一种音乐信号控制的PWM调光调色LED灯制造技术

一种音乐信号控制的PWM调光调色LED灯，包括音乐信号采集模块、信号处理模块、手机APP模块、蓝牙通信模块、数模转换器、PWM控制模块和LED灯，所述的LED灯为RGB LED灯，手机APP模块与蓝牙通信模块无线连接，蓝牙通信模块连接数模转换器，数模转换器连接PWM控制模块，PWM控制模块连接LED灯，PWM控制模块通过改变LED灯的占空比调节LED灯的颜色和亮度，本发明专利技术通过算法芯片及电路可以直接将需要的LED光通过输入相应的参数反推算出对应的占空比，在调节占空比的情况下对颜色、光照进行动态的调节，PWM调光的优点是具有调光更精准，色彩变幻更快，调光的色彩更亮丽、调光的模式比传统模式有更多的色彩变化，同时灯具发热低，效率更高。

【技术实现步骤摘要】
一种音乐信号控制的PWM调光调色LED灯
本专利技术涉及家电领域，尤其涉及一种音乐信号控制的PWM调光调色LED灯。
技术介绍
智能家电，就是将微处理器、传感器技术、网络通信技术引入家电设备后形成的家电产品，具有自动感知住宅空间状态和家电自身状态、家电服务状态，能够自动控制及接收住宅用户在住宅内或远程的控制指令；同时，智能家电作为智能家居的组成部分，能够与住宅内其它家电和家居、设施互联组成系统，实现智能家居功能，而这就形成了物联网中的一个最具体的应用，随着人类应用需求和家电智能化的不断发展，其内容将会更加丰富，而最能融入人类日常生活的智能家电就是LED灯具，当然，根据实际应用环境的不同智能家电的功能也会有所差异，但智能家电一般应具备以下基本功能：通信功能、智能程序控制功能、交互式控制等，其中的最基本功课，就是无线操控功能，在智能家居系统与物联网应用中，LED灯也是最能体现智能控制、远端控制、无线控制的家电之一。随着光电技术的快速进步，以及中国大陆对新能源产业的重视加大，具备环保、节能特性的LED照明产业正迅速成为最热门的产业之一，根据中国国家半导体照明工程研发及产业联盟提供的数据显示，2009年中国LED照明工业销售产值达600亿元人民币，同比增长30％以上，使中国成为全球LED产业发展最快的区域之一，中国的LED制造实力与制造水平也扮演全球的领先角色，LED灯之所以能够受到市场乃至人们的青睐，是因为它的发光率非常高，能够达到801m/w，在相同的照度情况下能节电80％以上，在很大的程度上就起到了节能的作用，LED灯的色温有很多种，各种色温的显色性非常好，显色的指数也非常的高，可以根据终端用户的使用场景进行选择与调配，LED灯的EMI符合全球的指标，功率因数大于等于0.9，二谐波失真小于等于20％，能够降低供应电路的电能的损耗，减少对线路的损害，不会对电网造成污染，LED灯的全电压范围指数是在85V至264V之间，这保证了LED灯的亮度和使用寿命比较不会受电压波动的影响，使LED灯几乎能够在全球范围内使用，LED灯没有辐射，其灯内部没有汞等等危害物质，对人体较为安全，LED灯是纯正的直流工作，不会因交流切换出现频闪的现象，这就消除了灯具使用过程中因频闪而引起视觉疲劳现象。目前，人们通过用手触动在灯具上的开关进行对灯具的控制，使用起来非常不方便，如果能借助人们手中的智能手机进行对灯具的控制，便能给生活带来很大的方便。通过手机短信等对灯具进行控制则需要用户支付流量费用。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种音乐信号控制的PWM调光调色LED灯。为实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案，一种音乐信号控制的PWM调光调色LED灯，音乐信号采集模块、信号处理模块、手机APP模块、蓝牙通信模块、数模转换器、PWM控制模块和LED灯，音乐信号采集模块连接信号处理模块，信号处理模块连接手机APP模块，音乐信号采集模块具体是手机麦克风，信号处理模块具体是一个阶梯波发生器，将麦克风采集到的音频信号转化为阶梯电压信号后再传输给手机APP模块，手机APP模块与蓝牙通信模块无线连接，蓝牙通信模块连接数模转换器，数模转换器连接PWM控制模块，PWM控制模块连接LED灯，蓝牙通信模块接收到手机APP的控制信号后通过数模转换器输出信号给PWM控制模块，蓝牙通信模块采用蓝牙跳频算法与手机APP模块进行数据传输，将蓝牙通信跳频算法写入手机APP以及蓝牙通信模块，以确保手机APP与蓝牙通信模块的收发信息一致通信模块才能相互通信，数模转换器通过阶梯算法将数字信号还原为模拟信号来控制PWM控制模块通过改变LED灯的占空比调节LED灯的颜色和亮度，首先确定LED色品坐标与占空比的关系，改变驱动LED的PWM占空比，其LED色品坐标基本不发生改变，而光通量相应地线性变化且光通量的比值等于占空比的比值，所以工程上为了讨论问题的方便，近似认为光通量与占空比成正比例函数关系，结合格拉斯曼颜色混合定律有：Ym＝DrYr+DgYg+DbYb.(1)；根据加混色原理和CIE色度计算方法，占空比分别Dr、Dg、Db时，光源R、G、B混光后的色品坐标满足：式中Xm、Ym、Zm是混合光源M的三刺激值，Yr、Yg、Yb为光源R、G、B满电流工作下的Y刺激值；Cr＝Yr/yr、Cg＝Yg/yg、Cb＝Yb/yb为光源R、G、B满电流工作下的三刺激值之和，在CIE-1931标准色度系统中刺激值Y等于光通量，在PWM调光下，占空比是控制LED色品坐标的唯一因素，若期望的光通量为Ym，期望的色品坐标为(x，y)，把占空比当作未知数，则三通道的占空比可结合式(1)、(2)求得：理论上在三角形RGB中的光通量的取值范围为[0，Yr+Yg+Yb]，然而采用PWM调光时，光通量受占空比的约束，不能实现理论上的取值范围，在调光过程，不同色品坐标的混合光，其RGB三基色的比例不同，只有占空比比例为1：1：1的混合光其占空比才可以同时达到100％，此时光通量的取值范围为0～Yr+Yg+Yb，其他混合光的光通量取值范围则小于此范围，每组色品坐标都有对应的最大光通量，从实际意义出发，PWM的占空比应该满足Dr≤1，Dg≤1，Db≤1，把Ym当作目标函数，对(3)式进行变形可得混合光的光通量应该同时满足(4)～(6)式，通过进一步地色度学和代数计算可知，当混合光LED坐标位于靠近红光的区域时，红光的占空比最大，此时(4)式所描述的光通量取值范围最小，所以预期光通量只需满足(4)式即可，其余光通量只需分别满足(5)、(6)式即可，另外，由于日光轨迹的色品坐标与相关色温Tcp存在明确的函数关系，可根据相关色温求得对应日光的色品坐标，再通过(3)式所确定的占空比和色品坐标的函数关系，直接建立占空比与相关色温的函数关系，日光轨迹的色品坐标有以下关系：在相关色温Tcp已知的情况下，可通过下式计算典型日光的色品坐标。当4000K≤Tcp≤7000K时：当7000K≤Tcp≤25000K时：使用时设定好相关色温和光通量，即可通过(7)、(8)式计算出对应的色品坐标，再结合预期光通量代入(3)式求得对应的占空比。进一步地，所述蓝牙通信模块通过高压电源直接驱动，蓝牙通信模块配有识别器。进一步地，所述的的蓝牙通信模块采用BK3260芯片。进一步地，若需要4000K相关色温、80lm的日光，根据(7)、(8)式计算出对应的色品坐标为(0.3823，0.3838)，结合预期光通量代入(3)式求得对应的占空比为Dr＝68.64％、Dg＝83.64％、Db＝14.46％。本专利技术通过算法芯片及电路可以直接将需要的LED光通过输入相应的参数反推算出对应的占空比，在调节占空比的情况下对颜色、光照进行动态的调节，从相应的算法可以看出，PWM模块通过调节占空比来调节LED灯的模式是具有调光更精准、色彩变幻更快、调光的色彩更亮丽、调光的模式比传统模式有更多的色彩变化的优点，同时灯具发热低，效率更高，本专利技术设计的LED灯变化更多，而本专利技术音频信号的采集、处理、转化是利用手机本身的麦克风采集及信号处理模块，最终得到输出给手机APP模块的阶梯电压信号，便于信号的放大与传输，而我们则是将手机所采集并处理好的这个音频数字信号通过手机APP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种音乐信号控制的PWM调光调色LED灯，其特征在于，包括音乐信号采集模块、信号处理模块、手机APP模块、蓝牙通信模块、数模转换器、PWM控制模块和LED灯，音乐信号采集模块连接信号处理模块，信号处理模块连接手机APP模块，音乐信号采集模块具体是手机麦克风，信号处理模块具体是一个阶梯波发生器，将麦克风采集到的音频信号转化为阶梯电压信号后再传输给手机APP模块，所述的LED灯为RGBLED灯，手机APP模块与蓝牙通信模块无线连接，蓝牙通信模块连接数模转换器，数模转换器连接PWM控制模块，PWM控制模块连接LED灯，蓝牙通信模块接收到手机APP的控制信号后通过数模转换器输出信号给PWM控制模块，蓝牙通信模块采用蓝牙跳频算法与手机APP模块进行数据传输，将蓝牙通信跳频算法写入手机APP以及蓝牙通信模块，以确保手机APP与蓝牙通信模块的收发信息一致通信模块才能相互通信，数模转换器通过阶梯算法将数字信号还原为模拟信号来控制PWM控制模块通过改变LED灯的占空比调节LED灯的颜色和亮度，首先确定LED色品坐标与占空比的关系，改变驱动LED的PWM占空比，其LED色品坐标基本不发生改变，而光通量相应地线性变化且光通量的比值等于占空比的比值，所以工程上为了讨论问题的方便，近似认为光通量与占空比成正比例函数关系，结合格拉斯曼颜色混合定律有：Ym＝DrYr+DgYg+DbYb.  (1)；根据加混色原理和CIE色度计算方法，占空比分别Dr、Dg、Db时，光源R、G、B混光后的色品坐标满足：...

【技术特征摘要】
1.一种音乐信号控制的PWM调光调色LED灯，其特征在于，包括音乐信号采集模块、信号处理模块、手机APP模块、蓝牙通信模块、数模转换器、PWM控制模块和LED灯，音乐信号采集模块连接信号处理模块，信号处理模块连接手机APP模块，音乐信号采集模块具体是手机麦克风，信号处理模块具体是一个阶梯波发生器，将麦克风采集到的音频信号转化为阶梯电压信号后再传输给手机APP模块，所述的LED灯为RGBLED灯，手机APP模块与蓝牙通信模块无线连接，蓝牙通信模块连接数模转换器，数模转换器连接PWM控制模块，PWM控制模块连接LED灯，蓝牙通信模块接收到手机APP的控制信号后通过数模转换器输出信号给PWM控制模块，蓝牙通信模块采用蓝牙跳频算法与手机APP模块进行数据传输，将蓝牙通信跳频算法写入手机APP以及蓝牙通信模块，以确保手机APP与蓝牙通信模块的收发信息一致通信模块才能相互通信，数模转换器通过阶梯算法将数字信号还原为模拟信号来控制PWM控制模块通过改变LED灯的占空比调节LED灯的颜色和亮度，首先确定LED色品坐标与占空比的关系，改变驱动LED的PWM占空比，其LED色品坐标基本不发生改变，而光通量相应地线性变化且光通量的比值等于占空比的比值，所以工程上为了讨论问题的方便，近似认为光通量与占空比成正比例函数关系，结合格拉斯曼颜色混合定律有：Ym＝DrYr+DgYg+DbYb.(1)；根据加混色原理和CIE色度计算方法，占空比分别Dr、Dg、Db时，光源R、G、B混光后的色品坐标满足：式中Xm、Ym、Zm是混合光源M的三刺激值，Yr、Yg、Yb为光源R、G、B满电流工作下的Y刺激值；Cr＝Yr/yr、Cg＝Yg/yg、Cb＝Yb/yb为光源R、G、B满电流工作下的三刺激值之和，在CIE-1931标准色度系统中刺激值Y等于光通量，在PWM调光下，占空比是控制LED色品坐标的唯一因素，若期望的光通量为Ym，期望的色品坐标为(x，y)，把占空比当作未知数，则三通道的占空比可结合式(1)、(2)求得：理论上在三角形RGB中的光通量的取值范围为[0，Yr+Yg+Yb]，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：王品杰，
申请(专利权)人：东莞市三恩照明实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44