CN103220861B - 一种基于储能方式的双线灯控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于景观照明技术领域，涉及一种基于储能方式的双线灯控系统，包括一个可控制电源电路和多个灯单元，每个灯单元上广播接收来自可控制电源电路上的二进制控制命令，以使得LED光源可以根据二进制控制命令而改变工作状态，仅用两根导线，传输能量的同时，也传递控制信息到每个灯单元，并由储能电路，在电压短暂失去的时候，提供给LED光源足够的电能。本发明提供了一种基于储能方式的双线灯控系统，具有储能功能，即使电源线上有通断，也不会影响LED灯的供电，还能在电源线上获取信息，然后控制改变每个灯的颜色，而且接线简单、成本大大降低，由此，LED灯光系统的大多数弊端基本解决。在景观照明技术领域中具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于照明控制技术领域，涉及一种基于储能方式的双线灯控系统。
背景技术
LED灯光在照明控制技术领域已走过十多年的历程，其控制技术也发展了几个阶段，各个阶段都解决了不少问题，同时又引出各自新的问题点。下面就LED控制技术的发展做进一步的探讨。
第一阶段、LED显示屏驱动控制模式转移过来的方式。
采用以串行移位通信方法，每个芯片级联，每个灯具级联。其中既有恒压驱动方式也有恒流驱动方式。该通信方式引出的问题是灯具上信号线过多，达到4或5条（包括地线），工程安装的时间成本与材料成本，也导致故障率的增加。特别是由于数据为弱信号未调制传输，使得传输距离、抗干扰能力都受到了相当的限制。
第二阶段、DMX512协议的RS485总线形式。
采用RS485芯片加单片机（MCU）的方式，形成一条总线上挂512个有效点的RS485并行系统，每个灯具用地址做编号以分别接收不同的数据，达到调光调色的目的。该方式相对第一阶段来说，减少了信号线的根数，基本消除了某灯具故障影响后续灯具的现象，信号传输距离比较远，灯与灯之间的距离不受几米，几十米的限制。但是这种方式也带来其他负面问题，首先是DMX解码器成本高，外购时不只高出一点，自己做又需要好的设计工程师，然后每个灯的编号，不编号自动定址又需要增加信号线，还有就是有时某个解码器出问题影响总线时问题查找困难，再有就是每个主控制器带灯数量有限，增加整个系统的硬件成本。这些负面问题也是影响DMX512系统大量使用的原因，只能用于一些中高端工程。
第三阶段、LED光源直接驱动，这种方式目前普遍应用于小功率的LED灯串上。这些电路简单，适合一般小功率灯串使用。但是存在几个问题，就是灯串不能单点对某个LED进行独立控制，其次是由于线路上的电源直接给LED供电，由于线路的线损，使得在末端的LED无法得到足够的电压，从而使得在整串上的LED不能有相同的亮度。而当LED为大功率管芯时，更无法通过这个结构获得对每颗LED管芯做到标准的恒流供电。
第四阶段、高频载波调制通信应用于LED灯光控制系统。
直流载波顾名思义就是在电源线上加载高频载波调制信号，传输信号，达到电源、信号同线传输目的，因此使用该系统的灯具无需信号线，只有电源线，高频信号不影响电源输送。光源部分从电源线上获取副载波信号，对其解析出相应的控制命令，对光源进行控制。
这样的结构构造复杂，实施成本高昂，还要受到电源线对地旁路的影响，特别是副载波的调制与解调设备成本高昂，因此在真实场合操作并非容易，目前并不能被推广。
发明内容
LED灯光控制系统的发展经历了不同的阶段，本发明针对现有技术中存在的缺陷，提供了一种基于储能方式的双线灯控系统，只需要两根电源线、而且不需要昂贵的解码器，具有储能功能，即使电源线上有通断，也不会影响LED灯的供电，还能在电源线上获取信息。而且接线简单、成本大大降低，由此，LED灯光系统的大多数弊端基本解决。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种基于储能方式的双线灯控系统，包括一个可控制电源电路和多个灯单元，每个灯单元上广播接收来自可控制电源电路上的二进制控制命令，以使得LED光源可以根据二进制控制命令而改变工作状态，仅用两根导线，传输能量的同时，也传递控制信息到每个灯单元，并由储能电路，在电压短暂失去的时候，提供给LED光源足够的电能。每个灯单元上的地址匹配成功后，控制电路接收电源线上的信号，发送给每个灯，改变所有或者某些灯的颜色、工作模式等。
作为优选，每个灯单元包含一个储能电路。在电源通断情况下均能维持灯的正常供电。
作为优选，每个灯单元包含一个零电平采样电路，零电平采样电路包括电压采样电路和单向通路，能保证在任何情况下，从电源线获取所需要的短暂断路的特征值。
作为优选，每个灯单元包含一个DC/DC电源变换电路，以使得在电源波动的情况下，给LED光源提供一个稳定的电源。
作为优选，可控制电源电路包括一个控制信号、一个直流电源和一个电子开关，根据控制信号的二进制编码来控制电子开关，使得直流电源输出的电压得到短暂的切断。
可控制电源电路接收电源线上的信号，可以通过控制器或接收遥控信号的装置对电源线上的信号进行接收。把接收的信号转换成系统上灯能识别的数据格式，包括灯的地址编码以及颜色等数据，控制电子开关对直流电源进行接通或断开。根据所要发送的数据，通过电子开关使电源快速通断，使电源输出带有短暂间隙的正常电源或无电压，通过这个暂停供电所形成的时间宽度，来表示“0”或“1”，以及数据的同步起始点。这样，两根电源线上就可以向多个灯提供带有缺口的电压，而尽管是带有缺口，对灯的正常使用不会有影响，因为经过储能电容滤波后，可以得到灯所需要的相对稳定的电源。
作为优选，可控制电源电路以广播方式发送给每个灯单元相同的数据信息，根据数据内容地址编码与每个灯单元所设置的地址编码匹配，以获得对相应的灯单元的控制。
作为优选，可控制电源电路的数据信号以无电压的持续长度来表示，或以相同的两个无电压缺口的间隔时间来表示。
作为优选，电子开关对直流电源接通或断开。
作为优选，每个灯单元包含一个极性整流电路，极性整流电路为桥式整流电路。极性整流电路，为一个全波整流的桥堆，从无极性的两根电源线上，检出固定极性的电源，使输出电压带有方波信号，因此，能在电压转换位置得到一个完整的方波信号，用于数据拾取。为了降低电压损耗，可采用肖特基二极管，在电源线上无电压供给时保持截止，防止电流倒灌。
作为优选，储能电路由一个或多个电容构成。电容为电解电容或超级电容。
本发明提供了一种基于储能方式的双线灯控系统，具有储能功能，即使电源线上有通断，也不会影响LED灯的供电，还能在电源线上获取信息，然后控制改变每个灯的颜色，而且接线简单、成本大大降低，由此，LED灯光系统的大多数弊端基本解决。本发明的一种基于储能方式的双线灯控系统，可以做到使用储能电路提供灯足够维持正常工作的电源，并从供电线路上拾取表示二进制数据的通断信号，从而单独控制LED灯，具有革命性的意义。在景观照明技术领域中具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明所述一种基于储能方式的双线灯控系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例
一种基于储能方式的双线灯控系统，如图1所示：包括一个可控制电源电路1和多个灯单元2，每个灯单元2上广播接收来自可控制电源电路1上的二进制控制命令，以使得LED光源28可以根据二进制控制命令而改变工作状态，仅用两根导线，传输能量的同时，也传递控制信息到每个灯单元2，并由储能电路23，在电压短暂失去的时候，提供给LED光源28足够的电能。
每个灯单元2包含一个储能电路23。
每个灯单元2包含一个零电平采样电路，零电平采样电路包括电压采样电路25和单向通路22，能保证在任何情况下，从电源线获取所需要的短暂断路的特征值。
每个灯单元2包含一个DC/DC电源变换电路24，以使得在电源波动的情况下，给LED光源28提供一个稳定的电源。
可控制电源电路1包括一个控制信号11、一个直流电源12和一个电子开关13，根据控制信号11的二进制编码来控制电子开关13，使得直流电源12输出的电压得到短暂的切断。
可控制电源电路1以广播方式发送给每个灯单元2相同的数据信息，根据数据内容地址编码与每个灯单元2所设置的地址编码匹配，以获得对相应的灯单元2的控制。
可控制电源电路1的数据信号以无电压的持续长度来表示，或以相同的两个无电压缺口的间隔时间来表示。
电子开关13对直流电源12接通或断开。
每个灯单元2包含一个极性整流电路21，极性整流电路21为桥式整流电路。
储能电路23由一个或多个电容构成。
每个灯单元2包括：极性整流电路21，从并联在两根电源线上，检出固定极性的电源，使输出电压带有方波特性；储能电路23，在电源因信号表示的短暂通断情况下，能提供足够的电能，并通过DC/DC变换向LED光源28提供正常的电量。同时，可控制电源电路1从电源线上获取脉冲间隔以转换成二进制信号，从而获得LED光源28的控制命令。
工作时，以广播方式接收二进制控制命令，根据控制信号11控制电子开关13，对直流电源12接通或断开，然后经过极性整流电路21，得到一个完整的方波信号，用于数据拾取，经过单向通路22和储能电路23，在电压短暂失去的时候，提供给LED光源28足够的电能，再经过DC/DC电源变换电路24和驱动电路27连接到LED光源28。极性整流电路21的输出端还经过电压采样电路25和数据处理单元26连接到驱动电路27，通过对驱动电路27的控制从而对LED光源28进行控制。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (1)
1.一种基于储能方式的双线灯控系统，包括一个可控制电源电路(1)和多个灯单元(2)，每个灯单元(2)上广播接收来自可控制电源电路(1)上的二进制控制命令，以使得LED光源(28)可以根据二进制控制命令而改变工作状态，其特征在于：仅用两根导线，传输能量的同时，也传递控制信息到每个灯单元(2)，并由储能电路(23)，在电压短暂失去的时候，提供给LED光源(28)足够的电能；每个灯单元(2)包含一个储能电路(23)；每个灯单元(2)包含一个零电平采样电路，零电平采样电路包括电压采样电路(25)和单向通路(22)，能保证在任何情况下，从电源线获取所需要的短暂断路的特征值；每个灯单元(2)包含一个DC/DC电源变换电路(24)，以使得在电源波动的情况下，给LED光源(28)提供一个稳定的电源；可控制电源电路(1)包括一个控制信号(11)、一个直流电源(12)和一个电子开关(13)，根据控制信号(11)的二进制编码来控制电子开关(13)，使得直流电源(12)输出的电压得到短暂的切断，然后经过极性整流电路(21)，得到一个完整的方波信号，用于数据拾取，经过单向通路(22)和储能电路(23)，在电压短暂失去的时候，提供给LED光源(28)足够的电能，再经过DC/DC电源变换电路(24)和驱动电路(27)连接到LED光源；极性整流电路(21)的输出端还经过电压采样电路(25)和数据处理单元(26)连接到驱动电路(27)，通过对驱动电路(27)的控制从而对LED光源(28)进行控制；可控制电源电路(1)以广播方式发送给每个灯单元(2)相同的数据信息，根据数据内容地址编码与每个灯单元(2)所设置的地址编码匹配，以获得对相应的灯单元(2)的控制；可控制电源电路(1)的数据信号以无电压的持续长度来表示，或以相同的两个无电压缺口的间隔时间来表示；电子开关(13)对直流电源(12)接通或断开；每个灯单元(2)包含一个极性整流电路(21)，极性整流电路(21)为桥式整流电路；储能电路(23)由一个或多个电容构成。
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