CN101730341B - 一种电力线载波通信led光源智能驱动装置 - Google Patents

一种电力线载波通信led光源智能驱动装置 Download PDF

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Abstract

一种电力线载波通信LED光源智能驱动装置，其主要包括一电源转换部件、一灯组控制驱动部件、一mcu中心控制部件和一电力线载波通信部件组成。该电源转换部件通过电力线连接市交流电，灯组控制驱动部件它主要由行控制器、温度传感器和列控制器组成。行控制器通过第2串口连接mcu中心控制部件，并接收来自mcu中心控制部件的地址和开关信息。列控制器通过第3串口与mcu中心控制部件连接实现串口多机通信。mcu中心控制部件通过第1串口与电力线载波通信部件相连。mcu中心控制部件的第4串口与电源转换部件相连。电力线载波通信模块通过电力线耦合模块和电力线相连。

Description

一种电力线载波通信LED光源智能驱动装置
技术领域
本发明涉及一种LED发光二极管的驱动装置，更具体地说，涉及一种能通过电力线载波通信进行远程调控和自动调控的智能LED光源驱动装置。
背景技术
LED发光二极管自诞生之日起就在信号指示场合广泛应用，近几年由于大功率LED发光二极管技术的进步，使LED发光二极管在灯光照明方面获得推广，LED光源与现有的白炽灯、荧光灯、节能灯、卤素灯和高压钠灯相比有明显的优点，包括：使用寿命长(使用寿命可达5万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上)；节能省电(相同照明效果比传统光源节能80％以上)；应用简单方便、坚固和环保(无辐射，废弃物可回收，不含汞元素)等。目前LED照明灯具已经在公共照明、家庭照明和信息显示市场上得到了快速的发展，从长远角度来看，LED光源肯定将替代传统光源而一统天下。
LED光源要替代现有的白炽灯或卤素灯光源，它必须有一个电子灯驱动装置，这个装置是一种市电交流电源的转换器，它必须完成把交流电压源转换成直流电流源的转换工作。
现在市面上已经有各种类型的LED灯驱动器，但智能型的LED灯驱动器比较少见，智能型的LED灯驱动器需要具备以下功能：
1、稳流控制；
与白炽灯或卤素灯完全不同，LED则需要一个电流源驱动器。采用市电输入的LED驱动器必须具备电流调节机制，通过自动控制环路使电流值稳定在某一定值上。
2、自动保护；
由于LED灯的正向电流和反向电压都不允许超过额定值，驱动器必须具备超流、超压自我保护机制，以防止冲击烧毁和提前老化。
3、灯群管理；
因为单一的LED不能产生足够的光通量，LED灯组都采用串联和并联多个LED到驱动器，多路LED并行连接，电流将分配到各支路中，随着温度的升高，越来越多的电流将流向具有更低正向电压的支路上去，这些支路将变得更亮，而那些具有更高正向电压的支路将变得更暗，因此必须增加支路电流调节机制，以防止热失控和电流或光的不相等。而串行连接的LED链上一个LED烧断或连接出现问题，将导致断路，整条链路上的所有LED都将不发光。因此增加断路检测和恢复机制是必要的。
4、散热管理
大功率LED照明产品往往工作在满负荷输出的70-90％的最佳工作区域，由于在灯具狭小空间内散热不畅，随着温度的上升而使LED的光性能恶化，过热会导致LED照明灯具发生发光疲劳和早期失效。因此增加温度检测和过热保护是必要的。
5、调光控制；
在很多应用场合，对LED光源的调光是重要的功能需求之一，由于LED灯的调光性能优越，在亮度减少时色度及发光效率变化很少，因此特别适合调光及图文显示方面的应用。为此，智能型的LED灯驱动器要具有调光功能。
6、点阵控制；
除了上述的对LED灯驱动器的智能化功能要求外，另一种新的市场需求正在形成，由于LED灯能够进行任意组群，能组成各种大功率灯、装饰灯、景观灯、交通指示灯、广告牌和显示屏，能进行点阵控制、象素控制、亮度控制、颜色控制等，因此，通过计算机网络技术对LED灯群进行远程控制及传送图文信息就成了新的市场需求。随着LED灯具在城市路灯、景观灯、交通指示灯、广告牌和显示屏等方面的应用的推广，这种需求将日益迫切。
目前市场上尚未见到具有自动控制和远程信息传输功能的智能型驱动器，特别是通过电力线载波通信进行远程联网的智能型的LED灯驱动器的出现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有自动控制和远程信息传输功能的电力线载波通信LED光源智能驱动装置。
为达到上述目的，本发明提供一种电力线载波通信LED光源智能驱动装置，其主要包括一电源转换部件、一灯组控制驱动部件、一mcu中心控制部件和一电力线载波通信部件组成。
该电源转换部件通过电力线连接市交流电，其主要负责把市电交流电源转换成直流电源，给灯组驱动部件供电。
灯组控制驱动部件它主要由行控制器、温度传感器和列控制器组成。行控制器是一组具有地址译码和锁存功能的电子开关，行控制器通过第2串口连接mcu中心控制部件，并接收来自mcu中心控制部件的地址和开关信息。列控制器通过第3串口与mcu中心控制部件连接实现串口多机通信，并且列控制器通过串口3从mcu中心控制部件下载地址和亮度、颜色信息，并把支路电流信息回送到mcu中心控制部件。
mcu中心控制部件，它由一片多串口微处理器mcu加外围电路组成。mcu中心控制部件通过第1串口与电力线载波通信部件相连。mcu中心控制部件的第4串口与电源转换部件相连，以完成对电源转换部件的设定和控制。另外mcu中心控制部件还有一个USB接口部件，用以接收来自USB口的控制文件，一个温度传感器接口，用以形成对灯具的散热管理。
电力线载波通信部件，它由一个电力线载波通信模块和一个电力线耦合模块组成。电力线载波通信模块通过电力线耦合模块和电力线相连。电力线载波通信部件其主要负责与上端网络的通信并通过第1串口与mcu中心控制部件相连。
本发明的优点在于：本发明公开的电力线载波通信LED光源智能驱动器，在结构上灵活多变、扩展自如，可以驱动LED并、串灯群，点阵灯群，彩色灯群等；在功能上可以完成开关控制、亮度控制，点阵控制，颜色控制、散热管理、异常保护等；在信息管理上可以完成对城市路灯、智能交通、家居灯饰、图文广告等方面的网络化集中调控。
附图说明
图1为本电力线载波通信LED光源智能驱动装置的系统结构框图。
图2为电源转换部件的结构图。
图3为灯组控制驱动部件的行控制器结构图。
图4为灯组控制驱动部件的列控制器结构图。
图5为mcu中心控制部件结构图。
图6为电力线载波通信部件结构图。
具体实施方式
下面将结合图1至图6对本发明作进一步描述：
请参阅图1，一种电力线载波通信LED光源智能驱动装置，其主要包括一电源转换部件、一灯组控制驱动部件、一mcu中心控制部件和一电力线载波通信部件组成。
该电源转换部件通过电力线连接市交流电，其主要负责把市电交流电源转换成直流电源，给灯组驱动部件供电。
请参阅图2，该电源转换部件它是由一典型的开关电源电路、一可编程稳压输出模块、一电源控制器组成的。电源控制器可以通过第4串口连接mcu中心控制部件，通过mcu中心控制部件给可编程稳压输出模块设定参数去控制开关电源电路和多阶梯取样稳压环路，使直流输出电压在10伏至48伏范围内调整，并能提供最大1安培的电流，从而适应不同LED灯组驱动之需要。
该灯组控制驱动部件它主要由行控制器、温度传感器和列控制器组成。
请参阅图3，行控制器是一组具有地址译码和锁存功能的电子开关，行控制器通过第2串口连接mcu中心控制部件，并接收来自mcu中心控制部件的地址和开关信息。行控制器它是一种由mcu控制的可控硅电子开关，行控制器单元有两种工作方式，一种是低速静态方式，在这种方式下，所有行控制器单元的串口DATA和CLK引脚都与中心控制部件第2串口相连，根据多机通信协议决定自身的开关状态；另一种是高速场扫描方式，在高速方式下，所有行控制器单元的CLK引脚都与上一级单元的H_CLK引脚进行级联，场扫描脉冲沿着级联单元传递，其开关状态由DATA引脚电平决定。
列控制器通过第3串口与mcu中心控制部件连接实现串口多机通信，并且列控制器通过串口3从mcu中心控制部件下载地址和亮度、颜色信息，并把支路电流信息回送到mcu中心控制部件。
请参阅图4，列控制器它是一种用专用芯片构成的可编程PWM调光LED驱动电路，列控制器单元也有两种工作方式，一种是低速静态方式，在这种方式下，所有行控制器单元的串口DAT_in和CLK_in引脚都与中心控制部件第3串口相连，根据多机通信协议来锁存自身的工作状态；另一种是高速行扫描方式，在高速方式下，所有列控制器单元的DAT_in和CLK_in引脚都与上一级单元的DAT_out和CLK_out引脚进行级联，行扫描信号沿着级联单元传递，各列控制器单元根据厂家提供的比特数流协议来提取自身的工作信息。
由于灯组控制驱动部件的高速方式适用于显示动态图文信息，但会造成闪烁及亮度降低，需要采取补偿措施，所以在一般性应用中可采用低速静态方式。
请参阅图5，mcu中心控制部件，它由一片多串口微处理器mcu加外围电路组成。mcu中心控制部件通过第1串口与电力线载波通信部件相连。mcu中心控制部件的第4串口与电源转换部件相连，以完成对电源转换部件的设定和控制。另外mcu中心控制部件还有一个USB接口部件，用以接收来自USB口的控制文件，一个温度传感器接口，用以形成对灯具的散热管理。
由于一般mcu中心控制部件只有1至2个串口，因此要用专门的串口扩展芯片对传统mcu中心控制部件进行串口扩展，其工作过程为，mcu的第1串口接收来自电力线载波通信部件传来的上位机光源控制文件，并存储到非易失性的铁电存储器中，然后通过编码程序生成行、列比特流文件，通过第2、第3串口送到行控制器和列控制器，以实现LED光源的控制。温度传感器传送来自灯具的温度信息，当发生过热时会起动自动保护程序，减低电流或关闭LED光源。
请参阅图6，电力线载波通信部件，它由一个电力线载波通信模块和一个电力线耦合模块组成。电力线载波通信模块通过电力线耦合模块和电力线相连。电力线载波通信部件其主要负责与上端网络的通信并通过第1串口与mcu中心控制部件相连。
通过本发明的LED智能驱动器能实现一系列控制功能，包括：
开关功能：通过行控制器单元可以实现对LED的开关功能；
调光功能：通过列控制器单元可以实现对LED的调光功能；
彩色显示功能：通过列控制器单元的R、G、B通道可以实现对LED的彩色显示功能；
图文显示功能：通过行控制器单元和列控制器单元组合可以实现对LED点阵的图文显示功能；
自动调节保护功能：通过mcu中心控制部件可以实现稳压、稳流和过热保护；
网络通信功能：通过电力线载波通信部件组成以太网，形成信息化集中管理功能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种电力线载波通信LED光源智能驱动装置，其特征在于：其包括一电源转换部件、一灯组控制驱动部件、一微控制单元(mcu)中心控制部件和一电力线载波通信部件组成； 
该电源转换部件通过电力线连接市交流电，其负责把市电交流电源转换成直流电源，给灯组驱动部件供电； 
灯组控制驱动部件它由行控制器、温度传感器和列控制器组成，行控制器通过第2串口连接mcu中心控制部件，并接收来自mcu中心控制部件的地址和开关信息，列控制器通过第3串口与mcu中心控制部件连接实现串口多机通信，并且列控制器通过串口3从mcu中心控制部件下载地址和亮度、颜色信息，并把支路电流信息回送到mcu中心控制部件；行控制器是一组具有地址译码和锁存功能的电子开关，行控制器单元有两种工作方式，一种是低速静态方式，另一种是高速场扫描方式；列控制器它是一种用专用芯片构成的可编程脉冲宽度调制(PWM)调光LED驱动电路，列控制器单元也有两种工作方式，一种是低速静态方式，另一种是高速行扫描方式；
mcu中心控制部件通过第1串口与电力线载波通信部件相连，mcu中心控制部件的第4串口与电源转换部件相连，以完成对电源转换部件的设定和控制； 
电力线载波通信部件，它由一个电力线载波通信模块和一个电力线耦合模块组成，电力线载波通信模块通过电力线耦合模块和电力线相连。 
2.根据权利要求1所述的一种电力线载波通信LED光源智能驱动装置，其特征在于：mcu中心控制部件还设有一个USB接口部件，用以接收来自USB口的控制文件，一个温度传感器接口，用以形成对灯具的散热管理。 
3.根据权利要求1所述的一种电力线载波通信LED光源智能驱动装置，其特征在于：电力线载波通信部件其负责与上端网络的通信并通过第1串口与mcu中心控制部件相连。 
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