CN103281849A - 一种led照明灯调光装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种LED照明灯调光装置，由LED照明灯亮度控制单火线给定单元、LED照明灯亮度控制调节单元、LED照明灯亮度控制驱动单元组成；一种LED照明灯调光方法，采用控制双向晶闸管正负半波是否移相触发的方法，以单火线方式给出LED照明灯亮度增加控制信号或者是亮度减小控制信号，由微控制器对亮度控制信号进行识别，微控制器输出占空比可调的PWM信号控制LED照明灯亮度在0％至100％之间以1％的步进值改变。所述装置无需遥控器，无需控制线，也不用重新敷设电源线，可以实现普通照明灯的替代升级。

Description

一种LED照明灯调光装置和方法

技术领域

本发明涉及一种照明灯具技术，尤其是一种LED照明灯的无级调光装置和方法。

背景技术

由于LED照明灯的非线性特性，LED照明灯的亮度不能采用调节电压的方式来实现。

采用可控恒流源来调节LED照明灯的亮度时，工作电流的改变会带来LED照明灯的色谱偏移，同时，低亮度下LED照明灯负载电流也变得很低，会使可控恒流源效率降低及温升增高，损耗在驱动芯片上的功耗越大，从而会损害恒流源及LED光源的寿命。

采用PWM（脉宽调制）调光方式控制LED照明灯亮度，可以避免调压方式和调电流方式带来的问题。目前常用的LED照明灯调光方法有三种：

一是采用遥控器控制。LED照明灯控制电路装有遥控器接收装置，可以通过遥控器对LED照明灯进行有级调光或者是无级调光，其缺点是一个LED照明灯需要配备一个遥控器，造成遥控器数量多，管理麻烦，成本也偏高。

二是采用数字控制技术。例如，采用DALI（数字可寻址的照明接口）技术，DALI系统软件可对同一强电回路或不同回路上的单个或多个LED照明灯具进行独立寻址，通过DALI系统软件对单灯或任意的灯组进行精确的调光及开关控制。该方案技术先进，但成本很高，系统除需要布设电力线外，还需要布设控制线。

三是采用单火线开关通断控制技术。例如，采用NU102专用芯片，即可利用普通墙面开关在规定的时间内的开关动作，实现LED照明灯的亮度调节。但该方法只能提供4档LED照明灯的调节亮度，且开关动作有时间要求。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种在不改变现有照明线路布线的情况下，利用单火线对LED照明灯进行无级调光的装置和方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种LED照明灯调光装置，由LED照明灯亮度控制单火线给定单元、LED照明灯亮度控制调节单元、LED照明灯亮度控制驱动单元组成，其特征在于：

所述LED照明灯亮度控制单火线给定单元设有单火线输入端、单火线输出端，所述单火线输入端连接至交流电源火线。

所述LED照明灯亮度控制调节单元设有火线输入端、零线输入端、PWM亮度控制信号输出端，其中，所述火线输入端连接至单火线给定单元的单火线输出端，所述零线输入端连接至交流电源零线。

所述交流电源为单相220V交流电。

所述LED照明灯亮度控制驱动单元设有火线输入端、零线输入端、PWM亮度控制信号输入端，其中，所述火线输入端连接至单火线给定单元的单火线输出端，所述零线输入端连接至交流电源零线，所述PWM亮度控制信号输入端连接至所述LED照明灯亮度控制调节单元的PWM亮度控制信号输出端。

所述LED照明灯亮度控制调节单元设有参考地并连接至公共参考地，所述LED照明灯亮度控制驱动单元设有参考地并连接至公共参考地。

所述LED照明灯亮度控制单火线给定单元由第一二极管、第二二极管、亮度增加开关、亮度减小开关、双向晶闸管、双向触发二极管、第一电阻组成；所述亮度增加开关的静触头、亮度减小开关的静触头、双向晶闸管的第一电极、第一电阻的一端联结后连接至所述单火线输入端，所述亮度增加开关的动触头连接至所述第一二极管阳极，所述亮度减小开关的动触头连接至所述第二二极管阴极，所述第一二极管阴极、第二二极管阳极、双向晶闸管第二电极联结后连接至所述单火线输出端，所述第一电阻的另外一端与所述双向触发二极管串联后连接至所述双向晶闸管的控制极。

所述LED照明灯亮度控制调节单元由微控制器、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一稳压管、第二稳压管、第三稳压管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、晶体振荡器组成；所述第三二极管阴极、第四二极管阴极、第一电容正极、第二电阻的一端联结在一起；所述第二电阻的另外一端与所述第一稳压管阴极联结后连接至微控制器的电源正输入端；所述第三二极管阳极、第五二极管阳极联结后连接至所述火线输入端；所述第四二极管阳极、第六二极管阳极联结后连接至所述零线输入端；所述第五二极管阴极连接至所述第三电阻的一端；所述第六二极管阴极连接至所述第四电阻的一端；所述第三电阻的另外一端与所述第二稳压管阴极联结后连接至微控制器的第一捕捉比较输入端；所述第四电阻的另外一端与所述第三稳压管阴极联结后连接至微控制器的第二捕捉比较输入端；所述第一稳压管阳极、第二稳压管阳极、第三稳压管阳极、第一电容负极连接至所述公共参考地；所述晶体振荡器两端分别连接至微控制器的振荡信号输入端和振荡信号输出端；微控制器的PWM输出端连接至所述PWM亮度控制信号输出端；所述微控制器的电源负输入端连接至所述公共参考地。

所述LED照明灯亮度控制驱动单元由LED驱动器、第七二极管、第八二极管、第九二极管、第十二极管、第二电容、第三电容、第四电容、电感、第四稳压管、开关管、第五电阻、第六电阻组成，其中，所述第七二极管、第八二极管、第九二极管、第十二极管组成单相桥式整流电路；所述单相桥式整流电路的2个交流输入端分别连接至所述火线输入端、零线输入端；所述单相桥式整流电路的直流输出负端连接至所述公共参考地；所述单相桥式整流电路的直流输出正端连接至所述第二电容正极、第三电容的一端、LED驱动器的电源输入端、电感的一端、第四稳压管阴极；LED驱动器的地输入端连接至所述公共参考地；所述第二电容负极、第三电容的另一端连接至所述公共参考地；所述第四稳压管阳极与开关管的漏极联结后作为大功率LED照明灯的负极性连接端；所述电感的另外一端作为大功率LED照明灯的正极性连接端；所述开关管的源极与第五电阻一端联结后连接至所述驱动器的电流检测端；所述第五电阻的另一端连接至所述公共参考地；所述开关管的栅极连接至所述LED驱动器的驱动端；所述第六电阻的一端连接至所述LED驱动器的振荡频率控制端、另一端连接至所述公共参考地；所述第四电容正极连接至所述LED驱动器的控制电压输出端和线性电流控制端、负极连接至所述公共参考地；所述LED驱动器的使能控制端为所述PWM亮度控制信号输入端。

所述LED驱动器型号为HV9910。

所述微控制器型号为MSP430G2553。

所述LED照明灯是多个大功率LED照明灯的同向串联，串联后的LED照明灯阳极连接至所述大功率LED照明灯的正极性连接端、阴极连接至所述大功率LED照明灯的负极性连接端。

由上述装置实现的LED照明灯调光方法，包括：

当按下亮度增加开关时，单火线输出端的负半波电压波形与单火线输入端的正弦电压负半波波形一致；单火线输出端在交流电源正半波输出移相角为18°，导通角为162°，导通时间为9ms的LED照明灯亮度增加控制信号；所述LED照明灯亮度增加控制信号由正半波整流和限幅电路转换为9ms宽的高电平脉冲信号后，被送至微控制器的第一捕捉比较输入端；当亮度增加开关没有被按下时，单火线输出端的电压波形和单火线输入端的电压波形一致，为正弦波，此时被送至微控制器的第一捕捉比较输入端的高电平脉冲信号宽度是10ms。

当按下亮度减小开关时，单火线输出端的正半波电压波形与单火线输入端的正弦电压正半波波形一致；单火线输出端在交流电源负半波输出移相角为18°，导通角为162°，导通时间为9ms的LED照明灯亮度减小控制信号；所述LED照明灯亮度减小控制信号由负半波整流和限幅电路转换为9ms宽的高电平脉冲信号后，被送至微控制器的第二捕捉比较输入端；当亮度减小开关没有被按下时，单火线输出端的电压波形和单火线输入端的电压波形一致，为正弦波，此时被送至微控制器的第二捕捉比较输入端的高电平脉冲信号宽度是10ms。

所述LED照明灯亮度控制驱动单元具有PWM亮度控制输入功能，LED照明灯的亮度控制调节通过在所述微控制器中运行程序实现，改变微控制器输出的PWM亮度控制信号的占空比，即可改变LED照明灯亮度，具体步骤是：

步骤一，初始化；

步骤二，接收亮度控制信号；

步骤三，判断亮度增加或者亮度减小控制信号是否有效，如果无效，回到步骤二；如果有有效的亮度增加或者亮度减小信号，进入步骤四；

步骤四，增加或者减小LED照明灯亮度后返回步骤二。

所述步骤二，接收亮度控制信号，具体方法是，由所述微控制器测量从所述第一捕捉比较输入端输入的LED照明灯亮度增加控制信号高电平脉冲宽度，作为判断亮度增加控制信号是否有效的依据；由所述微控制器测量从所述第二捕捉比较输入端输入的LED照明灯亮度减小控制信号高电平脉冲宽度，作为判断亮度减小控制信号是否有效的依据。

所述步骤三，判断亮度增加或者亮度减小控制信号是否有效，具体方法是，所述LED照明灯亮度增加控制信号高电平脉冲宽度小于9.5ms时，亮度增加控制信号有效；所述LED照明灯亮度减小控制信号高电平脉冲宽度小于9.5ms时，亮度减小控制信号有效。

所述步骤四，增加或者减小LED照明灯亮度，所述增加LED照明灯亮度的具体方法是，所述有效的亮度增加控制信号每连续出现2次，将所述PWM亮度控制信号占空比增加1%，所述PWM亮度控制信号占空比的上限值是100%；所述减小LED照明灯亮度的具体方法是，所述有效的亮度减小控制信号每连续出现2次，将所述PWM亮度控制信号占空比减小1%，所述PWM亮度控制信号占空比的下限值是0%。

本发明的有益效果是，采用单火线方式控制LED照明灯亮度，无需遥控器，无需控制线，也不用重新敷设电源线，可以实现普通照明灯的替代升级；LED照明灯亮度可以在0％至100％之间以1％的步进值改变，相当于具有无级调光功能；单火线上的调光控制信号仅仅是在正半波或者是负半波进行移相导通，18°的移相角对LED照明灯的供电不会造成影响，调光过程中LED照明灯的亮度反映的是其实际的亮度。

附图说明

图1是本发明结构框图。

图2是本发明LED照明灯亮度控制单火线给定单元。

图3是本发明LED照明灯亮度控制调节单元。

图4是本发明LED照明灯亮度控制驱动单元。

图5是本发明LED照明灯亮度增加控制信号波形图。

图6是本发明LED照明灯亮度减小控制信号波形图。

图7是本发明LED照明灯亮度控制调节方法。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示的本发明结构框图，由LED照明灯亮度控制单火线给定单元100、LED照明灯亮度控制调节单元200、LED照明灯亮度控制驱动单元300组成。

所述LED照明灯亮度控制单火线给定单元100设有单火线输入端L1、单火线输出端U1，所述单火线输入端L1连接至交流电源火线；所述LED照明灯亮度控制调节单元200设有火线输入端U1、零线输入端N、PWM亮度控制信号输出端，所述火线输入端U1连接至单火线给定单元100的单火线输出端U1，所述零线输入端N连接至交流电源零线；所述LED照明灯亮度控制驱动单元300设有火线输入端U1、零线输入端N、PWM亮度控制信号输入端，所述火线输入端U1连接至单火线给定单元100的单火线输出端U1，所述零线输入端N连接至交流电源零线，所述PWM亮度控制信号输入端连接至所述LED照明灯亮度控制调节单元200的PWM亮度控制信号输出端，所述LED照明灯亮度控制调节单元200的参考地和LED照明灯亮度控制驱动单元300的参考地连接至公共参考地GND。

所述交流电源为单相220V交流电。

如图2所示，所述LED照明灯亮度控制单火线给定单元100由第一二极管D1、第二二极管D2、亮度增加开关S＋、亮度减小开关S－、双向晶闸管VT、双向触发二极管DB、第一电阻R1组成；所述亮度增加开关S＋的静触头、亮度减小开关S－的静触头、双向晶闸管VT的第一电极T1、第一电阻R1的一端联结后连接至单火线输入端L1，所述亮度增加开关S＋的动触头连接至所述第一二极管D1阳极，所述亮度减小开关S－的动触头连接至所述第二二极管D2阴极，所述第一二极管D1阴极、第二二极管D2阳极、双向晶闸管VT第二电极T2联结后连接至单火线输出端U1，所述第一电阻R1的另外一端与所述双向触发二极管DB串联后连接至所述双向晶闸管VT的控制极G。

如图3所示，LED照明灯亮度控制调节单元200由微控制器MCU、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第一稳压管DW1、第二稳压管DW2、第三稳压管DW3、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、晶体振荡器XT组成。所述第三二极管D3阴极、第四二极管D4阴极、第一电容C1正极、第二电阻R2的一端联结在一起；所述第二电阻R2的另外一端与第一稳压管DW1阴极联结后连接至微控制器MCU的电源正输入端VCC；所述第三二极管D3阳极、第五二极管D5阳极联结后连接至所述火线输入端U1；所述第四二极管D4阳极、第六二极管D6阳极联结后连接至所述零线输入端N；所述第五二极管D5阴极连接至第三电阻R3的一端；所述第六二极管D6阴极连接至第四电阻R4的一端；所述第三电阻R3的另外一端与所述第二稳压管DW2阴极联结后连接至微控制器MCU的第一捕捉比较输入端P2.0；所述第四电阻R4的另外一端与所述第三稳压管DW3阴极联结后连接至微控制器MCU的第二捕捉比较输入端P2.1；所述第一稳压管DW1阳极、第二稳压管DW2阳极、第三稳压管DW3阳极、第一电容C1负极连接至所述公共参考地GND；所述晶体振荡器XT两端分别连接至微控制器MCU的振荡信号输入端XIN和振荡信号输出端XOUT；微控制器MCU的PWM输出端P1.2连接至所述PWM亮度控制信号输出端；；所述微控制器MCU的电源负输入端VSS连接至所述公共参考地GND。

所述微控制器MCU型号为MSP430G2553。

如图4所示，LED照明灯亮度控制驱动单元300由LED驱动器HV9910、第七二极管D7、第八二极管D8、第九二极管D9、第十二极管D10、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、电感L、第四稳压管DW4、开关管VD、第五电阻R5、第六电阻R6组成。其中，第七二极管D7、第八二极管D8、第九二极管D9、第十二极管D10组成单相桥式整流电路；所述单相桥式整流电路的2个交流输入端分别连接至所述火线输入端U1、零线输入端N；所述单相桥式整流电路的直流输出负端连接至所述公共参考地GND；所述单相桥式整流电路的直流输出正端连接至所述第二电容C2正极、第三电容C3的一端、LED驱动器HV9910的电源输入端VIN、电感L的一端、第四稳压管DW4阴极；LED驱动器HV9910的地输入端GND连接至所述公共参考地GND；所述第二电容C2负极、第三电容C3的另一端连接至所述公共参考地GND；所述第四稳压管DW4阳极与开关管VD的漏极联结后作为大功率LED照明灯的负极性连接端LED－；所述电感L的另外一端作为大功率LED照明灯的正极性连接端LED＋；所述开关管VD的源极与第五电阻R5一端联结后连接至所述LED驱动器HV9910的LED电流检测端CS；所述第五电阻R5的另一端连接至所述公共参考地GND；所述开关管VD的栅极连接至所述LED驱动器HV9910的驱动端GATE；所述第六电阻R6的一端连接至所述LED驱动器HV9910的振荡频率控制端RT、另一端连接至所述公共参考地GND；所述第四电容C4正极连接至所述LED驱动器HV9910的控制电压输出端VDD和线性电流控制端LD、负极连接至所述公共参考地GND；所述LED驱动器HV9910的使能控制端PWM_D为所述PWM亮度控制信号输入端。

本实施例中，LED照明灯是多个大功率LED照明灯的同向串联，串联后的LED照明灯阳极连接至所述大功率LED照明灯的正极性连接端LED＋、阴极连接至所述大功率LED照明灯的负极性连接端LED－；串联起来的大功率LED照明灯数量可根据实际情况确定。

本实施例中，LED照明灯亮度控制单火线给定单元100用于替代普通的单火线墙面开关，LED照明灯亮度控制调节单元200和LED照明灯亮度控制驱动单元300与LED照明灯一起，组成可调光LED照明灯，代替普通的LED照明灯。

本实施例中， LED照明灯亮度控制驱动单元300中的LED驱动器采用宽电压输入的HV9910。LED驱动器也可以采用其他型号的器件，但所述其他型号的器件必须具有PWM调光控制功能。目前流行的LED驱动器大多具有PWM调光控制功能。

本发明所述装置的工作原理与方法如下：

⑴ 单火线LED照明灯亮度控制信号给定方法

如图2所示，亮度增加开关S＋、亮度减小开关S－都是动断开关。当亮度增加开关S＋、亮度减小开关S－都没有按下时，在交流电源正半波第一二极管D1导通，在交流电源负半波第二二极管D2导通，单火线输出端U1的电压波形和单火线输入端L1的电压波形一致，为正弦波。

当按下亮度增加开关S＋时，在交流电源负半波第二二极管D2仍然导通，单火线输出端U1的负半波电压波形与单火线输入端L1的正弦电压负半波波形一致；但此时交流电源正半波已不能经由第一二极管D1通过，只能通过由双向晶闸管VT、双向触发二极管DB、第一电阻R1组成的双向晶闸管触发电路构成回路；交流电源正半波开始时，电源电压小于双向触发二极管DB的转折电压，双向晶闸管VT不导通，当正向交流电源电压达到双向触发二极管DB的转折电压后，双向触发二极管DB导通，触发控制双向晶闸管VT导通，直到交流电源正半波结束，双向晶闸管VT截止；下一个交流电源正半波来临后，上述过程重复。按下亮度增加开关S＋后，单火线输出端U1在交流电源正半波输出LED照明灯亮度增加控制信号，控制信号波形如图5所示。

双向触发二极管DB的转折电压大小控制双向晶闸管VT的移相角，其转折电压小，则双向晶闸管VT的移相角小；其转折电压大，则双向晶闸管VT的移相角大。在本实施例中，交流电源为220V、双向触发二极管DB的转折电压为96V，双向晶闸管VT的移相角为18°，相应的正半波导通角是162°，对应的导通时间是9ms。增加双向触发二极管DB的转折电压，可以增大双向晶闸管VT的移相角，例如，双向触发二极管DB的转折电压为183V时，双向晶闸管VT的移相角为36°，相应的正半波导通角是144°，对应的导通时间是8ms，此时单火线输出端U1输出的LED照明灯亮度增加控制信号特征更加明显，容易识别，但正弦波波形对称性变差。双向晶闸管VT的最大移相角是90°。

当按下亮度减小开关S－时，在交流电源正半波第一二极管D1仍然导通，单火线输出端U1的正半波电压波形与单火线输入端L1的正弦电压正半波波形一致；负半波通过由双向晶闸管VT、双向触发二极管DB、第一电阻R1组成的双向晶闸管触发电路构成回路，工作原理与只按下亮度增加开关S＋时正半波的导通原理一样。由于双向触发二极管DB具有对称性，在本实施例中，相应的负半波导通角也是162°，对应的导通时间是9ms，此时在单火线输出端U1在交流电源负半波输出LED照明灯亮度减小控制信号，控制信号波形如图6所示。

⑵ 单火线LED照明灯亮度控制信号接收转换方法

如图3、图4所示，公共参考地GND为所示LED照明灯亮度控制驱动单元300中单相桥式整流电路的直流输出负端。

第五二极管D5、第三电阻R3、第二稳压管DW2组成正半波整流和限幅电路，在交流电源负半波，火线输入端U1电位低于公共参考地GND，第五二极管D5截止；在交流电源正半波，亮度增加开关S＋没有被按下时，火线输入端U1电位高于公共参考地GND，第五二极管D5导通，经过第三电阻R3限流、第二稳压管DW2限幅后，在第二稳压管DW2阴极得到宽度接近10ms的高电平脉冲信号；当亮度增加开关S＋被按下后，实施例的火线输入端U1正半波导通角后移，此时在第二稳压管DW2阴极得到的高电平脉冲信号宽度变窄为9ms，该宽度变窄的高电平脉冲信号为转换后的有效LED照明灯亮度增加控制信号。

第六二极管D6、第四电阻R4、第三稳压管DW3组成负半波整流和限幅电路，在交流电源正半波，零线输入端N电位低于公共参考地GND，第六二极管D6截止；在交流电源负半波，亮度减小开关S－未被按下时，零线输入端N电位高于公共参考地GND，第六二极管D6导通，经过第四电阻R4限流、第三稳压管DW3限幅后，在第三稳压管DW3阴极得到宽度接近10ms的高电平脉冲信号；亮度减小开关S－被按下后，实施例的火线输入端U1负半波导通角后移，此时在第三稳压管DW3阴极得到的高电平脉冲信号宽度变窄为9ms，该宽度变窄的高电平脉冲信号为转换后面的有效LED照明灯亮度减小控制信号。

⑶ LED照明灯亮度控制调节方法

LED照明灯的亮度控制调节由所述微控制器MCU执行。LED照明灯亮度增加控制信号被连接至微控制器MCU的第一捕捉比较输入端P2.0，LED照明灯亮度减小控制信号被连接至微控制器MCU的第二捕捉比较输入端P2.1；所述LED照明灯亮度控制驱动单元300具有PWM亮度控制输入功能，改变所述微控制器MCU从PWM输出端P1.2输出的PWM亮度控制信号的占空比，即可改变LED照明灯亮度。如图7所示是LED照明灯亮度控制调节方法，所述LED照明灯亮度控制调节方法通过在所述微控制器MCU中运行的程序实现，具体步骤是：

步骤一，初始化；

步骤二，接收亮度控制信号；具体方法是，由所述微控制器MCU测量从所述第一捕捉比较输入端P2.0输入的LED照明灯亮度增加控制信号高电平脉冲宽度，作为判断亮度增加控制信号是否有效的依据；由所述微控制器MCU测量从所述第二捕捉比较输入端P2.1输入的LED照明灯亮度减小控制信号高电平脉冲宽度，作为判断亮度减小控制信号是否有效的依据。

步骤三，判断亮度增加或者亮度减小控制信号是否有效，如果无效，回到步骤二；如果有有效的亮度增加或者亮度减小信号，进入步骤四；具体方法是，所述LED照明灯亮度增加控制信号高电平脉冲宽度小于9.5ms时，亮度增加控制信号有效；所述LED照明灯亮度减小控制信号高电平脉冲宽度小于9.5ms时，亮度减小控制信号有效。

步骤四，增加或者减小LED照明灯亮度后返回步骤二；增加LED照明灯亮度的具体方法是，所述有效的亮度增加控制信号每连续出现2次，所述PWM亮度控制信号占空比增加1%，所述占空比的上限值是100%；减小LED照明灯亮度的具体方法是，所述有效的亮度减小控制信号每连续出现2次，所述PWM亮度控制信号占空比减小1%，所述占空比的下限值是0%。

控制所述LED照明灯亮度从0%增加到100%最快需要10s。按下亮度增加开关S＋并保持时，有效的亮度增加控制信号连续出现，每出现1次的时间间隔是50ms，每连续出现2次的时间间隔是100ms，即每100ms可以将PWM亮度控制信号占空比增加1%，从0%到100%需要10s时间。同样，控制所述LED照明灯亮度从100%减小到0%最快也需要10s时间。

本发明所述装置具有如下特点：

① 采用单火线方式控制LED照明灯亮度，无需遥控器，无需控制线，也不用重新敷设电源线；

② LED照明灯亮度可以在0％至100％之间以1％的步进值改变，相当于具有无级调光功能；

③ 单火线上的调光控制信号仅仅是在正半波或者是负半波进行移相导通，18°的移相角对LED照明灯的供电不会造成影响，调光过程中LED照明灯的亮度反映的是其实际的亮度。

Claims (9)

1.一种LED照明灯调光装置，由LED照明灯亮度控制单火线给定单元、LED照明灯亮度控制调节单元、LED照明灯亮度控制驱动单元组成，其特征在于：

所述LED照明灯亮度控制单火线给定单元设有单火线输入端、单火线输出端，所述单火线输入端连接至交流电源火线；

所述LED照明灯亮度控制调节单元设有火线输入端、零线输入端、PWM亮度控制信号输出端，其中，所述火线输入端连接至单火线给定单元的单火线输出端，所述零线输入端连接至交流电源零线；

所述交流电源为单相220V交流电；

所述LED照明灯亮度控制驱动单元设有火线输入端、零线输入端、PWM亮度控制信号输入端，其中，所述火线输入端连接至单火线给定单元的单火线输出端，所述零线输入端连接至交流电源零线，所述PWM亮度控制信号输入端连接至所述LED照明灯亮度控制调节单元的PWM亮度控制信号输出端；

所述LED照明灯亮度控制调节单元设有参考地并连接至公共参考地，所述LED照明灯亮度控制驱动单元设有参考地并连接至公共参考地；

所述LED照明灯亮度控制单火线给定单元由第一二极管、第二二极管、亮度增加开关、亮度减小开关、双向晶闸管、双向触发二极管、第一电阻组成；所述亮度增加开关的静触头、亮度减小开关的静触头、双向晶闸管的第一电极、第一电阻的一端联结后连接至所述单火线输入端，所述亮度增加开关的动触头连接至所述第一二极管阳极，所述亮度减小开关的动触头连接至所述第二二极管阴极，所述第一二极管阴极、第二二极管阳极、双向晶闸管第二电极联结后连接至所述单火线输出端，所述第一电阻的另外一端与所述双向触发二极管串联后连接至所述双向晶闸管的控制极；

所述LED照明灯亮度控制调节单元由微控制器、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一稳压管、第二稳压管、第三稳压管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、晶体振荡器组成；所述第三二极管阴极、第四二极管阴极、第一电容正极、第二电阻的一端联结在一起；所述第二电阻的另外一端与所述第一稳压管阴极联结后连接至微控制器的电源正输入端；所述第三二极管阳极、第五二极管阳极联结后连接至所述火线输入端；所述第四二极管阳极、第六二极管阳极联结后连接至所述零线输入端；所述第五二极管阴极连接至所述第三电阻的一端；所述第六二极管阴极连接至所述第四电阻的一端；所述第三电阻的另外一端与所述第二稳压管阴极联结后连接至微控制器的第一捕捉比较输入端；所述第四电阻的另外一端与所述第三稳压管阴极联结后连接至微控制器的第二捕捉比较输入端；所述第一稳压管阳极、第二稳压管阳极、第三稳压管阳极、第一电容负极连接至所述公共参考地；所述晶体振荡器两端分别连接至微控制器的振荡信号输入端和振荡信号输出端；微控制器的PWM输出端连接至所述PWM亮度控制信号输出端；所述微控制器的电源负输入端连接至所述公共参考地。

2.根据权利要求1所述的LED照明灯调光装置，其特征在于：所述LED照明灯亮度控制驱动单元由LED驱动器、第七二极管、第八二极管、第九二极管、第十二极管、第二电容、第三电容、第四电容、电感、第四稳压管、开关管、第五电阻、第六电阻组成，其中，所述第七二极管、第八二极管、第九二极管、第十二极管组成单相桥式整流电路；所述单相桥式整流电路的2个交流输入端分别连接至所述火线输入端、零线输入端；所述单相桥式整流电路的直流输出负端连接至所述公共参考地；所述单相桥式整流电路的直流输出正端连接至所述第二电容正极、第三电容的一端、LED驱动器的电源输入端、电感的一端、第四稳压管阴极；LED驱动器的地输入端连接至所述公共参考地；所述第二电容负极、第三电容的另一端连接至所述公共参考地；所述第四稳压管阳极与开关管的漏极联结后作为大功率LED照明灯的负极性连接端；所述电感的另外一端作为大功率LED照明灯的正极性连接端；所述开关管的源极与第五电阻一端联结后连接至所述驱动器的电流检测端；所述第五电阻的另一端连接至所述公共参考地；所述开关管的栅极连接至所述LED驱动器的驱动端；所述第六电阻的一端连接至所述LED驱动器的振荡频率控制端、另一端连接至所述公共参考地；所述第四电容正极连接至所述LED驱动器的控制电压输出端和线性电流控制端、负极连接至所述公共参考地；所述LED驱动器的使能控制端为所述PWM亮度控制信号输入端。

3.根据权利要求2所述的LED照明灯调光装置，其特征在于：所述LED驱动器型号为HV9910。

4.根据权利要求2所述的LED照明灯调光装置，其特征在于：所述微控制器型号为MSP430G2553。

5.根据权利要求2所述的LED照明灯调光装置，其特征在于：所述LED照明灯是多个大功率LED照明灯的同向串联，串联后的LED照明灯阳极连接至所述大功率LED照明灯的正极性连接端、阴极连接至所述大功率LED照明灯的负极性连接端。

6.由权利要求1－5任一项所述装置实现的LED照明灯调光方法，其特征在于：

当按下亮度增加开关时，单火线输出端的负半波电压波形与单火线输入端的正弦电压负半波波形一致；单火线输出端在交流电源正半波输出移相角为18°，导通角为162°，导通时间为9ms的LED照明灯亮度增加控制信号；所述LED照明灯亮度增加控制信号由正半波整流和限幅电路转换为9ms宽的高电平脉冲信号后，被送至微控制器的第一捕捉比较输入端；当亮度增加开关没有被按下时，单火线输出端的电压波形和单火线输入端的电压波形一致，为正弦波，此时被送至微控制器的第一捕捉比较输入端的高电平脉冲信号宽度是10ms；

当按下亮度减小开关时，单火线输出端的正半波电压波形与单火线输入端的正弦电压正半波波形一致；单火线输出端在交流电源负半波输出移相角为18°，导通角为162°，导通时间为9ms的LED照明灯亮度减小控制信号；所述LED照明灯亮度减小控制信号由负半波整流和限幅电路转换为9ms宽的高电平脉冲信号后，被送至微控制器的第二捕捉比较输入端；当亮度减小开关没有被按下时，单火线输出端的电压波形和单火线输入端的电压波形一致，为正弦波，此时被送至微控制器的第二捕捉比较输入端的高电平脉冲信号宽度是10ms；

所述LED照明灯亮度控制驱动单元具有PWM亮度控制输入功能，LED照明灯的亮度控制调节通过在所述微控制器中运行程序实现，改变微控制器输出的PWM亮度控制信号的占空比，即可改变LED照明灯亮度，具体步骤是：

步骤一，初始化；

步骤二，接收亮度控制信号；

步骤三，判断亮度增加或者亮度减小控制信号是否有效，如果无效，回到步骤二；如果有有效的亮度增加或者亮度减小信号，进入步骤四；

步骤四，增加或者减小LED照明灯亮度后返回步骤二。

7.根据权利要求6所述的LED照明灯调光方法，其特征在于：所述步骤二，接收亮度控制信号，具体方法是，由所述微控制器MCU测量从所述第一捕捉比较输入端输入的LED照明灯亮度增加控制信号高电平脉冲宽度，作为判断亮度增加控制信号是否有效的依据；由所述微控制器测量从所述第二捕捉比较输入端输入的LED照明灯亮度减小控制信号高电平脉冲宽度，作为判断亮度减小控制信号是否有效的依据。

8.根据权利要求7所述的LED照明灯调光方法，其特征在于：所述步骤三，判断亮度增加或者亮度减小控制信号是否有效，具体方法是，所述LED照明灯亮度增加控制信号高电平脉冲宽度小于9.5ms时，亮度增加控制信号有效；所述LED照明灯亮度减小控制信号高电平脉冲宽度小于9.5ms时，亮度减小控制信号有效。

9.根据权利要求8所述的LED照明灯调光方法，其特征在于：所述步骤四，增加或者减小LED照明灯亮度，所述增加LED照明灯亮度的具体方法是，所述有效的亮度增加控制信号每连续出现2次，将所述PWM亮度控制信号占空比增加1%，所述PWM亮度控制信号占空比的上限值是100%；所述减小LED照明灯亮度的具体方法是，所述有效的亮度减小控制信号每连续出现2次，将所述PWM亮度控制信号占空比减小1%，所述PWM亮度控制信号占空比的下限值是0%。

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