CN111511062A - 灯具、灯具控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种灯具、灯具控制系统及灯具控制方法。该灯具包括多个像素点；处理器，用于根据节目信号生成对应的控制信号；驱动芯片，具有多组像素点输出通道，其输入端与处理器的输出端连接，用于接收、解码控制信号，并通过多组像素点输出通道输出多路脉冲宽度调制信号；以及驱动控制电路，驱动控制电路的输入端与多组像素点输出通道连接，驱动控制电路的输出端与多个像素点连接，驱动控制电路用于根据多路脉冲宽度调制信号，驱动多个像素点发光。上述灯具，具有多个像素点，有利于提升环境中像素点的密度，减少处理器的使用，提升灯具的市场竞争力。

Description

灯具、灯具控制系统及方法

技术领域

本发明涉及光电显示技术领域，特别是涉及一种灯具、灯具控制系统及方法。

背景技术

随着亮化装饰的多样化，市面上的灯具越来越多地被要求实现高密度的照明亮化。然而在传统的亮化灯具中，一个微型处理器只控制一个像素点，并且灯具的尺寸较大，因此在亮化过程中，往往需要很大面积的条件才能实现大规模亮化，例如一栋大楼的一面或者多面墙体组合。

因此，如何研制出具有高密度像素点的灯具，从而在小面积环境中也能实现节目亮化，逐渐成为亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统的灯具较难在小面积环境中实现节目亮化的问题，提供一种改进的灯具。

一种灯具，包括多个像素点；处理器，用于根据节目信号生成对应的控制信号；驱动芯片，具有多组像素点输出通道，所述驱动芯片的输入端与所述处理器的输出端连接，用于接收、解码所述控制信号，并通过所述多组像素点输出通道输出多路脉冲宽度调制信号；以及，驱动控制电路，所述驱动控制电路的输入端与所述多组像素点输出通道连接，所述驱动控制电路的输出端与所述多个像素点连接，所述驱动控制电路用于根据所述多路脉冲宽度调制信号，驱动所述多个像素点发光。

上述灯具，具有多个像素点，并且灯具的处理器可控制该多个像素点发光，从而有利于提升环境中像素点的密度，使得在小面积环境中也能实现节目亮化；同时还能减少处理器的使用，显著降低亮化装饰工程的成本，提升灯具的市场竞争力。

在其中一个实施例中，所述驱动控制电路包括：反相电路，所述反相电路的输入端与所述多组像素点输出通道连接，用于对所述多路脉冲宽度调制信号进行取反；以及恒流驱动电路，所述恒流驱动电路的输入端与所述反相电路的输出端连接，所述恒流驱动电路的输出端与所述多个像素点连接，所述恒流驱动电路用于根据取反后的多路脉冲宽度调制信号生成电流信号，驱动所述多个像素点发光。

在其中一个实施例中，所述反相电路包括多个反相器，每个所述反相器的输入端对应接收一路脉冲宽度调制信号，并对该路脉冲宽度调制信号进行取反。

在其中一个实施例中，所述驱动芯片具有至少三组像素点输出通道，且每组所述像素点输出通道输出至少三路所述脉冲宽度调制信号。

在其中一个实施例中，所述驱动芯片包括SM16912芯片、SM16812芯片、SM16809芯片或SM16909芯片。

本申请还提供一种灯具控制系统。

一种灯具控制系统，包括：播放系统，用于输出节目信号，所述播放系统通过交换机与多个如前文所述的灯具进行通信连接；以及反馈系统，所述反馈系统通过所述交换机与所述灯具电连接，用于获取所述灯具的状态信息。

上述灯具控制系统，即使在小面积环境中也可以实现多灯具的串接，并满足像素点的布置要求，从而实现小面积范围内的节目亮化；同时还可以通过反馈系统监控各个灯具的状态，有利于工作人员及时对灯具的通断、电压或电流进行调整，保证节目亮化的正常进行。

本申请还提供一种灯具控制方法。

一种灯具控制方法，用于控制如前文所述的灯具控制系统工作，包括：

控制所述播放系统以第一波特率输出所述节目信号，以使所述灯具根据所述节目信号执行节目亮化；

在所述播放系统未输出所述节目信号的间隙内，控制所述反馈系统以第二波特率输出查询信号，以使所述反馈系统获取所述灯具的状态信息；

其中，所述第一波特率大于或等于所述第二波特率。

上述灯具控制方法，可以利用较大的第一波特率进行节目播放，从而有利于在播放系统端口串接更多灯具，提升节目亮化效果，提高灯具的市场竞争力；并且可以通过切换波特率的方式以第二波特率进行远程设备管理(RDM)，从而保证节目亮化的正常进行。

在其中一个实施例中，在控制所述播放系统以第一波特率输出所述节目信号之前，还包括：设置每个所述灯具的地址码和身份信息。

在其中一个实施例中，所述控制所述反馈系统以第二波特率输出查询信号，以获取所述灯具的状态信息的步骤，具体包括，在所述第二波特率下：控制所述反馈系统根据所述灯具的地址码收集所述灯具的身份信息；以及控制所述反馈系统根据收集到的所述灯具的身份信息识别对应的灯具，以使所述灯具向所述反馈系统反馈自身的状态信息。

在其中一个实施例中，所述第一波特率的取值范围为250K～1000k。

附图说明

图1为本申请一实施例灯具的系统结构示意图；

图2为本申请又一实施例灯具的驱动芯片示意图；

图3为本申请另一实施例灯具的系统结构示意图

图4为本申请又一实施例灯具的反相电路示意图；

图5为本申请又一实施例灯具的一个通道的子恒流驱动电路示意图；

图6为本申请一实施例灯具控制系统的结构示意图；

图7为本申请一实施例灯具控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

随着科学技术的进步和设计水平的提高，业界对灯光的控制效果提出了更高的要求和期待。灯具可应用于由发光二极管所拓展开的点阵屏、装饰灯条、广告模组、景观照明等亮化装饰领域，尤其是楼宇亮化和景观装饰及舞台灯光和展示招牌等领域。

然而传统技术中，一个灯具的处理器(MCU)通常只控制一个像素点，亮化布灯时处理器的数量较多，容易增加成本，并使得灯具与灯具之间布置的间隔距离增大，因此往往需要大面积的环境才能满足灯具的布置要求，从而限制了灯具亮化的应用范围。

针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得到的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应是发明人在本申请过程中对本申请做出的贡献。

本申请提供一种灯具10，可通过一个处理器控制多个像素点，从而显著提升像素点在亮化环境中的密度，缩小布灯面积，提升灯具的市场竞争力。具体的，每个像素点可占用R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)三个通道或R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)、W(白色)四个通道。另外，灯具里还设置有多个灯珠(灯珠数的多少取决于灯具内的电路硬件设计)，每个像素点根据节目亮化的实际需求可占用一个或者多个灯珠。

请参见图1，灯具10包括依次连接的处理器、驱动芯片、驱动控制电路以及多个像素点。

处理器可用于根据节目信号生成对应的控制信号。具体的，处理器根据自己的通道获取节目信号中对应的参数信息，并将该参数信息生成对应的控制信号。该控制信号由多个数据包形成，若节目信号以250k的波特率传输，则一个数据包可以包括512个数据帧，一个数据帧代表一路通道的调光数据，理论上可以支持512路控制通道。8位的数据帧可以设定0～255个梯度，代表0～100％的灰度值。另一些实施方式中，若节目信号以更高的波特率传输，如以500k波特率传输时，则一个数据包可包括1440个数据帧，对应表示有1440路控制通道。

驱动芯片，具有多组像素点输出通道，驱动芯片的输入端与处理器的输出端连接，用于接收、解码控制信号，并通过多组像素点输出通道输出多路脉冲宽度调制信号。具体的，驱动芯片可具有两组、三组、四组或以上的像素点输出通道，其中一组像素点输出通道可占用R、G、B三个输出通道或者R、G、B、W四个输出通道，具体可根据节目亮化的实际需求进行选择。另外，驱动芯片也可具有多个，相邻两个驱动芯片串联且采用单线通信，每个驱动芯片内部可集成信号解码模块以及数据缓存模块，以对接收的控制信号进行解码，进而从各输出通道输出对应的脉冲宽度调制(PWM)信号。

驱动控制电路，其输入端与多组像素点输出通道连接，输出端与多个像素点连接。驱动控制电路用于根据多路脉冲宽度调制信号，驱动多个像素点发光。驱动控制电路的驱动方式可以是电压驱动也可以是电流驱动。另外，为满足像素点的驱动功率要求，还可对驱动芯片输出的PWM信号进行取反调整，以保证像素点的正常发光。

处理器接收节目信号时，将接收到的节目信息进行筛选，只保存自己地址对应的节目参数信息并生成对应的控制信号(如通道灰度值)，然后将该控制信号通过模拟串口传递给驱动芯片，驱动芯片接收控制信号后生成对应通道的PWM信号。而将多个驱动芯片相互级联时，每颗驱动芯片需要通过其接收的控制信号来指示自身配套的像素点的发光灰度，理论上只要驱动芯片足够多，任何静态或动态的图案都可以通过驱动芯片以及发光元件来显示。同时，任一驱动芯片从控制信号中提取到本级所需的数据时还必须将控制信号继续传输给后续的其他驱动芯片，即具有数据转发功能，所有的驱动芯片均能撷取到控制信号时才能完整的以像素点的方式来展示期望图案。另外，驱动芯片在执行通信任务的过程中是按照预定通信协议规则来收发控制信号的，而当驱动芯片收到不符合规范的控制信号时，可直接驱动配套的像素点熄灭，从而避免显示紊乱。

举例来说，如果一个灯具的地址是1(即多个串接灯具中的初始灯具)，具有48个像素点，那么该灯具的处理器在接收到节目信号后，会筛选出1～144通道的灰度值，处理器将这144个灰度值作为参数通过模拟串口与驱动芯片进行通信。若一个驱动芯片具有4组像素点输出通道，每组像素点输出通道占用R、G、B三个输出通道，则需要12个驱动芯片串接，这12个驱动芯片之间依次通信。第一个驱动芯片将自己接收的12个通道的灰度参数值转化为对应的PWM信号输出，并控制与其自身连接的像素点发光，同时将剩余的132个灰度参数值依次传递给后续的驱动芯片，从而控制灯具10的亮度及颜色情况。

上述灯具10，具有多个像素点，且灯具10的处理器只需负责获取节目信号参数即可控制该多个像素点发光(例如可以是但不仅限于24、48或60个像素点)，从而有利于提升环境中像素点的密度，使得在小面积环境中也能实现节目亮化；同时灯具10还能大大减少处理器的使用数量，从而显著降低亮化装饰工程的成本，提升自身的市场竞争力。

在示例性实施方式中，驱动芯片可具有至少三组像素点输出通道，且每组所述像素点输出通道输出至少三路脉冲宽度调制信号。请参见图2，以SM16912芯片为例，SM16912芯片是单线、串联传输的12通道LED驱动控制芯片，可兼容并拓展DMX512(1990)数据协议，其内部包含电源钳位模块、时序控制模块、信号解码模块、数据缓存模块等。对于一个像素点占用R、G、B三个通道的情况，一个SM16912芯片可对应控制四个像素点发光，同理，对于一个像素点占用R、G、B、W四个通道的情况，一个SM16912P芯片可对应控制三个像素点发光。如图2所示，将两个SM16912芯片串联后即可通过一个处理器控制6个像素点发光，从而可有效提升灯具10内的像素点密度，拓展灯具的亮化环境，并减少处理器的数量，降低亮化装饰工程的成本。另一方面，根据不同的亮化场景，驱动芯片还可以是、SM16812芯片、SM16809芯片、SM16909芯片或是其他具有多通道的驱动芯片，本申请对此不做限制。

在示例性实施方式中，请参见图3，驱动控制电路可以包括：反相电路，反相电路的输入端与多组像素点输出通道连接，用于对多路PWM信号进行取反；以及恒流驱动电路，恒流驱动电路的输入端与反相电路的输出端连接，恒流驱动电路的输出端与多个像素点连接，恒流驱动电路用于根据取反后的多路PWM信号生成电流信号，驱动多个像素点发光。由于驱动芯片输出的多路PWM信号为矩形方波，因此可根据恒流驱动电路的驱动条件(如驱动电平的高低或是驱动电平的占空比)对PWM信号进行调整，进而保证多个像素点的正常工作。一些实施方式中，可以对PWM信号进行取反，即可使原本PWM信号的高电平部分转换为低电平部分，而原本PWM信号的低电平部分转换为高电平部分，以满足恒流驱动电路对于驱动电平的要求。

进一步的，反相电路可包括多个反相器，每个反相器的输入端对应接收驱动芯片输出的一路脉冲宽度调制信号，并对该路脉冲宽度调制信号进行取反。由于驱动芯片可输出多路PWM信号，因此可在反相电路中设置多组反相器以分别对每路的PWM信号进行取反。具体的，请参见图4，反相电路可以包括多个并联的74HC04非门芯片，每个74HC04非门芯片具有6个反相器，结合图2可知，对于两个串联的SM16912芯片，可对应分配4个74HC04非门对24路PWM信号进行取反(PWMR1～PWMW4)。

进一步的，恒流驱动电路可包括多个子恒流驱动电路，每个子恒流驱动电路对应接收一路取反后的PWM信号。如图5所示，以取反后的PWMR1信号对应的子恒流驱动电路为例，该子恒流驱动电路包括一恒流驱动芯片HD6619，HD6619的最大驱动输出电流为1.5A，且可自适应PWM频率调整，从而保证像素点的正常工作。具体的，HD6619的AIM端为模拟调光信号输入端，DIM端为PWM调光信号输入端，VDD为电源输入端，CS端为开关管端，LX为恒流输出端，GND为接地端。其余通道(PWMR2～PWMW4)对应的子恒流驱动电路与该子恒流驱动电路相同，便不再赘述。

请参见图6，本申请还提供一种灯具控制系统20，包括播放系统，用于输出节目信号，播放系统通过交换机可与多个如前文所述的灯具进行通信连接；以及反馈系统，反馈系统通过交换机与灯具电连接，用于获取灯具的状态信息。

具体的，播放系统的专有端口可通过网线连接交换机，交换机可采用24口交换机，用来扩大网络，交换机的端口分别连接灯具，构成24条灯光控制线路。反馈系统为实现远程设备管理(Remote Device Management，RDM)也设置有控制设备、中间设备以及受控制设备。控制设备的基本功能包括：RDM控制命令的发送，RDM反馈信息的接收以及RDM信息的显示。受控制设备的基本功能包括：RDM控制命令的接收，RDM反馈信息的发送。中间设备的基本功能主要是能够保证数据网络中信号的双向传输。

上述灯具控制系统，即使在小面积环境中也可以实现多灯具的串接，并满足像素点的布置要求，从而实现小面积范围内的节目亮化；同时还可以通过反馈系统监控各个灯具的状态，有利于工作人员及时对灯具的通断、电压或电流进行调整，保证节目亮化的正常进行。

本申请还提供一种灯具控制方法，用于控制如前文所述的灯具控制系统工作，包括：

S301、控制播放系统以第一波特率输出节目信号，以使灯具根据节目信号执行节目亮化；

S302、在播放系统未输出节目信号的间隙内，控制反馈系统以第二波特率输出查询信号，以使反馈系统获取灯具的状态信息；

其中，第一波特率大于或等于第二波特率，第二波特率可以是国际标准250k。

具体的，请参见图7，播放系统以第一波特率输出节目信号时，灯具也会以第一波特率执行节目亮化；而当播放系统未输出节目信号时，灯具控制系统会发出第一次波特率切换命令，反馈系统以第二波特率输出查询信号，而灯具也对应将波特率由第一波特率切换至第二波特率执行自身状态信息的反馈操作(RDM)；反馈完成，灯具控制系统退出RDM，并发出第二次波特率切换命令，播放系统继续以第一波特率输出节目信号，灯具也对应将波特率由第二波特率切换回第一波特率继续执行节目亮化。

上述灯具控制方法，可以利用较大的第一波特率进行节目播放，从而有利于在播放系统端口串接更多灯具，提升节目亮化效果，提高灯具的市场竞争力；并且可以通过切换波特率的方式以第二波特率进行远程设备管理(RDM)，工作人员根据获得的状态信息及时对灯具的通断、电压或电流进行调整，从而保证节目亮化的正常进行。

在示例性实施方式中，请继续参见图7，在控制播放系统以第一波特率输出节目信号之前，还包括：S300、设置每个灯具的地址码和身份信息(UID)。编写地址码是为了给灯具配置通道，编写身份信息是给灯具一个身份，从而有利于获取节目源中对应于灯具自身的节目信号，同时也有利于执行RDM。

进一步的，反馈系统以第二波特率输出查询信号，以获取灯具的状态信息的步骤，具体包括，在第二波特率下：根据灯具的地址码收集灯具的身份信息；以及根据收集到的灯具的身份信息识别对应的灯具，以使灯具向反馈系统反馈自身的状态信息。

通过给每个灯具设置地址码，再由地址码获取灯具的UID，最后通过UID来查询灯具的状态信息。其中，借助地址码可采用类似问答的方式搜索所控灯具的UID信息，与传统方法相比本申请的方案效率更高，准确性好；同时灯具的状态信息包括灯具的通断路、温度、电压、电流，通过多种参数结合作为精确的判读依据，可以确保得到的灯具的状态信息的准确性，其中灯具的通断路信息可以通过灯具的驱动芯片获取，准确性更高。

在示例性实施方式中，第一波特率的取值范围为250K～1000k，所述第二波特率为250K。250k波特率对应的通道数为512个，500k波特率对应的通道数为1440个，可以推知波特率越高对应对的通道数也越多，从而提高波特率可在一个灯具控制系统中接入更多的灯具，在有限的空间内密集布灯，实现小面积环境的节目亮化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种灯具，其特征在于，包括：

多个像素点；

处理器，用于根据节目信号生成对应的控制信号；

驱动芯片，具有多组像素点输出通道，所述驱动芯片的输入端与所述处理器的输出端连接，用于接收、解码所述控制信号，并通过所述多组像素点输出通道输出多路脉冲宽度调制信号；以及，

驱动控制电路，所述驱动控制电路的输入端与所述多组像素点输出通道连接，所述驱动控制电路的输出端与所述多个像素点连接，所述驱动控制电路用于根据所述多路脉冲宽度调制信号，驱动所述多个像素点发光。

2.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述驱动控制电路包括：

反相电路，所述反相电路的输入端与所述多组像素点输出通道连接，用于对所述多路脉冲宽度调制信号进行取反；以及，

恒流驱动电路，所述恒流驱动电路的输入端与所述反相电路的输出端连接，所述恒流驱动电路的输出端与所述多个像素点连接，所述恒流驱动电路用于根据取反后的多路脉冲宽度调制信号生成电流信号，驱动所述多个像素点发光。

3.根据权利要求2所述的灯具，其特征在于，所述反相电路包括多个反相器，每个所述反相器的输入端对应接收一路脉冲宽度调制信号，并对该路脉冲宽度调制信号进行取反。

4.根据权利要求1-3任一项所述的灯具，其特征在于，所述驱动芯片具有至少三组像素点输出通道，且每组所述像素点输出通道输出至少三路所述脉冲宽度调制信号。

5.根据权利要求4所述的灯具，其特征在于，所述驱动芯片包括SM16912芯片、SM16812芯片、SM16809芯片或SM16909芯片。

6.一种灯具控制系统，其特征在于，包括：

播放系统，用于输出节目信号，所述播放系统通过交换机与多个如权利要求1-5任一项所述的灯具进行通信连接；以及，

反馈系统，所述反馈系统通过所述交换机与所述灯具电连接，用于获取所述灯具的状态信息。

7.一种灯具控制方法，用于控制如权利要求6所述的灯具控制系统工作，其特征在于，包括：

控制所述播放系统以第一波特率输出所述节目信号，以使所述灯具根据所述节目信号执行节目亮化；以及，

在所述播放系统未输出所述节目信号的间隙内，控制所述反馈系统以第二波特率输出查询信号，以使所述反馈系统获取所述灯具的状态信息；

其中，所述第一波特率大于或等于所述第二波特率。

8.根据权利要求7所述的灯具控制方法，其特征在于，在控制所述播放系统以第一波特率输出所述节目信号之前，还包括：设置每个所述灯具的地址码和身份信息。

9.根据权利要求8所述的灯具控制方法，其特征在于，所述控制所述反馈系统以第二波特率输出查询信号，以获取所述灯具的状态信息的步骤，具体包括，在所述第二波特率下：

控制所述反馈系统根据所述灯具的地址码收集所述灯具的身份信息；以及，

控制所述反馈系统根据收集到的所述灯具的身份信息识别对应的灯具，以使所述灯具向所述反馈系统反馈自身的状态信息。

10.根据权利要求7-9任一项所述的灯具控制方法，其特征在于，所述第一波特率的取值范围为250K～1000k。

Images