專利名稱：Led模組精細調光裝置及調光控制方法
技術領域：
本發明涉及舞臺燈光技術領域，具體涉及一種LED模組精細調光裝置及調光控制方法。
背景技術：
目前,大功率LED (Light Emitting Diode,發光二極管)模組調光的方法一般采用 PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制)信號控制一個場效應管，然后由該場效應管驅動LED模組實現調光。與傳統鎢絲燈相比，由于LED具有反映速度快的特點，因此，當PWM 信號的分辨率較低時，可明顯感覺到LED的調光過程有逐步跳變的現象。當提高PWM信號的分辨率時，又會遇到場效應管的導通關斷時間難以滿足需求的問題存在。并且，當PWM信號的頻率較低時，會導致場效應管的開關頻率在音頻范圍之內。在演出舞臺的應用環境下， 這種現象會產生讓人感覺不適的噪音，無法滿足特定環境下的應用需求。
發明內容
本發明的目的是針對上述技術問題，提供一種LED模組精細調光裝置及調光控制方法，該裝置和方法不需要進一步提高PWM的分辨率，避免了調光過程的逐步跳變和場效應管的導通關斷時間難以滿足需求的技術問題。為實現此目的，本發明所設計的LED模組精細調光裝置，它包括LED模組和具有 PWM信號輸出接口的CPU (Central Processing Unit，中央處理器)，其特征在于它還包括第一場效應管、第二場效應管和限流模塊，其中，所述CPU的第一 PWM信號輸出接口連接第一場效應管的信號輸入端，第一場效應管的信號輸出端通過限流模塊連接LED模組的控制端，所述CPU的第二 PWM信號輸出接口連接第二場效應管的信號輸入端，第二效應管的信號輸出端連接LED模組的控制端。所述限流模塊為限流電阻或電感線圈。上述LED模組精細調光裝置的調光控制方法，其特征在于，它包括如下步驟步驟I :根據現場需要的燈光照度，確定LED模組在此燈光照度下需要輸出的光通量大小，所述CPU判斷LED模組需要輸出的燈光照度對應的光通量是否大于該LED模組最大光通量的5% ；步驟2 :當所述LED模組需要輸出的燈光照度對應的光通量小于等于該LED模組最大光通量的5%時，所述CPU通過第一 PWM信號輸出接口輸出第一路PWM信號給第一場效應管的信號輸入端，第一場效應管的信號輸出端輸出第一路PWM控制信號給限流模塊，進行限流處理后的第一路PWM控制信號控制LED模組發光，此時LED模組輸出的光通量與第一路PWM控制信號的脈寬相對應；第二 PWM信號輸出接口無輸出信號；步驟3 :當所述LED模組需要輸出的燈光照度對應的光通量大于該LED模組最大光通量的5%時，所述CPU通過第一 PWM信號輸出接口輸出第一路PWM信號給第一場效應管的信號輸入端，第一場效應管的信號輸出端輸出第一路PWM控制信號給限流模塊，限流模
4塊輸出經過限流處理后的第一路PWM控制信號；同時，所述CPU通過第二 PWM信號輸出接口輸出第二路PWM信號給第二場效應管的信號輸入端，第二場效應管的信號輸出端輸出第二路PWM控制信號，所述第一路PWM控制信號和第二路PWM控制信號疊加后控制LED模組發光，此時LED模組輸出的光通量與第一路PWM控制信號的脈寬和第二路PWM控制信號的脈寬之和相對應。所述步驟2和步驟3中所述LED模組最大光通量為20000流明。所述步驟2中，所述進行限流處理后的第一路PWM控制信號的脈寬范圍為O 1024。所述步驟3中，所述經過限流處理后的第一路PWM控制信號的脈寬范圍為O 1024 ;所述第二路PWM控制信號的脈寬范圍為O 1024。所述步驟2中，所述進行限流處理后的第一路PWM控制信號分辨率為10比特；所述步驟3中，所述經過限流處理后的第一路PWM控制信號的分辨率范圍為10比特，所述第二路PWM控制信號的分辨率范圍為10比特。所述步驟2中，所述進行限流處理后的第一路PWM控制信號頻率范圍為20KHz 30KHZ ;所述步驟3中，所述經過限流處理后的第一路PWM控制信號的頻率范圍為20KHz 30KHZ，所述第二路PWM控制信號的頻率范圍為20KHz 30KHZ。本發明由于采用了限流器將第一路PWM控制信號細分為1024步進行調節，使得 LED模組采用常規分辨率的PWM信號驅動即可，不需要進一步的提高PWM控制信號分辨率， 這樣也就不會改變PWM控制信號的頻率，避免了由于PWM控制信號的頻率過高，帶來的場效應管的導通關斷時間難以滿足需求的技術問題；同時還避免了由于PWM信號的頻率過低時，帶來的場效應管開關頻率在音頻范圍之內，產生噪音的技術問題，滿足了舞臺對噪聲的要求。同時，本發明保證了 LED模組調光的精細度。本發明通過實際測試，證明此方法能夠使LED模組的最小與最大照度輸出之比優于I : 10000。保證了 LED模組調光的精細度。
圖I為本發明的LED模組精細調光裝置的結構示意圖；圖2為本發明的調光控制方法的邏輯框圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明如圖I所示的LED模組精細調光裝置，它包括LED模組和具有PWM信號輸出接口的CPU，其特征在于它還包括第一場效應管、第二場效應管和限流模塊，其中，所述CPU的第一 PWM信號輸出接口連接第一場效應管的信號輸入端，第一場效應管的信號輸出端通過限流模塊連接LED模組的控制端，所述CPU的第二 PWM信號輸出接口連接第二場效應管的信號輸入端，第二效應管的信號輸出端連接LED模組的控制端。 所述限流模塊為限流電阻或電感線圈。上述LED模組精細調光裝置的調光控制方法，其特征在于，它包括如下步驟步驟I :根據現場需要的燈光照度，確定LED模組在此燈光照度下需要輸出的光通量大小，所述CPU判斷LED模組需要輸出的燈光照度對應的光通量是否大于該LED模組最大光通量的5%;(上述燈光的照度(Luminosity)指物體被照亮的程度,采用單位面積所接受的光通量來表示，表示單位為勒克斯(Lux, Ix),即lm/m2。I勒克斯等于I流明(lumen, Im)的光通量均勻分布于Im2面積上的光照度。)步驟2 :當所述LED模組需要輸出的燈光照度對應的光通量小于等于該LED模組最大光通量的5%時，所述CPU通過第一 PWM信號輸出接口輸出第一路PWM信號給第一場效應管的信號輸入端，第一場效應管的信號輸出端輸出第一路PWM控制信號給限流模塊，進行限流處理后的第一路PWM控制信號控制LED模組發光，此時LED模組輸出的光通量與第一路PWM控制信號的脈寬相對應；第二 PWM信號輸出接口無輸出信號；步驟3 :當所述LED模組需要輸出的燈光照度對應的光通量大于該LED模組最大光通量的5 %時，所述CPU通過第一 PWM信號輸出接口輸出第一路PWM信號給第一場效應管的信號輸入端，第一場效應管的信號輸出端輸出第一路PWM控制信號給限流模塊，限流模塊輸出經過限流處理后的第一路PWM控制信號，同時，所述CPU通過第二 PWM信號輸出接口輸出第二路PWM信號給第二場效應管的信號輸入端，第二場效應管的信號輸出端輸出第二路PWM控制信號，所述第一路PWM控制信號和第二路PWM控制信號疊加后控制LED模組發光，此時LED模組輸出的光通量與第一路PWM控制信號的脈寬和第二路PWM控制信號的脈寬之和相對應。所述步驟2和步驟3中所述LED模組最大光通量為20000流明。所述步驟2中，所述進行限流處理后的第一路PWM控制信號的脈寬范圍為O 1024。由于限流器的作用，使LED模組在5%光通量以下時，仍可細分為1024步進行調節。所述步驟3中，所述經過限流處理后的第一路PWM控制信號的脈寬范圍為O 1024 ;所述第二路PWM控制信號的脈寬范圍為O 1024。由于人眼對燈光照度的感覺為對數關系，因此在高照度時，人眼就感覺不到跳變現象。所述步驟2中，所述進行限流處理后的第一路PWM控制信號分辨率為10比特；所述步驟3中，所述經過限流處理后的第一路PWM控制信號的分辨率范圍為10比特；所述第二路PWM控制信號的分辨率范圍為10比特。所述步驟2中，所述進行限流處理后的第一路PWM控制信號頻率范圍為20KHz 30KHZ ;所述步驟3中，所述經過限流處理后的第一路PWM控制信號的頻率范圍為20KHz 30KHZ ;所述第二路PWM控制信號的頻率范圍為20KHz 30KHZ。本發明的工作原理為LED模組在小于等于該LED模組最大光通量的5%時，僅由第一場效應管控制LED 模組，由于限流器的作用，使LED模組在O 5 %的光通量區間內，仍可將第一路PWM控制信號細分為1024步進行調節，上述精細調節過程使得LED模組在低端照度進行調光時不會出現跳變現象。當所述LED模組需要輸出的燈光照度對應的光通量大于該LED模組最大光通量的5%時，由第一場效應管和第二場效應管同時控制LED模組。由于人眼對照度的感覺為對數關系，因此在高照度時，人眼就感覺不到LED的調光過程有逐步跳變。為了解決大功率LED模組在低端照度出現跳變的現象，一般采用提高PWM控制信號分辨率的方式，但采用該方式必然改變PWM控制信號的頻率。如果PWM控制信號的頻率過高，會導致場效應管的導通關斷時間難以滿足需求；如果PWM信號的頻率較低，會導致場效應管的開關頻率在音頻范圍之內，無法滿足特定環境下的應用需求。而采用本發明的方法，由于采用了限流器將第一路PWM控制信號細分為1024步進行調節，使得LED模組采用常規分辨率的PWM信號驅動即可，不需要進一步的提高PWM控制信號分辨率，這樣也就不會改變PWM控制信號的頻率(不會使PWM控制信號的頻率過高或過低)，避免了由于PWM控制信號的頻率過高，帶來的場效應管的導通關斷時間難以滿足需求的技術問題；同時還避免了由于PWM信號的頻率過低時，帶來的場效應管開關頻率在音頻范圍之內，產生噪音的技術問題。同時，本發明保證了 LED模組調光的精細度。本說明書未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。
權利要求
1.一種LED模組精細調光裝置，它包括LED模組和具有PWM信號輸出接口的CPU，其特征在于它還包括第一場效應管、第二場效應管和限流模塊，其中，所述CPU的第一PWM信號輸出接口連接第一場效應管的信號輸入端，第一場效應管的信號輸出端通過限流模塊連接 LED模組的控制端，所述CPU的第二 PWM信號輸出接口連接第二場效應管的信號輸入端，第二效應管的信號輸出端連接LED模組的控制端。
2.根據權利要求I所述的LED模組精細調光裝置，其特征在于所述限流模塊為限流電阻或電感線圈。
3.—種權利要求I所述的LED模組精細調光裝置的調光控制方法，其特征在于，它包括如下步驟步驟I :根據現場需要的燈光照度，確定LED模組在此燈光照度下需要輸出的光通量大小，所述CPU判斷LED模組需要輸出的燈光照度對應的光通量是否大于該LED模組最大光通量的5% ；步驟2 :當所述LED模組需要輸出的燈光照度對應的光通量小于等于該LED模組最大光通量的5%時，所述CPU通過第一 PWM信號輸出接口輸出第一路PWM信號給第一場效應管的信號輸入端，第一場效應管的信號輸出端輸出第一路PWM控制信號給限流模塊，進行限流處理后的第一路PWM控制信號控制LED模組發光，此時LED模組輸出的光通量與第一路 PWM控制信號的脈寬相對應；第二 PWM信號輸出接口不輸出信號；步驟3 :當所述LED模組需要輸出的燈光照度對應的光通量大于該LED模組最大光通量的5%時，所述CPU通過第一 PWM信號輸出接口輸出第一路PWM信號給第一場效應管的信號輸入端，第一場效應管的信號輸出端輸出第一路PWM控制信號給限流模塊，限流模塊輸出經過限流處理后的第一路PWM控制信號，同時，所述CPU通過第二 PWM信號輸出接口輸出第二路PWM信號給第二場效應管的信號輸入端，第二場效應管的信號輸出端輸出第二路 PWM控制信號，所述第一路PWM控制信號和第二路PWM控制信號疊加后控制LED模組發光， 此時LED模組輸出的光通量與第一路PWM控制信號的脈寬和第二路PWM控制信號的脈寬之和相對應。
4.根據權利要求3所述的LED模組精細調光裝置的調光控制方法，其特征在于所述步驟2和步驟3中所述LED模組最大光通量為20000流明。
5.根據權利要求3所述的LED模組精細調光裝置的調光控制方法，其特征在于所述步驟2中，所述進行限流處理后的第一路PWM控制信號的脈寬范圍為0 1024。
6.根據權利要求3所述的LED模組精細調光裝置的調光控制方法，其特征在于所述步驟3中，所述經過限流處理后的第一路PWM控制信號的脈寬范圍為0 1024，所述第二路 PWM控制信號的脈寬范圍為0 1024。
7.根據權利要求3所述的LED模組精細調光裝置的調光控制方法，其特征在于所述步驟2中，所述進行限流處理后的第一路PWM控制信號分辨率為10比特；所述步驟3中，所述經過限流處理后的第一路PWM控制信號的分辨率范圍為10比特，所述第二路PWM控制信號的分辨率范圍為10比特。
8.根據權利要求3所述的LED模組精細調光裝置的調光控制方法，其特征在于所述步驟2中，所述進行限流處理后的第一路PWM控制信號頻率范圍為20KHz 30KHZ ;所述步驟3中，所述經過限流處理后的第一路PWM控制信號的頻率范圍為20KHz 30KHZ，所述第二路PWM控制信號的頻率范圍為20KHz 30KHZ。
全文摘要
本發明公開了LED模組精細調光裝置，該裝置CPU的第一PWM信號輸出接口連第一場效應管的信號輸入端，第一場效應管的信號輸出端通過限流模塊連接LED模組的控制端，CPU的第二PWM信號輸出接口連接第二場效應管的信號輸入端，第二效應管的信號輸出端連接LED模組的控制端。本發明的調光方法為1.判斷LED模組需要輸出的燈光照度對應的光通量是否大于該LED模組最大光通量的5％；2.否，CPU將第一路PWM控制信號控制LED模組發光；3.是，CPU發出的第一路PWM控制信號和第二路PWM控制信號疊加后控制LED模組發光。本發明能夠使LED模組的最小與最大照度輸出之比優于1∶10000。保證了LED模組調光的精細度。
文檔編號H05B37/02GK102595728SQ20121003599
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月17日 優先權日2012年2月17日
發明者段永順, 陳建國, 黃振聲 申請人:佑圖物理應用科技發展(武漢)有限公司