一種大規(guī)模led陣列調(diào)光控制方法和調(diào)光控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種LED驅(qū)動電源技術(shù)，具體地說是一種大規(guī)模LED陣列調(diào)光控制方法和控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)作為一種新型固態(tài)顯示與照明光源，已被廣泛的應(yīng)用于大規(guī)模LED點陣顯示屏、各種照明領(lǐng)域。此外，單色LED所發(fā)光譜為窄帶光譜且不同峰值波長的產(chǎn)品非常豐富，因此利用光譜的疊加原理，不同峰值波長的單色LED組成LED陣列，通過調(diào)節(jié)各路LED的驅(qū)動電流以改變其發(fā)光功率，理論上在LED發(fā)光波長覆蓋范圍內(nèi)可以得到任意需要的相對光譜功率分布，即可以制作光譜任意可調(diào)的人造光源。
[0003]目前，對于超大規(guī)模的LED陣列，驅(qū)動高分辨率的LED點陣顯示屏的驅(qū)動技術(shù)，雖然可以控制點陣內(nèi)各路LED的通斷，但是無法精確控制LED的亮度，對LED點陣顯示屏無法實現(xiàn)精細控制的功能，顯示屏無法顯示各像素上的亮度細節(jié)。對于多顆LED組成的人造光源，為滿足合成光譜與目標光譜的高匹配度的要求，對各路LED的電流控制精度亦提出了較高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的無法對多顆LED獨立進行精密調(diào)光及調(diào)光效果差的不足，而提供一種可以對大規(guī)模LED陣列中各路LED進行獨立精密調(diào)光并且反饋控制的方法和系統(tǒng)。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為，一種大規(guī)模LED陣列調(diào)光控制方法，包括如下步驟:
[0006](I)設(shè)定各路LED的恒定驅(qū)動電流幅值，將各路LED的恒定驅(qū)動電流幅值轉(zhuǎn)化為占空比與恒定驅(qū)動電流幅值呈比例的PWM脈沖電壓信號；
[0007](2)對PWM脈沖電壓信號進行整形、濾波和V/I轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為設(shè)定的恒定驅(qū)動電流驅(qū)動LED發(fā)光；
[0008](3)采集各發(fā)光的LED的實際驅(qū)動電流并將其轉(zhuǎn)化為與實際驅(qū)動電流成比例的電壓信號，對電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換，隨后根據(jù)轉(zhuǎn)換后的電壓信號計算各路LED的實際驅(qū)動電流值，比較各路LED的實際驅(qū)動電流值與各路LED設(shè)定的恒定驅(qū)動電流幅值的差別，并根據(jù)差別對LED的實際驅(qū)動電流進行負反饋調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)至各路LED的實際驅(qū)動電流與恒定驅(qū)動電流趨于一致。
[0009]步驟(2)中PWM脈沖電壓信號通過脈沖整形電路整形為矩形脈沖波形，隨后對整形后PWM脈沖電壓信號進行二階RC低通濾波轉(zhuǎn)化為直流電壓信號，直流電壓信號經(jīng)過運放和三極管構(gòu)成的V/I轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為設(shè)定的恒定驅(qū)動電流驅(qū)動LED發(fā)光。
[0010]本發(fā)明還對應(yīng)提供了一種用于上述方法的調(diào)光控制系統(tǒng)，至少包括上位機和由上位機控制并且驅(qū)動LED發(fā)光的LED驅(qū)動模塊，上位機和LED驅(qū)動模塊之間設(shè)有上位機通訊模塊、主微控制器和2個以上從微控制器，上位機、上位機通訊模塊和主微控制器通過串口線依次電連接，各從微控制器分別與主微控制器中對應(yīng)的接口電連接；所述LED驅(qū)動模塊與大規(guī)模LED陣列中LED的數(shù)量相同，各LED驅(qū)動模塊上均連接有LED電流檢測模塊，LED電流檢測模塊連接LED與從微控制器的輸入端，LED驅(qū)動模塊連接LED與從微控制器的輸出端。
[0011]主微控制器的輸出端連接有顯示模塊。
[0012]主微控制器與從微控制器之間通過I2C總線方式進行通信。
[0013]所述LED驅(qū)動模塊包括相互串聯(lián)的脈沖整形電路、二階RC低通濾波電路以及由運放和三極管構(gòu)成的V/I轉(zhuǎn)換電路。
[0014]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的大規(guī)模LED陣列調(diào)光控制方法，以用戶設(shè)定的各路LED的恒定驅(qū)動電流幅值為基準，通過電流負反饋控制大規(guī)模LED陣列上各路LED的驅(qū)動電流，使其與基準趨于一致；對大規(guī)模LED陣列上各路LED進行獨立控制，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動電流以改變各路LED的發(fā)光功率，可得到任意需要的相對光譜功率分布；將各路LED的恒定驅(qū)動電流幅值轉(zhuǎn)化為不同占空比的PWM脈沖電壓信號，由于輸出的脈沖波形存在波形畸變或者邊沿振蕩等缺陷，通過脈沖整形電路整形，可以獲得比較理想的矩形脈沖波形，不同占空比的脈沖電壓信號經(jīng)過二階RC低通濾波轉(zhuǎn)化為直流電壓信號，高占空比的脈沖電壓信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換后其直流電壓幅值高，反之，低占空比的脈沖電壓信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換后其直流電壓幅值高，對脈沖電壓信號進行簡單的V/I轉(zhuǎn)換即可得到不同幅值的驅(qū)動電流；LED發(fā)光驅(qū)動信號的傳輸以及電流負反饋過程中均采用電壓信號傳輸命令，各控制器易于接收電壓信號，但接收電流信號時需要引入特殊電流輸入/輸出模塊，由于特殊電流輸入/輸出模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且價格昂貴，因此采用電壓信號傳輸命令可實現(xiàn)對LED驅(qū)動電流的低成本、高精度控制。
[0015]本發(fā)明提供的大規(guī)模LED陣列調(diào)光控制系統(tǒng)，在上位機和大規(guī)模LED陣列之間設(shè)置由主微控制器和2個以上從微控制器構(gòu)成的二級調(diào)光控制單元，主微控制器控制各從微控制器，一個從微控制器并行控制多個LED驅(qū)動模塊，通過與大規(guī)模LED陣列中LED的數(shù)量相同的LED驅(qū)動模塊實現(xiàn)各路LED的獨立驅(qū)動控制，可以單獨驅(qū)動大規(guī)模LED陣列上各路LED發(fā)光，從微控制器與LED之間通過LED電流檢測模塊實現(xiàn)LED的實際驅(qū)動電流的反饋，即實現(xiàn)大規(guī)模LED陣列上各路LED精確的電流負反饋控制，從而進行各路LED的線性恒流調(diào)光。
[0016]主微控制器與從微控制器之間通過I2C總線方式進行通信，主/從微控制器中任意一個普通I/O端口均可以作為I2C總線的接口，大大提高了主/從微控制器I/O端口的利用率；由于I2C總線只需要2個I/O 口，所以一個主微控制器可以拓展控制眾多的從微控制器，即可以單獨精確控制大規(guī)模LED陣列上各路LED的驅(qū)動電流。
[0017]主微控制器的輸出端連接有顯示模塊，顯示模塊實時顯示各路LED的實際驅(qū)動電流值與恒定驅(qū)動電流值。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0019](I)本發(fā)明提供了一種便攜的對大規(guī)模LED陣列上各路LED進行獨立精密恒流調(diào)光的系統(tǒng)和方法，有利于對集中式LED陣列產(chǎn)品或者集散式LED中各路LED實現(xiàn)精密的調(diào)光控制，可普及LED點陣顯示器應(yīng)用。
[0020](2)本發(fā)明可以控制LED陣列中不同峰值波長的單色LED的驅(qū)動電流幅值，因此利用光譜的疊加原理，可應(yīng)用于合成任意目標光譜。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明提供的大規(guī)模LED陣列調(diào)光控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是LED驅(qū)動模塊的電路圖。
[0023]其中，1-計算機，2-顯示模塊，3-上位機通信模塊，4-主微控制器，5-從微控制器、6-LED驅(qū)動模塊，7-LED電流檢測模塊，8-LED，9- 二階RC低通濾波電路，1-V/1轉(zhuǎn)換電路，
11-脈沖整形電路。
【具體實施方式】