公开/公告号CN109005617A
专利类型发明专利
公开/公告日2018-12-14
原文格式PDF
申请/专利权人 上海北汇信息科技有限公司;
申请/专利号CN201810735478.7
发明设计人 贾国震;
申请日2018-07-06
分类号H05B33/08(20060101);
代理机构11227 北京集佳知识产权代理有限公司;
代理人王宝筠
地址 201103 上海市闵行区紫秀路100号虹桥总部1号4幢3C室
入库时间 2023-06-19 07:38:46
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2020-06-19
授权
授权
2019-01-08
实质审查的生效 IPC(主分类):H05B33/08 申请日:20180706
实质审查的生效
2018-12-14
公开
公开
技术领域
本发明主要涉及汽车内饰RGB(red green blue，红绿蓝)氛围灯控制器的调光控制领域，尤其涉及一种基于车载RGB控制器的无极调光方法和装置，以实现对三色RGB>
背景技术
随着人们对汽车个性化、舒适性要求的提高以及汽车级RGB LED的发展，RGB多色氛围灯在汽车上的应用越来越多。从中控到杯座，从车门到天窗，几乎凡是能够安装氛围灯的地方都会尽量安装氛围灯以提高整个车内饰的豪华感。因此如何保证RGB汽车氛围灯输出光的颜色及亮度的一致性是提高整个车内饰的豪华感的重要因素之一。
RGB LED是将红、绿、蓝这三种颜色的LED封在一个LED封装内。在实际应用中，通过PWM控制来调节红、绿、蓝这三种颜色的驱动电流以实现全彩调色。
传统的车内氛围灯是通过有极调光方法来实现。有极调光方法是根据客户定义的色坐标将RGB三色的PWM占空比值存储到EEPROM来实现，这种方案对于有限种颜色比较好实现，而如果客户需求多达几十种甚至上百种颜色，这种方法就无法在量产项目中使用。另外，有极调光方法中控制RGB三色的PWM占空比无法调节，也就无法响应不同LED参数和环境温度对于混出来的颜色的影响，最终的混光可能出现偏差，影响人的舒适性。也因此，无极调光方法逐渐成为当前的一个研究趋势。
目前提出的无极调光方法是一种通过逆矩阵转换来进行混光的算法。然而求取逆矩阵本身就是很复杂的数学过程，对软件的实现来说就意味着要引入复杂的多重循环，势必会带来很大的运算量，占用过高的MCU使用率，使本就不充裕的MCU资源显得捉襟见肘。且，RGB汽车氛围灯在车内的应用往往多达几十个节点，考虑到RGB LED中每个LED的自身色坐标参数互有差异，如若均按照LED自身色坐标参数进行混光则很难保证颜色和亮度的一致性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于车载RGB控制器的无极调光方法和装置，以解决现有无极调光方法存在的占用MCU使用率过高，且无法保证RGB汽车氛围灯输出光的颜色及亮度的一致性的问题。技术方案如下：
基于本发明的一方面，本发明提供一种基于车载RGB控制器的无极调光方法，包括：
采集RGB三色各自LED输入的坐标值Rin、Gin、Bin，并将采集到的坐标值Rin、Gin、Bin分别按百分比转换得到Rinput_ratio、Ginput_ratio、Binput_ratio；
依据预设的RGB三色的标准色坐标参数(xR_S，yR_S，YR_S)、(xG_S，y>G_S，YG_S)、(xB_S，yB_S，YB_S)，结合得到的Rinput_ratio、Ginput_ratio、Binput_ratio，计算得到混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix；
基于混光的加法原理，依据RGB三色各自LED自身的色坐标参数(xR，yR)、(xG，yG)、(xB，yB)和计算得到的混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix，计算得到RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target；
依据计算得到的RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target，计算RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio；
依据RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio，对RGB>
可选地，所述依据预设的RGB三色的标准色坐标参数(xR_S，yR_S，YR_S)、(xG_S，yG_S，YG_S)、(xB_S，yB_S，YB_S)，结合得到的Rinput_ratio、Ginput_ratio、Binput_ratio，计算得到混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix包括：
采用如下公式计算得到混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix：
Ymix＝1×YR_S×Rinput_ratio+1×YG_S×Ginput_ratio+1×YB_S×Binput_ratio；
可选地，所述基于混光的加法原理，依据RGB三色各自LED自身的色坐标参数(xR，yR)、(xG，yG)、(xB，yB)和计算得到的混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix，计算得到RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target包括：
采用如下公式计算得到RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target：
1×YR_target+1×YG_target+1×YB_target＝Ymix
可选地，所述依据计算得到的RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target，计算RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio包括：
采用如下公式计算得到RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio：
可选地，所述采集RGB三色各自LED输入的坐标值Rin、Gin、Bin包括：
经过LIN总线采集来自车身控制模块BCM传输过来的RGB三色各自LED输入的255坐标值。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种基于车载RGB控制器的无极调光装置，包括：
采集单元，用于采集RGB三色各自LED输入的坐标值Rin、Gin、Bin；
转换单元，用于将所述采集单元采集到的坐标值Rin、Gin、Bin分别按百分比转换得到Rinput_ratio、Ginput_ratio、Binput_ratio；
第一计算单元，用于依据预设的RGB三色的标准色坐标参数(xR_S，yR_S，YR_S)、(xG_S，yG_S，YG_S)、(xB_S，yB_S，YB_S)，结合得到的Rinput_ratio、Ginput_ratio、Binput_ratio，计算得到混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix；
第二计算单元，用于基于混光的加法原理，依据RGB三色各自LED自身的色坐标参数(xR，yR)、(xG，yG)、(xB，yB)和计算得到的混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix，计算得到RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target；
第三计算单元，用于依据计算得到的RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target，计算RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio；
驱动单元，用于依据RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio，对RGBLED的每个颜色的驱动电流进行调节。
可选地，所述第一计算单元具体用于采用如下公式计算得到混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix：
Ymix＝1×YR_S×Rinput_ratio+1×YG_S×Ginput_ratio+1×YB_S×Binput_ratio；
可选地，所述第二计算单元具体用于采用如下公式计算得到RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target：
1×YR_target+1×YG_target+1×YB_target＝Ymix
可选地，所述第三计算单元具体用于采用如下公式计算得到RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio：
可选地，所述采集单元具体用于经过LIN总线采集来自车身控制模块BCM传输过来的RGB三色各自LED输入的255坐标值。
本发明提供的基于车载RGB控制器的无极调光方法和装置中，考虑到RGB LED中每个LED的自身色坐标参数互有差异，本发明引进预设的RGB三色的标准色坐标参数(xR_S，yR_S，YR_S)、(xG_S，yG_S，YG_S)、(xB_S，yB_S，YB_S)，将RGB三色各自LED实际的输入通过标准色坐标参数导出得到所需混合颜色的色坐标Xmix、Ymix、Zmix(即混合颜色的三基色刺激值)，由此实现了借助于标准色坐标参数，在RGB三色各自LED实际信号输入与混合颜色输出之间建立一一对应的关系，那么只要实际信号输入一定，输出的混合颜色就是固定的，这样就保证了RGB颜色及亮度的一致性而不用去考虑不同LED的色坐标参数的影响。且在本发明的实现过程中不涉及逆矩阵转换的处理，运算量较低，不会占用过高的MCU使用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种基于车载RGB控制器的无极调光方法的流程图；
图2为本发明提供的一种基于车载RGB控制器的无极调光装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的主要设计思想之一包括但不限于：为了避免不同LED的色坐标参数可能引起的颜色的偏差，本发明引进标准色坐标参数(xR_S，yR_S，YR_S)、(xG_S，yG_S，YG_S)、(xB_S，yB_S，YB_S)，即通过将RGB三色各自LED实际的输入通过标准色坐标参数导出到所需混出颜色(简称混合颜色)的色坐标Xmix、Ymix、Zmix(即混合颜色的三基色刺激值)，这样就可以通过标准色坐标参数在实际信号输入与混出来的颜色输出之间建立一一对应的关系，那么只要实际信号输入一定，混出来的混合颜色就是固定的，这样就保证了RGB颜色的一致性而不用去考虑不同LED的色坐标参数的影响。本发明在求得Xmix、Ymix、Zmix之后，根据混光的加法原理，可以建立三个有关色坐标X、Y、Z和三色LED>R_target，YG_target，YB_target，进而基于YR_target，YG_target，YB_target求出RGB三色LED各自的PWM占空比，实现对三色RGB>
在具体介绍本发明提供的基于车载RGB控制器的无极调光方法之前，申请人首先对本发明涉及的相关技术进行简单介绍。
CIE XYZ系统定义了三基色刺激值，本发明用字母X、Y、Z表示。其中本发明实现过程中涉及到的Xmix、Ymix、Zmix为欲求得的混合颜色的色坐标Xmix、Ymix、Zmix。
CIE xyY系统是可以从CIE XYZ系统推导出的一个颜色空间，它使用亮度Y参数和颜色坐标x，y来描述颜色。CIE xyY系统中的Y值与CIE XYZ系统中的Y刺激值一致，表示颜色的亮度。颜色坐标x，y用来在二维图上指定颜色，这种色度图叫做CIE 1931色度图。其中CIEXYZ系统中的XYZ和CIE xyY系统中的xyY具有如下公式(1)所示的换算关系。其中公式(1)中等号左边代表的是CIE XYZ系统，等号右边代表的是CIE xyY系统。
Y＝Y；
假设CIE xyY系统中三色坐标参数为(xR，yR，YR)、(xG，yG，YG)、(xB，yB，YB)，那么利用上述公式(1)可以得到：
LED三原色在混光时遵循的混光的基本原理为混光的加法原理，如下公式(2)所示：
Xmix＝XR+XG+XB；
Ymix＝YR+YG+YB；
Zmix＝ZR+ZG+ZB公式(2)
其中XR、YR、ZR分别为红色光的X刺激值、Y刺激值、Z刺激值，XG、YG、ZG分别为绿色光的X刺激值、Y刺激值、Z刺激值，XB、YB、ZB分别为蓝色光的X刺激值、Y刺激值、Z刺激值。
在实现本发明提供的基于车载RGB控制器的无极调光方法前，本发明预先定义了RGB三色的标准色坐标参数(xR_S，yR_S，YR_S)、(xG_S，yG_S，Y>G_S)、(xB_S，yB_S，YB_S)。该标准色坐标参数(xR_S，yR_S，YR_S)、(xG_S，yG_S，YG_S)、(xB_S，yB_S，YB_S)是自主定义的一套色域参数，其具体数值可以根据实际项目需求去灵活设置和调整。具体例如，本发明可以定义Red(红色光)的标准色坐标参数(xR_S，yR_S，YR_S)为(0.69，0.31，490mcd)，Green(绿色光)的标准色坐标参数(xG_S，yG_S，YG_S)为(0.17，0.72，770mcd)，Blue(蓝色光)的标准色坐标参数(xB_S，yB_S，YB_S)为(0.15，0.03，175mcd)。
具体地，本发明提供的基于车载RGB控制器的无极调光方法如图1所示，方法可以包括：
步骤101，采集RGB三色各自LED输入的坐标值Rin、Gin、Bin，并将采集到的坐标值Rin、Gin、Bin分别按百分比转换得到Rinput_ratio、Ginput_ratio、Binput_ratio。
本发明可以直接经过LIN总线采集来自BCM(Body ControlModule，车身控制模块)传输过来的RGB三色各自LED输入的255坐标值Rin、Gin、Bin，并将此RGB三色的坐标值Rin、Gin、Bin分别按百分比转换得到Rinput_ratio、Ginput_ratio、Binput_ratio。
步骤102，依据预设的RGB三色的标准色坐标参数(xR_S，yR_S，YR_S)、(xG_S，yG_S，YG_S)、(xB_S，yB_S，YB_S)，结合得到的Rinput_ratio、Ginput_ratio、Binput_ratio，计算得到混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix。
本发明在得到Rinput_ratio、Ginput_ratio、Binput_ratio后，先将该Rinput_ratio、Ginput_ratio、Binput_ratio分别代入上述公式(1)和公式(2)，再依据预设的RGB三色的标准色坐标参数(xR_S，yR_S，YR_S)、(xG_S，yG_S，YG_S)、(xB_S，yB_S，YB_S)，计算得到混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix。
具体地，可以利用如下公式(3)计算得到混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix：
Ymix＝1×YR_S×Rinput_ratio+1×YG_S×Ginput_ratio+1×YB_S×Binput_ratio；
公式(3)。
步骤103，基于混光的加法原理，依据RGB三色各自LED自身的色坐标参数(xR，yR)、(xG，yG)、(xB，yB)和计算得到的混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix，计算得到RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target。
基于前述公式(2)所示的混光的加法原理，本发明在计算得到混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix后，将RGB三色各自LED自身的色坐标参数(xR，yR)、(xG，yG)、(xB，yB)再次代入上述公式(1)和公式(2)，并结合得到的混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix可以得到如下公式(4)所示的三个三元一次线性方程组。
1×YR_target+1×YG_target+1×YB_target＝Ymix
公式(4)。
需要说明的是，RGB三色各自LED自身的色坐标参数(xR，yR)、(xG，yG)、(xB，yB)都是已知的。
公式(4)中，YR_target，YG_target，YB_target是未知变量，其意味着RGB各自LED在混光时所占的亮度值。通过对公式(4)方程组的求解，就可以分别得到YR_target，YG_target，YB_target的值。
本发明中，YR_target，YG_target，YB_target的推导过程详细如下：
首先，本发明将公式(4)中三个三元一次方程组的系数项
由此得到如下表1所示的关系：
表1
基于上述对方程组的求解，本发明能够成功计算得到RGB三色在混光后RGB三色各自LED在混光时分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target。
步骤104，依据计算得到的RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target，计算RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio。
在得到RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target后，本发明采用如下公式(5)计算得到RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio：
其中YR，YG，YB分别为RGB三色LED各自的亮度值参数，均为已知项。
步骤105，依据RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio，对RGB>
在得到RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio后，则可以直接依据RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio对RGB>
本发明提供的基于车载RGB控制器的无极调光方法中，考虑到RGB LED中每个LED的自身色坐标参数互有差异，本发明引进预设的RGB三色的标准色坐标参数(xR_S，yR_S，YR_S)、(xG_S，yG_S，YG_S)、(xB_S，yB_S，YB_S)，将RGB三色各自LED实际的输入通过标准色坐标参数导出得到所需混合颜色的色坐标Xmix、Ymix、Zmix(即混合颜色的三基色刺激值)，由此实现了借助于标准色坐标参数，在RGB三色各自LED实际信号输入与混合颜色输出之间建立一一对应的关系，那么只要实际信号输入一定，输出的混合颜色就是固定的，这样就保证了RGB颜色及亮度的一致性而不用去考虑不同LED的色坐标参数的影响。且在本发明的实现过程中不涉及逆矩阵转换的处理，运算量较低，不会占用过高的MCU使用率。
基于前文本发明提供的一种基于车载RGB控制器的无极调光方法，本发明还提供一种基于车载RGB控制器的无极调光装置，如图2所示，装置可以包括：
采集单元10，用于采集RGB三色各自LED输入的坐标值Rin、Gin、Bin；
转换单元20，用于将所述采集单元10采集到的坐标值Rin、Gin、Bin分别按百分比转换得到Rinput_ratio、Ginput_ratio、Binput_ratio；
第一计算单元30，用于依据预设的RGB三色的标准色坐标参数(xR_S，yR_S，YR_S)、(xG_S，yG_S，YG_S)、(xB_S，yB_S，YB_S)，结合得到的Rinput_ratio、Ginput_ratio、Binput_ratio，计算得到混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix；
第二计算单元40，用于基于混光的加法原理，依据RGB三色各自LED自身的色坐标参数(xR，yR)、(xG，yG)、(xB，yB)和计算得到的混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix，计算得到RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target；
第三计算单元50，用于依据计算得到的RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target，计算RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio；
驱动单元60，用于依据RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio，对RGBLED的每个颜色的驱动电流进行调节。
其中具体地：
采集单元10具体用于经过LIN总线采集来自BCM传输过来的RGB三色各自LED输入的255坐标值。
第一计算单元30具体用于采用如下公式计算得到混合颜色的三基色刺激值Xmix、Ymix、Zmix：
Ymix＝1×YR_S×Rinput_ratio+1×YG_S×Ginput_ratio+1×YB_S×Binput_ratio；
第二计算单元40具体用于采用如下公式计算得到RGB三色在混光后分别所占的亮度值YR_target，YG_target，YB_target：
1×YR_target+1×YG_target+1×YB_target＝Ymix
第三计算单元50具体用于采用如下公式计算得到RGB三色各自LED的PWM占空比YR_ratio，YG_ratio，YB_ratio：
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种基于车载RGB控制器的无极调光方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
机译： 一种调光单元，用于调光发光二极管，LED，基于LED的照明装置以及相应的方法
机译： 一种用于对发光二极管，基于LED的照明装置进行调光的调光单元及其相应方法
机译： 一种在计算机网络中操作车载控制器的方法，车载控制器和设备
