CN103917022A - 基于电子开关管电力线载波的led灯控制调节装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电子开关管电力线载波的LED灯控制调节装置及方法，其特征在于，它包括调光调色控制驱动器和调光调色灯驱动电路，调光调色控制驱动器与调光调色灯驱动电路通过电力线连接，调光调色控制驱动器外接市电交流电源，包括MCU1和与MCU1连接的电子开关管，调光调色灯驱动电路包括MCU2和与MCU2连接的LED灯驱动电路，LED灯驱动电路连接有白色LED灯组和黄色LED灯组。本发明具有编码、解调电路简单，调光调色温效果好，成本低的特点，而且有很强的实用性。

Description

基于电子开关管电力线载波的LED灯控制调节装置及方法
技术领域
本发明涉及照明技术领域，更具体的是涉及一种LED灯的控制调节装置及方法。
背景技术
可调光，即能够根据客户要求，调整灯光亮度，从而影响室内光线明暗，衬托出不同的室内环境氛围。白炽灯和金卤灯在调光领域应用得比较广泛，但随着节能减排的不断推广，LED可调光在攻克了调光技术障碍后，开始呈现发展趋。目前的LED调光分为可控硅调光和场效应管调光两种，目前市场还是以可控硅调光技术为主。可控硅调光的工作原理是将输入电压的波形通过导通角切波之后，产生一个切向的输出电压波形。应用切向的原理，可减少输出电压的有效值，以此来降低普通负载(电阻负载)的功率。但是，目前的可控硅调光灯一般只具备调光功能，不能调色温，若要调节色温，还需要对控制电路进行重新设计，控制电路与灯具之间的各种信号传递和各色发光芯片需要单独对每组芯片进行控制，因而控制电路与灯具之间的连接线较多，安装十分不便。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种电路设计简单，操作方便的基于电子开关管电力线载波的LED灯控制调节装置。
本发明的另一目的是提供一种基于电子开关管的电力线载波的LED灯控制调节方法。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种基于电子开关管电力线载波的LED灯控制调节装置及方法，其特征在于，它包括调光调色控制驱动器和调光调色灯驱动电路，调光调色控制驱动器与调光调色灯驱动电路通过电力线连接，调光调色控制驱动器外接市电交流电源，包括MCU1和与MCU1连接的电子开关管，调光调色灯驱动电路包括MCU2和与MCU2连接的LED灯驱动电路（包括恒流输出与PWM输出），驱动电路连接有至少两组不同光色的LED灯组。
作为上述方案的进一步说明，所述LED灯组包括白色LED灯组和黄色LED灯组，白色LED灯组和黄色LED灯组分别包括相互串并联的多个LED灯，与调光调色灯驱动电路连接。
一种基于电子开关管电力线载波的LED灯控制调节方法，它是由调光调色控制驱动器通过设定电子开关管的通断来决定对调色温灯进行供电，调制信号时，由调光调色控制驱动器通过控制电子开关管的导通角来对交流电源进行调制，经过调制的电压由调光调色灯驱动电路同步脉冲检测，以识别出相关的调制信息，再进行解码及校验，获取控制的数据编码；解码后的数据经MCU发出驱动指令到LED灯驱动电路，由LED灯驱动电路，分别按比例控制不同光色LED的输出比例，从而达到调光调色的效果。
所述LED灯驱动电路分别按比例控制白光和黄光的输出比例。
在所述调制信号过程前，即在常态AC220V电压输出时，由调光调色灯驱动电路的同步脉冲检测宽度为T0；在所述调制信号过程中，是对AC220V电源进行调制导通角或通断的输出；由调光调色灯驱动电路的同步脉冲检测，检测到宽度较原来宽的脉冲，设宽度为T1，以T1宽度代表为1,T0宽度代表信息0，通过这种二进制码序列传递信号，并进行二进制码序列信号解码为亮度、色温信息数据，由MCU发出驱动指令到LED灯驱动电路，分别按比例控制白色LED灯组与黄色LED灯组的输出比例。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
本发明采用采用电子开关管，对电力线进行导通角控制，进而产品信号编码序列，对带有开关电源的双色灯进行亮度、色温的调节控制，打破传统调光灯不能调节色温的现况，而且无需另外接入连接控制线，编码、解调电路简单，调光调色温效果好，成本低，有很强的实用性。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明的LED灯控制调节装置电路原理图；
图3为本发明的交流电未调制前的波形图；
图4为本发明的未调制前同步脉冲的波形图；
图5为本发明的交流电调制波形图；
图6为本发明的调光调色灯驱动电路的同步脉冲检测的波形图；
图7为本发明的实施例2的交流电调制波形图；
图8为本发明的实施例2的调光调色灯驱动电路的同步脉冲检测的波形图；
图9为本发明的实施例3的交流电调制波形图；
图10为本发明的实施例3的调光调色灯驱动电路的同步脉冲检测的波形图。
附图标记说明：1、调光调色控制驱动器1-1、MCU11-2、电子开关管1-3、过零检测电路2、调光调色灯驱动电路2-1、MCU22-2、LED灯驱动电路2-3、白色LED灯组2-4、黄色LED灯组。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的具体实施方案作进一步的详述。
实施例1
如图1和图2所示，本发明是一种基于电子开关管电力线载波的LED灯控制调节装置，它包括调光调色控制驱动器1和调光调色灯驱动电路2，调光调色控制驱动器1与调光调色灯驱动电路2通过电力线3连接，调光调色控制驱动器1外接市电交流电源，包括MCU11-1和与MCU11-1连接的电子开关管1-2，电子开关管一般采用可控硅或场效应管，本实施例采用的是可控硅。MCU1连接有过零检测电路1-3，过零检测电路为给MCU1提供一个标准，这个标准的起点是零电压，可控硅导通角的大小就是依据这个标准。调光调色灯驱动电路包括MCU22-1和与MCU22-1连接的LED灯驱动电路2-2，LED灯驱动电路包括恒流源驱动及PWM电压驱动电路，由于恒流源驱动及PWM电压驱动电路在电子领域应用较为广泛，本实施例在此不作详述。LED灯驱动电路连接有白色LED灯组2-3和黄色LED灯组2-4。其中，白色LED灯组和黄色LED灯组分别包括相互并联的多个LED灯，每组LED灯组的多个LED灯并联连接后与调光调色灯驱动电路连接。
基于电子开关管的电力线载波的LED灯控制调节方法，它是由调光调色控制驱动器通过设定可控硅的通断来决定对调色温灯进行供电，调制信号时，由调光调色控制驱动器通过控制可控硅的导通角来对交流电源进行调制，经过调制的信号由调光调色灯驱动电路同步脉冲检测，以识别出相关的调制信息，再进行解码及校验，获取控制的数据编码；解码后的数据经MCU发出驱动指令到LED灯驱动电路，由LED灯驱动电路，分别按比例控制白光与黄光的输出比例，从而达到调光调色的效果。在所述调制信号过程中，是先对AC220V电源进行调制，如图3所示，AC220V电源未调制前的波形为正弦波，如图4所示，相应的未调制前同步脉冲的波形，每个脉冲宽度为一致的，而且比较窄，在50HZ交流电下，此时脉冲周期为10ms；对AC220V电源进行调制时，通过调光调色控制驱动器的电子开关管对电源的输出导通角进行控制，本实施例中，只是对上半波和下半波的1/2个波长进行调制，可以产生如图5所示的波形；然后通过调光调色灯驱动电路的同步脉冲检测，可以检测到宽度较原来宽的脉冲，设宽度为T1，如图6所示，以T1宽度代表为1,T0宽度代表信息0，通过这种二进制码序列传递信号，并进行二进制码序列信号解码为亮度、色温信息数据，由MCU发出驱动指令到LED灯驱动电路，分别按比例控制白色LED灯组与黄色LED灯组的输出比例，达到调节色温的效果。
所述二进制码序列算法协议：
1、一条数据协议帧的长度一般在2个字节，每个字节为8位数据，共16位数据。这样可保证对电网影响小而且有较快的传输速度。即传输1帧数据用时为160ms。
2、为保证有较快的帧响应性，要求信号序列有超过连续10个T0脉冲时，则帧指针设为0。即连续不产生T1信号100ms以上，重新计算帧的计数指针。
3、当收到第一个为“1”信号时，帧指针开始计数，每收一个信号自加1，至到计满16位，进行数据校验环节。
4、帧的数据格式如下：
解析：
1）每字节的最高位为1，可以保证帧计数器的复位时间可以在100ms，帧的间隔在300ms可以可靠传输。
2）data为将要传递的数据。
3）cmd为该协议的命令，如何操作处理数据的定义。
4）crc为帖的校验，保证帧在传输过程中的可靠性。
实施例2
本实施例中，在所述调制信号过程中，是先对AC220V电源进行调制，如图3所示，AC220V电源未调制前的波形为正弦波，如图4所示，相应的未调制前同步脉冲的波形，每个脉冲宽度为一致的，而且比较窄，在50HZ交流电下，此时脉冲周期为10ms；对AC220V电源进行调制时，通过调光调色控制驱动器的电子开关管对电源的输出导通角进行控制，本实施例中，传输1帧数据用时为320ms，一条数据协议帧对应的波形中，是对部分上半波进行调制，可以产生如图7所示的波形，检测到的脉冲如图8，对应的数字信号为01101010,与实施例1相比，本实施例调制的上半波部分较宽，能更加完美的将控制信号通过电力线传递到调色灯的解调部分，以实现稳定的色温和亮度调节。
实施例3
本实施例中，在所述调制信号过程中，是先对AC220V电源进行调制，如图9所示，AC220V电源未调制前的波形为正弦波，如图4所示，相应的未调制前同步脉冲的波形，每个脉冲宽度为一致的，而且比较窄，在50HZ交流电下，此时脉冲周期为10ms；对AC220V电源进行调制时，通过调光调色控制驱动器的电子开关管对电源的输出导通角进行控制，本实施例中，传输1帧数据用时为320ms，一条数据协议帧对应的波形中，是对部分下半波进行调制，可以产生如图7所示的波形，检测到的脉冲如图10，对应的数字信号为11101011。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于电子开关管电力线载波的LED灯控制调节装置，其特征在于，它包括调光调色控制驱动器和调光调色灯驱动电路，调光调色控制驱动器与调光调色灯驱动电路通过电力线连接，调光调色控制驱动器外接市电交流电源，包括MCU1和与MCU1连接的电子开关管，调光调色灯驱动电路包括MCU2和与MCU2连接的LED灯驱动电路，驱动电路连接有至少两组不同光色的LED灯组。
2.根据权利要求1所述的基于电子开关管电力线载波的LED灯控制调节装置，其特征在于，所述LED灯组包括白色LED灯组和黄色LED灯组，白色LED灯组和黄色LED灯组分别包括相互串并联的多个LED灯，与调光调色灯驱动电路连接。
3.根据权利要求1所述的基于电子开关管电力线载波的LED灯控制调节装置及方法，其特征在于，所述LED灯驱动电路包括恒流源驱动及PWM电压驱动电路。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述的基于电子开关管电力线载波的LED灯控制调节方法，其特征在于，它是由调光调色控制驱动器通过设定电子开关管的通断来决定对调色温灯进行供电，调制信号时，由调光调色控制驱动器通过控制电子开关管的导通角来对交流电源进行调制，经过调制的电压由调光调色灯驱动电路同步脉冲检测，以识别出相关的调制信息，再进行解码及校验，获取控制的数据编码；解码后的数据经MCU发出驱动指令到LED灯驱动电路，由LED灯驱动电路，分别按比例控制不同光色LED的输出比例，从而达到调光调色的效果。
5.根据权利要求4所述的基于电子开关管的电力线载波的LED灯控制调节方法，其特征在于，所述LED灯驱动电路分别按比例控制白光和黄光的输出比例。
6.根据权利要求4所述的基于电子开关管电力线载波的LED灯控制调节方法，其特征在于，在所述调制信号过程前，在常态电压输出时，由调光调色灯驱动电路的同步脉冲检测宽度为T0；在所述调制信号过程中，是对AC220V电源进行调制导通角或通断的输出；由调光调色灯驱动电路的同步脉冲检测，检测到宽度较原来宽的脉冲，设宽度为T1，以T1宽度代表为1,T0宽度代表信息0，通过这种二进制码序列传递信号，并进行二进制码序列信号解码为亮度、色温信息数据，由MCU发出驱动指令到LED灯驱动电路，分别按比例控制白色LED灯组与黄色LED灯组的输出比例。
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