CN108150957A - 一种火焰灯灯板结构及实现火焰效果的方法 - Google Patents

一种火焰灯灯板结构及实现火焰效果的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火焰灯灯板结构，包括铝制控制板，安装在铝制控制板上的灯珠。所述的灯珠包括底色灯组和调光灯组，所述底色灯组包括若干个色温为1800K的白色LED灯珠，所述调光灯组包括若干个RGB单色LED灯珠；铝制控制板上设有MCU，MCU上设有四个PWM接口，第一PWM接口与R色灯珠连接，第二PWM接口与G色灯珠连接，第三PWM接口与B色灯珠连接，第四PWM接口与底色灯组连接。本发明通过将底色灯组和调光灯组的进行配合，通过灯具来模拟火焰燃烧的效果；本发明设置MCU分别对每个灯组的亮度范围、变化频率和变化幅度进行控制，使火焰的效果更加真实；底色灯组和调光灯组的变化周期、变化频率和变化幅度均不相同，能够产生更加灵活多变的组合。因此本发明值得推广。

Description

一种火焰灯灯板结构及实现火焰效果的方法
技术领域
本发明涉及灯具技术领域,具体涉及一种火焰灯灯板结构及实现火焰效果的方法。
背景技术
灯具作为照明的工具，已经成为人们生活和工作不可缺失的部分。在很长一段时间的发展中，灯具仅仅是作为照明工具为人们使用，随着生活水平的提高，人们品味的提升，灯具的作用不仅仅是照明，还通过多种多样的灯光效果为人们营造别样的气氛。火焰灯就是其中的一种，通过点灯模拟火焰燃烧的视觉效果，既能够带来火焰的既视感，又能够保证安全和环保。
目前很多火焰灯，包括蜡烛灯在内是通过镜片的折射特性以及其他硬件辅助发射灯光来模仿火焰燃烧闪耀的效果，在视觉上达到了一定的效果，但是这种火焰灯的结构复杂，生产工艺复杂，成本较高，并且一款产品只能实现单一的模仿效果，不够灵活和多样化。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明公开了一种火焰灯灯板结构及实现火焰效果的方法，旨在通过简单的结构和电子控制的方法使电灯模拟火焰燃烧的效果，这种控制方式更加简单和灵活，对灯具的其他硬件要求降低，灯具的生产工艺复杂程度也相应降低。
为了达到上述技术效果，本发明采用的技术方案是：
一种火焰灯灯板结构，包括铝制控制板，安装在铝制控制板上的灯珠。本发明通过控制板控制不同色温和色彩的灯珠按照不同的频率和幅度改变其亮度，以达到模拟火焰效果。
具体地说，所述的灯珠包括底色灯组和调光灯组，所述底色灯组包括若干个色温为1800K的白色LED灯珠，所述调光灯组包括若干个RGB单色LED灯珠。
进一步的，所述底色灯组在铝制控制板上布设围成圆圈，所述调光灯组在圆圈内部沿圆圈半径方向辐射布设。底色灯组在点亮时提供明暗变化的底色，调光灯组在点亮时提供明暗变化的背景色和模拟火焰的颜色，底色灯组和调光灯组的结合使火焰灯的模拟效果更为真实可感。
进一步的，本发明中采用的灯组亮度限制在一个适当的范围中，所述底色灯组的亮度上限为500ucd/m2-50mcd/m2，所述调光灯组的亮度上限为500ucd/m2-50mcd/m2。
进一步的，为了实现对底色灯组和调光灯组的有效控制，铝制控制板上设有MCU，MCU上设有四个PWM接口，第一PWM接口与R色灯珠连接，第二PWM接口与G色灯珠连接，第三PWM接口与B色灯珠连接，第四PWM接口与底色灯组连接。
在本发明中，所有的R色灯珠通过一个单独电路供电，其连接方式可以采用并联、串联或者混连。
所有的G色灯珠通过一个单独电路供电，其连接方式可以采用并联、串联或者混连。
所有的B色灯珠通过一个单独电路供电，其连接方式可以采用并联、串联或者混连。
底色灯组通过一个单独电路供电，其连接方式可以采用并联、串联或者混连。
本发明还公开了控制具有上述火焰灯灯板结构的火焰灯实现火焰效果的方法，控制方法具体如下：
通过MCU控制R色灯珠的亮度在其亮度上限的25％～100％的范围内循环变化，具体变化为过程为从亮度上限值的25％增长到100％后，从100％逐渐降低到25％，并按照此规律重复循环；
通过R色灯珠的明暗变化可提供火焰颜色的明度改变，在实现模拟火焰的过程中起到重要作用。
在R色灯珠的变化过程中，当其亮度为100％时，铝制控制板对R色灯珠输出高电平；当其亮度为50％时，铝制控制板对R色灯珠输出高电平与低电平的比例为1:1；当其亮度为25％时，铝制控制板对R色灯珠输出高电平与低电平的比例为1:3。
在MCU控制R色灯珠变化的同时，还需要通过MCU控制底色灯组的亮度在其亮度上限的0.5％～100％的范围内循环变化，具体变化过程包括如下步骤：
(1)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的0.5％线性增长到50％；
(2)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的50％线性降低到25％；
(3)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的25％线性增长到100％；
(4)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的100％线性降低到33％；
(5)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的33％线性增长到66％；
(6)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的66％线性降低到25％；
(7)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的25％线性增长到50％；
(8)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的50％线性降低到25％；
(9)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的25％线性增长到56％；
(10)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的56％线性降低到17％；
(11)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的17％线性增长到33％；
(12)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的33％线性降低到25％；
(13)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的25％线性增长到66％；
(14)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的66％瞬变为50％；
(15)重复步骤(2)到步骤(14)。
底色灯组的明暗变化配合R色灯珠的明暗变化，能够达到模拟火焰的闪烁跳动的效果，但要增强模拟的视觉效果，使模拟更加真实可感，需要对底色灯组和调光灯组进行精细化的控制和配合。
进一步的，MCU控制R灯珠亮度变化的周期为0.125秒。
再进一步，MCU控制R灯珠亮度变化的频率为1.5KHz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.8％。
进一步的，MCU控制底色灯组亮度变化的周期为5.5～5.7秒。
再进一步，在步骤(1)、步骤(2)、步骤(4)、步骤(5)、步骤(8)和步骤(10)中，MCU控制底色灯组亮度变化的频率为375Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％。
在步骤(3)、步骤(7)和步骤(9)中，MCU控制底色灯组亮度变化的频率为500Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％。
在步骤(6)和步骤(11)中，MCU控制底色灯组亮度变化的频率为300Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％。
在步骤(12)中，MCU控制底色灯组亮度变化的频率为188Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％。
在步骤(13)中，MCU控制底色灯组亮度变化的频率为375Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％。
通过上述对R色灯珠和底色灯组的变化周期、变化频率和单次变化幅度的设定，能够使模仿火焰的效果更加真实。
进一步的，为了使模拟火焰的效果更具有氛围，可通过MCU控制所述的G灯珠和B灯珠点亮以增加背景柔和度。
再进一步，所述的G灯珠和B灯珠长亮。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过将底色灯组和调光灯组的进行配合，通过灯具来模拟火焰燃烧的效果；本发明设置MCU分别对每个灯组的亮度范围、变化频率和变化幅度进行控制，使火焰的效果更加真实；底色灯组和调光灯组的变化周期、变化频率和变化幅度均不相同，能够产生更加灵活多变的组合，使产生的火焰效果多种多样，效果更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1是R色灯珠在一个周期内亮度随时间变化的折线图。
图2是底色灯组在一个周期内亮度随时间变化的折线图。
图3是火焰灯灯板结构的示意图。
以上附图中的标记含义为：1-铝制控制板，2-底色灯组，3-调光灯组。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图3所示，本实施例公开了一种火焰灯灯板结构，包括铝制控制板1，安装在铝制控制板1上的灯珠。
在本实施例中，铝制控制板1为原型的印刷电路板，灯珠均安装在铝制控制板1的正面；该火焰灯灯板结构安装于一个灯罩内，灯罩的颜色为白色，灯珠的亮光投射于灯罩上。
具体地说，所述的灯珠包括底色灯组2和调光灯组3，所述底色灯组2包括十九个色温为1800K的白色LED灯珠，所述调光灯组3包括九个散布的灯组，每个散布的灯组内包括三个RGB单色LED灯珠。
底色灯组2在铝制控制板1上布设围成圆圈；所述调光灯组3在圆圈内部沿圆圈半径方向辐射布设，具体的九个散布灯组也是按照圆周均布，每个散布灯组内的RGB单色灯珠按照半径的方向布置。
本实施例中采用的灯组亮度限制在一个适当的范围中，所述底色灯组2的亮度上限为500ucd/m2，所述调光灯组3的亮度上限为300ucd/m2。
为了实现对底色灯组2和调光灯组3的有效控制，铝制控制板1上设有MCU，MCU上设有四个PWM接口，第一PWM接口与R色灯珠连接，第二PWM接口与G色灯珠连接，第三PWM接口与B色灯珠连接，第四PWM接口与底色灯组2连接。
在本实施例中，所有的R色灯珠通过一个单独电路供电，并且采用并联的方式连接。
所有的G色灯珠通过一个单独电路供电，并且采用并联的方式连接。
所有的B色灯珠通过一个单独电路供电，并且采用并联的方式连接。
底色灯组2通过一个单独电路供电，其连接方式可以采用并联、串联或者混连。
本实施例还公开了控制具有上述火焰灯灯板结构的火焰灯实现火焰效果的方法，控制方法具体如下：
如图1所示，横坐标表示时间(s)，纵坐标表示R色灯珠的亮度与其亮度上限值的百分比。通过MCU控制R色灯珠的亮度在其亮度上限的25％～100％的范围内循环变化，具体变化为过程为从亮度上限值的25％增长到100％后，从100％逐渐降低到25％，并按照此规律重复循环；
通过R色灯珠的明暗变化可提供火焰颜色的明度改变，在实现模拟火焰的过程中起到重要作用。
在R色灯珠的变化过程中，当其亮度为100％时，铝制控制板1对R色灯珠输出高电平；当其亮度为50％时，铝制控制板1对R色灯珠输出高电平与低电平的比例为1:1；当其亮度为25％时，铝制控制板1对R色灯珠输出高电平与低电平的比例为1:3。
如图2所示，横坐标表示时间(s)，纵坐标表示底色灯组的亮度与其亮度上限值的百分比。在MCU控制R色灯珠变化的同时，还需要通过MCU控制底色灯组2的亮度在其亮度上限的0.5％～100％的范围内循环变化，具体变化过程包括如下步骤：
(1)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的0.5％线性增长到50％；
(2)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的50％线性降低到25％；
(3)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的25％线性增长到100％；
(4)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的100％线性降低到33％；
(5)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的33％线性增长到66％；
(6)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的66％线性降低到25％；
(7)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的25％线性增长到50％；
(8)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的50％线性降低到25％；
(9)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的25％线性增长到56％；
(10)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的56％线性降低到17％；
(11)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的17％线性增长到33％；
(12)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的33％线性降低到25％；
(13)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的25％线性增长到66％；
(14)MCU控制底色灯组2的亮度值从其亮度上限的66％瞬变为50％；
(15)重复步骤(2)到步骤(14)。
底色灯组2的明暗变化配合R色灯珠的明暗变化，能够达到模拟火焰的闪烁跳动的效果，但要增强模拟的视觉效果，使模拟更加真实可感，需要对底色灯组2和调光灯组3进行精细化的控制和配合。
MCU控制R灯珠亮度变化的周期为0.125秒。
MCU控制R灯珠亮度变化的频率为1.5KHz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.8％。即R色灯珠的亮度从亮度上限的25％增长到亮度上限的100％，需要经过93.75次变化，历经0.0625秒。
进一步的，MCU控制底色灯组2亮度变化的周期为5.7秒。
再进一步，在步骤(1)、步骤(2)、步骤(4)、步骤(5)、步骤(8)和步骤(10)中，MCU控制底色灯组2亮度变化的频率为375Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％。
在步骤(3)、步骤(7)和步骤(9)中，MCU控制底色灯组2亮度变化的频率为500Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％。
在步骤(6)和步骤(11)中，MCU控制底色灯组2亮度变化的频率为300Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％。
在步骤(12)中，MCU控制底色灯组2亮度变化的频率为188Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％。
在步骤(13)中，MCU控制底色灯组2亮度变化的频率为375Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％。
通过上述对R色灯珠和底色灯组2的变化周期、变化频率和单次变化幅度的设定，能够使模仿火焰的效果更加真实。
为了使模拟火焰的效果更具有氛围，可通过MCU控制所述的G色灯珠和B色灯珠点亮以增加背景柔和度。
在本实施例中，所述的G色灯珠和B色灯珠长亮，G色灯珠和B色灯珠的亮度上限为100ucd/m2，MCU控制G色灯珠和B色灯珠的亮度按照100Hz的频率线性变化，单次变化的幅度为亮度上限的0.1％，且G色灯珠和B色灯珠的亮度范围控制在亮度上限的40％～60％。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案实质仍与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种火焰灯灯板结构，包括铝制控制板，安装在铝制控制板上的灯珠；其特征在于，所述的灯珠包括底色灯组和调光灯组，所述底色灯组包括若干个色温为1800K的白色LED灯珠，所述调光灯组包括若干个RGB单色LED灯珠；铝制控制板上设有MCU，MCU上设有四个PWM接口，第一PWM接口与R色灯珠连接，第二PWM接口与G色灯珠连接，第三PWM接口与B色灯珠连接，第四PWM接口与底色灯组连接。
2.根据权利要求1所述的一种火焰灯灯板结构，其特征在于，所述底色灯组在铝制控制板上布设围成圆圈，所述调光灯组在圆圈内部沿圆圈半径向外辐射布设。
3.根据权利要求1所述的一种火焰灯灯板结构，其特征在于，所述底色灯组的亮度上限为500ucd/m2-50mcd/m2，所述调光灯组的亮度上限为500ucd/m2-50mcd/m2。
4.控制具有权利要求1-3任一项所述的一种火焰灯灯板结构的火焰灯实现火焰效果的方法，其特征在于：
通过MCU控制R色灯珠的亮度在其亮度上限的25％～100％的范围内循环变化，具体变化为过程为从亮度上限值的25％增长到100％后，从100％逐渐降低到25％，并按照此规律重复循环；
同时通过MCU控制底色灯组的亮度在其亮度上限的0.5％～100％的范围内循环变化，具体变化过程包括如下步骤：
(1)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的0.5％线性增长到50％；
(2)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的50％线性降低到25％；
(3)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的25％线性增长到100％；
(4)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的100％线性降低到33％；
(5)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的33％线性增长到66％；
(6)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的66％线性降低到25％；
(7)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的25％线性增长到50％；
(8)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的50％线性降低到25％；
(9)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的25％线性增长到56％；
(10)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的56％线性降低到17％；
(11)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的17％线性增长到33％；
(12)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的33％线性降低到25％；
(13)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的25％线性增长到66％；
(14)MCU控制底色灯组的亮度值从其亮度上限的66％瞬变为50％；
(15)重复步骤(2)到步骤(14)。
5.根据权利要求4所述的控制火焰灯实现火焰效果的方法，其特征在于，MCU控制R色灯珠亮度变化的周期为0.125秒。
6.根据权利要求5所述的控制火焰灯实现火焰效果的方法，其特征在于，MCU控制R灯珠亮度变化的频率为1.5KHz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.8％。
7.根据权利要求4所述的控制火焰灯实现火焰效果的方法，其特征在于，MCU控制底色灯组亮度变化的周期为5.7秒。
8.根据权利要求7所述的控制火焰灯实现火焰效果的方法，其特征在于，在步骤(1)、步骤(2)、步骤(4)、步骤(5)、步骤(8)和步骤(10)中，MCU控制底色灯组亮度变化的频率为375Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％；
在步骤(3)、步骤(7)和步骤(9)中，MCU控制底色灯组亮度变化的频率为500Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％；
在步骤(6)和步骤(11)中，MCU控制底色灯组亮度变化的频率为300Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％；
在步骤(12)中，MCU控制底色灯组亮度变化的频率为188Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％；
在步骤(13)中，MCU控制底色灯组亮度变化的频率为375Hz，单次亮度的变化幅度为亮度上限的0.2％。
9.根据权利要求4所述的控制火焰灯实现火焰效果的方法，其特征在于，通过MCU控制所述的G色灯珠和B色灯珠点亮以增加背景柔和度。
10.根据权利要求9所述的控制火焰灯实现火焰效果的方法，其特征在于，所述的G色灯珠和B色灯珠长亮。
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