CN101959347A

CN101959347A - 一种led照明控制装置

Info

Publication number: CN101959347A
Application number: CN2010102908056A
Authority: CN
Inventors: 李叶松; 杨运海
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2010-09-26
Filing date: 2010-09-26
Publication date: 2011-01-26

Abstract

本发明提供了一种LED照明控制装置，包括LED灯具链路、电源单元、环境信息采集单元和智能调光单元，智能调光单元依据环境信息产生LED调光指令控制电源单元向LED灯具链路供电，其具体的指令产生有三种模式，模式一根据用户操作信息产生指令，模式二根据人体红外检测信息判断照明区域内是否有用户存在，根据判断结果产生指令；模式三对用户的历史操作信息和操作时对应的区域光照信息进行统计分析，根据当前区域光照信息在统计分析结果中查询用户的习惯操作，从而产生指令。本发明充分考虑了用户需求，提供了多元化人性化的控制模式，实现智能化调光，提高家用LED照明的电能转换效率。

Description

一种LED照明控制装置

技术领域

本发明属电力电子技术及照明领域，尤其涉及一种发光二极管(LED)照明控制装置，适用于家庭照明场所，满足高效节能以及智能化调光的需求。

背景技术：

LED照明属新一代光源，与白炽灯、荧光灯等传统照明光源相比，具有电光转换效率高、使用寿命长、启动时间短、结构牢固、不含汞和铅等重金属、不含紫外线等诸多优点。

当前的LED驱动器普遍采用恒电流控制方式，但存在电能转换效率不高，调光灵活性差的缺点，使得LED的节能优势未能得到充分发挥。此外，当前LED的驱动系统缺乏智能化，LED的输出亮度未能根据环境需要而调整。

发明内容：

本发明的目的是提供一种LED照明控制装置，提高家用LED照明的电能转换效率，同时实现智能化调光。

一种LED照明控制装置，包括LED灯具链路、电源单元、环境信息采集单元和智能调光单元，环境信息采集单元将采集的环境信息传送给智能调光单元，智能调光单元依据环境信息产生LED调光指令并传送给电源单元，电源单元按照调光指令向LED灯具链路提供相应的电流。

所述环境信息包括区域光照信息、人体红外检测信息和用户操作信息；

所述智能调光单元提供三种调光模式，模式一根据用户操作信息产生相应的LED调光指令，模式二根据人体红外检测信息判断照明区域内是否有用户存在，根据判断结果产生相应的LED调光指令；模式三对用户的历史操作信息和操作时对应的区域光照信息进行统计分析，根据当前区域光照信息在统计分析结果中查询用户的习惯操作，产生相应的LED调光指令；

所述电源单元包括AC/DC转换模块和恒流驱动模块，AC/DC转换模块将市电转换为直流电传送给恒流驱动模块，恒流驱动模块依据来自智能调光单元的LED调光指令控制LED灯具链路的电流；

所述AC/DC转换模块采用LLC半桥谐振变换电路实现恒压输出；

所述恒流驱动模块采用同步整流BUCK变换电路实现恒流输出；

本发明的技术效果体现在：根据现有技术的不足，本发明采用LLC半桥谐振变换器+同步整流BUCK变换器，提高了系统的电能转换效率。同时，使用低成本数字信号处理器(DSP)，对各组同步整流BUCK变换器进行恒流控制，实现了调光控制的数字化。此外，系统带有环境信息采集单元，将环境光强度、人体热释电感应信号、调光按键信号经可编程逻辑器件汇总后传送至数字信号处理器中。智能调光器根据环境信号及其历史记录产生最佳的调光电流指令，控制恒流驱动器，提高了照明的舒适度，同时也更进一步提高了电能的使用效率。

说明书附图

图1是高效率智能化LED照明控制系统的整体框架。

图2是同步整流BUCK变换器的实例图。

图3是LLC半桥谐振变换器的实例图。

图4是典型的预先设定智能调光数据实例图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，本发明包括与外部电源连接的AC/DC转换模块1、恒流驱动模块2、智能调光单元3和环境信息采集单元4。

AC/DC转换模块1将市电转换为恒压型的直流电源，实现电路多种，例如反激变换电路、正激变换电路，但是其电能变换效率低，关键原因是电路拓扑结构存在缺陷，本发明优选LLC半桥谐振变换电路实现恒压输出，如图3所示，该电路包括两个高压开关管Q1、Q2，一个开关驱动器DRV，一个谐振电感Lr，一个谐振电容Cr，一个高频变压器T1，两个整流二极管D1、D2和一个滤波电容C。LLC半桥谐振变换器原边的开关管工作在ZVS状态，次级的整流二极管工作在ZCS状态，损耗低，提高了整体效率。

恒流驱动模块接收AC/DC转换模块1输出的电压源，依据来自智能调光单元的LED调光指令控制输出提供给LED灯具链路的电流。恒流驱动模块包括电流控制器和电流变换电路。电流控制器接收LED调光指令，LED调光指令携带有LED所需电流大小信息，电流控制器通过将LED所需电流与电流变换电路输出的电流大小进行比较，并调整电流变换电路的输出电压以保证电流变换电路输出LED所需的恒定电流。为了实现高效率的电能转换，电流变换电路优选同步整流降压(BUCK)变换电路实现恒流输出，其电路结构参考图2，包含两个开关管Q1、Q2，一个开关管驱动器DRV，一个滤波电感L和一个滤波电容C以及电流检测电阻Rs。

环境信息采集单元4包括环境光强检测模块、人体红外检测模块和用户操作输入模块。环境光强检测模块检测照明区域内的自然光照强度，人体红外检测模块检测人体的红外信息以判断照明区域内是否存在用户，检测模块由相应的传感器和常用的信号处理电路(例如模数转换、放大、比较电路)构成。用户操作输入模块通过两个按键提供四个操作，由用户主动进行LED开、关、调亮和调暗操作。环境信息采集单元4的采集的三类信号经过可编程逻辑器件汇总后传送至智能调光单元3。

智能调光单元3产生控制LED电流的调光指令，传送给前述电流控制器。智能调光单元3根据用户设定的调光模式选择调光控制。基本调光模式有三种，具体为：

(1)手动调光模式。LED灯具链路设有与其对应的调光按键，用以直接控制与该按键对应的LED灯具链路的LED电流大小、开启和关闭。

(2)人体红外检测调光模式。根据人体红外检测信息判断照明区域内是否有用户存在，若有人，则维持当前照明状态，否则保持LED处于关闭状态。

(3)智能调光模式。具体步骤如下：

a)区间划分。环境光强度信号经过8位AD转换器转换后，输出结果范围为0～255，代表环境光由最暗(0)到最亮(255)，用字母x表示。将环境光信号x平均分成8段区间，用字母k表示(k＝1，2...8)，每段区间的范围是(32*k-32，32*k)，中心点为x(k)＝32*k-16。

b)记录数据。对于每段区间k，当环境光强度信号处于该区间时，若用户发生调光操作，并且操作结果持续设定的时间长度(如15分钟)时，则认为该操作有价值，将操作对应的调光电流值写入该区间的数据集中。可对区间的数据集大小进行控制，设定区间阈值，若记录的数据量达到一定程度(如5条)，则首先将已有的偏离调光电流平均值较大的记录剔除，然后再加入当前操作的调光电流值。

c)推理计算。若各个区间的所记录的数据量均达到一定程度，则利用历史数据计算出各个区间k的所记录的数据的平均值y(k)，否则使用预先设定的智能调光数据替代由历史数据所计算出的y(k)。典型的预先设定的智能调光历史数据如图4所示。然后根据当前的环境光信号x，计算出离它最近的两个区间n和n+1，则推理计算的调光电流输出为y＝(y(n+1)-y(n))/(x(n+1)-x(n))*(x-x(n))+y(n)，此即智能调光输出的调光指令。

智能调光模式关键是对用户的历史操作信息和操作时对应的区域光照信息进行使用规律统计分析，根据当前区域光照信息在规律分析结果中查询用户的习惯操作，产生相应的LED调光指令。上述智能调光方式只是一个示例，不能将其作为智能调光模式的限制。

实际应用时，可对上述三种基本模式进行组合，如同时使用模式(1)和(2)，或模式(2)和(3)。

LED灯具链路可为多条，只需要为各链路配置一个单独的恒流驱动模块2，AC/DC转换模块1输出的直流电同时输出给各恒流驱动模块2，以提供各链路所需的恒电流。

智能调光单元3可与电流控制器一起实现于数字信号处理器(DSP)。DSP及可编程逻辑器件用于实现恒流控制和智能调光，完成普通集成电路所不能完成的任务，同时可通过修改程序实现在线更新，便于升级，灵活性强。

以上所述仅为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内作任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种LED照明控制装置，包括LED灯具链路、电源单元、环境信息采集单元和智能调光单元，环境信息采集单元将采集的环境信息传送给智能调光单元，智能调光单元依据环境信息产生LED调光指令并传送给电源单元，电源单元按照调光指令向LED灯具链路提供电流。

2.根据权利要求1所述的LED照明控制装置，其特征在于，所述环境信息包括区域光照信息、人体红外检测信息和用户操作信息。

3.根据权利要求2所述的LED照明控制装置，其特征在于，所述智能调光单元提供三种基本调光模式，模式一根据用户操作信息产生相应的LED调光指令，模式二根据人体红外检测信息判断照明区域内是否有用户存在，根据判断结果产生相应的LED调光指令；模式三对用户的历史操作信息和操作时对应的区域光照信息进行统计分析，根据当前区域光照信息在统计分析结果中查询用户的习惯操作，产生相应的LED调光指令。

4.根据权利要求1所述的LED照明控制装置，其特征在于，所述电源单元包括AC/DC转换模块和恒流驱动模块，AC/DC转换模块将市电转换为恒压直流电传送给恒流驱动模块，恒流驱动模块依据来自智能调光单元的LED调光指令控制恒流输出给LED灯具链路。

5.根据权利要求4所述的LED照明控制装置，其特征在于，所述AC/DC转换模块采用LLC半桥谐振变换电路实现恒压输出。

6.根据权利要求4所述的LED照明控制装置，其特征在于，所述恒流驱动模块采用同步整流降压变换电路实现恒流输出。