CN109152136B - 一种led灯具的灰度增加方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED灯具的灰度增加方法，包括以下步骤；S1，设定PWM的刷新频率，以该PWM频率作为原始PWM的频率；S2，根据需要PWM的频率和原始PWM频率计算降低PWM频率所需要的周期数量N，以此包含N个周期的总周期作为新PWM；S3，根据需要PWM的周期的占空比或灰度分配新PWM中每个周期的占空比或灰度进行输出。与现有技术相比，本发明公开的一种LED灯具的灰度增加方法，在每一次输出PWM前，根据PWM降频所需要的周期更改其灰度的变化量从而形成一个新的PWM周期，从而实现降低PWM的刷新频率的同时也能增加PWM的灰度的目的。解决了目前LED灯具难以增加灰度的问题，提供一种可以增加LED灯具灰度的方法。

Description

一种LED灯具的灰度增加方法
技术领域
本发明涉及灯具领域，尤其是运用于LED灯具通过PWM调光分频增加灰度的方法。
背景技术
目前LED灯具大多使用MCU控制PWM进行调光，而使用PWM调光时，PWM的频率与其周期呈现的是反比关系，即PWM的频率越低，周期就越大，对应调光灰度就越多。而LED灯具使用范围和场景较广，如在剧场表演话剧时，可能就需要很低的刷新频率在高清摄影设备录制出现的条纹感凸显效果。目前通过MCU拆分一个32位的定时器实现2路PWM调光的方法情况下，一路PWM的最大周期为65535，也就是常说的16bit最大灰度，若强制降低PWM的频率，就会导致周期值大于PWM的最大周期从而导致数据溢出无法正常调光，而常规的降低PWM的刷新频率可以通过时钟分频的办法实现，但该方法，却只能降低PWM的刷新频率并不能增加灰度。为了适应实际使用需求，目前亟需一种可以增加LED灯具灰度的方法。
发明内容
本发明提供了一种LED灯具的灰度增加方法，旨在解决目前LED灯具难以增加灰度的问题，提供一种可以增加LED灯具灰度的方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种LED灯具的灰度增加方法，包括以下步骤；
S1，设定PWM的刷新频率，以该PWM频率作为原始PWM的频率；
S2，根据需要PWM的频率和原始PWM频率计算降低PWM频率所需要的周期数量N，以此包含N个周期的总周期作为新PWM；
S3，根据需要PWM的周期的占空比或灰度分配新PWM中每个周期的占空比或灰度进行输出。
与现有技术相比，本发明公开的一种LED灯具的灰度增加方法，在每一次输出PWM前，根据PWM降频所需要的周期更改其灰度的变化量从而形成一个新的PWM周期，从而实现降低PWM的刷新频率的同时也能增加PWM的灰度的目的。具体而言，本发明提供了一种运用于LED灯具的PWM分频增加灰度的方法。PWM就是周期性脉冲可调信号，以STM32F103VE芯片来说，当PWM的时钟频率是72MHz时，设PWM的刷新频率为1200Hz，而PWM的周期就是：72000000/1200＝60000，可理解为1秒刷新1200次调光最大等级为60000的LED等级，如模型图1所示，单个周期的数值范围从0到60000，1秒内有1200个这样的周期。设单个周期的占空比为30％，如果将3个周期合并成一个周期，3个占空比合并成一个占空比，新的周期里的占空比还是保持不变，亮度也会保持不变，但PWM的刷新频率却变成了原来的1/3，由原来的1200Hz，变成了400Hz，而周期也由原来的60000变为了180000，但这是累计的总灰度，实际输出还是按照原来60000上限进行输出。如周期1到周期3都是35％的占空比，如果把所有的占空比都加起来就是105％，然后在把总的占空比依次填满每个周期就变成了周期1为100％，周期2为5％，周期3为0％，同理周期4为100％，周期5为5％，周期6为0％，填充占空比时，必须要按照顺序依次填满以后才可以向下一个周期开始填充数据。
附图说明
图1是本发明一种LED灯具的灰度增加方法的流程图；
图2是本发明一种LED灯具的灰度增加方法一个实施例的模型图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述一种LED灯具的灰度增加方法，包括以下步骤；S1，设定PWM的刷新频率，以该PWM频率作为原始PWM的频率；S2，根据需要PWM的频率和原始PWM频率计算降低PWM频率所需要的周期数量N，以此包含N个周期的总周期作为新PWM；S3，根据需要PWM的周期的占空比或灰度分配新PWM中每个周期的占空比或灰度进行输出。
与现有技术相比，本发明公开的一种LED灯具的灰度增加方法，在每一次输出PWM前，根据PWM降频所需要的周期更改其灰度的变化量从而形成一个新的PWM周期，从而实现降低PWM的刷新频率的同时也能增加PWM的灰度的目的。具体而言，本发明提供了一种运用于LED灯具的PWM分频增加灰度的方法。PWM就是周期性脉冲可调信号，以STM32F103VE芯片来说，当PWM的时钟频率是72MHz时，设PWM的刷新频率为1200Hz，而PWM的周期就是：72000000/1200＝60000，可理解为1秒刷新1200次调光最大等级为60000的LED等级，如模型图1所示，单个周期的数值范围从0到60000，1秒内有1200个这样的周期。设单个周期的占空比为30％，如果将3个周期合并成一个周期，3个占空比合并成一个占空比，新的周期里的占空比还是保持不变，亮度也会保持不变，但PWM的刷新频率却变成了原来的1/3，由原来的1200Hz，变成了400Hz，而周期也由原来的60000变为了180000，但这是累计的总灰度，实际输出还是按照原来60000上限进行输出。如周期1到周期3都是35％的占空比，如果把所有的占空比都加起来就是105％，然后在把总的占空比依次填满每个周期就变成了周期1为100％，周期2为5％，周期3为0％，同理周期4为100％，周期5为5％，周期6为0％，填充占空比时，必须要按照顺序依次填满以后才可以向下一个周期开始填充数据。
该种LED灯具的灰度增加方法所述步骤S1包括以下步骤；S11，根据MCU可支持的PWM最大时钟频率设定最低PWM刷新频率；S12，以设定的最低PWM刷新频率作为原始PWM的频率。本发明中，选定的PWM刷新频率可以为一组或多组，以该最低PWM刷新频率作为原始PWM的频率，所示原始PWM的频率作为PWM变频的基础。
该种LED灯具的灰度增加方法所述步骤S2包括以下步骤；S21,根据需要降低的PWM频率确定需要PWM的频率；S22，计算需要PWM的频率与原始PWM的频率间的倍数关系；S23，以计算得到的倍数关系确定降低PWM频率所需要的周期数量N；S24，以此包含N个周期的总周期作为新PWM。本发明中，由于PWM变频是基于原始PWM的频率进行计算，所以降低后的PWM频率必须是原始PWM频率的倍数关系。以1098Hz为例子，降低的频率必须符合1098/N，N是正整数。设N等于3，则降低的频率为1098/3＝366Hz，所以所需要的周期数量N为3。
该种LED灯具的灰度增加方法所述步骤S3包括以下步骤；S31，根据需要降低的PWM周期的占空比或灰度确定需要PWM的周期的占空比或灰度；S32，所述需要PWM的周期的占空比或灰度即为新PWM的周期的占空比或灰度；S33，根据新PWM的周期的占空比或灰度确定一种总周期中每个周期的占空比或灰度进行输出。本发明的一个实施例中，将3个周期合并成一个周期，3个占空比合并成一个占空比，新的周期里的占空比还是保持不变，亮度也会保持不变，但PWM的刷新频率却变成了原来的1/3，由原来的1200Hz，变成了400Hz，而周期也由原来的60000变为了180000，但这是累计的总灰度，实际输出还是按照原来60000上限进行输出。
该种LED灯具的灰度增加方法所述步骤S33包括以下步骤；S331，根据新PWM的周期的占空比或灰度确定总周期中每个周期的占空比或灰度的和；S332，按照总占空比或灰度依次重新分配总周期中每个周期的占空比或灰度进行输出。本发明的一个实施例中，如周期1到周期3都是35％的占空比，如果把所有的占空比都加起来就是105％，然后在把总的占空比依次填满每个周期就变成了周期1为100％，周期2为5％，周期3为0％，同理周期4为100％，周期5为5％，周期6为0％，填充占空比时，必须要按照顺序依次填满以后才可以向下一个周期开始填充数据。
该种LED灯具的灰度增加方法所述步骤S1还包括以下步骤；S13，设定一个和原始PWM频率一致的定时器中断；S14，原始PWM在定时器中断使进行输出。本发明中，为了确保变更PWM的周期不会出现延时导致PWM的频率发生变化，所以将PWM调光放到定时器中断T1刷新。
如图2所示，本发明的一个优选的实施例如下。
步骤1，根据MCU设定一组或多组最低的PWM刷新频率PWM1，PWM2；设定一个和PWM刷新频率一致的定时器中断T1；让所有的PWM输出在定时器中断T1进行输出。
选一款ST厂商的STM32F103VE芯片，该芯片最高时钟主频为72000000Hz，取一定时器T2分成两路PWM分别为PWM1和PWM2，而因PWM的最大周期为65535也就是目前主流的16Bit最大调光范围。根据PWM的刷新频率计算公式：PWM的刷新频率＝PWM的时钟频率/PWM的周期，而当PWM的时钟不分频时，也就是PWM的时钟频率和MCU的时钟频率一致时，那么PWM1和PWM2的最低刷新频率为：72000000/65535≈1098(为方便后面的计算说明，取整数)，而当PWM1和PWM2的刷新频率低于1098时，PWM1和PWM2的周期就会大于65535，从而溢出无法正常调光。所以当PWM1和PWM2在最大的周期65535的情况下，其最低刷新频率为1098Hz。将T1定时器的的中断频率设为1098Hz。为了确保变更PWM的周期不会出现延时导致PWM的频率发生变化，所以将PWM1和PWM2调光放到定时器中断T1刷新。
步骤2：根据需要降低的PWM频率和原始的PWM频率进行计算，计算降低所需的周期数量N。
由于本发明的PWM变频是基于原始的PWM频率进行计算，所以降低后的PWM频率必须是原始PWM频率的倍数关系。以1098Hz为例子，降低的频率必须符合1098/N，N是正整数。设N等于3，则降低的频率为1098/3＝366Hz，所以所需要的周期数量N为3。
步骤3：根据PWM所需的周期的占空比或灰度计算总占空比或总灰度，然后按照顺序依次重新分配占空比或灰度进行输出。
设当PWM频率为1098Hz某一时刻占空比为80％，而降频到366Hz需要3个1098Hz的周期，所以连续3个1098Hz对应的周期占空比总和为3*80％＝240％，然后将240％依次填充给3个周期，第一个周期的占空比为100％，第二个周期的占空比为100％，第三个周期的占空比为40％，由于3个周期没有缝隙的连接在一起，所以PWM的刷新频率由原来的1098Hz变为了366Hz。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种LED灯具的灰度增加方法，其特征在于，包括以下步骤；
S1，设定PWM的刷新频率，以设定的PWM的刷新频率作为原始PWM的频率；具体的，
S11，根据MCU可支持的PWM最大时钟频率设定最低PWM刷新频率；
S12，以设定的最低PWM刷新频率作为原始PWM的频率；
S13，设定一个和原始PWM频率一致的定时器中断；
S14，原始PWM在定时器中断时进行输出；
S2，根据需要PWM的频率和原始PWM频率计算降低PWM频率所需要的周期数量N，以此包含N个周期的总周期作为新PWM；
S3，根据需要PWM的周期的占空比或灰度分配新PWM中每个周期的占空比或灰度进行输出；具体的，S31，根据需要降低的PWM周期的占空比或灰度确定需要PWM的周期的占空比或灰度；
S32，所述需要PWM的周期的占空比或灰度即为新PWM的周期的占空比或灰度；
S33，根据新PWM的周期的占空比或灰度确定一种总周期中每个周期的占空比或灰度进行输出。
2.根据权利要求1所述的一种LED灯具的灰度增加方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤；
S21,根据需要降低的PWM频率确定需要PWM的频率；
S22，计算需要PWM的频率与原始PWM的频率间的倍数关系；
S23，以计算得到的倍数关系确定降低PWM频率所需要的周期数量N；
S24，以此包含N个周期的总周期作为新PWM。
3.根据权利要求1所述的一种LED灯具的灰度增加方法，其特征在于，所述步骤S33包括以下步骤；
S331，根据新PWM的周期的占空比或灰度确定总周期中每个周期的占空比或灰度的和；
S332，按照总占空比或灰度依次重新分配总周期中每个周期的占空比或灰度进行输出。
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