CN102752924A

CN102752924A - 照明灯具恒流驱动装置以及串联灯具照明系统

Info

Publication number: CN102752924A
Application number: CN2012102100679A
Authority: CN
Inventors: 耿晓明; 文玉梅; 李金兰
Original assignee: CHONGQING SILIAN OPTOELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHONGQING SILIAN OPTOELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd; Chongqing University
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2032-06-25
Also published as: CN102752924B

Abstract

本发明公开了一种照明灯具恒流驱动装置，包括：输入模块，发出开启或关闭该照明灯具恒流驱动装置工作的指令；以及与输入模块电连接的CPU，接收输入模块的电信号，输出驱动恒流输出模块的PWM调制信号；以及与CPU电连接的恒流输出模块，接收CPU提供PWM调制信号，输出恒定电流控制灯具亮度；以及与CPU以及恒流输出模块电连接的检测电路；以及电源电路，为CPU、恒流输出模块、检测电路提供工作所需电源。本发明将灯具与驱动装置进行灯驱分离，有利于充分利用照明灯具的恒流驱动特性。

Description

照明灯具恒流驱动装置以及串联灯具照明系统

技术领域

本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种照明灯具恒流驱动装置以及串联灯具照明系统。

背景技术

随着LED光效的提高、成本的下降、LED驱动及散热技术的提升，以及科技和生活水平的日益提高，使得LED照明灯具的应用领域日益扩大，尤其在室内照明领域也越来越突显出LED照明灯具的优越性。

如图7所示，现有的室内照明控制系统中，一个开关控制回路的灯具采用并联结构，由开关进行统一控制，而现在的LED灯具为了替换原有灯具，只能兼容原有的并联系统，因此普遍自带恒流驱动电源。因而带来成本高、失效率高、灯具设计难度大等问题，无法充分发挥LED自身寿命长、高效的优势。现有的室内照明控制系统中，同一控制回路的灯具采用并联结构，由开关进行统一控制，而现在的LED灯具为了替换原有灯具，只能兼容原有的并联系统，普遍自带恒流驱动电源。图7中示意出了每个灯具由恒流驱动和LED灯珠串组成，如果需要通讯功能则再需要加装通讯模块。所有灯具并联后由开关进行统一通断。在实际使用过程中，发现上述系统存在以下缺陷：

（1）成本高。每盏灯具需自带一个驱动电源，如果需要整体调光的话，还需要为每盏灯加装一个调光控制模块；

（2）灯具设计难度大。一般室内照明灯具，如球泡灯、射灯、筒灯等体积受限，由于自带驱动电源和调光控制模块，给外型设计、散热设计等带来很大的困难，也很难发挥LED可以做的轻、薄的优势；

（3）效率低。由于一般室内LED照明灯具功率只有3～15W，故电源效率也较低。

（4）失效率高。由于灯具自带驱动电源，且驱动电源为灯具中失效机率较高的器件，故整灯失效率较高，且更换只能以整个灯具整体更换，成本较高。

（5）现有灯具使用的供电电压为220VAC，为危险电压。

综上所述，目前的LED灯具虽然可以和传统的照明系统架构兼容，但存在着以上弊端，没有充分发挥LED照明灯具自身的特性。为更好的解决以上问题，就需要使用一种新的控制系统架构。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种照明灯具恒流驱动装置，本发明将灯具与驱动装置进行灯驱分离，有利于充分利用照明灯具的恒流驱动特性。

实现上述目的的技术方案如下：

照明灯具恒流驱动装置，包括：

输入模块，发出开启或关闭该照明灯具恒流驱动装置工作的指令；以及

与输入模块电连接的CPU，接收输入模块的电信号，输出驱动恒流输出模块的PWM调制信号；以及

与CPU电连接的恒流输出模块，接收CPU提供PWM调制信号，输出恒定电流控制灯具亮度；以及

连接于CPU和恒流输出模块之间的检测电路，该检测电路监测恒流输出模块输出的电压和电流，并将监测的信息传递给CPU，CPU根据预制的程序，判断信息是否符合要求，如不符合要求就调整恒流输出模块的输出，使之适应装置变化；以及

电源电路，为CPU、恒流输出模块、检测电路提供工作所需电源。

还包括与CPU电连接的通讯模块，该通讯模块实现CPU和外接通讯设备进行通讯信息交换，通过外接通讯产品以通讯的方式发出远程调节指令。

所述通讯模块ZIGBEE模块，或者串口RS232模块，或者RS485模块。

还包括与CPU电连接的存储器，根据预制的程序存储信息。

还包括与CPU电连接的显示模块。

所述输入模块为机械式开关，或者触摸屏，或者声音控制模块，或者照度感应模块，或者红外感应模块，或者振动感应模块。

恒流输出模块包括MP24833芯片N1，MP24833芯片N1的第三引脚与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端连接，MP24833芯片的第七引脚与第二电容C2的一端连接，MP24833芯片的第八引脚与第二电容C2的另一端、第一二极管V1的阴端、第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端、第三电容C3的另一端与第三电阻R3的另一端连接，MP24833芯片的第四引脚与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1和第二电阻R2的另一端接地。

所述检测电路包括电压传感器、电流传感器、电能计量芯片以及总线驱动芯片，电压传感器、电流传感器以及总线驱动芯片分别与电能计量芯片连接。

照明灯具恒流驱动装置，包括：

与输入模块电连接的恒流输出模块，根据预制的解析方式，解析出灯具工作状态，输出恒定电流控制灯具亮度；以及

电源电路，为恒流输出模块提供工作所需电源。

采用了上述方案，用户通输入模块或通过通讯模块获取操作指令，例如打开/关闭，调整照明灯具亮度等。该操作信息根据具体应用传递给CPU，也可以直接传递给恒流输出模块。当操作信息传递到CPU后，CPU根据预制的程序对信号进行解析，输出相应的状态信号给恒流模块或通讯模块，例如输出打开/关闭灯具动作指令，调节灯具亮度的PWM指令等。恒流模块接收到CPU或输入模块传递过来信号，根据预制的解析方式，解析出相关状态，输出相关信号，执行相关操作。如打开/关闭灯具，输出相应的电流以控制灯具的亮度等。检测电路部分监测恒流输出模块输出的电压和电流，把信息传递给CPU，CPU根据预制的程序，判断信息是否符合要求，如不符合要求就调整恒流输出模块的输出，使之适应系统变化，并将故障信息传送至显示模块或通讯模块。例如，当负载发生开路时，CPU就关闭恒流模块的输出；当负载需要的电流发生变化时，CPU调整输出信号，调整恒流模块的输出，适应负载的变化要求。当需要外接其他的通讯设备时，可以通过通讯模块连接，实现通讯功能。本发明通过将电路进行新的控制架构，将LED灯具灯驱分离，通讯端/控制端集中到一个开关内，控制回路内的所有灯具可以串行联接，充分利用LED光源的恒流驱动特性。

此外，本发明还提供了一种串联灯具照明系统。

实施上述目的的技术方案如下：

串联灯具照明系统，包括照明灯具恒流驱动装置以及串联在一起的若干个灯座，位于首尾的两个灯座连接于照明灯具恒流驱动装置的恒流输出模块的输出端，每个灯座上连接一个照明灯具。

本发明通过将电路进行新的控制架构，将LED灯具灯驱分离，通讯端/控制端集中到一个开关内，控制回路内的所有灯具可以串行联接，充分利用LED光源的恒流驱动特性。由于灯座内设有继电器，这些继电器的线圈与照明灯具并联在一起，因继电器的线圈阻抗远大于照明灯具阻抗，所以驱动电源的输出主要加载到照明灯具上，当某一个照明灯具发生开路时，则驱动电源的输出就加载到继电器上，驱动继电器，使继电器触点闭合，从而保证电流顺利流过其它灯座，继续给同一回路上的其他照明灯具提供驱动。

附图说明

图1为本发明第一种照明灯具恒流驱动装置的电路方框图；

图2为图1中的CPU部分的电路示意图；

图3为图1中的恒流输出模块部分的电路示意图；

图4为图1中的检测电路部分的电路示意图；

图5为图1中的电源电路部分的电路示意图；

图6为图1中的通讯模块部分的电路示意图；

图7为本发明的串联灯具照明系统电路方框图。

具体实施方式

实施方式一

参照图1，本发明的照明灯具恒流驱动装置，由输入模块10、CPU20、恒流输出模块30、检测电路40、电源电路50、通讯模块60、存储器70、显示模块80组成，其中输入模块、恒流输出模块在同一驱动装置中可以有多组。下面分别对每部分进行说明：

输入模块10用于发出开启或关闭该照明灯具恒流驱动装置开关的指令。所述输入模块为机械式开关，或者触摸屏，或者声音控制模块，或者照度感应模块，或者红外感应模块，或者振动感应模块。

CPU20与输入模块10电连接，CPU接收输入模块、通讯模块、检测电路、恒流输出模块、显示模块传过来的信号；根据预制程序的优先级和处理方式，输出驱动恒流输出模块的PWM调制信号，驱动恒流输出模块输出恒定的电流。CPU输出相关信息到显示模块部分显示；根据预制的处理方式与其他通讯产品进行通讯信息交换。

参照图2，CPU为LPC1112FHN33芯片。CPU的引脚3分别与电阻R31的一端、开关S6的一端连接，电阻R31的另一端与电源电路中的电容C17的正端连接，开关S6的另一端接地，CPU的引脚4与晶振模块Y1（49/S-12MHz）的一端、电容C18的一端连接，CPU的引脚5与晶振模块Y1的另一端、电容C19的一端连接，电容C18的另一端与电容C19的另一端接地，CPU引脚6与电源电路中的电容C17的正端连接。CPU的引脚18与电阻R34的一端连接，电阻R34的另一端与电源电路中的电容C17的正端连接，CPU的引脚29与电感器L1的一端、电容C28的一端连接，电感器L1的另一端与电源电路中的电容C17的正端连接，电容C28的另一端与电源电路接地，CPU的引33脚接地。

参照图1和图3，恒流输出模块30与CPU电连接，根据预制的解析方式，解析出灯具工作状态，并接收CPU提供PWM调制信号，输出恒定电流控制灯具亮度。恒流输出模块包括MP24833芯片N1，输入电压与MP24833芯片N1的第一引脚、电容C1的一端连接，MP24833芯片的第五引脚与CPU的引脚 23连接，CPU的引脚 23输出PWM调制信号。MP24833芯片的第六引脚与第二引脚接地。MP24833芯片N1的第三引脚与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端连接，MP24833芯片的第七引脚与第二电容C2的一端连接，MP24833芯片的第八引脚与第二电容C2的另一端、第一二极管V1的阴端、第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端、第三电容C3的另一端与第三电阻R3的另一端连接，MP24833芯片的第四引脚与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1和第二电阻R2的另一端接地。

参照图1和图4检测电路40与CPU以及恒流输出模块电连接，该检测电路监测恒流输出模块输出的电压和电流，并将监测的信息传递给CPU，CPU根据预制的程序，判断信息是否符合要求，如不符合要求就调整恒流输出模块的输出，使之适应装置变化。所述检测电路包括电压传感器，电流传感器，电能计量芯片以及总线驱动芯片，电压传感器、电流传感器以及总线驱动芯片分别与电能计量芯片连接。

图4显示了检测电路的具体电路连接，具体连接如下：

总线驱动芯片U3（74LVC245芯）的引脚1与引脚20、电容C13的一端与电源电路中的三端稳压器U8（78M05芯片）的电容C27的正端连接，总线驱动芯片U3的引脚10与引脚19、电容C13的另一端均接地。

总线驱动芯片U3的引脚6与CPU的引脚26连接，总线驱动芯片U3的引脚7与CPU的引脚24连接，总线驱动芯片U3的引脚8与CPU电路的引脚18连接，总线驱动芯片U3的引脚9与CPU的引脚15连接，总线驱动芯片U3的引脚11与电能计量芯片U5（CS5463ISZ芯片）的引脚5连接，总线驱动芯片U3的引脚12与电能计量芯片U5的引脚23连接，总线驱动芯片U3的引脚13与电能计量芯片U5的引脚7连接，总线驱动芯片U3的引脚14与电能计量芯片U5的引脚19连接。

电能计量芯片U5的引脚14与引脚17、电容C10的一端、电容C24的正端、电阻R14的一端与电源电路连接，电能计量芯片U5的引脚3与电阻R14的另一端、电容C4的一端连接；电能计量芯片U5的引脚4与引脚13接地；电能计量芯片U5的引脚11与引脚12通过电容C25接地。

电能计量芯片U5的引脚1与晶振Y2的一端连接，电能计量芯片U5的引脚24与晶振Y2的另一端连接。电能计量芯片U5的引脚6与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与电阻R30的一端、CPU的引脚17连接，电能计量芯片U5的引脚20与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电阻R35的一端、CPU的引脚20连接，电能计量芯片U5的引脚21与电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端与电阻R38的一端、CPU的引脚7连接，电能计量芯片U5的引脚22与电阻R33的一端连接，电阻R33的另一端与电阻R36的一端、CPU的引脚16连接，电阻R30的另一端与电阻R35的另一端、电阻R36的另一端、电阻R38的另一端接地。

电压传感器N2（HNV500T芯片）的引脚1和引脚3与电源电路连接，电压传感器N2的引脚4与电流传感器N3的引脚3与电源电路中的AC-DC电源电路U13的引脚7连接，电压传感器N2的引脚2与引脚6接地，电压传感器N2的引脚5与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端和二极管D1的阴极端、二极管D3的阳极端、电容C20的一端、电容C8的一端、电能计量芯片U5的引脚9连接，电阻R7的一端接地，电阻R7的另一端和二极管D1的阳极端、二极管D3的阴极端、电容C21的一端、电容C8的另一端、电能计量芯片U5的引脚10连接，电容C20的另一端与电容C21的另一端接地。

电流传感器N3（HNC-200B芯片）的引脚1接地，电流传感器N3的引脚2与电阻R27的一端、电阻R8的一端连接，电阻R27的另一端与电阻R9的一端接地，电阻R8的另一端和二极管D2的阴极端、二极管D4的阳极端、电容C22的一端、电容C9的一端、电能计量芯片U5的引脚15连接，电阻R9的另一端和二极管D2的阳极端、二极管D4的阴极端、电容C23的一端、电容C9的另一端、电能计量芯片U5的引脚16连接，电容C22的另一端与电容C23的另一端接地。

参照图1和图5，电源电路50为CPU、恒流输出模块、检测电路提供工作所需电源。输入总电源的L端、N端、EARTH端分别连接接插件J2（KF103-3P）的引脚1、引脚3、引脚2，接插件J2的引脚1与保险丝FU1的一端连接，接插件J2的引脚2与 AC-DC电源电路U13（HD022芯片）的引脚1连接，接插件J2的引脚3与压敏电阻V2的一端、AC-DC电源电路U13的引脚2连接，保险丝FU1的另一端与热敏电阻V1的一端连接，热敏电阻V1的另一端与压敏电阻V2的另一端、AC-DC电源电路U13的引脚3连接。

AC-DC电源电路U13的引脚5与三端稳压器U8（78M05芯片）的引脚1、稳压管Z1的负端、电容C26的正端、电容C15的一端连接，三端稳压器U8的引脚3与电容C27的正端、电容C3的一端、三端稳压器U4（LM1117芯片）的引脚3连接，三端稳压器U4的引脚2与电容C17的正端、电容C5的一端、电容C6的一端、电容C7的一端连接。

AC-DC电源电路U13的引脚4与稳压管Z1的正端、电容C26的负端、电容C15的另一端、三端稳压器U8的引脚2、电容C27的负端、电容C3的另一端、三端稳压器U4的引脚1、电容C17的负端、电容C5的另一端、电容C6的另一端、电容C7的另一端共同接地。

参照图1和图6，通讯模块60（芯片编号为U7）与CPU电连接，该通讯模块实现CPU和外接通讯设备进行通讯信息交换，通过外接通讯产品以通讯的方式远程调节照明灯具。所述通讯模块ZIGBEE模块，或者串口RS232模块，或者RS485模块，本实施方式中通讯模块采用ZM2410系统的ZIGBEE模块。通讯模块的引脚1与电源电路中的电容C27的正端连接，通讯模块的引脚2与引脚11脚均接地，通讯模块的引脚6与CPU的引脚32连接，通讯模块的引脚7与CPU的引脚31连接。

参照图1，存储器70与CPU电连接，根据预制的程序存储信息。显示模块80与CPU电连接。显示模块接收CPU的信号，显示相关信息，并把工作状态发送给CPU。

实施方式二

本发明的另一种照明灯具恒流驱动装置，包括输入模块，用于发出开启或关闭该照明灯具恒流驱动装置的指令，以及发出调整照明灯具亮度的指令；以及与输入模块电连接的恒流输出模块，根据预制的解析方式，解析出灯具工作状态，输出恒定电流控制灯具亮度；以及电源电路，为恒流输出模块提供工作所需电源。该实施方式对于不需要CPU、通讯模块、检测电路的应用，由输入模块输出电压直接连接恒流输出模块中的N1的EN/DIM管脚，从而实现有效控制。本实施方式电路结构上相对于实施方式一的结构更为简单，成本也较低，但实现电流的调控方式不如实施方式一智能。

参照图7，本发发明的串联灯具照明系统，包括照明灯具恒流驱动装置以及串联在一起的若干个灯座90，所述照明灯具恒流驱动装置为上述两种实施方式中的任意一种。位于首尾的两个灯座连接于照明灯具恒流驱动装置的恒流输出模块的输出端，每个灯座90上连接一个照明灯具100。本发明中的灯座90保持照明灯具100的位置，使灯具和电源相连接；且在照明灯具发生故障时，保证电流顺利通过，保持整个控制回路连接正常。

Claims

1.照明灯具恒流驱动装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的照明灯具恒流驱动装置，其特征在于，还包括与CPU电连接的通讯模块，该通讯模块实现CPU和外接通讯设备进行通讯信息交换，通过外接通讯产品以通讯的方式发出远程调节指令。

3. 根据权利要求2所述的照明灯具恒流驱动装置，其特征在于，所述通讯模块ZIGBEE模块，或者串口RS232模块，或者RS485模块。

4.根据权利要求1所述的照明灯具恒流驱动装置，其特征在于，还包括与CPU电连接的存储器，根据预制的程序存储信息。

5.根据权利要求1所述的照明灯具恒流驱动装置，其特征在于，还包括与CPU电连接的显示模块。

6.根据权利要求1所述的照明灯具恒流驱动装置，其特征在于，所述输入模块为机械式开关，或者触摸屏，或者声音控制模块，或者照度感应模块，或者红外感应模块，或者振动感应模块。

7.根据权利要求1所述的照明灯具恒流驱动装置，其特征在于，恒流输出模块包括MP24833芯片（N1），MP24833芯片（N1）的第三引脚与第二电阻（R2）的一端、第三电阻（R3）的一端连接，MP24833芯片的第七引脚与第二电容（C2）的一端连接，MP24833芯片的第八引脚与第二电容（C2）的另一端、第一二极管（V1）的阴端、第一电感（L1）的一端连接，第一电感（L1）的另一端、第三电容（C3）的另一端与第三电阻（R3）的另一端连接，MP24833芯片的第四引脚与第一电阻（R1）的一端连接，第一电阻（R1）和第二电阻（R2）的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的照明灯具恒流驱动装置，其特征在于，所述检测电路包括电压传感器、电流传感器、电能计量芯片以及总线驱动芯片，电压传感器、电流传感器以及总线驱动芯片分别与电能计量芯片连接。

9.照明灯具恒流驱动装置，其特征在于，包括：

电源电路，为恒流输出模块提供工作所需电源。

10.串联灯具照明系统，其特征在于，包括照明灯具恒流驱动装置以及串联在一起的若干个灯座，位于首尾的两个灯座连接于照明灯具恒流驱动装置的恒流输出模块的输出端，每个灯座上连接一个照明灯具。