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一种自动调节色温的灯具及电路

阅读：145发布：2021-02-25

IPRDB可以提供一种自动调节色温的灯具及电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种可自动调节色温的灯具，包括光线检测单元、控制单元、光源驱动单元，所述光线检测单元用于检测接收到的反射光线中第一颜色和第二颜色光分量的强度；所述控制单元根据所述第一颜色和第二颜色光分量的强度确定色温调节方向；所述光源驱动单元用于根据所述色温调节方向驱动光源提高或降低灯具灯光的色温。该灯具能够根据纸张色泽自动调节灯具灯光的色温，在保证阅读清晰度的同时减少了反射光线对人眼的损害。，下面是一种自动调节色温的灯具及电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种可自动调节色温的灯具，包括光线检测单元、控制单元、光源驱动单元，所述光线检测单元用于检测接收到的反射光线中第一颜色和第二颜色光分量的强度；所述控制单元根据所述第一颜色和第二颜色光分量的强度确定色温调节方向；所述光源驱动单元用于根据所述色温调节方向驱动光源提高或降低灯光的色温。

2.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于：所述光线检测单元包括第一光敏器件、第二光敏器件，所述第一光敏器件受光面覆盖第一颜色滤光片，所述第二光敏器件受光面覆盖第二颜色滤光片。

3.根据权利要求2所述的灯具，其特征在于：所述第一光敏器件和第二光敏器件为光敏电阻、光敏二极管或光敏三极管。

4.根据权利要求2所述的灯具，其特征在于：所述第一颜色滤光片为红色滤光片，所述第二颜色滤光片为绿色滤光片。

5.根据权利要求2所述的灯具，其特征在于：还包括信号放大单元，所述信号放大单元用于放大光分量的强度。

6.根据权利要求5所述的灯具，其特征在于：所述信号放大单元包括第一分压电阻R1、第二分压电阻R2，所述第一分压电阻与所述第一光敏器件连接，所述第二分压电阻与所述第二光敏器件连接。

7.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于：所述控制单元计算所述第一颜色光分量与所述第二颜色光分量的比值P，通过与基准比值P0的比较确定色温调节方向。

8.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于：灯具光源由高色温LED和低色温LED组成，所述光源驱动单元通过调整所述高色温LED光和低色温LED光的混合比例调节灯光的色温。

9.根据权利要求8所述的灯具，其特征在于：LED驱动模式为DC-DC恒流驱动、DC-DC恒压驱动或线性恒流驱动。

10.一种自动调节色温的电路，第一光敏电阻L1一端和系统VCC连接，另外一端连接第一分压电阻R1，且连接到MCU U1的ADC通道AIN0，第一分压电阻R1另外一端接GND，第一光敏电阻L1受光面覆盖红色滤光片；第二光敏电阻L2一端和系统VCC连接，另外一端连接第二分压电阻R2，且连接到MCU U1的ADC通道AIN1，第二分压电阻R2另外一端接GND，L2受光面覆盖绿色滤光片；限流电阻R3一端连接高色温发光二极管LED D1供电电压VIN，一端连接LED阳极，D1阴极连接驱动三极管Q1集电极，Q1基极连接下拉电阻R5的同时连接U1的PWM通道1；限流电阻R4一端连接低色温发光二极管LED D2供电电压VIN，一端连接LED D2阳极，D2阴极连接驱动三极管Q2集电极，Q2基极连接下拉电阻R6的同时连接U1的PWM通道0，其中MCU控制单元根据第一分压电阻R1感应的电压UR1和第二分压电阻感应的电压UR2计算红色光分量与绿色光分量的比值P,P＝UR1/UR2，并与设定的基准值P0进行比较，确定色温的调节方向：若P大于P0，提高输出光源的色温；若P小于P0，降低输出光源的色温；若P等于P0，不对光源进行调整。

说明书全文

一种自动调节色温的灯具及电路

技术领域

[0001] 本发明涉及一种照明灯具，尤其是涉及一种自动调节色温的灯具和电路。

背景技术

[0002] 目前，书籍、刊物、书写纸等日常用纸多采用亮白色纸和泛黄白纸。亮白色纸加黑色字，字迹清晰，肉眼容易识别阅读，但在光线照射下，亮白色纸对光线反射多，特别是反射较多白光中蓝光成份，对人眼有害。泛黄白纸加黑色字，在光线照射下，反射的光线较少，反射白光中蓝光成份也减少，一定程度减少了对人眼的伤害，但泛黄纸与黑色字迹分辨度降低，人眼对字迹的识别度也随之下降。通过调节使用的灯具色温可改善因不同的纸张色泽带来的对人眼的伤害，在亮白纸时降低光线色温，泛黄纸时适当增加光线色温，即可在保证字迹清晰的同时减少对人眼伤害。现有的灯具可通过按钮或遥控去调节灯光的属性，如色温、亮度等，但使用者往往不清楚多大的色温合适，在阅读不同颜色的纸张时无法准确调节合适的色温。

发明内容

[0003] 为了解决现有技术中的灯具无法根据纸张色泽自动调节色温的技术问题，本发明提供了一种可自动识别纸张色泽并调节色温的灯具、电路及方法，在兼顾阅读清晰度的同时减少灯光对人眼的损害。

[0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

[0005] 一种可自动调节色温的灯具，包括光线检测单元、控制单元、光源驱动单元，所述光线检测单元用于检测接收到的反射光线中第一颜色和第二颜色光分量的强度；所述控制单元根据所述第一颜色和第二颜色光分量的强度确定色温调节方向；所述光源驱动单元用于根据所述色温调节方向驱动光源提高或降低灯光的色温。

[0006] 此外，本发明还提供了一种自动调节色温的电路，第一光敏电阻L1一端和系统VCC连接，另外一端连接第一分压电阻R1，且连接到MCU U1的ADC通道AIN0，第一分压电阻R1另外一端接GND，第一光敏电阻L1受光面覆盖红色滤光片；第二光敏电阻L2一端和系统VCC连接，另外一端连接第二分压电阻R2，且连接到MCU U1的ADC通道AIN1，第二分压电阻R2另外一端接GND，L2受光面覆盖绿色滤光片；限流电阻R3一端连接高色温发光二极管LED D1供电电压VIN，一端连接LED阳极，D1阴极连接驱动三极管Q1集电极，Q1基极连接下拉电阻R5的同时连接U1的PWM通道1；限流电阻R4一端连接低色温发光二极管LED D2供电电压VIN，一端连接LED D2阳极，D2阴极连接驱动三极管Q2集电极，Q2基极连接下拉电阻R6的同时连接U1的PWM通道0。

[0007] 与现有技术相比，本发明能够根据纸张色泽自动调节灯具灯光的色温，使得反射光线色温在保证阅读清晰度的同时减少了反射光对人眼的损害。

附图说明

[0008] 图1为本发明灯具色温调节的结构图；

[0009] 图2为本发明自化调节色温灯具一个实施例的简化电路图。

具体实施方式

[0010] 为了对本发明的原理和技术方案进行描述，以下结合附图进行详细说明。所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0011] 本发明提供了一种根据纸张色泽自动调节色温的灯具，如图1所示，包括光线感应单元、控制单元、光源驱动单元，光线感应单元接收纸张反射回来的光线，经滤光提取不同光分量的强度，控制单元根据提取到的光分量的强度确定光源色温的调节方向，光源驱动单元根据控制单元确定的色温调节方向调整光源的强度来调节灯光的色温。根据光线感应单元提取到的光分量的灵敏度，优选的，还包括信号放大单元，将得到的光分量的强度按照设定比例进行放大。

[0012] 具体地，图2示出了本发明自动调节色温灯具其中一种实施例的简化电路图。根据图2所示，光线感应单元包括第一光敏电阻L1和第二光敏电阻L2，第一光敏电阻L1受光面覆盖红色滤光片，第二光敏电阻L2受光面覆盖绿色滤光片，纸张反射回来的光线经滤光片滤光后得到红色光分量和绿色光分量；信号放大单元包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，红色光分量和绿色光分量分别经第一分压电阻R1和第二分压电阻R2放大后得到第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的电压UR1和UR2；MCU控制单元根据第一分压电阻R1感应的电压UR1和第二分压电阻感应的电压UR2计算红色光分量与绿色光分量的比值P,，并与设定的基准值P0进行比较，确定色温的调节方向。若P大于P0，说明红色分量比重大于基准比值，当前色温偏暖，需提高输出光源的色温；若P小于P0，说明红色分量比重小于基准比值，当前色温偏冷，需降低输出光源的色温；若P等于P0，说明当前灯光色温合适，不需要对光源进行调整。本实施例中，光源由高色温发光二极管和低色温发光二极管组成，当需要提高灯光色温时，可通过增大高色温发光二极管的强度和减小低色温发光二极管的强度，通过不同比例的光线混合提高灯光色温，直至检测到的红色光分量与绿色光分量的比值P达到基准比值P0时停止。具体地，本实施例电路实现方式如下：

[0013] 光敏电阻L1一端和系统VCC连接，另外一端连接第一分压电阻R1，且连接到MCU U1的ADC通道AIN0，R1另外一端接GND，L1受光面覆盖红色滤光片；光敏电阻L2一端和系统VCC连接，另外一端连接第二分压电阻R2，且连接到MCU U1的ADC通道AIN1，R2另外一端接GND，L2受光面覆盖绿色滤光片；限流电阻R3一端连接高色温发光二极管LED D1供电电压VIN，一端连接LED D1阳极，D1阴极连接驱动三极管Q1集电极，Q1基极连接下拉电阻R5的同时连接U1的PWM通道1；限流电阻R4一端连接低色温发光二极管LED D2供电电压VIN，一端连接LED D2阳极，D2阴极连接驱动三极管Q2集电极，Q2基极连接下拉电阻R6的同时连接U1的PWM通道0。

[0014] 在本实施例中，光敏电阻仅为其中一种实现方式，本领域技术人员亦可将其替换为光敏二极管、光敏三极管等光敏器件。

[0015] 进一步地，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2为可调电阻，可以调整两个分压电阻R1和R2的值来调节分压比例，进而平衡光敏器件的差异性而导致感应值偏差大。

[0016] 进一步地，本实施例的开关器件Q1，Q2涵盖为开关器件，可以为三极管，FET，MOSFET等。

[0017] 进一步地，本实施例的LED驱动部分只作为便以阐述本发明技术原理，不限定为本发明，本发明保护范围应涵盖所有LED驱动模式，如DC-DC恒流驱动，DC-DC恒压驱动，线性恒流等。

[0018] 为详细描述本发明实现的原理，以下结合图2所示实施例进行说明。白光包含等量的红、绿、蓝光，即等量的红、绿、蓝光混合即呈白光，白光的色温约为5400K左右。如果某一光源所含的红光成分多，其色温就低于5400K，如一般用的钨丝灯色温为2800K左右；如果某一光源所含蓝光成分多，其色温就高于5400K。当灯具以5400K色温光线投射在亮白纸上时，由于亮白纸具有白色全频光反射，通过红色滤光片的红光和通过绿色滤光片的绿光的量基本相等。当灯具以5400K色温光线投射在泛黄白纸上时，由于泛黄白纸反射的黄色光成份较多，通过红色滤光片的光线量大于通过绿色滤光片的光线量。当灯具以低于5400K色温光线投射在亮白纸上时，由于低色温光线中红光成份较多，通过红色滤光片的光线量比通过绿色滤光片的光线量要大。当灯具以低于5400K色温光线投射在泛黄白纸上，由于泛黄白纸具有反射黄色光成份多，与白色纸张相比，通过红色滤光片的光线量比通过绿色滤光片的光线量更大。由此可知，同一光线照射到不同色泽的纸张上时，反射光线中的红光与绿光的比例不同，色温也不同；不同光线照射到同一色泽的纸张上时，反射光线中的红光与绿光的比例也不同，即色温不同。通过透过红色、绿色滤光片的光线量可得到反射光中红色光与绿色光的多少，通过计算反射光线中红色光量与绿色光量的比例即可反映反射光的色温方向。从以上分析可知，决定反射光色温的因素包括反射面即纸张的色泽以及照射灯光色温两方面。通过实验可预先设定一个最佳的适合人眼阅读的色温基准值，即红色光线比绿色光线的比值P0。

[0019] 打开光源后，当检测到反射光中红色光线与蓝色光线的比值大于设定的基准比值P0时，说明需增加照射灯光的色温，从灯具灯光色温上减少红色光分量，直到检测到红光比绿光的比值达到色温基准值P0为止；同理，当检测到反射光线中红色光线与蓝色光线的比值小于设定的基准比值P0时，说明需降低照射灯光的色温，从灯具灯光色温上增加红色光分量，直到检测到红光比绿光的比例值达到色温基准值为止。系统从检测到反馈为一个负反馈系统，根据预设的基准值P0，通过PID算法可以逐步调整灯具灯光的色温直至检测到的反射光线中红光与蓝光的比值达到设定的色温基准值P0为止。

[0020] 在图2所示的实施例中，UR1为分压电阻R1的感应的电压量，UR2为分压电阻R2感应的电压量，P为UR1/ UR2的值，P0为基准值。灯具照射到不同色泽的纸上时，当检测到P大于P0时，意味着红色分量比重大于基准，色温偏暖，控制单元MCU U1控制PWM1增大，提高高色温二极管D1的亮度，增大冷色，同时比例减小PWM0，降低暖色比重，直至检测到P等于P0；同理，当检测到P小于P0时，意味着红色分量比重小于基准，色温偏冷，控制单元MCU U1控制PWM1减小，降低冷色，同时比例增大PWM0，提高暖色二极管D2的亮度，提高暖色比重，直至检测到P等于P0。由此可见，当灯具灯光照射到不同颜色的纸张上时，本发明的灯具可自动调节灯光的色温，使得纸张反射到人眼的光线既保证了阅读的清晰度，也保护了人眼的视力。

[0021] 优选的，本发明的灯具适宜应用于台灯、档案橱柜等场合。

[0022] 以上所述仅为本发明的几个实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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