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：
本實用新型涉及一種LED調(diào)光電路，尤其是指FPGA應用于大功率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燈，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光源應用于舞臺燈光已成為一種趨勢。由于舞臺燈光設備需要接受各種直播設備的視頻拍攝、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。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種的基于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。本實用新型提供的一種基于FPGA的LED調(diào)光電路，包括MCU芯片、FPGA電路及LED 調(diào)光驅(qū)動電路；所述FPGA電路設置于所述MCU芯片與所述LED調(diào)光驅(qū)動電路之間，并與所述MCU芯片及所述LED調(diào)光驅(qū)動電路電性連接；其中所述FPGA電路包括分頻器、地址鎖存器、數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片及至少一信號發(fā)生器；所述分頻器信號輸出管腳與所述信號發(fā)生器的時鐘管腳電性連接，所述地址鎖存器與所述數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片的數(shù)據(jù)總線管腳電性連接，所述數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片的輸出管腳與所述信號發(fā)生器的地址總線管腳電性連接； 所述分頻器電性連接于所述MCU芯片與所述信號發(fā)生器之間；所述地址鎖存器電性連接于所述MCU芯片與所述數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片之間；所述信號發(fā)生器的輸出端與所述LED調(diào)光驅(qū)動電路電性連接。本實用新型通過將FPGA應用于LED調(diào)光電路，主要是指PWM調(diào)光電路，通過將 FPGA應用于PWM調(diào)光電路，利用FPGA進行調(diào)光控制，可大大提高調(diào)光電路的調(diào)光頻率，因此可使人眼視覺上感覺光學平穩(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為本實用新型基于FPGA的LED調(diào)光電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實用新型基于FPGA的LED調(diào)光電路的FPGA單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
舞臺燈光由于需要接受各種直播設備的視頻拍攝，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。優(yōu)選的，請參見附圖1為本實用新型MCU芯片、FPGA電路及LED調(diào)光驅(qū)動電路的電性連接示意圖；所述FPGA電路設置于所述MCU芯片與所述LED調(diào)光驅(qū)動電路之間，并與所述MCU芯片及所述LED調(diào)光驅(qū)動電路電性連接。優(yōu)選的，請參見附圖2為本實用新型FPGA電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖，包括分頻器 (CLKDIV)、地址鎖存器(LATCHADR)、數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片(LATCHandDEALDATA)及至少一信號發(fā)生器；優(yōu)選的，本實用新型中信號發(fā)生器有四個，分別為PWMO、PWMU PWM2、PWM3.所述分頻器信號輸出管腳與所述信號發(fā)生器的時鐘管腳電性連接，所述地址鎖存器與所述數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片的數(shù)據(jù)總線管腳電性連接，所述數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片的輸出管腳與所述信號發(fā)生器的地址總線管腳電性連接；所述分頻器電性連接于所述MCU芯片與所述信號發(fā)生器之間；所述地址鎖存器電性連接于所述MCU芯片與所述數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片之間；所述信號發(fā)生器的輸出端與所述LED調(diào)光驅(qū)動電路電性連接。優(yōu)選的，下面將詳細介紹本實用新型基于FPGA的LED調(diào)光電路的工作過程，在舞臺燈光的調(diào)光中，燈具所接收的都為DMX512信號；MCU芯片在開機系統(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)進行處理，轉(zhuǎn)換為調(diào)光的8位數(shù)據(jù)，具體的，首先介紹PWM調(diào)光，脈沖寬度調(diào)制(PWM)是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(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行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的。而在PWM調(diào)光中， LED正向電流以受控的占空比D進行開或關(guān)，以達到想要的亮度B ;LED的亮度B與占空比D 成比例。設定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(I)計算所述D值，其中所述B為LED實際亮度，所述Bmax為LED峰值亮度，所述D為PWM調(diào)光電路的占空比。FPGA，用于根據(jù)公式D = N/2k⑵，計算所述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 K = 8 時由(3)可算出 Fsw = 25. 6KHZ當 K = 11 時由(3)可算出 Fsw = 204. 8KHZ普通相機攝像設備比較穩(wěn)定的頻率約為大于800HZ當 K = 8 時由(3)可算出 Fsw = 204. 8KHZ當 K = 11 時由(3)可算出 Fsw = 1638. 4KHZ舞臺燈光高清攝像設備比較穩(wěn)定的頻率約為大于2000HZ當 K = 8 時由(3)可算出 Fsw = 512KHZ當 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。所述信號發(fā)生器的輸出端與所述LED調(diào)光驅(qū)動電路電性連接，所述LED調(diào)光驅(qū)動電路用于驅(qū)動大功率LED光源點亮。優(yōu)選的，所述LED調(diào)光驅(qū)動電路還用于根據(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。人能聽見的聲音頻率為20HZ到20KHZ (只考慮20KHZ)當 K = 8 時由(3)可算出 Fsw = 5120KHZ當 K = 11 時由(3)可算出 Fsw = 40960KHZ最敏感的頻率為200HZ-10KHZ (只考慮10KHZ)當 K = 8 時由(3)可算出 Fsw = 2560KHZ當 K = 11 時由(3)可算出 Fsw = 20480KHZ()可參見下表，為本實用新型基于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芯片、FPGA電路及LED調(diào)光驅(qū)動電路；所述FPGA電路設置于所述MCU芯片與所述LED調(diào)光驅(qū)動電路之間，并與所述MCU 芯片及所述LED調(diào)光驅(qū)動電路電性連接；其中所述FPGA電路包括分頻器、地址鎖存器、數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片及至少一信號發(fā)生器；所述分頻器信號輸出管腳與所述信號發(fā)生器的時鐘管腳電性連接，所述地址鎖存器與所述數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片的數(shù)據(jù)總線管腳電性連接，所述數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片的輸出管腳與所述信號發(fā)生器的地址總線管腳電性連接；所述分頻器電性連接于所述MCU芯片與所述信號發(fā)生器之間；所述地址鎖存器電性連接于所述MCU 芯片與所述數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片之間；所述信號發(fā)生器的輸出端與所述LED調(diào)光驅(qū)動電路電性連接。
專利摘要本實用新型提供一種基于FPGA的LED調(diào)光電路，包括MCU芯片、FPGA電路及LED調(diào)光驅(qū)動電路；所述FPGA電路設置于所述MCU芯片與所述LED調(diào)光驅(qū)動電路之間，并與所述MCU芯片及所述LED調(diào)光驅(qū)動電路電性連接；其中所述FPGA電路包括分頻器、地址鎖存器、數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片及至少一信號發(fā)生器；所述分頻器信號輸出管腳與所述信號發(fā)生器的時鐘管腳電性連接，所述地址鎖存器與所述數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片的數(shù)據(jù)總線管腳電性連接，所述數(shù)據(jù)鎖存與處理芯片的輸出管腳與所述信號發(fā)生器的地址總線管腳電性連接。本實用新型提供一種的基于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H05B37/02GK202150962SQ20112001907
公開日2012年2月22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)珠江燈光音響實業(yè)有限公司