CN103108436A - 照明控制电路和照明控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明控制电路，包括驱动器、微控制器、具有至少第一、第二负载组的负载电路以及多个分别与相应负载组并联的开关，驱动器根据微控制器提供的第一控制信号输出总驱动电流，开关根据微控制器提供的第二控制信号接通或者断开，微控制器包括用于输出第一控制信号的第一信号发生器和用于输出第二控制信号的第二信号发生器，第一和第二信号发生器彼此同步以输出相同频率的第一PWM信号和第二PWM信号，第一、第二信号发生器设置为调光状态下分别输出占空比调整了一预定比例的第一PWM信号和占空比调整了相同比例的第二PWM信号。此外本发明还涉及一种照明控制方法。根据本发明的照明控制电路在调光状态下能够避免灯串闪烁的问题。

Description

照明控制电路和照明控制方法

技术领域

本发明涉及一种照明控制电路和一种照明控制方法。

背景技术

目前，混光的技术构思已经广泛地得到了应用以获得预定CCT和CRI的白光。同时，对于LED驱动器的设计提出了更高的要求，要求所述LED驱动器能够驱动多个灯串。

驱动多个灯串的电路如图1所示。该方案的优点是仅仅需要一个DC/DC转换器用于整个灯串，而在传统的应用方案中，DC/DC转换器的数量与LED灯串的数量是相同的。

如图1所示，在该方案中，设置了三个LED灯串LEDstring_1，LEDstring_2，LEDstring_3，用于混合出白光。其中PWM_1，PWM_2是两个PWM信号，用于控制通过LEDstring_1，LEDstring_2的电流，以在PWM模式下进行CCT调整。当PWM_1处于低电平时，输出电流可以流过LEDstring_1，但是当PWM_1处于高电平时，S1接通，短接LEDstring_1。PWM_DIM_all是另一个PWM信号，在PWM模式下通过控制总的输出电流Io来对于所有LED灯串的光进行调节。当PWM_DIM_all是高电平时，LED驱动器输出恒定的电流，但是一旦PWM_DIM_all是低电平时，LED驱动器停止输出电流。

上述系统在需要调光的时候产生问题，以下以LEDstring_1为例来说明该问题。如图2中的ch2所示，在非调光状态，PWM_DIM_all总是处于高电平，从而LED驱动器总是输出恒定的电流Io。ch1是PWM_1的具有初始占空比的波形，以控制LEDstring_1的电流。如图2中的波形ch3所示，流过LEDstring_1的电流被PWM__1线性控制。在调光状态，ch4是PWM_DIM_all的波形，其占空比被设定为逐个周期减小。而实际情况是，通过LEDstring_1的电流是与信号PWM_MOD成比例(参见即图2中的ch5)，其中PWM_MOD＝(！PWM_1)&&(PWM_DIM_all)。通过LEDstring_1的电流如图2中的ch6所示。可以看出，LEDstring_1的电流呈现出没有规律的分布并且可以看到闪烁。因此，如何解决PWM调光问题成为了迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种照明控制电路，其在调光状态下能够避免LED灯串闪烁的问题。

根据本发明，提供了一种照明控制电路，包括驱动器、微控制器、具有至少第一、第二负载组的负载电路以及多个分别与相应的负载组并联的开关，所述驱动器根据所述微控制器提供的第一控制信号输出用于负载电路的总驱动电流，并且所述开关根据微控制器提供的第二控制信号接通或者断开，其特征在于，所述微控制器包括用于输出作为第一控制信号的第一PWM信号的第一信号发生器以及用于输出作为第二控制信号的第二PWM信号的多个第二信号发生器，所述第一信号发生器和所述第二信号发生器彼此进行同步以输出具有相同频率的第一PWM信号和所述第二PWM信号，所述第一、第二信号发生器设置为调光状态下分别输出具有调整了一预定比例的占空比的所述第一PWM信号以及具有调整了相同的所述预定比例的占空比的第二PWM信号。

本发明的设计构思在于，希望各个负载组例如第一负载组LEDstring_1的工作电流与第一控制信号PWM_DIM_all成比例，即线性控制，以避免由此引起的闪烁。为此，首先将各个信号发生器同步化，以发生相同频率的信号。进一步在调光状态下，使得第一控制信号相对于例如非调光状态下的初始占空比调整了一预定比例的情况下，也能够使得第二控制信号相对于例如非调光状态下的其初始占空比调整了一预定比例即在初始占空比的基础上乘以所述预定比例以获得当前的占空比。这样，就实现了通过某个负载组例如LEDstring_1的电流与第一控制信号PWM_DIM_all成比例的线形变化，避免了闪烁。优选地，所述负载电路还包括第三负载组，所述第三负载组利用总驱动电流工作。第三负载组可以与第一负载组以及第二负载组不同，不并联开关，而是以总驱动电流工作。

优选地，所述第一负载组、第二负载组、第三负载组为发出不同颜色光的LED灯串。从而将三种负载组发出的光进行混合产生白光。

优选地，所述第一信号发生器在非调光状态下输出占空比为100％的第一PWM信号。而在调光状态下，则输出低于100％的占空比的第一PWM信号。

优选地，所述第一信号发生器和第二信号发生器利用同一同步信号进行同步，从而有利地实现第一控制信号和第二控制信号的同频率工作。

根据本发明的一个优选实施例，所述第一信号发生器接收调光指令并将所述调光指令的调整比例确定为所述预定比例。该调光指令直接来自于调光器或者来源于微控制器中设置的其它控制单元。

另外，本发明还提出一种照明控制方法。该方法包括以下步骤：a)初始化系统；b)启动用于输出控制用于多个彼此串联的负载组的总驱动电流的第一PWM信号的第一信号发生器和用于输出控制与各自的负载组并联的开关的第二PWM信号的多个第二信号发生器，并设定各自的信号的频率和初始占空比；c)将所述第一信号发生器和所述第二信号发生器进行频率同步；f)在调光状态下将所述第一PWM信号的初始占空比乘以预定的比例以获得第一PWM信号的占空比并将第二PWM信号的初始占空比乘以相同的所述预定的比例以获得第二PWM信号的占空比。通过第一信号发生器和第二信号发生器的输出的第一控制信号和第二控制信号的频率同步以及相对于原始占空比已调整了同一比例的占空比，避免了调光状态下的闪烁问题。

根据本发明的一个优选实施例，在所述步骤f)前，还包括步骤d)，在所述步骤d)中接收调光指令。优选地还包括步骤e)，在所述步骤e)中根据调光指令判断是否需要调光，如果需要则确定进入调光状态。执行占空比以同一调整比例进行更新。

根据本发明的一个优选实施例，在步骤e)后还包括步骤e’)，  在所述步骤e’)中获得所述调光指令的占空比并将该占空比的调整比例确定为所述步骤f)中的所述预定比例。从而第一PWM信号和第二PWM信号二者均根据调光指令的占空比相对于其初始占空比的调整比例来进行相同比例的调节。

根据本发明的照明控制电路以及照明控制方法确保在调光状态时也不会出现灯串的闪烁，从而获得了稳定良好的照明效果。

应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。在图中：

图1示出了现有技术中的照明控制电路的示意图；

图2示出了现有技术中的照明控制电路在非调光状态和调光状态时的各个信号的波形对比图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的照明控制电路的示意图；

图4示出根据本发明的一个实施例的照明控制电路在非调光状态和调光状态时的各个信号的波形对比图；

图5示出根据本发明的一个实施例的照明控制方法的流程示意图。

具体实施方式

图3示出了根据本发明的一个实施例的照明控制电路10的示意图。该照明控制电路10包括驱动器1、微控制器2。照明控制电路还包括具有至少第一、第二负载组LEDstring_1、LEDstring_2的负载电路以及多个分别与相应的负载组并联的开关S1、S2，驱动器1的驱动器接口接收微控制器2提供的第一控制信号，在该实施例中为第一PWM信号PWM_DIM_all并根据该第一控制信号输出用于负载电路的总驱动电流Io。在第一PWM信号PWM_DIM_all高电平的时候，驱动器1输出稳定的总驱动电流Io并且在低电平的时候停止输出总驱动电流Io。开关S1、S2根据微控制器2提供的第二控制信号(在该实施例中为第二PWM信号PWM_1、PWM_2)接通或者断开，第一、第二负载组LEDstring_1、LEDstring_2以相应的第一工作电流I_LED_string1，第二工作电流I_LED_string2工作。负载电路还可以包括第三负载组LEDstring_3，该第三负载组LEDstring_3的第三工作电流I_LED_string3是总驱动电流Io。所述第一负载组、第二负载组、第三负载组LEDstring_1、LEDstring_2、LEDstring_3为发出不同颜色光的LED灯串，以混合成白光。当然，在其它实施例中，也可以是数量不同的其它负载组。三个负载组仅仅是示例性。

微控制器2包括用于输出作为第一控制信号的第一PWM信号PWM_DIM_all的第一信号发生器PWM_DIM_allGenerator以及用于输出作为第二控制信号的第二PWM信号PWM_1、PWM_2的第二信号发生器PWM_1_Generator、PWM_2_Generator，第二信号发生器的数量可以与各个开关的数量相匹配。第一信号发生器PWM_DIM_allGenerator和第二信号发生器PWM_1_Generator、PWM_2_Generator彼此进行同步以输出具有相同频率的第一PWM信号PWM_DIM_all和所述第二PWM信号PWM_1、PWM_2，第一、第二信号发生器PWM_DIM_allGenerator、PWM_1_Generator、PWM_2_Generator设置为调光状态下分别输出占空比调整了一预定比例的第一PWM信号PWM_DIM_all以及占空比相同的所述预定比例的第二PWM信号PWM_1、PWM_2。调整后的占空比与原始占空比的比值即为所述预订比例。

在该实施例中，一个第一信号发生器PWM_DIM_allGenerator和两个第二信号发生器PWM_1_Generator、PWM_2_Generator都要进行同步，确保所输出的信号的频率相同。进一步在调光状态下，如果第一信号发生器PWM_DIM_allGenerator输出了一个相对于初始占空比的调整了一个预定比例的第一PWM信号PWM_DIM_all，那么第二信号发生器PWM_1_Generator、PWM_2_Generator也要同步，将第二信号发生器PWM_1_Generator、PWM_2_Generator所输出的第二PWM信号PWM_1，PWM_2的占空比同步更新，即将第二PWM信号PWM_1，PWM_2的占空比相对于其自身的初始占空比也调整一个预定的比例，也就是初始占空比乘以所述预定的比例获得调整后的占空比。

第一信号发生器PWM_DIM_allGenerator和两个第二信号发生器PWM_1_Generator、PWM_2_Generator的同步通过一个同步信号来实现。同步信号可以是直接来自调光器的同步指令或者是来自微控制器2的同步控制单元的同步指令。

图4示出根据本发明的一个实施例的照明控制电路在非调光状态和调光状态时的电流信号的波形对比图。图4中的图(a)为非调光状态下的第二PWM信号PWM_1、PWM_2和第一PWM信号PWM_DIM_all以及第一负载组的第一工作电流I_LED_string1，第二负载组的第二工作电流I_LED_string2，第三负载组的第三工作电流I_LED_string3的波形对比图，图4中的图(b)为调光状态下占空比的调整比例-预定比例D为50％的情况下第一PWM信号PWM_DIM_all，第二PWM信号PWM_1、PWM_2和第一负载组的第一工作电流I_LED_string1、第二负载组的第二工作电流I_LED_string2、第三负载组的第三工作电流I_LED_string3的波形对比图。由于第一PWM信号在非调光状态下的占空比为100％，因此在调光状态下，第一PWM信号的占空比等于非调光状态下的占空比乘以所述预定比例，即第一PWM信号PWM_DIM_all的占空比D_all＝D(0≤D＜100％)。两个第二PWM信号的占空比分别为D1＝D1_Init*D，D2＝D2_Init*D，其中D1_Init和D2_Init分别为初始占空比，数值大于0小于1。图4中的图(c)中占空比的调整比例-预定比例D为25％。从图4中(a)-(c)可以看出，即使在调光状态下，所有的负载组均可以线性地调光而不会产生无序和闪烁。

图5示出根据本发明的照明控制方法的流程示意图。首先，启动系统。接着初始化系统，包括系统时钟，GPIO等；然后启动用于输出控制用于多个彼此串联的负载组的总驱动电流的第一PWM信号的PWM模块即第一信号发生器和用于输出控制与各自的负载组并联的开关的第二PWM信号的PWM模块即多个第二信号发生器，并设定各信号发生器的频率和初始占空比；将所述第一信号发生器和所述第二信号发生器进行频率同步；接着确定进入调光状态以及确定预定的比例，为此接收调光指令；根据调光指令判断是否需要调光，如果需要则确定进入调光状态。获得所述调光指令的占空比并将该占空比的调整比例确定为预定的比例；在调光状态下将第一PWM信号的占空比计算为其初始占空比乘以预定的比例并将第二PWM信号的占空比计算为其初始占空比乘以相同的预定的比例；更新各个PWM模块即各个发生器的占空比。通过第一控制信号和第二控制信号的频率同步以及第一控制信号和第二控制信号的占空比的同一比例调整，避免了调光状态下的闪烁问题。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

参考标号

1     驱动器

2     微控制器

10    照明控制电路

D     预定比例

Io    总驱动电流

S1，S2，...    开关

LEDstring_1，...LEDstring_3       负载组

PWM_DIM_all                       第一PWM信号

PWM_DIM_allGenerator              第一信号发生器

PWM_1，PWM_2                      第二PWM信号

PWM_1_Generator，PWM_2_Generator  第二信号发生器

Claims (10)

1.一种照明控制电路(10)，包括驱动器(1)、微控制器(2)、具有至少第一、第二负载组(LEDstring_1，LEDstring_2，...)的负载电路以及多个分别与相应的负载组并联的开关(S1，S2，...)，所述驱动器(1)根据所述微控制器(2)提供的第一控制信号输出用于负载电路的总驱动电流(Io)，并且所述开关(S1，S2，...)根据微控制器(2)提供的相应的第二控制信号接通或者断开，其特征在于，所述微控制器(2)包括用于输出作为所述第一控制信号的第一PWM信号(PWM_DIM_all)的第一信号发生器(PWM_DIM_allGenerator)以及用于输出作为所述第二控制信号的第PWM信号(PWM_1，PWM_2)的多个第二信号发生器(PWM_1_Generator，PWM_2_Generator)，所述第一信号发生器(PWM_DIM_allGenerator)和所述第二信号发生器(PWM_1_Generator，PWM_2_Generator)彼此进行同步以输出具有相同频率的第一PWM信号(PWM_DIM_all)和所述第二PWM信号(PWM_1，PWM_2)，所述第一、第二信号发生器(PWM_DIM_allGenerator，PWM_1_Generator，PWM_2_Generator)设置为调光状态下分别输出具有调整了一预定比例的占空比的所述第一PWM信号(PWM_DIM_all)以及具有调整了相同比例的占空比的第二PWM信号(PWM_1，PWM_2)。

2.根据权利要求1所述的照明控制电路(10)，其特征在于，所述负载电路还包括第三负载组(LEDstring_3)，所述第三负载组利用总驱动电流(Io)工作。

3.根据权利要求2所述的照明控制电路(10)，其特征在于，所述第一负载组、第二负载组、第三负载组(LEDstring_1，...LEDstring_3)为发出不同颜色光的LED灯串。

4.根据权利要求1所述的照明控制电路(10)，其特征在于，所述第一信号发生器(PWM_DIM_allGenerator)在非调光状态下输出占空比为100％的第一PWM信号(PWM_DIM_all)。

5.根据权利要求1所述的照明控制电路(10)，其特征在于，所述第一信号发生器(PWM_DIM_allGenerator)和第二信号发生器(PWM_1_Generator，PWM_2_Generator)利用同一同步信号进行同步。

6.根据权利要求1所述的照明控制电路(10)，其特征在于，所述第一信号发生器(PWM_DIM_allGenerator)接收调光指令并将调光指令的占空比的调整比例设定为所述预定比例。

7.一种照明控制方法，其特征在于包括以下步骤：

a)初始化系统；

b)启动用于输出控制用于多个彼此串联的负载组(LEDstring_1，...LEDstring_n)的总驱动电流(Io)的第一PWM信号(PWM_DIM_all)的第一信号发生器(PWM_DIM_allGenerator)和用于输出控制与各自的负载组(LEDstring_1，...LEDstring_n)并联的开关(S1，S2，...)的第PWM信号(PWM_1，PWM_2)的多个第二信号发生器(PWM_1_Generator，PWM_2_Generator)，并设定各信号的频率和初始占空比；

c)将所述第一信号发生器(PWM_DIM_allGenerator)和所述第二信号发生器(PWM_1_Generator，PWM_2_Generator)进行频率同步；

f)在调光状态下将所述第一PWM信号(PWM_DIM_all)的初始占空比乘以预定的比例以获得第一PWM信号的占空比并将第二PWM信号(PWM_1，PWM_2)的初始占空比乘以相同的所述预定的比例以获得第二PWM信号的占空比。

8.根据权利要求7所述的照明控制方法，其特征在于，在所述步骤f)前，还包括步骤d)，在所述步骤d)中接收调光指令。

9.根据权利要求8所述的照明控制方法，其特征在于，在所述步骤d)后还包括步骤e)，在所述步骤e)中根据所述调光指令判断是否需要调光，如果需要则确定进入调光状态。

10.根据权利要求9所述的照明控制方法，其特征在于，在步骤e)后还包括步骤e)’，在所述步骤e)’中获得所述调光指令的占空比并将该占空比的调整比例确定为所述步骤f)中的所述预定比例。

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