一种用于LED光源的色温调节方法和系统与流程

一种用于led光源的色温调节方法和系统
技术领域
1.本发明涉及led光源的色温调节的技术领域，并且特别涉及一种用于led光源的色温调节方法和系统。


背景技术：

2.现在行业中采用机械拨码做整灯cct的时，一般都采用高低色温一样的led颗数进行设计。而因为机械拨码的原因，切换调色时，高色温一路和低色温一路的电流分配比例相同，即电流比例为50％:50％。此时混色的色温基本很难达到标准色温范围(以说明书附图1示例，以光源为3sdcm 3500k与5000k混色时情况)，当3500k色温的中心点为标准ansi(0.4078，0.3930)，5000k色温的中心点为标准ansi(0.3447，0.3553)，则此时通过机械拨码调整混色色温时，混色中心点为则约为(0.3737，0.3725)。可以看出，4000k的椭圆范围已超出标准ansi方框，这样混色的色温就容易与标准色温的灯具产生人眼可见的色差。市场中为解决这个问题，一般都是采用mcu的驱动方案，增加mcu来控制高低色温两路的电流比，从而控制混色色温。但是mcu驱动带来的影响就是会增加整灯成本及驱动设计难度的增加。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中混色方案中存在的容易与标准色温的灯具产生人眼可见的色差等技术问题，本发明提出了一种用于led光源的色温调节方法和系统，用以解决上述问题。
4.根据本发明的一个方面，提出了一种用于led光源的色温调节方法，包括：
5.基于目标混光的色坐标确定高色温led与低色温led的能量关系；
6.基于高色温led与低色温led的能量关系确定高色温led与低色温led的数量比例；
7.利用目标混光坐标算法获得高色温led和低色温led的能量关系、色温坐标与目标混光的色坐标之间的函数关系，利用该函数关系获得目标混光的色温调节参数。
8.在具体的实施例中，高色温的色温范围取自2700～7000k的范围内，低色温的色温范围取自1800～5000k的范围内，目标混光的色温范围取自2580～6020k的范围内。在上述色温范围内利用本技术的方法可以获得目标混光的色温范围。
9.在具体的实施例中，目标混光坐标算法获得的函数关系为：
[0010][0011][0012]
其中，x、y为目标混光的色坐标、为高色温led单颗能量，n1为高色温的led的数量，(x1，y1)表示高色温的色坐标，为低色温led单颗能量，n2为低色温的led的数量，(x2，y2)表示低色温的色坐标。上述公式可以基于所需求的目标色温范围调配相应的参数，
具有多种调节可能性。
[0013]
在具体的实施例中，若目标混光的色坐标距离更接近于高色温，则满足高色温led的能量更多，卧若目标混光的色坐标距离更接近于低色温，则满足低色温led的能量更多，即若目标混光的色坐标位于高低色温中间位置，则满足高低色温led的能量相近，即
[0014]
在具体的实施例中，若目标混光的色坐标距离更接近于高色温，低色温与高色温led数量的比值n2∶n1取自0.4～1的范围内；若目标混光的色坐标距离更接近于低色温，低色温与高色温led数量的比值n2∶n1取自1～3的范围内；若目标混光的色坐标位于高低色温中间位置，低色温与高色温led数量的比值n2∶n1取自0.8～1.5的范围内。
[0015]
在具体的实施例中，多个高色温led和低色温led分别通过先串联再并联的方式形成高色温通路和低色温通路，高色温led与低色温led的电流配比为二者并联数之比。该方式可以使得电路中流过每颗led的电流都是相近且高低色温通路的输入电压相近。
[0016]
在具体的实施例中，高色温通路和低色温通路中串联的led数量相同。
[0017]
根据本发明的另一方面，提出了一种用于led光源的色温调节系统，该系统包括高色温通路、低色温通路和调节模块，调节模块配置用于基于目标混光的色坐标确定高低色温通路中高色温led与低色温led的能量关系和数量比例；利用目标混光坐标算法获得高色温led和低色温led的能量关系、色温坐标与目标混光的色坐标之间的函数关系，利用该函数关系获得目标混光的色温调节参数以控制led光源的色温。
[0018]
在具体的实施例中，调节模块包括机械拨码。机械拨码的方式降低了整灯的设计难度和成本。
[0019]
在具体的实施例中，led光源封装工艺包括smd封装或cob封装。
[0020]
本发明的用于led光源的色温调节方法通过控制高低色温led的不同数量进行混光，使混光后发出来的白光仍然能够满足ansi c78.377标准7步色温范围内，或者满足iec色容差6步色温范围内。在色温调节系统中采用机械拨码时，做整灯cct的led设计，该设计可以一定程度上控制高低色温两路的电流分配比例，可以实现将混色的目标色温调整至标准色温范围内，同时因采用机械拨码实现色温可调，可以降低整灯成本和驱动设计难度。
附图说明
[0021]
包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
[0022]
图1是现有技术中光源为3sdcm 3500k与5000k混色时的色温坐标图；
[0023]
图2是根据本发明的一个实施例的用于led光源的色温调节方法的流程图；
[0024]
图3是根据本发明的一个具体的实施例的高色温通路和低色温通路的线路示意图；
[0025]
图4是根据本发明的一个具体的实施例的低色温2200k高色温4000k时目标色温满足2700k ansi 7sdcm的混色色温坐标图；
[0026]
图5是根据本发明的一个具体的实施例的低色温2200k高色温4000k时目标色温满足2700k ansi 7sdcm的芯片排布和色温模块示意图；
[0027]
图6是根据本发明的一个具体的实施例的低色温2700k高色温6500k时目标色温满足4000k ansi 7sdcm的混色色温坐标图；
[0028]
图7是根据本发明的一个具体的实施例的低色温3000k高色温6500k时目标色温满足4000k ansi 7sdcm的混色色温坐标图；
[0029]
图8是根据本发明的一个具体的实施例的低色温3500k高色温5000k时目标色温满足4000k ansi 7sdcm的混色色温坐标图；
[0030]
图9是根据本发明的另一个具体的实施例的低色温3500k高色温5000k时目标色温满足4000k ansi 7sdcm的混色色温坐标图；
[0031]
图10是根据本发明的第三个具体的实施例的低色温3500k高色温5000k时目标色温满足4000k ansi 7sdcm的混色色温坐标图；
[0032]
图11是根据本发明的一个具体的实施例的低色温3000k高色温5000k时目标色温满足4000k ansi 7sdcm的混色色温坐标图；
[0033]
图12是根据本发明的一个具体的实施例的低色温4000k高色温6000k时目标色温满足5000k ansi 7sdcm的混色色温坐标图；
[0034]
图13是根据本发明的一个具体的实施例的低色温2700k高色温3500k时目标色温满足3000k ansi 4sdcm的混色色温坐标图；
[0035]
图14是根据本发明的一个具体的实施例的低色温2700k高色温3500k时目标色温满足3000k ansi 4sdcm的芯片排布和色温模块示意图。
具体实施方式
[0036]
在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实践本发明的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例或可以做出逻辑改变，而不背离本发明的范围。因此以下详细描述不应当在限制的意义上被采用，并且本发明的范围由所附权利要求来限定。
[0037]
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于led光源的色温调节方法的流程图。如图2所示，该方法包括：
[0038]
s201：基于目标混光的色坐标确定高色温led与低色温led的能量关系。
[0039]
在具体的实施例中，高色温单颗能量设定为高色温的led数量设定为n1，坐标为(x1，y1)，低色温单颗能量设定为低色温的led数量设定为n2，坐标为(x2，y2)高低色温混光时，若目标混光的色坐标距离高色温更近，则高色温led需要的能量较多，也就是需要满足若目标混光的色坐标距离低色温更近，则低色温led需要的能量较多，也就是需要满足若目标混光色坐标位于高低色温中间位置时，高低色温需要的能量值相近，也就是只需要满足置时，高低色温需要的能量值相近，也就是只需要满足
[0040]
s202：基于所述高色温led与所述低色温led的能量关系确定所述高色温led与所
述低色温led的数量比例。
[0041]
在具体的实施例中，若目标混光的色坐标距离更接近于高色温，低色温与高色温led数量的比值n2∶n1取自0.4～1的范围内；若目标混光的色坐标距离更接近于低色温，低色温与高色温led数量的比值n2∶n1取自1～3的范围内；若目标混光的色坐标位于高低色温中间位置，低色温与高色温led数量的比值n2∶n1取自0.8～1.5的范围内。
[0042]
s203：利用目标混光坐标算法获得所述高色温led和所述低色温led的能量关系、色温坐标与所述目标混光的色坐标之间的函数关系，利用该函数关系获得所述目标混光的色温调节参数。
[0043]
在具体的实施例中，目标混光坐标算法获得的函数关系为：
[0044][0045][0046]
其中，x、r为目标混光的色坐标。利用该公式可以基于所需求的目标色温范围调配相应的参数，具有多种调节可能性。
[0047]
在具体的实施例中，以上的色温调节过程中混光控制方式是通过高色温通路与低色温通路进行同时点亮，以达到混合出光的色温满足目标色温的方法。并且，高色温通路中输入电压与低色温通路输入电压一致或相近，电路中流过每颗led的电流也都是相同或相近的。优选的高色温通路和低色温通路串联的led数量是一致的，高色温通路与低色温通路并联的数量关系根据步骤s202中的高低色温led总数量组成相同串联数量后得到的并联数量比例关系而定。如图3中高色温通路和低色温通路的线路示意图，低色温可为12串7并，高色温可为12串6并，但并不局限于此线路、串并，只要原理相同即可实现本发明的技术效果。
[0048]
在具体的实施例中，高色温的色温范围取自2700～7000k的范围内，低色温的色温范围取自1800～5000k的范围内，目标混光的色温范围取自2580～6020k的范围内。下文结合多种调节方案对上述方法进行详细说明：
[0049]
图4示出了根据本发明的一个具体的实施例的低色温2200k高色温4000k时目标色温满足2700kansi 7sdcm的混色色温坐标图，如图4所示，低色温是2200k，高色温是4000k，目标色温满足2700kansi 7sdcm色温范围，2200k与4000k色温的数量需要满足n2∶n1＝[1.55，2.7]；目标色温满足2700kansi 4sdcm色温范围，2200k与4000k色温的数量需要满足n2∶n1＝[1.75，2.4]。当低色温2200k(0.5018，0.4153)，高色温为4000k(0.3818，0.3797)时，通过此设计可以得到2700k色温。例如，低色温2200k的颗数可以为高色温4000k的2倍，则此时通过机械拨码拨码调整混色色温，根据步骤s203中的函数关系，就得到如图4所示的色温和色容差，但不限于此比例，也可以通过其他比例进行调节。详细参数如表1所示【下列表格中，颗数12s8p，指的是先12颗串联，再8串并联】
[0050]
表1
[0051][0052]
在具体的实施例中，图5示出了根据本发明的一个具体的实施例的低色温2200k高色温4000k时目标色温满足2700kansi 7sdcm的芯片排布和色温模块示意图，如图5所示，集成封装器件的芯片排布和色温模块可以采用smb或cob封装的方式，单颗光源设计两种色温模块，即低色温模块2200k和高色温模块4000k；单颗光源可以由若干个低色温模块和若干个高色温模块组成，每个模块各包含若干颗led芯片；其中，低色温模块与高色温模块的芯片总和的比例同上述示例。两种色温模块分两个独立电路设计。
[0053]
图6示出了根据本发明的一个具体的实施例的低色温2700k高色温6500k时目标色温满足4000k ansi 7sdcm的混色色温坐标图，如图5所示，低色温是2700k，高色温是6500k，目标色温满足4000k ansi 7sdcm色温范围，2700k与6500k色温的数量需要满足n2:n1＝[0.85,1.45]；目标色温满足4000k ansi 4sdcm色温范围，2700k与6500k色温的数量需要满足n2:n1＝[0.95,1.3]。当低色温2700k(0.4578,0.4101)，高色温为6500k(0.3123,0.3283)时，通过此设计可以得到4000k色温。例如，低色温2700k的颗数可以为高色温6500k的1.16倍，则此时通过机械拨码拨码调整混色色温，根据步骤s203中的函数关系，就得到如图6所示的色温和色容差，但不限于此串并比例，也可以通过其他比例进行调整。详细参数如表2所示。
[0054]
表2
[0055][0056]
图7示出了根据本发明的一个具体的实施例的低色温3000k高色温6500k时目标色温满足4000k ansi 7sdcm的混色色温坐标图，如图7所示，低色温是3000k，高色温是6500k，目标色温满足4000k ansi 7sdcm色温范围，3000k与6500k色温的数量需要满足n2:n1＝[1.15,2.15]；目标色温满足4000k ansi 4sdcm色温范围，3000k与6500k色温的数量需要满足n2:n1＝[1.3,1.9]。当低色温3000k(0.4339,0.4033)，高色温为6500k(0.3123,0.3283)时，通过此设计可以得到4000k色温。例如，低色温3000k的颗数可以为高色温6500k的1.5倍，则此时通过机械拨码拨码调整混色色温，根据步骤s203中的函数关系，就得到如图7所示的色温和色容差，但不限于此串并比例，也可以通过其他比例进行调整。详细参数如表3所示。
[0057]
表3
[0058][0059]
在一个具体的实施例中，低色温是3500k，高色温是5000k，目标色温满足4000k ansi 7sdcm色温范围，3500k与5000k色温的数量需要满足n2:n1＝[0.9,2.9]；目标色温满足4000k ansi 4sdcm色温范围，3500k与5000k色温的数量需要满足n2:n1＝[1.15,2.15]。通过调整高色温和低色温并联数差异，来实现混色色温可调，以低色温3500k和高色温5000k两路为例，其他色温组合类似。当3500k为12串7并，5000k为12串6并时，5000k的总颗数比3500k的总颗数少约15％的比例，此时，电流配比公式3500k:5000k＝3500k并联数/(3500k并联数 5000k并联数)*100％：5000k并联数/(3500k并联数 5000k并联数)*100％.即3500k总电流：5000k总电流≈7/(6 7)*100％：6/(6 7)*100％＝54％：46％,
[0060]
当3500k色温的中心点为标准ansi(0.4078,0.3930)，5000k色温的中心点为标准ansi(0.3447,0.3553)，设3500k的光谱能量为φ1，坐标为x1，y1，5000k的光谱能量为φ2，坐标为x2，y2。则此时通过机械拨码拨码调整至混色色温时，根据步骤s203中的函数关系，带入计算得混色中心点约为(0.3761,0.3740)。如图8示意，可以看出，4000k的绿色椭圆范围已满足标准ansi方框。
[0061]
进一步地，若想要混色中心更靠近ansi4000k中心点(0.3818,0.3797)，同上，则可以继续增加低色温颗数，高色温颗数保持不变，低色温每约增加约15％颗数比例，则混色的中心点会朝低色温方向偏移约(0.002,0.001)，如果想要混色中心更靠近ansi4000k中心点。同理当3500k色温的中心点为标准ansi(0.4078,0.3930)，5000k色温的中心点为标准ansi(0.3447,0.3553)，则此时通过机械拨码拨码调整混色色温时，根据步骤s203中的函数关系，混色中心点分别如下表4、5和6所示，其中，表4对应附图8的色温坐标图，表5对应附图9的色温坐标图，表6对应附图10中的色温坐标图。
[0062]
表4
[0063][0064]
表5
[0065]
[0066]
表6
[0067][0068][0069]
图11示出了根据本发明的一个具体的实施例的低色温3000k高色温5000k时目标色温满足4000k ansi 7sdcm的混色色温坐标图，如图11所示，低色温是3000k，高色温是5000k，目标色温满足4000k ansi 7sdcm色温范围，3000k与5000k色温的数量需要满足n2:n1＝[0.5,1.2]；目标色温满足4000k ansi 4sdcm色温范围，3000k与5000k色温的数量需要满足n2:n1＝[0.65,1.0]。当低色温3000k(0.4339,0.4033)，高色温为5000k(0.3446,0.3551)时，通过此设计可以得到4000k色温。例如，低色温3000k的颗数可以为高色温5000k的0.83倍，则此时通过机械拨码拨码调整混色色温，根据步骤s203中的函数关系，就得到如图11中所示色温和色容差，但不限于此串并比例，也可以通过其他比例进行调整。表7为具体参数。
[0070]
表7
[0071][0072]
图12示出了根据本发明的一个具体的实施例的低色温4000k高色温6000k时目标色温满足5000k ansi 7sdcm的混色色温坐标图，如图12所示，低色温4000k高色温6000k时目标色温满足5000k ansi 7sdcm色温范围，4000k与6000k色温的数量需要满足n2:n1＝[0.45,1.2]；目标色温满足4000k ansi 4sdcm色温范围，4000k与6000k色温的数量需要满足n2:n1＝[0.55,0.95]。当低色温4000k(0.3818,0.3797)，高色温为6000k(0.3213,0.3366)时，通过此设计可以得到5000k色温。例如，低色温4000k的颗数可以为高色温6500k的0.83倍，则此时通过机械拨码拨码调整混色色温，根据步骤s203中的函数关系，就得到如图12中所示色温和色容差，但不限于此串并比例，也可以通过其他比例进行调整。表8为具体参数。
[0073]
表8
[0074]
[0075]
图13示出了根据本发明的一个具体的实施例的低色温2700k高色温3500k时目标色温满足3000k ansi 4sdcm的混色色温坐标图，如图13所示，第一段低色温是2700k，高色温是3500k，目标色温满足3000k ansi 4sdcm色温范围，2700k与3500k色温的数量需要满足n2:n1＝[0.75,1.55]。第二段低色温3500k，高色温5000k，目标色温满足4000k ansi 4sdcm色温范围，3500k与5000k色温的数量需要满足n2:n1＝[1.15,2.15]。第一段混色低色温是2700k(0.4578，0.4101)，高色温是3500k(0.4078,0.3930)，第二段混色低色温是第一段的高色温3500k(0.4090,0.3950)，高色温是5000k(0.3446,0.3551)。目标色温需要满足2700k、3000k、3500k、4000k、5000k均能够满足ansi 4步色温范围，且色容差满足ansi 4sdcm范围。2700k/5000k色温满足ansi 3sdcm，3500k色温满足ansi 4sdcm。2700k光源数量24pcs，3500k光源数量24pcs，5000k光源数量16pcs。通过机械拨码拨码调整混色色温时，根据步骤s203中的函数关系，混色中心点满足如下表9，图13中示出了模拟打靶范围(2700/5000k虚线方框是3sdcm，3000k/3500k/4000k虚线方框4sdcm)。
[0076]
表9
[0077][0078]
在具体的实施例中，图14是示出了根据本发明的一个具体的实施例的低色温2700k高色温3500k时目标色温满足3000k ansi 7sdcm的芯片排布和色温模块示意图。单颗光源设计三种色温模块，即2700k模块、3500k模块和5000k模块；三种色温模块的数量为若干个，每个模块各包含若干颗led芯片；其中，每种色温模块的芯片总和的比例同上述示例中的比例。三个色温模块电路独立，分三个独立电路设计。
[0079]
根据本发明的另一方面，提出了一种用于led光源的色温调节系统，该系统包括高色温通路、低色温通路和调节模块，调节模块配置用于基于目标混光的色坐标确定高低色温通路中高色温led与低色温led的能量关系和数量比例；利用目标混光坐标算法获得高色温led和低色温led的能量关系、色温坐标与目标混光的色坐标之间的函数关系，利用该函数关系获得目标混光的色温调节参数以控制led光源的色温。具体的，调节模块包括机械拨码，led光源封装工艺包括smd封装或cob封装。机械拨码的方式降低了整灯的设计难度和成本。
[0080]
应当认识到，单颗光源中，不同色温模块数量可以相同，也可以不同。单颗光源中，各个模块的led芯片数量可以相同，也可以不同；芯片排布可规律排布，也可以不规则排布；各种色温模块芯片也可交叉排布；色温模块形状可以是矩形、条形、环形、圆形、扇形、梯形、不规则图形等，且单颗光源中色温模块可以是若干种形状组合。led封装器件，可以是贴片smd封装器件、集成cob封装器件、类似集成cob封装器件、灯丝、灯条封装器件等。
[0081]
本技术的方案不限于以上色温，可适用于所有高低色温组合。且不限于只增加低色温的颗数比例，同样也适用于增加高色温的颗数比例。总之只要在任一组合色温内，使用机械拨码驱动方案时，想要混色色温朝低色温靠近，保持串联数不变，增加低色温的并联
数；想要混色色温朝高色温靠近，保持串联数不变，增加高色温的并联数。最后通过上述函数关系式，可以调整混色的色温范围。该方法和系统解决了在采用机械拨码驱动方案时，可以通过调整led使用的并联数，始终保持高低色温使用不一样总颗数，通过混色公式和电流配比公式，可以使得混色时的色温达到我们想要的目标范围，即满足了市场标准，也降低了驱动成本，从而也提高了驱动的可靠性和降低设计难度。
[0082]
显然，本领域技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以作出对本发明的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本发明的权利要求及其等同形式的范围内，则本发明还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。