CN112055454A - 一种调光曲线查询表的建立方法、调光方法及调光器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种调光曲线查询表的建立方法、调光方法及调光器，所述方法包括以下步骤：获取电流变化曲线，并计算电流平均等分；根据所述电流平均等分，对所述电流变化曲线进行矫正，生成第一矫正式；根据人眼感光曲线和第一矫正式曲线，生成调光曲线查询表。本申请的有益效果是：本申请通过建立调光曲线数据表，使用查表方式获得斩波时间，并根据斩波时间进行市电输出；兼顾交流电电流变化特性和发光曲线特性，应用在可控硅调光器上，使调光曲线符合人眼感受线性变化。

Description

一种调光曲线查询表的建立方法、调光方法及调光器

技术领域

本申请涉及光学技术领域，更具体地，涉及一种调光曲线查询表的建立方法、调光方法及调光器。

背景技术

现有市面上的可控硅调光器是调节可变电阻从而改变启动电容充电时间达到斩波目的的传统调光器；人眼对高亮度变化不敏感，而对低亮度变化敏感的特性，在调光过程中人眼感受的亮度变化呈对数曲线方式增加，这种方式为根据输入信号按照时间等分的方式进行斩波控制，调光曲线对人眼而言是非线性的，不能满足人们对照明舒适性日益增长的需求。

发明内容

本申请为克服现有技术中根据输入信号按照时间等分的方式进行斩波控制，调光曲线对人眼而言是非线性的问题，本申请所要解决的技术问题是提供一种调光曲线查询表的建立方法、调光方法及调光器。

一种调光曲线查询表的建立方法，所述方法包括以下步骤：

获取电流变化曲线，并计算电流平均等分；

根据所述电流平均等分，对所述电流变化曲线进行矫正，生成第一矫正式；

根据人眼感光曲线和第一矫正式曲线，生成调光曲线查询表。

可选地，所述获取电流变化曲线，包括：

根据市电电压，所述电流变化曲线呈正弦周期性变化。

可选地，所述计算电流平均等分，包括：

对所述电流变化曲线进行定积分计算，定积分公式为

根据所述定积分公式，按平均面积等分，求得：

可选地，所述第一矫正式为：

其中，令

S为市电工频的半周期T内的总面积，计算得到n等分时对应的角度值：α＝arccos(1-S*n/N)(0≤n≤N)...(4)。

可选地，所述根据人眼感光曲线和第一矫正式曲线，生成调光曲线查询表，包括：

获取所述人眼感光曲线，公式为：x＝T*(t/T)^γ...(5)，其中，γ为感光参数，γ的取值范围1.5≤γ≤2.5；市电工频的半周期T内任一时间t<市电工频的半周期为T；

根据所述公式(4)，计算出市电工频的半周期T内任一时间t与T的比值，t/T＝α/π...(6)；

根据所述公式(5)、(6)，通过市电工频的半周期T内任一时间t计算出对应的斩波时间x，获得调光曲线查询表。

此外，本申还提供了一种调光方法，基于上述的调光曲线查询表，所述调光方法包括以下步骤：

进行工频检测，获取当前市电工频；

进行调光输入检测，获取调光参数；

根据所述调光参数、所述当前市电工频，调用并查询调光曲线查询表，获取斩波时间；

根据所述斩波时间进行调光。

可选地，所述进行工频检测，获取当前市电工频，包括：

测量当前交流电两个过零点的时间间隔，求得所述当前市电工频。

可选地，所述进行调光输入检测，获取调光参数，包括：

通过有线连接或无线连接获取外部输入的亮度比率，所述亮度比率即调光参数。

可选地，所述根据所述调光参数、所述当前市电工频，调用并查询调光曲线查询表，获取斩波时间，包括：

根据所述当前市电工频，调用与所述当前市电工频相匹配的调光曲线查询表；

通过所述调光参数，查询所述调光曲线查询表，获得斩波时间。

可选地，所述根据所述斩波时间进行调光，包括：

进行市电零点检测，在检测到零点开始斩波计时；

当所述斩波计时等于所述斩波时间，进行斩波输出。

可选地，所述进行市电零点检测，包括：

根据光耦器件的导通特性，将电压正负半周转换的临界点的邻域识别为一个脉冲信号，检测到脉冲的中心点即过零点。

可选地，所述当所述斩波计时等于所述斩波时间，进行斩波输出：

当输入的市电处于过零点时进行关断；

采用前切方法，在述斩波计时等于所述斩波时间，将输入的市电进行导通。

此外，本申请还提供了一种调光器，包括上述的一种调光方法，所述调光器包括相互连接的控制器、定时器、存储器，

存储器，用于存储运行上述调光方法的程序及调光曲线查询表；

定时器，用于斩波定时，当输入的市电过零点开始计时，当计时达到斩波时间时定时触发；

控制器，用于根据调光参数，计算斩波时间，并在定时触发后控制输入的市电导通。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：本申请通过建立调光曲线数据表，使用查表方式获得斩波时间，并根据斩波时间进行市电输出；兼顾交流电电流变化特性和发光曲线特性，应用在可控硅调光器上，使调光曲线符合人眼感受线性变化。同时，本申请还通过自动检测市电工频，自动选择两种供电工频对应的调光曲线，进一步提升调光效果。

附图说明

图1为本申请实施例的调光曲线查询表的建立方法示意图。

图2为本申请实施例的50Hz的调光曲线示意图。

图3为本申请实施例的调光方法示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本申请作进一步的说明。

本申请实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

在如图1所述的实施例中，本申请提供了一种调光曲线查询表的建立方法，方法包括以下步骤：

100，获取电流变化曲线，并计算电流平均等分；在本实施例中，获取电流变化曲线，包括：根据市电电压，所述电流变化曲线呈正弦周期性变化。计算电流平均等分，包括：对电流变化曲线进行定积分计算，定积分公式为

根据定积分公式，按平均面积等分，求得：

200，根据电流平均等分，对电流变化曲线进行矫正，生成第一矫正式；通过公式(1)和公式(2)，

求得第一矫正式为：

其中，令

S为市电工频的半周期T内的总面积，计算得到n等分时对应的角度值：α＝arccos(1-S*n/N)(0≤n≤N)...(4)。

300，根据人眼感光曲线和第一矫正式曲线，生成调光曲线查询表。在步骤300中，根据人眼感光曲线和第一矫正式曲线，生成调光曲线查询表，包括：获取人眼感光曲线，公式为：x＝T*(t/T)^γ...(5)，其中，γ为感光参数，γ的取值范围1.5≤γ≤2.5；市电工频的半周期T内任一时间t<市电工频的半周期为T；根据公式(4)，计算出市电工频的半周期T内任一时间t与T的比值，t/T＝α/π...(6)；根据公式(5)、(6)，通过市电工频的半周期T内任一时间t对应的斩波时间x，获得调光曲线查询表。

在一些实施例中，获取电流变化曲线，包括：根据市电电压，所述电流变化曲线呈正弦周期性变化。在本实施例中，输入的电流随着市电交流电变化而变化，一般输入电流成正弦周期变化。计算电流平均等分，包括：对电流变化曲线进行定积分计算，在(0，π)区间内电流变化曲线定积分公式为

根据定积分公式，按平均面积等分，求得：

在本实施例中，通过本申请根据平均面积等分进行调光输出占空比划分，其中，面积相当于电源能量的输出，也就意味着单位能量不是随时间比例上升，而是与正弦变化曲线相关。

若要在单位时间内电流变化线性增长，应该采用平均面积等分方式先对电流变化曲线进行矫正，根据电流平均等分，对电流变化曲线进行矫正，生成第一矫正式，第一矫正式为：

其中，令

S为市电工频的半周期T内的总面积，计算得到n等分时对应的角度值：α＝arccos(1-S*n/N)(0≤n≤N)...(4)；其中，S可以是市电工频的半周期T的输入总能量，在本实施例中，可以取值为2。

在一些实施例中，根据人眼感光曲线和第一矫正式曲线，生成调光曲线查询表，包括：

获取人眼感光曲线，公式为：x＝T*(t/T)^γ...(5)，其中，γ为感光参数，γ的取值范围1.5≤γ≤2.5；市电工频的半周期T内任一时间t<市电工频的半周期为T；

根据公式(4)，计算出市电工频的半周期T内任一时间t与T的比值，t/T＝α/π...(6)；

根据公式(5)、(6)，通过市电工频的半周期T内任一时间t对应的斩波时间x，获得调光曲线查询表。

在本实施例中，人眼感光曲线由本方法预设，人眼对亮度的感受与光通量间呈对数关系增长，为了对这种非线性感受进行校正，需要对光通量进行补偿，根据光通量和人眼亮度感受的反非线性特性，得到人眼线性亮度感受需要的非线性变化，在本实施例中，本申请通过人眼感光曲线x＝T*(t/T)^γ进行计算，其中，γ为感光参数，1.5≤γ≤2.5，γ根据实际的调光器进行调整，以选出适合的感光参数，在本实施例中，γ可以为2。根据公式(5)、(6)，通过市电工频的半周期T内任一时间t对应的斩波时间x，获得调光曲线查询表。此外，根据输入市电的频率不同，市电工频的半周期为T也不同；在国际上常用的两种市电工频是50Hz和60Hz两种，均为正弦交流电；根据市电工频及上述算法，可求得：

constuint8_t dimmingTab50Hz[]＝

{100,99,99,98,97,97,96,96,95,94,94,93,92,92,91,90,

90,89,88,88,87,87,86,85,85,84,83,83,82,81,81,80,

79,79,78,77,77,76,75,74,74,73,72,72,71,70,70,69,

68,67,67,66,65,64,64,63,62,61,61,60,59,58,57,57,

56,55,54,53,52,52,51,50,49,48,47,46,45,44,43,42,

41,40,39,38,37,35,34,33,32,30,29,27,26,24,22,20,

18,16,13,9,0}

const uint8_t dimmingTab60Hz[]＝

{83,78,76,74,72,71,70,69,68,67,66,65,64,64,63,62,

61,61,60,59,59,58,57,57,56,55,55,54,54,53,52,52,

51,51,50,50,49,48,48,47,47,46,46,45,45,44,44,43,

43,42,42,41,40,40,39,39,38,38,37,37,36,36,35,35,

34,33,33,32,32,31,31,30,29,29,28,28,27,26,26,25,

24,24,23,22,22,21,20,19,19,18,17,16,15,14,13,12,

11,9,7,5,0,}

其中，参见图2，图2为constuint8_t dimmingTab50Hz的调光曲线示意图，表constuint8_t dimmingTab50Hz为市电为50Hz的调光曲线查询表，表const uint8_tdimmingTab60Hz为市电为60Hz的调光曲线查询表。

在如图3所示的实施例中，本申还提供了一种调光方法，基于上述的调光曲线查询表，调光方法包括以下步骤：

400，进行工频检测，获取当前市电工频；在步骤400中，进行工频检测，获取当前市电工频，包括：测量当前交流电两个过零点的时间间隔，求得当前市电工频。

500，进行调光输入检测，获取调光参数；在步骤500，进行调光输入检测，获取调光参数，包括：通过有线连接或无线连接获取外部输入的亮度比率，亮度比率即调光参数。

600，根据调光参数、当前市电工频，调用并查询调光曲线查询表，获取斩波时间；在步骤600中，根据调光参数、当前市电工频，调用并查询调光曲线查询表，获取斩波时间，包括：根据当前市电工频，调用与当前市电工频相匹配的调光曲线查询表；通过调光参数，查询调光曲线查询表，获得斩波时间。

700，根据斩波时间进行调光。在步骤700中，根据斩波时间进行调光，包括：进行市电零点检测，在检测到零点开始斩波计时；当斩波计时等于斩波时间，进行斩波输出。

在一些实施例中，进行工频检测，获取当前市电工频，包括：测量当前交流电两个过零点的时间间隔，求得当前市电工频。在本实施例中，目前国际上常用的两种市电工频是50Hz和60Hz两种，均为正弦交流电。频率不同即意味着周期不同，可控硅斩波的信号输出时机也就要做出相应的变化。所以，为了自动适应不同地区的市电输入，需要添加工频检测机制。工频检测的手段是测量交流电两个过零点的时间间隔即可计算当前输入的市电频率，如50Hz相邻过零点的时间间隔为10ms。

在一些实施例中，进行调光输入检测，获取调光参数，包括：通过有线连接或无线连接获取外部输入的亮度比率，亮度比率即调光参数。在本实施例中，调光参数通过外部设备输入，外部设备可以是开关，无线连接的终端设备等。

在一些实施例中，根据调光参数、当前市电工频，调用并查询调光曲线查询表，获取斩波时间，包括：

根据当前市电工频，调用与当前市电工频相匹配的调光曲线查询表；在本实施例中，本申请在进行工频检测，获取当前市电工频后，根据当前市电工频选择使用表constuint8_t dimmingTab50Hz、表const uint8_t dimmingTab60Hz，表constuint8_tdimmingTab50Hz为市电为50Hz的调光曲线查询表，表const uint8_t dimmingTab60Hz为市电为60Hz的调光曲线查询表。

通过调光参数，查询调光曲线查询表，获得斩波时间。在本实施例中，调光参数即为亮度的比值，根据亮度比值，查找表格的亮度比值，输出斩波时间。在市电频率为50Hz时，因为调光亮度与调光曲线查询表的调光曲线相同，调光亮度值即为调光曲线查询表的下标，即当调光亮度为50％时，查询调光曲线查询表constuint8_t dimmingTab50Hz[50]＝67，可知可控硅导通的时间点不是T/2，而是T*67％；其中，调光曲线即为调光亮度与调光曲线查询表的各点与100的差值的绝对值连成的直线。

在一些实施例中，根据斩波时间进行调光，包括：进行市电零点检测，在检测到零点开始斩波计时；进行市电零点检测，包括：根据光耦器件的导通特性，将电压正负半周转换的临界点的邻域识别为一个脉冲信号，检测到脉冲的中心点即过零点。，在本实施例中，交流电电压的大小和方向随时间按照正弦函数规律变化，电压正负半周转换的临界点称为过零点。利用光耦器件的导通特性，可以将该点的邻域识别为一个脉冲信号，理想情况下，脉冲的中心点即是过零点。检测过零点是因为它是斩波周期的起始点，当检测到过零点，立即开始计时，然后根据斩波时间信息控制可控硅导通时间，达到斩波的目的。

当斩波计时等于斩波时间，进行斩波输出。在本实施例中，当斩波计时等于斩波时间，进行斩波输出：当输入的市电处于过零点时进行关断；采用前切方法，在斩波计时等于斩波时间，将输入的市电进行导通。根据可控硅切相调光原理可知，当可控硅导通后，只有电压过零点才能进行关断，所以采用的是前切方式——调光曲线查询表的导通时间点使用降序排列。假设将一个导通周期T划分为100等份，区别于常规的时间等分调光方式，当调光亮度为50％时，根据本算法得到的调光曲线，可控硅导通的时间点不是T/2，而是T*67％。经过矫正，调光过程符合人眼感受线性变化，令人感到舒适。其中，由于可控硅的导通特性，在过零点将输入的市电关断，在到达斩波时间后，将输入的市电导通，实际输入的电流为33％，由于人眼对低亮度敏感，33％的输出亮度，更符合人眼感受线性变化，令人感到舒适。

在本实施例中，本申请还提供了一种调光器，包括上述的一种调光方法。其中，本申请的调光器包括相互连接的控制器、定时器、存储器，

存储器，用于存储运行上述调光方法的程序及调光曲线查询表；

定时器，用于斩波定时，当输入的市电过零点开始计时，当计时达到斩波时间时定时触发；

控制器，用于根据调光参数，计算斩波时间，并在定时触发后控制输入的市电导通。本申请通过建立调光曲线数据表，使用查表方式获得斩波时间，并根据斩波时间进行市电输出；兼顾交流电电流变化特性和发光曲线特性，应用在可控硅调光器上，使调光曲线符合人眼感受线性变化。同时，本申请还通过自动检测市电工频，自动选择两种供电工频对应的调光曲线，进一步提升调光效果。

显然，本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种调光曲线查询表的建立方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取电流变化曲线，并计算电流平均等分；

根据所述电流平均等分，对所述电流变化曲线进行矫正，生成第一矫正式；

根据人眼感光曲线和第一矫正式曲线，生成调光曲线查询表。

2.根据权利要求1所述的一种调光曲线查询表的建立方法，其特征在于，所述获取电流变化曲线，包括：

根据市电电压，所述电流变化曲线呈正弦周期性变化。

3.根据权利要求2所述的一种调光曲线查询表的建立方法，其特征在于，所述计算电流平均等分，包括：

对所述电流变化曲线进行定积分计算，定积分公式为

根据所述定积分公式，按平均面积等分，求得：

4.根据权利要求3所述的一种调光曲线查询表的建立方法，其特征在于，所述第一矫正式为：

其中，令

S为市电工频的半周期T内的总面积，计算得到n等分时对应的角度值：α＝arccos(1-S*n/N)(0≤n≤N)...(4)。

5.根据权利要求要求4所述的一种调光曲线查询表的建立方法，其特征在于，所述根据人眼感光曲线和第一矫正式曲线，生成调光曲线查询表，包括：

获取所述人眼感光曲线，公式为：x＝T*(t/T)^γ...(5)，其中，γ为感光参数，γ的取值范围1.5≤γ≤2.5；市电工频的半周期T内任一时间t<市电工频的半周期T；

根据所述公式(4)，计算出市电工频的半周期T内任一时间t与市电工频的半周期T的比值，t/T＝α/π...(6)；

根据所述公式(5)、(6)，通过市电工频的半周期T内任一时间t对应的斩波时间x，获得调光曲线查询表。

6.一种调光方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项的调光曲线查询表，包括以下步骤：

进行工频检测，获取当前市电工频；

进行调光输入检测，获取调光参数；

根据所述调光参数、所述当前市电工频，调用并查询调光曲线查询表，获取斩波时间；

根据所述斩波时间进行调光。

7.根据权利要求6所述的一种调光方法，其特征在于，所述进行工频检测，获取当前市电工频，包括：

测量当前交流电两个过零点的时间间隔，求得所述当前市电工频。

8.根据权利要求6所述的一种调光方法，其特征在于，所述进行调光输入检测，获取调光参数，包括：

通过有线连接或无线连接获取外部输入的亮度比率，所述亮度比率即调光参数。

9.根据权利要求6所述的一种调光方法，其特征在于，所述根据所述调光参数、所述当前市电工频，调用并查询调光曲线查询表，获取斩波时间，包括：

根据所述当前市电工频，调用与所述当前市电工频相匹配的调光曲线查询表；

通过所述调光参数，查询所述调光曲线查询表，获得斩波时间。

10.根据权利要求6所述的一种调光方法，其特征在于，所述根据所述斩波时间进行调光，包括：

进行市电零点检测，在检测到零点开始斩波计时；

当所述斩波计时等于所述斩波时间，进行斩波输出。

11.根据权利要求10所述的一种调光方法，其特征在于，所述进行市电零点检测，包括：

根据光耦器件的导通特性，将电压正负半周转换的临界点的邻域识别为一个脉冲信号，检测到脉冲的中心点即过零点。

12.根据权利要求11所述的一种调光方法，其特征在于，所述当所述斩波计时等于所述斩波时间，进行斩波输出：

当输入的市电处于过零点时进行关断；

采用前切方法，在述斩波计时等于所述斩波时间，将输入的市电进行导通。

13.一种调光器，其特征在于：包括权利要求6-12任一项所述的一种调光方法；所述调光器包括相互连接的控制器、定时器、存储器，

所述存储器，用于存储运行上述调光方法的程序及调光曲线查询表；

所述定时器，用于斩波定时，当输入的市电过零点开始计时，当计时达到斩波时间时定时触发；

所述控制器，用于根据调光参数，计算斩波时间，并在定时触发后控制输入的市电导通。

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