一種通過可變頻率pwm改善led調(diào)光性能的方法
【專利摘要】一種通過可變頻率PWM改善LED調(diào)光性能的方法。在LED燈具中，可以使用單片機及嵌入式軟件通過PWM和恒流驅(qū)動芯片來控制燈具亮度。PWM頻率乘以調(diào)光精度必須小于等于單片機主頻，現(xiàn)有方法采用固定的PWM頻率和調(diào)光精度，存在不足之處，在高亮度時有頻閃，肉眼可察覺且會在數(shù)碼影像設(shè)備上留下明顯的亮暗交錯條紋；在低亮度變化時由于精度不夠，會產(chǎn)生可察覺的亮度波動。本發(fā)明在調(diào)光時根據(jù)燈具亮度來改變PWM頻率和調(diào)光精度以改善以上不足。在高亮度時候，使用高頻率PWM和低調(diào)光精度；在低亮度的時候，使用低頻率PWM和高調(diào)光精度。同時，PWM頻率和調(diào)光精度實行平滑變化。同時達到LED照明高亮度無頻閃，低亮度調(diào)整平滑，無亮度抖動的要求。
【專利說明】
一種通過可變頻率PWM改善LED調(diào)光性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，特別涉及利用單片機技術(shù)和嵌入式軟件技術(shù)控制LED燈具的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED價格的下降和性能的提升，LED燈具的應(yīng)用越來越普遍。使用單片機及嵌入式軟件通過PWM和恒流驅(qū)動芯片來控制LED燈具亮度的方式也逐漸得到推廣。但是由于通常單片機的運行頻率收到限制，而采用的PWM頻率和調(diào)光精度受限于單片機的運行頻率，即PffM頻率乘以調(diào)光精度必須小于等于單片機運行頻率。因此現(xiàn)有的使用單片機通過PWM和恒流驅(qū)動芯片來控制LED燈具亮度的系統(tǒng)存在以下不足，首先是在燈具高亮度時存在頻閃，肉眼可察覺并且會在數(shù)碼影像設(shè)備上留下明顯的亮暗交錯條紋；其次是在低亮度變化時由于精度不夠，會產(chǎn)生可察覺的亮度波動，影響亮度調(diào)整效果。
[0003]例如，采用16Mhz頻率的單片機時，可以采用不同的PffM頻率和調(diào)光精度組合。一種是使用500hz的PffM頻率，配合32K級的調(diào)光精度，這種組合下，低亮度時LED亮度變化很平滑，沒有可察覺的亮度波動，但是在高亮度是會有肉眼可察覺的頻閃現(xiàn)象，并且使用數(shù)碼相機拍照時會在照片上留下亮暗交錯條紋?；蛘呤鞘褂?Khz的PffM頻率，配合4k級的調(diào)光精度，在這種組合下，高亮度時已經(jīng)沒有可察覺的頻閃，使用數(shù)碼相機拍照時也不會留下亮暗交錯條紋，但是在低亮度時，亮度變化不平滑，會有可察覺的亮度波動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是在繼續(xù)使用單片機和嵌入式軟件的情況下，通過PffM和恒流驅(qū)動芯片來控制LED燈具亮度，在調(diào)整亮度的時候，根據(jù)亮度來改變PWM頻率。在高亮度時候，使用高頻率PWM和低調(diào)光精度；在低亮度的時候，使用低頻率PWM和高調(diào)光精度。
[0005]通過對多種照明場景的需求分析，以及對人眼對亮度變化的敏感情況和數(shù)碼影像設(shè)備的分析。我們發(fā)現(xiàn)，人眼在低亮度的時候?qū)α炼茸兓容^敏感但對頻閃不敏感，在高亮度時對頻閃敏感但對亮度變化較為不敏感。而通常在高亮度照明的時候影像拍攝需求比較多，而低亮度的時候影像拍攝需求比較少。因此，采用可變頻率的PWM和調(diào)光精度，來控制LED燈具的亮度，是可行并且滿足實際需要的，能夠改善現(xiàn)有LED燈具亮度控制方式的缺陷，提升LED燈具的控制性能。
[0006]同時，為避免PffM頻率和調(diào)光精度突變給LED燈具亮度造成影響，PffM頻率和調(diào)光精度的調(diào)整需要平滑變化。以16Mhz頻率的單片機為例，在輸出亮度小于等于30%時，采用500hzPWM頻率和32K級的調(diào)光精度。在輸出亮度大于等于50%時，采用4KhzPWM頻率和4K級的調(diào)光精度。在亮度輸出為30%到50%區(qū)間時，PffM頻率從500hz到4Khz之間平滑變化過渡，同時調(diào)光精度從64K級到4K級之間平滑過渡。實際采用的PffM頻率、調(diào)光精度及其變化區(qū)間可以根據(jù)實際采用的單片機和LED燈泡燈珠進行調(diào)整。PffM頻率、調(diào)光精度和亮度關(guān)系請參見圖1。
【具體實施方式】
[0007]【具體實施方式】請參見圖2。其中，其中，I是輸入的亮度信號，2是PffM信號，3是輸出控制LED的電流，4、MCU是控制單片機，5、DRV是恒流驅(qū)動芯片，6是LED燈泡燈珠。
[0008]單片機從I接收當前燈泡的亮度輸出等級，根據(jù)該亮度等級和PffM頻率、調(diào)光精度與亮度的關(guān)系，選擇PWM輸出的頻率和調(diào)光精度，通過2輸出調(diào)光PffM信號給恒流驅(qū)動芯片，恒流驅(qū)動芯片根據(jù)PWM信號改變3的輸出電流，從而控制6LED燈泡燈珠的亮度等級。
【附圖說明】
[0009]圖1:PWM頻率、調(diào)光精度和亮度關(guān)系圖，其中橫坐標為亮度輸出功率，左側(cè)縱坐標為PffM頻率，右側(cè)縱坐標為調(diào)光精度，實線為PffM頻率曲線，虛線為調(diào)光精度曲線。
[0010]圖2:實施方式示意圖。其中，I是輸入的亮度信號，2是PffM信號，3是輸出控制LED的電流，4、MCU是控制單片機，5、DRV是恒流驅(qū)動芯片，6是LED燈泡燈珠。
【主權(quán)項】
1.一種通過可變頻率PffM改善LED調(diào)光性能的方法，使用PffM控制LED亮度時，在高亮度范圍使用高頻率PWM和低調(diào)光精度；在低亮度范圍使用低頻率PWM和高調(diào)光精度，以提供LED調(diào)光性能和體驗。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，為避免PWM頻率和調(diào)光精度突變對LED調(diào)光性能的影響，需要對PffM頻率和調(diào)光精度進行平滑變化過渡。
【文檔編號】H05B37/02GK105898957SQ201510262858
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年5月20日
【發(fā)明人】鄧明
【申請人】深圳市光跡科技有限公司