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  • 它能取代了目前市场上433MHz、WIFI、蓝牙等无线技术方案,只要遵循ZLL标准协议的LED灯具都可以兼容使用。  ZigBee灯方案主要性能指标  遥控距离:30m  遥控方式:带WiFi的智能手机〔苹果IOS、谷歌...
  • 文中介绍了一种基于ZigBeeLED路灯智能控制系统,它的控制机理是利用ZigBee无线技术将路灯组合成一个无线网络,再通过网络协调器对路灯的无线网络进行控制。
  • 摘要:本文介绍了一种基于ZigBee的智能LED路灯监控系统的设计方案,该方案实现了以满足智能交通低碳运行的需要。通过对实时路况和环境的监控,通过优化设计LED路灯的低功耗运行方式来控制大规模路灯节点的实际运行。...
  • 本文介绍了一种基于ZigBee的智能LED路灯监控系统的设计方案,该方案实现了以满足智能交通低碳运行的需要。通过对实时路况和环境的监控,通过优化设计LED路灯的低功耗运行方式来控制大规模路灯节点的实际运行。
  • 摘要: 提出了一种基于无线通信协议Zigbee的路灯控制系统实现方案。系统光源采用LED,具有热释电红外人体检测、环境光检测及时间设定等路灯控制方式,能实现远程单灯监控、自动调光、电能测量、故障检测及故障位置...
  • 通过ZigBee 无线传感网络传输控制和检测信息,光线强度检测传感器、电压电流检测传感器采集信息,以PT4115 作为LED 路灯的PWM 恒流驱动控制芯片,构造了以CC2430 为控制核心的智能小区LED 路灯控制系统,该系统具有...
  • ZigBee技术以其低功耗、通信可靠、网络容量大等特点为路灯自动控制领域提供了较合适的解决方案LED路灯节能控制系统就是通过采用ZigBee技术与各种新型传感器、功率控制器结合,实现路灯的智能控制,节约了大量...
  • 通过ZigBee 无线传感网络传输控制和检测信息,光线强度检测传感器、电压电流检测传感器采集信息,以PT4115 作为LED 路灯的PWM 恒流驱动控制芯片,构造了以CC2430 为控制的智能小区LED 路灯控制系统,该系统具有节能...
  • NXP的32位低功耗无线微控制器JN516X系列,就可以完美的实现智能照明RGB(W)灯方案,利用 Zigbee 技术对智能RGB(W)LED 灯除了实现普通智能灯泡的调光、分组、情景模式控制外,还能实现对LED灯的不同颜色控制,丰富...
  • 智能家居无疑是这几年来热门的研究对象之一,而今年随着蓝牙4.0技术的推出,其低功耗,低成本,传输速率快的特点让更多的人选择了蓝牙方案开发智能家居,让智能家居这个市场形成了蓝牙,WiFi,ZigBee三足鼎立的一个...
  • 为了满足隧道智能照明的控制需求,提出了一种基于ZigBee网络的LED调光灯具的设计方案,并完成相关电路的设计。该LED灯具主要包括前级电路、LED驱动电路、ZigBee无线模块以及PWM产生模块,能够稳定地满足系统对于LED...
  • 四信基于ZigBee Light Link 协议的控制方案,采用智能控系统取代传统手动式单节点开关,灵活对灯光进行智能化的集中管理。满足不同场合对灯光控制的需求,通过软件系统自定义多种场景控制模式、设定时间自动控制...
  • 目前市面上有形形色色的LED灯,无线控制大多采用ZIGBEE或是WIFI,但些此类产品技术复杂,成高,使用和不便,且与手机结合不是很紧密。 基于Microchip IS2015 音乐灯产品,是一款集照明,音乐一体的智能LED照明类产品...
  • 控制智能LED灯,有很多无线控制解决方案:WiFi、Zigbee、蓝牙...本文介绍用2.4G的无线频率进行远程控制LED灯的调光、调色温、夜灯等功能模式,遥控距离达30米,这意味着你可以在房间任意位置控制LED灯,方便极了!
  • 蓝牙zigbee仿真器CC 调试器是用于 TI 低功耗射频片上系统的小型编程器和调试器。...贴片式LED比插件式双色状态指示更加明显,寿命更长,通用性更强 超低的价格,人性化的设计,让您省钱,省时,省力,省心!
  • 本文详尽描述了智能路灯控制系统的方案、结构、原理、与平台的通信协议,具有很好的参考价值,成功案例缩短开发周期。
  • ZigBee Light Link协议是由飞利浦、欧司朗、通用GE、GreenWave、TI德州仪器、爱特梅尔等跨国企业与ZigBee联盟共同定制完成,此文档是讲述zigbee light link基本概况和...帮助照明企业快速获取ZigBee Light Link方案
  • ZigBee-Powered智能照明解决方案

    千次阅读 2018-02-09 10:43:28
    除了将led的效率和寿命提高到家庭之外,智能照明的无线连通性让消费者可以通过智能手机上的触摸改变房间的氛围,或者通过远程激活系统来确保房间的照明。 然而,这仅仅是个开始。今天,无线连接带来了好处,例如...

      智能照明正对消费者的消费环境产生微弱但重要的影响。今天的产品提供了一些关键的优势;除了将led的效率和寿命提高到家庭之外,智能照明的无线连通性让消费者可以通过智能手机上的触摸屏改变房间的氛围,或者通过远程激活系统来确保房间的照明。

      然而,这仅仅是个开始。今天,无线连接带来了好处,例如安装产品的无线功能升级和使用监控,允许房主估计光的剩余寿命;明天,无线连接将允许连接物联网(物联网),例如,智能照明可以改变他们自己的能源消费模式以减少电力账单。

      针对几种无线技术智能照明行业包括蓝牙®智能(蓝牙技术的低能量形式),wi - fi®和z - wave®。可以说,市场依然支离破碎,但无线个域网®家庭自动化领域的渗透和照明巨头飞利浦和欧司朗的支持需要一个领先。

      这篇文章介绍了飞利浦最近推出的“色相”智能灯泡的LED和ZigBee技术,并解释了设计师如何利用这些技术使自己的照明产品更智能。文章接着介绍了一些来自主要制造商的ZigBee设计资源和开发工具,用于智能照明设计,并对未来的发展进行了展望。


      使照明智能

      自20世纪20年代和30年代以来,家庭自动化一直是房屋建造者的梦想,尽管由于技术的发展,实际的实现困难重重。然而,自上世纪80年代以来,“智能住宅”一词最初是由美国房屋建筑商协会(American Association of house Builders)首创的,廉价而可靠的电子产品的引入加速了家庭自动化技术的发展。

      智能照明可能是家庭自动化部门的典范。它是基于三种相对较新的电子技术的融合:固态照明(SSL),无线连接,以及可以直接连接电源的LED电源。这些技术赋予了智能照明设计和操作上的灵活性,这在以前是不切实际的传统照明。图1展示了如何将这些技术结合在一个智能灯泡中,这是一款使用来自北欧半导体的蓝牙智能无线连接的智能灯。

      智能灯泡,如这款来自ilumi的蓝牙智能手机的例子,将关键技术纳入标准的照明形式因素。


      图1:智能灯泡,如这款来自ilumi的蓝牙智能手机的例子,将关键技术纳入标准的照明形式因素。

      基于led的SSL为智能照明带来了漫长的生活和高效率,使照明工程师能够设计出紧凑的夹具设计,并对其产品的颜色、温度和亮度进行微调,以满足几乎每个消费者的口味。

      大约10年前,无线连接首先被添加到灯光中,但(有点缺乏想象力)限制了通过更换电灯开关和灯泡之间的物理连接来减少线路。然而,迅速改善射频技术,成本下降而干扰免疫力提高,带宽增加,功耗降低,现在看到一个健壮的双向射频链接使光多次发送信息状态第二个方式和接收指示如何操作。今天的无线连接是智能照明的“智能”,因为它将光连接到强大的计算设备,如专有控制器、智能手机、平板电脑和个人电脑。无线连接也允许连接到互联网(通过网关、桥梁或枢纽)使房主能够远程操作家庭照明。

      飞利浦色调是当代智能照明的一个领先的例子(图2)。灯泡是一个集成单元(包括电源、光引擎、光学和无线连接),在A19形状因子与E27(爱迪生)螺旋连接器。色调被设计为传统照明的“落物”替代品,可以从110/230 V操作,并在全功率消耗9瓦特,待机时间为0.45 W。亮度范围从360到600 lm,从2000年到4000年,色相可以复制相关的色温(CCT),并提供一个(声称的)15,000小时的寿命。然而,这并不是使色调变得有趣的规范,而是内部的技术。

      飞利浦的色调是一个360到600流明的智能灯泡,提供数百万的颜色。


      图2:飞利浦色调为360到600流明灯泡,提供“数百万”的颜色。

      这种色调在SSL照明中是相对少见的,因为它不使用最流行的制造白光的方法(将蓝色LED与钇铝石榴石(YAG)荧光粉结合在一起(参见TechZone的文章“更白,更亮的LED”)。相反,它混合了来自红、绿、蓝(RGB)芯片的光(参见TechZone的文章“通过添加-而不是减色”)来产生白光和其他颜色的宽色域。

      带有YAG磷光的蓝色led更受欢迎,因为它们的功效更高。传统的RGB LED光引擎的效能受到绿色LED低效能的影响。然而,飞利浦照明公司已经解决了这个问题,它将色相的光引擎的绿色元素从Lumileds的Rebel ES家族的一个石灰绿色的LED灯中提取出来。

      灰绿色的设备不是纯色LED,而是蓝色发射器和专有的石灰荧光粉的组合,克服了绿色设备的效率问题。根据飞利浦Lumileds的数据表,蓝色LED/绿色荧光粉组合的电压达到了190 lm/W,正向电压为2.75 V,正向电流为350 mA(参见TechZone文章“Lime-Green LED鼓励颜色可调光”)。

      其他制造商提供的RGB LED轻型发动机适用于智能照明应用。主要供应商包括LED引擎和视差。

      RGB LED光引擎在蓝色LED/YAG荧光粉组合上的关键优势在于,可以通过改变RGB LED输出的比例来改变其颜色。相比之下,一旦蓝色LED/YAG磷光设备离开工厂,它的颜色是固定的。

      消费者可以在iOS或安卓智能手机上使用app改变颜色。飞利浦声称,“数百万”的颜色是可能的,该应用还允许设置颜色配置文件以适应不同的活动。例如,白色的、明亮的光线可以用来阅读,而低亮度的蓝光则适合看电影;或者灯光会变暗,让平克在一天结束的时候为人们提供睡眠。

      底层的技术是基于颜色系统中的每个参数,这些参数由一个来自中心枢纽或桥的唯一URL访问。色相的无线连接是由ZigBee提供的(稍后将详细介绍)。ZigBee在智能照明应用方面有很多优点,但其中一个缺点是缺乏与智能手机的互操作性(与蓝牙智能和Wi-Fi等竞争技术相比)。这意味着智能手机上的应用不能直接控制智能灯光;相反,智能手机通过Wi-Fi与桥通信,然后桥将指令转换成ZigBee协议,这样它就可以传输到灯光。

      开发人员可以使用色调的应用程序编程接口(API)来定制灯光的行为。简单的指令包括将光设置为“ON”或“OFF”,将亮度调到255个离散水平。更复杂的指令可以用来设置颜色。一种方法是根据CIE色度图中的“xy”值设置颜色;第二种方法是改变饱和度和色调。光的CCT也可以通过调整在普朗克轨迹上的光的xy位置来独立改变颜色(参见TechZone的文章“如何使用CIE颜色空间来设计更好的led”)。如果选择的颜色或CCT在色相的范围之外,它将用最接近的颜色来说明。图3显示了CIE颜色空间上不同类型的色相灯泡的色域。

      飞利浦色相智能灯可以在色域内复制任何颜色(取决于灯泡型号)。


      图3:飞利浦色相智能灯可以在三角形内复制任何颜色(取决于灯泡型号)。

      无线技术的选择是智能照明工程成功的关键。飞利浦选择了ZigBee,一个低功率射频标准,这可能并不奇怪,因为该公司是ZigBee联盟的成员,ZigBee规范的管理者。欧司朗的LIGHTIFY™智能灯泡还支持标准。

      根据联盟的说法,ZigBee在家庭自动化应用领域占有重要的市场份额。它是一个具有物理层(PHY)和媒体访问控制(MAC)的开放标准,它遵循IEEE802.15.4规范(为低数据速率的无线个人区域网络设计)。虽然IEEE802.15.4也是其他低功耗无线技术的基础(例如,线程和无线技术),但ZigBee标准的上层是该技术的独特之处。

      ZigBee在2.4 GHz的无许可的工业、科学和医学(ISM)部分工作,其中包括无线电频谱(915和868 MHz)的一部分,有16个通道和扩频编码,以确保对在拥塞的2.4 GHz频带中运行的其他无线电设备产生干扰。原始的、无线的数据速率是每通道250 kbit/s,尽管实际数据吞吐量将低于由于数据包开销和处理延迟而导致的最大指定比特率。室内温度最高可达20米。

      ZigBee对家庭自动化的关注,已经为照明应用提供了专用的标准或“配置文件”。被称为ZigBee Light Link (ZLL)的标准版本1.0已经被批准,1.1版本正在开发中。ZLL与主要的照明设备制造商合作开发。该联盟声称,ZLL不仅描述了一个用于照明控制的应用程序消息传递协议,而且还包括一种机制,使得“开箱即用”的调试与按下按钮一样简单。ZLL概要文件的一个关键原则是,系统的操作是直观的,并不比传统的有线照明系统复杂。ZLL文件保留了所有ZigBee配置文件的共同特征,包括IEEE802.15.4安全网格网络——这是照明应用程序的一个关键要求,它可以使数十甚至数百个灯泡和谐工作。

      例如,色相使用ZigBee的网格技术,以确保一个组中的所有光都作为信号中继器,这样整个组就可以作为一个单一的实体,即使,例如,用户的智能手机不在其中的一些范围之内。

      开发人员可以使用ZLL产品来实现不同的颜色设置、调暗级别和亮度,以及诸如“电影”或“睡眠”这样的自定义设置。ZLL的灵活性是基于ZigBee集群库的概念,它提供了一套应用程序级别的无线消息传递协议。ZLL扩展了最适合于智能照明的集群,并使用它们来定义一系列标准设备,在这些设备上设计师可以基于商业解决方案。

      作为一个开放标准,ZigBee确保认证产品之间的互操作性。这种互操作性——以及一个多供应商供应链——使得照明设计者可以在知识中指定ZigBee硅安全,因为他们可以为以后的产品更换供应商,而且还能很好地利用新设备与旧灯通信。

      根据ZigBee联盟的说法,使用ZigBee标准的一个额外好处是,ZLL设备在网络层面上也可以与基于其他应用程序配置文件的设备(如家庭自动化(HA))互操作。据称,这允许终端用户将非照明设备集成为更广泛的智能家庭网络的一部分。


      缓解无线发展

      射频工程因其是一项棘手的业务而闻名于世,特别是对于像照明开发者这样的非专家来说。然而,尽管仍然不是很琐碎,但是射频硅供应商提供了一些工具和参考设计,使得向产品添加无线连接更加容易。

      例如,硅实验室为EM357 ZigBee系统芯片(SoC)提供了一个开发工具包,指定EM35X-DEV。EM357被公司提升为一个好的解决方案智能照明应用程序(图4)。EM357特性一个32位的ARM®皮层®m3处理器,一个IEEE802.15.4广播,128或192 kB Flash,12 kB RAM,AES128加密。无线电有一个103分贝的连接预算和26 mA的低功率操作,当接收(RX) 31 mA时传送(TX)。

      硅实验室的EM357 ZigBee SoC是智能照明应用的一个很好的选择。


      图4:硅实验室的EM357 ZigBee SoC是智能照明应用的一个很好的选择。

      开发工具包包括3个EM35x无线电控制模块,外加6个其他模块,数据仿真接口电缆,8个端口交换机和4个POE端口,以及InSight桌面软件。该工具包还包括用于ARM的IAR嵌入式工作台的30天试用许可证,以简化嵌入式处理器上的应用程序代码开发。

      Atmel还为SAMR21基于arm的无线微控制器提供了一个ZLL开发工具包指定的ATSAMR21ZLL-EK。该芯片基于一个32位ARM Cortex-M0+处理器和一个集成的IEEE802.15.4无线电。SAM R21设备有32- 48个封装,最多256 kB闪存和32kb的SRAM。无线电有高达103分贝的连接预算,除了标准的ZigBee raw-data速率250 kbit/s,可以支持500 kbit/s和1和2 Mbit/s的数据速率。

      开发工具包支持车载嵌入式调试器、天线多样性、RGB LED、OLED显示、操纵杆、用户发光二极管、用户开关、Atmel Xplained Pro扩展头、外部USB和UART接口。

      德州仪器(TI)也提供ZLL兼容的ZigBee SoC, CC2531。该芯片具有8051单片机、IEEE802.15.4无线电、128或256kb闪存、8kb RAM和AES128加密。该电台在发送(TX)时接收到(RX) 29 mA的低功率操作。颜色的参考设计LED灯”CC2531 Zlight2参考设计,”主席®SSL LED使用欧司朗-奥斯隆认为可以在TI的网站[2](图5)。

      德州仪器为RGB LED灯提供了参考设计。


      图5:TI为RGB LED灯提供了参考设计。

      驾驶智能灯光

      大多数现有LED照明灯的设计都是用一个外部的直流电转换器,将电源电压降至LED所要求的低直流电压水平。然而,现代的智能照明解决方案被设计成直接插入由传统光源空出的插座,因此需要一个集成电源(或LED驱动器)。这是一个挑战,因为这样的供应是相对复杂的(在传统产品中,每一个白色LED都有三个LED);然而,必须在靠近非常热的led灯的地方安装一个紧凑的空间。

      有许多商业芯片,开发人员可以从NXP、半导体和TI等公司的智能灯驱动驱动。有关更多信息,请参考数字键文章库,该库包含用于指导设计器正确方向的资源,以便为集成的智能灯光指定合适的驱动程序。

      今天的智能灯是令人印象深刻的产品,但只是开始触及可能的表面。他们的大部分行动仍然依赖于人类的干预。明天将会看到无线连接的灯光与互联网直接通信——通过射频协议栈中的IPv6层等技术——并在迅速发展的物联网中占据适当的位置。

      通过与云的直接通信,在天空变暗的情况下,由于暴风雨的影响,灯光可能会出现,调节它们的使用,以利用来自能源供应商的可变关税,甚至当它们在性能上下降时,也会订购自己的替代品。智能灯光的未来非常光明。

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  • ZigBee Light Link协议方案

    千次阅读 2013-08-19 14:52:48
     整个方案系统由智能手机APP软件、WIFI路由器、ZLL网关、无线传感网络、LED 及ZLL遥控器组成。 1. 把ZLL网关与家里WIFI路由器连接; 2. 下载手机APP软件,通过WIFI路由器连接ZLL网关; 3. 网关通过手机

     

    信驰达科技联合ZigBee领导厂商TI(美国德州仪器)共同开发并设计ZigBee Light Link标准的智能灯光控制方案, 更好的支持和服务终端客户。
     整个方案系统由智能手机APP软件、WIFI路由器、ZLL网关、无线传感网络、LED 灯及ZLL遥控器组成。

    1. ZLL网关与家里WIFI路由器连接;

    2. 下载手机APP软件,通过WIFI路由器连接ZLL网关;

    3. 网关通过手机APP下发Touchlink连接命令与ZLL灯建立连接;

    4. 建立连接后,即可通过手机或遥控器控制ZLL灯的开、关、亮度、颜色等;另外手机APP可以设置情景模式、定时模式,也可以通过3G以上网络进行远程控制。

    ZigBee Light Link协议灯控方案系统图

    ZigBee Light Link LED灯泡: 

    ZLL灯泡内部构造图

    1. DC电源一路给恒流驱动IC供电,一路通过LDOCC2530芯片供电;

    2. CC2530芯片输出四路PWM信号,控制恒流驱动IC的输出电流;

    3. 恒流驱动IC根据PWM信号,控制输出恒定电流,驱动LED发光;

    4. 通过ZLL无线网络控制CC2530芯片四路PWM信号输出,从而控制恒流驱动IC电流输出,驱动RGBW LED发光,合成不同颜色效果;

    ZigBee Light Link网关:

    信驰达ZLL网关DEMO

     

    ZLL网关工作原理图

     

    ZigBee Light Link操控端

    支持设备:苹果IOS移动智能设备、谷歌Andriod移动智能设备、Windows Mobile移动智能设备

    信驰达ZigBee Light Link协议灯控方案苹果IOS APP Demo

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  • 提出了一种基于无线通信协议Zigbee的路灯控制系统实现方案。系统光源采用LED,具有热释电红外人体检测、环境光检测及时间设定等路灯控制方式,能实现远程单灯监控、自动调光、电能测量、故障检测及故障位置显示等...
  • 导读:本文将探究变光LED驱动器在低光量时会出现光输出稳定性问题的根源,并提出一个解决方案。本文不讨论双向晶闸管的变光技术,因为低光量不稳定性是因为不同的机制造成的,使用通信技术设定LED电流的变光方法包括...
  • 大联大控股宣布其旗下世平推出ZigBee照明多样化LED调光解决方案,可以实现远程单灯开关、调光、检测等管控功能。在此次推出的方案中,大联大世平为确保高性能和高可靠性,采用了例如ADI、Atmel、CREE、CSR、GainSpan...
  • 用户可以通过多种输入方式(控制软件、传感器、智能插座等)将数据传输到主控制器(网关),之后由主控制器通过ZigBee等网络协议实现对输出端(LED筒灯、LED面板)的控制。  LED照明灯具与传统的照明灯具最大的...
  • 导读:本文将探究变光LED驱动器在低光亮时会出现光输出稳定性问题,并提出一个解决方案。  本文不讨论双向晶闸管的变光技术,因为低光量不稳定性是因为不同的机制造成的,使用通信技术设定LED电流的变光方法包括...
  • ZigBee技术以其功耗低、通信可靠、网络容量大等特点为路灯自动控制领域提供了较合适的解决方案[1-3].  本文研究了ZigBee技术及JN5139混合信号微控制器,从无线传感器网络的基本单位出发,采用照度传感器、温度...
  • 本文提出一种解决方案,采用短距离无线通信技术构建LED路灯无线传感网络,能对LED路灯网络任意单盏或多盏或全网络所有进行开关、调光等控制,进行发光亮度、电流参数等检测,从而实现对LED路灯网络的智能化...
  • 基于ZigBee技术和LED光源的路灯系统,是一种自动化成度高、高效节能的城市照明系统。LED光源是一种高效能、环保、安全、耐用的新型照明光源,而无线控制技术其可以对于路灯照明系统进行科学高效的控制和资源整合,...
  • 从极小值0到最大值255,当所有颜色,都在最低值被显示的颜色将是黑色,当所有颜色都在他们的最大值被显示的颜色将是白色。 1.2 HSV和HSL 1.2.1 HSV HSV(Hue, Saturation, Value)是根据颜色的直观特性由A. R. Smith...

    1 颜色模型

    1.1 RGB

    根据三原色原理,技术人员创造了RGB模式(R:Red G:Green B:Blue),并用三原色按不同比例混合形成高达1600万种颜色。在RGB 颜色模式,颜色由红色,绿色,和蓝色各成分强度的三个数值表示。从极小值0到最大值255,当所有颜色,都在最低值被显示的颜色将是黑色,当所有颜色都在他们的最大值被显示的颜色将是白色。

    1.2 HSV和HSL

    1.2.1 HSV

    HSV(Hue, Saturation, Value)是根据颜色的直观特性由A. R. Smith在1978年创建的一种颜色空间, 也称六角锥体模型。这个模型中颜色的参数分别是:色调(H)、饱和度(S)、明度(V)。

    (1)色调Hue用角度度量,取值范围为0°~360°;

    (2)饱和度S表示颜色接近光谱色的程度,一种颜色,可以看成是某种光谱色与白色混合的结果。其中光谱色所占的比例愈大,颜色接近光谱色的程度就愈高,颜色的饱和度也就愈高。饱和度高,颜色则深而艳。光谱色的白光成分为0,饱和度达到最高。通常取值范围为0~1,值越大,颜色越饱和;

    (3)明度表示颜色明亮的程度,对于光源色,明度值与发光体的光亮度有关;对于物体色,此值和物体的透射比或反射比有关。通常取值范围为0(黑)到1(白)。

     

    1.2.2 HSL

    HSL(Hue,Saturation,Lightness)色彩模式是工业界的一种颜色标准,是通过对色相[0°,360°]、饱和度[0,1]、亮度[0,1]三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的,这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色,是迄今运用最广的颜色系统之一。它的三维表示为一双棱锥。

    1.2.3 比较

    在软件中,通常以一个线性或圆形色相选择器和在其中为选定的色相选取饱和度和明度/亮度的一个二维区域(通常为方形或三角形)形式提供给用户基于色相的颜色模型(HSV 或 HSL)。通过这种表示,在 HSV 和 HSL 之间的区别就无关紧要了。但是很多程序还允许你通过线性滑块或数值录入框来选择颜色的明度/亮度,而对于这些控件通常使用要么 HSL 要么 HSV(而非二者)。HSV 传统上更常用。

    1.3 CIE xyY模型

    CIE选择的X,Y和Z基色具有如下性质:

    1、 所有的X,Y和Z值都是正的,匹配光谱颜色时不需要一种负值的基色;

    2、用Y值表示人眼对亮度(luminance)的响应;

    3、 如同RGB模型,X,Y和Z是相加基色。因此,每一种颜色都可以表示成X,Y和Z的混合。

    定义CIE xyY颜色空间的根据是,对于一种给定的颜色,如果增加它的明度,每一种基色的光通量也要按比例增加,这样才能匹配这种颜色。因此,当颜色点离开原点(X=0,Y=0,Z=0)时,X:Y:Z的比值保持不变。此外,由于色度值仅与波长(色调)和纯度有关,而与总的辐射能量无关,因此在计算颜色的色度时,把X,Y和Z值相对于总的辐射能量=(X+Y+Z)进行归一化,并只需考虑它们的相对比例,因此,x,y,z称为三基色相对系数,于是配色方程可规格化为x+y+z=1。由于三个相对系数x,y,z之和恒为1,这就相当于把XYZ颜色锥体投影到X+Y+Z=1的平面上。

    由于z可以从x+y+z=1导出,因此通常不考虑z,而用另外两个系数x和y表示颜色,并绘制以x和y为坐标的二维图形。这就相当于把X+Y+Z=1平面投射到(X,Y)平面,也就是Z=0的平面,这就是CIE xyY色度图。

    在CIE xyY系统中,根据颜色坐标(x,y)可确定z,但不能仅从x和y导出三种基色刺激值X,Y和Z,还需要使用携带亮度信息的Y,其值与XYZ中的Y刺激值一致。

    2 方案选择及转换公式

    2.1 xyY      RGB

    当在光照条件下判断不同颜色的相对亮度(亮度)时,人们倾向于将光谱的绿色部分内的光感知为比相等功率的红色或蓝色光更亮。因此,描述不同波长的感知亮度的发光度函数大致类似于M锥的光谱灵敏度。

    CIE模型通过将Y设置为亮度来利用这一事实。 Z是准等于蓝色或S锥响应,X是选择为非负的响应曲线的混合。因此,XYZ三刺激值类似于但不同于人眼的LMS锥形响应。将Y设置为亮度具有有用的结果,对于任何给定的Y值,XZ平面将包含该亮度处的所有可能的色度。

    三刺激值X,Y和Z的单位通常是任意选择的,因此Y = 1或Y = 100是彩色显示器支持的最亮的白色。然后可以使用标准光源推断X和Z的相应白点值。

    转换公式如下:  

     

    2.2 HSL      RGB

    1.HSL→RGB

    Hue参数,饱和度 ,亮度

    首先确定色相:

     

     

    然后 我们可以在RGB立方体的底部三个面上找到一个点(R1,G1,B1),具有与我们的颜色相同的色调和色度(使用中间值X作为该颜色的第二大组件):

     

    最后,我们可以通过向每个组件添加相同的量来找到R,G和B,以匹配亮度:

     

    2. RGB→HSL

     

    2.3 HSV      RGB

    1. HSV→RGB

    Hue参数,饱和度 ,明度值,HSV与HSL原理相同。

    (1)

    (2)

     

    (3)

     

    2. RGB→HSV

    方法同HSL,见RGB→HSL。

     

    2.4 xyY      HSV(HSL

    目前没有查到直接转换的公式,通常运用的是以上三种转换,可通过RGB作为中间者进行链式转换。

    参考文献

    [1]https://en.wikipedia.org/wiki/HSL_and_HSV#HSL

    [2]https://en.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space#CIE_xy_chromaticity_diagram_and_the_CIE_xyY_color_space

    [3]《Gernot Hoffmann CIE Color Space》下载地址:http://docs-hoffmann.de/ciexyz29082000.pdf

     

    附件1

    Silabs 灯设备颜色显示参考代码(可反向去写APP显示的代码):

    1. XYRGB

    void emberAfPluginColorControlServerComputePwmFromXyCallback(uint8_t endpoint)

    {

      uint16_t currentX, currentY;

      uint8_t onOff, currentLevel;

     

      uint32_t scratch;

      uint32_t X32, Y32, Z32;

      int32_t R32, G32, B32;

      uint16_t rDrive, gDrive, bDrive;

     

      // read the attributes from the attribute table.

      emberAfReadServerAttribute(endpoint,

                                 ZCL_COLOR_CONTROL_CLUSTER_ID,

                                 ZCL_COLOR_CONTROL_CURRENT_X_ATTRIBUTE_ID,

                                 (uint8_t *)¤tX,

                                 sizeof(currentX));

      emberAfReadServerAttribute(endpoint,

                                 ZCL_COLOR_CONTROL_CLUSTER_ID,

                                 ZCL_COLOR_CONTROL_CURRENT_Y_ATTRIBUTE_ID,

                                 (uint8_t *)¤tY,

                                 sizeof(currentY));

     

      readFilteredOnOffAndLevel(&onOff, ¤tLevel);

     

      if (onOff == 0 || currentLevel == 0) {

        driveWRGB(0, 0, 0, 0);

        return;

      }

     

      // compute x, y, z

      X32 = currentX;

      Y32 = currentY;

     

      scratch = X32 + Y32;

     

      if (scratch > 65536l) {

        emberAfAppPrintln("X and Y are too big");

        return;

      }

     

      Z32 = 65536l - (X32 + Y32);

     

      // now we can compute the RGB values in 65,536,000

      // these are well-known constants but are documented at:

      // http://docs-hoffmann.de/ciexyz29082000.pdf which came from

      // "Digital Color Management, Giorgianni+Madden

      R32 = (X32 * 2365) - (Y32 * 897) - (Z32 * 468);

      G32 = ((Y32 * 1426) + (Z32 * 89)) - (X32 * 515);

      B32 = (X32 * 5) + (Z32 * 1009) - (Y32 * 14);

     

      // Note:  it is possible the above algorithm will create a negative drive

      // value.  We need to check for that and set it to zero.

      if (R32 < 0) {

        R32 = 0;

      }

     

      if (G32 < 0) {

        G32 = 0;

      }

     

      if (B32 < 0) {

        B32 = 0;

      }

     

      R32 = R32 / 65536;

      R32 = R32 * maxPwmDrive;

      R32 = R32 / 1000;

     

      G32 = G32 / 65536;

      G32 = G32 * maxPwmDrive;

      G32 = G32 / 1000;

     

      B32 = B32 / 65536;

      B32 = B32 * maxPwmDrive;

      B32 = B32 / 1000;

     

      // limits checking.  Also, handle level.

      R32 *= currentLevel;

      R32 /= 256;

      rDrive = (uint16_t) R32;

      if (rDrive > maxPwmDrive) {

        rDrive = maxPwmDrive;

      }

     

      G32 *= currentLevel;

      G32 /= 256;

      gDrive = (uint16_t) G32;

      if (gDrive > maxPwmDrive) {

        gDrive = maxPwmDrive;

      }

     

      B32 *= currentLevel;

      B32 /= 256;

      bDrive = (uint16_t) B32;

      if (bDrive > maxPwmDrive) {

        bDrive = maxPwmDrive;

      }

     

      driveWRGB(0, rDrive, gDrive, bDrive);

    }

     

    1. HSLRGB

    void emberAfPluginColorControlServerComputePwmFromHsvCallback(uint8_t endpoint)

    {

      uint8_t hue, saturation;

      uint8_t onOff, currentLevel;

     

      uint32_t min32, hue32, delta32, sat32, level32;

     

      uint32_t R32, G32, B32;

      uint16_t rDrive, gDrive, bDrive;

     

      emberAfReadServerAttribute(endpoint,

                                 ZCL_COLOR_CONTROL_CLUSTER_ID,

                                 ZCL_COLOR_CONTROL_CURRENT_HUE_ATTRIBUTE_ID,

                                 (uint8_t *)&hue,

                                 sizeof(hue));

     

      emberAfReadServerAttribute(endpoint,

                                 ZCL_COLOR_CONTROL_CLUSTER_ID,

                                 ZCL_COLOR_CONTROL_CURRENT_SATURATION_ATTRIBUTE_ID,

                                 (uint8_t *)&saturation,

                                 sizeof(saturation));

     

      readFilteredOnOffAndLevel(&onOff, ¤tLevel);

     

      if (onOff == 0 || currentLevel == 0) {

        driveWRGB(0, 0, 0, 0);

     

        return;

      }

     

      // algorithm taken from wikipedia

      // http://en.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space for more details

     

      // note:  hue and saturation are 0..254.  level (i.e. value for HSV) is

      // 0..255.  But most of these computations assume 0..1 for saturation and

      // value, and 0..360 for hue.  This will be a little tricky to compute RGB

      // using fixed point math and not lose any bits of significance.

     

      // first switch to 32 bit mode.

      level32 = (uint32_t) currentLevel;

      sat32 = (uint32_t) saturation;

     

      min32 = level32 * (254 - sat32);

      min32 = min32 / 254;

      delta32 = level32 - min32;

      hue32 = ((uint32_t) hue);  // need to map it to 0..6.  really is 0..254.

     

      // formula is X = C * { 1 - ( H mod2 - 1) }.  Becuase the nubmers don't line

      // up, we need to do this with if's.

      // The ranges are 0, 42, 84, 127, 169, 211, 254.

      if (hue < 43) {

        R32 = level32; // 0..254

        // convert 0..42 to 0..delta32

        G32 = hue32 * delta32;

        G32 = G32 / 42;

        G32 = G32 + min32;

        B32 = min32;

      } else if (hue < 85) {

        hue32 -= 42;

        // convert 0..42 to delta32..0

        R32 = (42 - hue32) * delta32;

        R32 = R32 / 42;

        R32 = R32 + min32;

        G32 = level32;

        B32 = min32;

      } else if (hue < 128) {

        hue32 -= 84;

        R32 = min32;

        G32 = level32;

        // convert 0..43 to 0..delta32

        B32 = hue32 * delta32;

        B32 = B32 / 43;

        B32 = B32 + min32;

      } else if (hue < 170) {

        hue32 -= 127;

        R32 = min32;

        // convert 0..42 to delta32..0

        G32 = (42 - hue32) * delta32;

        G32 = G32 / 42;

        G32 = G32 + min32;

        B32 = level32;

      } else if (hue < 212) {

        hue32 -= 169;

        // convert 0..42 to 0..delta32

        R32 = hue32 * delta32;

        R32 = R32 / 42;

        R32 = R32 + min32;

        G32 = min32;

        B32 = level32;

      } else { //hue is 212..254

        hue32 -= 211;

        R32 = level32;

        G32 = min32;

        // convert 0..43 to delta32..0

        B32 = (43 - hue32) * delta32;

        B32 = B32 / 42;

        B32 = B32 + min32;

      }

     

      R32 = R32 * maxPwmDrive;

      G32 = G32 * maxPwmDrive;

      B32 = B32 * maxPwmDrive;

      R32 = R32 / 254;

      G32 = G32 / 254;

      B32 = B32 / 254;

     

      rDrive = (uint16_t) R32;

      gDrive = (uint16_t) G32;

      bDrive = (uint16_t) B32;

     

      driveWRGB(0, rDrive, gDrive, bDrive);

    }

    附件2

    HSV、HSL参考色板:

    HSL:

    HSV:

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空空如也

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