專利名稱：一種基于fpga的led調(diào)光電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED調(diào)光電路，尤其是指FPGA應(yīng)用于大功率LED舞臺燈的調(diào)光電 路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有舞臺燈光光源主要以鹵素?zé)?，氣體放電燈為主，隨著LED技術(shù)的發(fā)展，LED光 源的光效越來越高，單顆LED封裝功率越來越大，大功率LED光源應(yīng)用于舞臺燈光已成為一 種趨勢。由于舞臺燈光設(shè)備需要接受各種直播設(shè)備的視頻拍攝、聲音錄制，因此對燈具的調(diào) 光頻率、調(diào)光噪音、調(diào)光平滑度要求均比較高。一般的大功率LED調(diào)光電路已由于其調(diào)光頻 率較低無法滿足要求，因此無法解決舞臺燈光中的高清攝像抖動、調(diào)光時驅(qū)動電路的噪音、 低亮度調(diào)光不平滑等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種的基于FPGA的LED調(diào)光電路可防止舞臺燈光高清攝像抖動，使得 低亮度調(diào)光平滑，消除調(diào)光噪音。本發(fā)明提供的一種基于FPGA的LED調(diào)光電路，包括MCU單元、FPGA單元以及驅(qū)動 單元；所述MCU單元，用于根據(jù)用戶第一指令從DMX中獲取信號，并根據(jù)公式B = D*Bmax 計(jì)算所述D值，其中所述B為LED實(shí)際亮度，所述Bmax為LED峰值亮度，所述D為PWM調(diào)光 電路的占空比；所述FPGA單元，用于根據(jù)公式D = D = N/2k，其中所述N為整數(shù)，0 < N < 2k，K為 PWM調(diào)光電路的位寬；再根據(jù)公式Fdim = Fsw/2K,計(jì)算所述Fsw值，其中所述Fsw為PWM時 鐘頻率，F(xiàn)dim為調(diào)光頻率；所述驅(qū)動單元，用于驅(qū)動大功率LED光源點(diǎn)亮。本發(fā)明通過將FPGA應(yīng)用于LED調(diào)光電路，主要是指PWM調(diào)光電路，根據(jù)上述公式 加大了 PWM電路的位寬，使的調(diào)光曲線更光滑；增大了 LED調(diào)光電路的調(diào)光頻率，因此可使 人眼視覺上感覺光學(xué)平穩(wěn)度高，因此解決高清攝像抖動、調(diào)光時驅(qū)動電路的噪音的問題，解 決低亮度調(diào)光不平滑的問題。


附圖1為本發(fā)明基于FPGA的LED調(diào)光電路的結(jié)構(gòu)框圖；附圖2為本發(fā)明基于FPGA的LED調(diào)光電路的FPGA單元的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式舞臺燈光由于需要接受各種直播設(shè)備的視頻拍攝，聲音錄制，對燈具的調(diào)光頻率、 調(diào)光噪音以及調(diào)光平滑度要求都很高，而一般的LED舞臺燈光的PWM調(diào)光電路難以滿足要求。請參見附圖1為本發(fā)明基于FPGA的LED調(diào)光電路的流程圖，包括MCU單元、FPGA 單元以及驅(qū)動單元；包括以下步驟，所述MCU單元，用于根據(jù)用戶第一指令從DMX中獲取信 號，并根據(jù)公式B = D^Bmax (1)計(jì)算所述D值，其中所述B為LED實(shí)際亮度，所述Bmax為 LED峰值亮度，所述D為PWM調(diào)光電路的占空比(步驟1)；所述FPGA單元，用于根據(jù)公式D =N/2k(2)，其中所述N為整數(shù)，0彡N彡2k，K為PWM調(diào)光電路的位寬；再根據(jù)公式Fdim = Fsw/2K(3)，計(jì)算所述Fsw值，其中所述Fsw為PWM時鐘頻率(步驟2)；所述驅(qū)動單元，用于 用于驅(qū)動大功率LED光源點(diǎn)亮(步驟3)。在舞臺燈光的調(diào)光中，燈具所接收的都為DMX512信號；MCU在開機(jī)系統(tǒng)初始化后， 根據(jù)用戶第一指令從DMX中獲取信號，并判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化，若數(shù)據(jù)發(fā)生變化，則將接 收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換為調(diào)光的8位數(shù)據(jù)，具體的，在執(zhí)行步驟1時，在此同時介紹PWM 調(diào)光，首先解釋脈沖寬度調(diào)制(PWM)是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高 分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM 信號仍然是數(shù)字的。而在P麗調(diào)光中，LED正向電流以受控的占空比D進(jìn)行開或關(guān)，以達(dá)到 想要的亮度B ；LED的亮度B與占空比D成比例。設(shè)定MCU接收到的DMX數(shù)值為η (為整數(shù))， 光輸出亮度為B，最大光輸出為Bmax。所述MCU單元，用于根據(jù)用戶第一指令從DMX中獲取 信號，并根據(jù)公式B = D^Bmax (1)計(jì)算所述D值，其中所述B為LED實(shí)際亮度，所述Bmax為 LED峰值亮度，所述D為PWM調(diào)光電路的占空比。在執(zhí)行步驟2時，所述FPGA單元，用于根據(jù)公式D = N/2k(2)，計(jì)算所述K值，其中 N為整數(shù)，0彡N彡2k，K為PWM調(diào)光電路的位寬；再根據(jù)公式Fdim = Fsw/2K(3)，計(jì)算所述Fsw值，其中所述Fsw為PWM時鐘頻率；一般而言，人眼能感到比較平穩(wěn)的調(diào)光頻率約為大于100HZ ；當(dāng) K = 8 時由(3)可算出 Fsw = 25. 6KHZ當(dāng) K = 11 時由(3)可算出 Fsw = 204. 8KHZ普通相機(jī)攝像設(shè)備比較穩(wěn)定的頻率約為大于800HZ當(dāng) K = 8 時由(3)可算出 Fsw = 204. 8KHZ當(dāng) K = 11 時由(3)可算出 Fsw = 1638. 4KHZ舞臺燈光高清攝像設(shè)備比較穩(wěn)定的頻率約為大于2000HZ當(dāng) K = 8 時由(3)可算出 Fsw = 512KHZ當(dāng) K = 11 時由(3)可算出 Fsw = 4096KHZ在此過程中，還可解決低亮度調(diào)光不平滑。對比度一般都被定義為系統(tǒng)可產(chǎn)生出 的最亮色彩(最高亮度)與最暗色彩(最低亮度)的發(fā)光度比率.也就是式(1)中Dmax/ Dmin，在調(diào)光系統(tǒng)中，對比度的大小取決于PWM的位數(shù)，普通的調(diào)光電路中PWM的位寬通常 都為8位，根據(jù)式(2)，所以傳統(tǒng)調(diào)光電路中最暗占空比1/255，最亮占空比為1，對比度為 255，而PWM位寬越寬，可調(diào)范圍越大，調(diào)光曲線會越平滑。在執(zhí)行步驟3時，驅(qū)動單元，用于驅(qū)動大功率LED光源點(diǎn)亮。優(yōu)選的，所述驅(qū)動單元還用于根據(jù)所述Fsw調(diào)整所述調(diào)光電路的驅(qū)動電路的噪 音。目前LED恒流電路，多為開關(guān)電源恒流方式，其中有一個功率電感，調(diào)光噪音就源于此。 電感中的電流變化產(chǎn)生振動，從而產(chǎn)生聲音，特別是在50%占空比的時候，振幅最強(qiáng)。
人能聽見的聲音頻率為20HZ到20KHZ (只考慮20KHZ)當(dāng) K = 8 時由(3)可算出 Fsw = 5120KHZ當(dāng) K = 11 時由(3)可算出 Fsw = 40960KHZ最敏感的頻率為200HZ-10KHZ (只考慮10KHZ)當(dāng) K = 8 時由(3)可算出 Fsw = 2560KHZ當(dāng) K = 11 時由(3)可算出 Fsw = 20480KHZ()可參見下表，為本發(fā)明基于FPGA的LED調(diào)光電路的性能與傳統(tǒng)的調(diào)光電路的比 較；三種調(diào)光電路的指標(biāo)比較表
權(quán)利要求
1.一種基于FPGA的LED調(diào)光電路，其特征在于包括MCU單元、FPGA單元以及驅(qū)動單元；所述MCU單元，用于根據(jù)用戶第一指令從DMX中獲取信號，并根據(jù)公式B = D*Bmax計(jì) 算所述D值，其中所述B為LED實(shí)際亮度，所述Bmax為LED峰值亮度，所述D為PWM調(diào)光電 路的占空比；所述FPGA單元，用于根據(jù)公式D = N/2k，其中所述N為整數(shù)，0彡N彡2k，K為PWM調(diào)光 電路的位寬；再根據(jù)公式Fdim = Fsw/2K,計(jì)算所述Fsw值，其中所述Fsw為PWM時鐘頻率， Fdim為調(diào)光頻率；所述驅(qū)動單元，用于驅(qū)動大功率LED燈。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的LED調(diào)光電路，其特征在于所述驅(qū)動單元還 用于根據(jù)所述Fsw調(diào)整所述調(diào)光電路的驅(qū)動電路的噪音。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于FPGA的LED調(diào)光電路，其特征在于所述驅(qū)動單 元還用于根據(jù)Dmax/Dmin的值調(diào)整調(diào)光電路的調(diào)光平滑度。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的LED調(diào)光電路，其特征在于所述FPGA單元 包括分頻器模塊，地址鎖存器模塊，數(shù)據(jù)鎖存與處理模塊以及PWM信號發(fā)生器模塊；其中所 述分頻器模塊用于將系統(tǒng)時鐘分頻后提供給所述PWM信號發(fā)生器模塊做時基；所述地址鎖 存器模塊，用于鎖存地址數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)鎖存與處理模塊，用于將8位調(diào)光數(shù)據(jù)處理成11位 平滑的調(diào)光數(shù)據(jù)，并送至PWM信號發(fā)生器模塊；所述PWM信號發(fā)生器模塊，用于根據(jù)所述11 位平滑的調(diào)光數(shù)據(jù)調(diào)制為PWM信號并輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于FPGA的LED調(diào)光電路，包括MCU單元、FPGA單元以及驅(qū)動單元；所述MCU單元，用于根據(jù)用戶第一指令從DMX中獲取信號，并根據(jù)公式B＝D*Bmax計(jì)算所述D值，其中所述B為LED實(shí)際亮度，所述Bmax為LED峰值亮度，所述D為PWM調(diào)光電路的占空比；所述FPGA單元，用于根據(jù)公式D＝N/2k，計(jì)算所述K值，其中所述N為整數(shù)，0≤N≤2k，K為PWM調(diào)光電路的位寬；再根據(jù)公式Fdim＝Fsw/2K，計(jì)算所述Fsw值，其中所述Fsw為PWM時鐘頻率；所述驅(qū)動單元，用于驅(qū)動大功率LED燈。本發(fā)明提供一種的基于FPGA的LED調(diào)光電路可防止舞臺燈光高清攝像抖動，使得低亮度調(diào)光平滑，消除調(diào)光噪音。
文檔編號H05B37/02GK102098847SQ20111002339
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者梁志威 申請人:廣州市番禺區(qū)珠江燈光音響實(shí)業(yè)有限公司