色温等级。按照图1的实例基础，则任意亮度等级可对应于亮度等级向量L＝(L₀，L₁，L₂，…，L_M)，而任意色温等级可对应于色温等级向量CT＝(CT₀，CT₁，CT₂，…，CT_N)，其中L₀＝CT₀＝0，并且其中亮度取值的最大值L_M例如为960，色温取值的最大值CT_N例如为30(以整数递增/递减变化为例)。在一个较佳例子里，每一亮度等级对应于亮度等级向量中的一个元素L_m，并且每一色温等级对应于色温等级向量中的一个元素CT_n，m∈[0，M]，n∈[0，N]。

图5是示出根据本发明实施例的用于LED光源的调节方法的流程图。在图5示出的调节方法实施例中，执行如下的处理。

在步骤100中，获取所述LED光源的当前亮度L_A和当前色温CT_A。

在步骤200中，获取输入的用于调节LED光源的目标亮度L_B和目标色温CT_B。这里，基于图1的例子，L_A或L_B∈[0，960]，CT_A或CT_B∈[0，30]。L_A或L_B表示亮度等级向量中的任意两个端点，同样地CT_A或CT_B表示色温等级向量中的任意两端点。也就是说，设置所述亮度L_A和L_B为从预设的最低亮度到最高亮度的调节范围内的亮度等级之一。同时，设置所述色温CT_A和CT_B为从预设的最低色温到最高色温的调节范围内的色温等级之一。

在步骤300中，利用当前亮度L_A和当前色温CT_A以及目标亮度L_B和目标色温CT_B建立一个线性关系，如图1中所示。在本实施例中，这种线性关系可通过一个预定函数关系表示。

例如，在当前亮度和当前色温对应于图1中的A点并且目标亮度和目标色温对应于图1中的B点的情况下，可以建立通过连接A和B两点所形成的线段1这样的线性关系。例如，在当前亮度和当前色温对应于图1中的A1点并且目标亮度和目标色温对应于图1中的B1点的情况下，可以建立通过连接A1和B1两点所形成的线段3这样的线性关系。例如，在当前亮度和当前色温对应于图1中的A2点并且目标亮度和目标色温对应于图1中的B2点的情况下，可以建立通过连接A2和B2两点所形成的线段2这样的线性关系。

在步骤400中，计算与上述线性关系对应的色感调节变量，在本实施例中，可采用亮度和色温相互独立调节或同步实现亮度与色温调节的实施例。

在本发明的一个实施例中，所述色感调节变量包括冷色分量C和暖色分量W，其中根据预定函数关系从亮度和色温生成所述冷色分量C和暖色分量W。具体来说，色感调节变量具体为(C，W)。其中所述设定包括了将亮度等级L_m和色温等级CT_n与冷色分量C和暖色分量W分别加以关联，设定满足关系式：

冷色分量C＝CT_n·L_m (1)

暖色分量W＝(30–CT_n)·L_m (2)

这样，色感调节变量(C，W)_m,n即为(CT_n·L_m，(30–CT_n)·L_m)。也就是说，图1中的坐标(m,n)处的(C，W)_m,n的值可以按照上述的式(1)和式(2)进行计算。如图1所示，图1中的网格的每个交叉点的右上角均示出了计算出的相应的(C，W)的值。

在一个实施例中，沿着建立的所述线性关系，基于连续的亮度或色温等级，生成对应的色感调节变量。

在另一个实施例中，沿着建立的所述线性关系，基于离散的亮度或色温等级，生成对应的色感调节变量。具体地，以图1中的线段2为例，线段2与网格的一条线重合，从A2点起，至B2点止，计算线段上的每一个网格交叉点的(C，W)的值。以图1中的线段1为例，从A点起，至B点止，对于线段上的每一个与网格的交叉点(称为线段交叉点)，计算与其最接近的网格交叉点的(C，W)的值作为该线段交叉点的(C，W)的值。

在步骤500中，利用计算出的色感调节变量来控制LED光源的发光。根据对这个色感调节变量具体为(C，W)的实施例来实现简化调节LED光源，例如同步调节LED光源的亮度和色温，从而达到光源变化的柔和效果。同时，技术人员应当理解，根据上述方法的原理，冷色分量C或暖色分量W应当表现为在图1中的方格的乘积或积分面积。

实施例1：通过亮度等级L_m和色温等级CT_n中之一来调整另一者

根据本发明前述方法的若干步骤的极值情况，在步骤400的一个实施例中，若亮度等级L_m不变(例如亮度已调节至合适等级)，即可根据已调节得到的亮度等级L_m来调节色温等级CT_n。如图1中的直线2所示的A2点至B2点，根据上述关系式(1)和(2)：

冷色分量调节C＝CT_n·L_m＝CT_n·L_A2＝CT_n·L_B2

暖色分量调节W＝(30–CT_n)·L_A2＝(30–CT_n)·L_B2

其中在色温等级CT_n＝1时，C＝1·4＝4，W＝29·4＝116；而在色温等级CT_n＝5时，C＝5·4＝20，W＝25·4＝100。这样，可以得知在亮度等级向量L_m不产生变化的情况下，色感调节变量的变化可以通过调节色温等级向量CT_n来实现，从而通过调节的叠加效果来达到所期望的色感。

在步骤400的另一个实施例中，若色温等级CT_n不变，即可根据已调节得到的色温等级向量CT_n来调节亮度等级L_m。如图1中的直线1所示的A1点至B1点，根据上述关系式(1)和(2)：

冷色分量调节C＝CT_n·L_m＝CT_A1·L_m＝CT_B1·L_m

暖色分量调节W＝(30–CT_A1)·L_m＝(30–CT_B1)·L_m

其中在亮度等级L_m＝1时，C＝4·1＝4，W＝26·1＝26；而在亮度等级L_m＝960时，C＝4·960＝3840，W＝26·960＝24960。同样地，可以得知在色温等级向量CT_n不产生变化的情况下，色感调节变量的变化可以通过调节亮度等级向量L_m来实现。

实施例2：通过亮度等级L_m和色温等级CT_n同步调节光源

根据本发明前述方法的若干步骤的一般情况，即亮度等级向量L_N和色温等级向量CT_N均处于变化的情况下，设定满足关系式：

按照图1所示的直线1的A点至B点的变化情况来看，根据关系式(3)可得：

则：

冷色分量

暖色分量

从图1中可以看出，设定从A点向B点调节过程中，已知色感调节变量(L_A，CT_A)为(4，56)，B点色感调节变量(L_B，CT_B)为(4800，24000)，则根据上式(5)和(6)可知，冷色分量C和暖色分量W的变化是可仅与L_m成线性函数关系，其中L_m的变化可遵从预设算法逻辑实现(例如非线性算法逻辑)。

作为改进，在上述步骤400中，基于离散的亮度或色温等级，生成对应的色感调节变量。

为了实现上述实施例的方法，设计LED光源调节装置，包括：输入装置，被配置为接收亮度和色温的输入；以及耦接于所述输入装置的控制器，被配置为：获取所述LED光源的当前亮度L_A和当前色温CT_A；获取输入的用于调节LED光源的目标亮度L_B和目标色温CT_B；利用当前亮度L_A和当前色温CT_A以及目标亮度L_B和目标色温CT_B建立线性关系；计算与上述各实施例线性关系对应的色感调节变量；以及利用计算出的色感调节变量来控制LED光源的发光。

在一个较佳例子中，所述色感调节变量包括冷色分量C和暖色分量W，并且所述控制器还被配置为：根据预定函数关系从亮度和色温生成所述冷色分量C和暖色分量W。

在另一个较佳例子中，所述控制器还被配置为：设置所述亮度L_A和L_B为从预设的最低亮度到最高亮度的调节范围内的亮度等级之一；以及设置所述色温CT_A和CT_B为从预设的最低色温到最高色温的调节范围内的色温等级之一。

在又一个较佳例子中，计算与该线性关系对应的色感调节变量包括：沿着建立的所述线性关系，基于离散的亮度或色温等级，生成对应的色感调节变量。

具体来说，上述输入装置包括触控单元，响应于用户对触控单元的触控操作来接收所述亮度和色温的输入。例如图2所示，输入装置可包括嵌装在建筑面内的接触面板100，面板的材料可选择为金属或者树脂，在该面板100上凸出有同心设置的用于调光的色感调节旋钮机构201和202，其中旋钮结构201用于以旋动方式调节LED光源的亮度值，旋钮结构202用于以旋动方式调节色温值。在图2所示的实施例中，为了简化和美观该调光装置的构造，旋钮结构201和202的凸出高度保持平齐，处于该圆形凸出构造内侧的色感调节旋钮机构202表面可设有适于用户手指触控的圆形凹陷部204。

在一个较佳例子里，在所述旋钮结构202的表面上设有与之同心设置的环形发光部203，为了实现在夜间能够作为指示部件和操作提示的效果，环形发光部203可采用荧光材料制成，在吸收日光或其它光源能量后，在夜晚时能够产生光源。或者，在所述面板100内设置有LED颗粒，根据用户调节旋钮的不同位置产生不同的颜色照明，用以提示用户所调节的程度。

图3示意性绘示出这种接触面板的内部具体部件构造(为了简化示意，图中未标示出具体的电气引线)，其中包括了两个可供用户操作的旋动调节机构201和202。应当了解，更多功能的旋动调节机构可以在此基础上增加例如外圈或内圈设置。如图3所示，用于用户旋动操作的旋钮机构201和202是被同轴限定在接触面板100的限位凸起部110上，同时，环形发光部203是嵌设于发光旋钮205内圈。

色感调节旋钮机构201的内圈设计有隔板211，该隔板211可以是透明或者半透明材料制成，一方面它用于限止发光旋钮205在安装时的突伸位置，另一方面用于透射环形发光部203发出的不同色彩的光，例如，为了达到柔和的色彩透光效果，隔板可采用扩散PC树脂材料制成，形成柔和光晕。

在所述接触面板100底部设有衬板101，同时，在安装时，面板100和衬板101被共同嵌入面板框架102内，衬板101具有按照不同规格抬升接触面板100高度的厚度，其中在衬板101中央位置开设通孔124，在面板100中央的对应位置也开设通孔114，用于框架104内的控制支架154在安装时，其上同心设置的(例如)第一调节部134和第二调节部144能够穿过通孔114、124与旋钮机构202背侧和发光旋钮205机械耦接。在安装完成后，旋钮机构202抵触在隔板211一个面，发光旋钮205抵触在隔板203另一面，从而将旋钮机构201限位在限位凸起部110位置并可旋动。同时，旋钮机构201与202间留有预设间隙，能够使发光旋钮205发出的光透出。

在一个实施例中，上述“控制支架”是兼具电气和机械设置的结构，控制支架154是用于隔挡和顶触上述旋钮机构202的刚性面板，同时按照上述实施例，它具有至少部分或恰好穿过通孔114/124并向外突伸的调节部134/144，在处于顶端位置的所述调节部134卡固于上述调节旋钮机构202内以适应于所述旋钮机构的旋动操作后，旋动的位移将被控制支架154转换为(例如)脉冲调制波形(PWM)，传输给所述控制器，控制器响应于所述PWM脉冲产生对LED灯具的调光脉冲。

在这种LED灯具调光开关的实施例1中，旋动调节机构包括调节机构10，通过轴向旋动方式调节LED灯具的亮度或色温。

在上述调光装置的一个实施例中，还包括同步调节开关，被配置为触发所述调节装置的同步调节模式，在该同步调节模式中：单独调节第一调节旋钮机构201和第二调节旋钮机构202中的一个将联动调节所述第一调节旋钮机构201和调节旋钮机构中的另一个202；或者通过调节第一调节旋钮机构201和第二调节旋钮机构202中的一个将触发所述控制器计算与该线性关系对应的色感调节变量(C，W)。

单轴切换式调节LED光源的色感

在此基础上，所述控制支架154可包括：

调节转子144，用于根据调节机构10的旋动比例来激励控制支架154产生不同的PWM波形脉冲；以及

与此调节转子144同轴并设置在其端部的按钮134，作为(例如)前述实施例1中独立调节亮度与色温的切换开关使用，或者作为前述实施例2中启动同步调节方法的按键式开关。例如在用户进行调光操作时，可通过按压旋钮机构202来联动按钮134，从而切换旋钮机构144的调节方式。

在一个例子里，用户可先旋动旋钮机构201来调节LED灯具亮度，当达到合适的亮度时，用户按压按钮134来继续调整灯具色温值。例如按钮134使用习知的机械结构，可实现弹性回复操作。在另一个例子里，旋动式旋钮机构144是无向性机械结构，即不存在旋动的卡止位置，因考虑到切换调节机制，在旋动至一定位置如果按压按钮134来调节色温值时，用户可以自由旋动旋钮机构201，当旋动至控制支架154所能产生的脉冲电流值以外后，LED灯具色温将不产生任何变化。较佳地，伴随这种调节，发光旋钮203根据不同的脉冲电流值产生不同色彩的光照，以提示用户调节等级或状态。

双轴独立调节LED光源色温和亮度

控制支架154可包括相互同轴设置的：

用于调节亮度等级L_m的第一调节转子134，其端部贯穿所述的旋钮机构203和201并卡固在上述旋钮机构202内；以及

用于调节色温等级CT_n的第二调节转子144，其端部可卡固于旋钮203内，旋钮203又固定连接所述的旋钮机构201内圈，从而可通过旋动旋钮机构201来带动所述的第二调节转子144。

在上述实施例基础上设计的面板100、衬板101和控制支架154的构形效果是面板100可按照用户装饰需求随时更换，面板100与面板框架102之间可通过(例如)卡扣方式方便地安装和拆卸。在一个实施例中，处于接近底座110的位置设置了支撑架108，它可用于延长转子134或144的突伸高度，从而使之与旋钮机构202完全卡固。

在上述实施例中，上述控制支架154是被封围在一个外壳和底座110相互结合成的封闭空间内。例如，如果这种面板100是通过移动设备来控制的话，则不需要另外再安装旋钮201/202，可装设一个外壳，相应地，控制支架154可被替代为天线模块。

在此基础上，控制支架154或天线模块是集成在一个PCB电路板106上，PCB电路板106上设置了所述控制器和附接的通讯电路，其中通讯电路可通过外接引线从电气通孔118引出至外部电力线，从而通过电力线载波(PLC)或数字有线调光(DLT)方式去控制LED灯具的亮度或色温。

如图4所示，在一种DLT形式的电力线载波总线上，所述控制器10用于调节多个光源，例如各自独立地调节光源I 21和光源II 22，接触面板100可不具有上述色感调节旋钮机构和控制支架154，用户可通过无线方式使用移动设备30控制控制器10，所述控制器10通过天线模块11连接所述的移动设备30，控制器10可通过每一光源的唯一标识码(例如IP地址、MAC地址或设备编码)识别和通讯该光源，可按照前述实施例1或2的方式加以独立或组合控制。

移动设备30可以是图4中描绘的手持装置或类似装置的框图(例如，移动电话)。此外或替代地，移动设备30可以表示具有某些特性的电子装置的***。举例来说，可以包含至少一数据收发器，其可向面板100提供射频、音频或其他基带信号，面板100可包含除过控制器10以外的其它数据处理电路。应当注意的是，数据处理电路可以完全或部分地体现为软件、固件、硬件或其任何组合。此外，数据处理电路可以是单个内含式处理模块，或者可以完全或部分地并入到移动设备30内的任何其它元器件内。数据处理电路还可以部分地体现在移动设备30内，并且部分地体现在有线或无线连接到的其他移动设备30内。

技术人员可以预见的是，本发明若干调光装置实施例的结构设计简单，适用于现代智能家庭设备，同时控制方式多样化并且便于用户操作，且成本降低，便于推广。

Claims

1.一种用于LED光源的调节装置，其特征在于包括：

输入装置，被配置为接收亮度和色温的输入，所述输入装置包括触控单元，响应于用户对触控单元的触控操作来接收所述亮度和色温的输入，所述触控单元包括：

第一调节旋钮机构，用于输入所述色温和亮度中的一个；

第二调节旋钮机构，用于输入所述色温和亮度中的另一个；以及

耦接于所述输入装置的控制器，被配置为：

获取所述LED光源的当前亮度LA和当前色温CTA；

获取输入的用于调节LED光源的目标亮度LB和目标色温CTB；

利用当前亮度LA和当前色温CTA以及目标亮度LB和目标色温CTB建立线性关系；

计算与该线性关系对应的色感调节变量；以及

利用计算出的色感调节变量来控制LED光源的发光，

其中，计算与该线性关系对应的色感调节变量包括：

沿着建立的所述线性关系，基于离散的亮度或色温等级向量，生成对应的色感调节变量，

其中，所述色感调节变量包括冷色分量C和暖色分量W，并且所述控制器还被配置为：根据预定函数关系从亮度和色温生成所述冷色分量C和暖色分量W，色感调节变量具体为(C，W)，设定包括了将亮度等级Lm和色温等级CTn与冷色分量C和暖色分量W分别加以关联，设定满足关系式：

冷色分量C＝CTn·Lm (1)，

暖色分量W＝(30–CTn)·Lm (2)，

所述控制器还被配置为：

设置所述亮度LA和LB为从预设的最低亮度到最高亮度的调节范围内的亮度等级向量之一；以及

CTA和CTB为从预设的最低色温到最高色温的调节范围内的色温等级向量之一。

2.根据权利要求1所述的用于LED光源的调节装置，其特征在于，所述触控单元还包括：

第一调节转子，其耦接到所述第一调节旋钮机构并把该第一调节旋钮机构的旋动量传递给控制器；以及

第二调节转子，其耦接到所述第二调节旋钮机构并把该第二调节旋钮机构的旋动量传递给控制器。

3.根据权利要求2所述的用于LED光源的调节装置，其特征在于，所述第一调节转子与第二调节转子同轴且它们向所述触控单元方向的突伸长度不同。

4.根据权利要求1或2所述的用于LED光源的调节装置，其特征在于，还包括同步调节开关，被配置为触发所述调节装置的同步调节模式，在该同步调节模式中：

单独调节第一调节旋钮机构和第二调节旋钮机构中的一个将联动调节所述第一调节旋钮机构和调节旋钮机构中的另一个；或者

通过调节第一调节旋钮机构和第二调节旋钮机构中的一个将触发所述控制器计算与该线性关系对应的色感调节变量。

5.根据权利要求2所述的用于LED光源的调节装置，其特征在于所述触控单元还包括：

嵌装在建筑面内的接触面板，在所述接触面板上装设该第一调节旋钮机构和第二调节旋钮机构；

设在所述接触面板底部的衬板，具有抬升所述接触面板高度的厚度；以及

面板框架，套设在所述接触面板和衬板的周面；

其中所述接触面板、衬板和面板框架堆叠组合成一个可更换结构。

6.根据权利要求5所述的用于LED光源的调节装置，其特征在于，所述接触面板、衬板的中央位置同心设有通孔，便于所述第一、第二调节转子穿入并分别耦接第一、第二调节旋钮机构。

7.根据权利要求5所述的用于LED光源的调节装置，其特征在于，所述触控单元还包括耦接所述第二调节旋钮机构或所述第一调节旋钮机构的发光旋钮，其中所述第一调节旋钮机构与第二调节旋钮机构间留有预设间隙，能够使所述发光旋钮发出的光透出。

8.根据权利要求1所述的用于LED光源的调节装置，其特征在于，所述触控单元包括：耦接于所述控制器的移动设备，被配置为通过触摸所述移动设备以无线方式实现所述触控操作。