CN104053277A - Led照明调控器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED照明调控器。该调控器以无线微控制器和四通道LED驱动器为核心，并配置红外接收器、场景存储器、调光电位器以及多种传感器，可在外部发送的无线、红外遥控指令控制下，实现多种光强、色温组合场景的配置、存储与重现，并且具有环境感知功能，可产生随环境条件而变化的照明效果。该调控器具有智能性高、通用性好、成本较低的优点，具有较高的推广应用价值。

Description

LED照明调控器

技术领域

本发明属于照明控制领域，更具体地说，涉及一种LED照明调控器。

背景技术

与传统照明方式相比，LED具有光效高、显色性好、寿命长、无污染等明显优势，因而近几年来，其在城市路灯、建筑景观、商业及办公照明领域得到了较快发展。随着产品整体质量的提升以及价格的不断下降，LED也开始在家庭照明领域快速普及。

随着物质生活水平的提高，越来越多的人开始关注光对人们心理的影响。不同光强与色温的多种组合所营造的个性化照明氛围，能够更好地满足人们的精神需求，提高人们的工作效率和生活品质。然而，目前大多数LED灯只是利用驱动器对白光LED进行恒流控制，即便具有调光功能，也只能调节光强，不能调节色温，而且，大多数LED灯也不具备环境感知功能，不能根据环境状况自动进行照明光的调节。上述缺陷一定程度上制约了LED的进一步普及，特别是在家庭照明中的普及。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可自由调节光强与色温并具有场景存储、环境感知功能的LED照明调控器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种LED照明调控器，包括无线微控制器、四通道LED驱动器、红外接收器、场景存储器、调光电位器、光照传感器、温度传感器、声音传感器；所述红外接收器为一体化红外接收头，其解调信号输出端与所述无线微控制器的异步串行输入口线相连，所述场景存储器为串行EEPROM芯片，其时钟和数据引脚与所述无线微控制器的2根通用I/O口线分别相连，所述调光电位器、光照传感器、温度传感器、声音传感器的模拟电压输出端与所述无线微控制器的4个ADC输入引脚分别相连，所述四通道LED驱动器包括4个分别用于驱动红、绿、蓝、白四色LED的恒流控制单元，其4个调光输入端与所述无线微控制器的4根PWM输出口线分别相连。

所述无线微控制器为内含CPU、程序存储器、数据存储器、并行接口、串行接口、定时/计数器、中断控制器、A/D转换器、IEEE 802.15.4射频收发器的集成电路芯片。

所述四通道LED驱动器用于红、绿、蓝、白四色LED的恒流控制，并可在无线微控制器4路PWM信号控制下，动态调节红、绿、蓝、白四色LED的功率配比，通过混色，产生相应的光强与色温组合，即照明场景。光照传感器、温度传感器、声音传感器用于环境感知，以实现与环境条件相关联的特殊照明效果。场景存储器用于存储各组照明场景对应的4路PWM占空比、定时及环境控制参数，调光电位器用于当前色温下的光强调节。

无线微控制器利用IEEE 802.15.4射频收发器或红外接收器接收外部发送的遥控指令，通过执行指令，实现照明模式的切换以及照明场景的配置、存储与重现。所述照明模式包括手动模式、静态场景模式以及动态场景模式，其中，手动模式下允许自由调节光强和色温，并可随时将当前光强、色温组合存为场景；静态场景模式下通过选择已存储的某组场景数据立即产生对应的照明效果，且不随时间和环境条件而变化；动态场景模式与静态场景模式的不同在于，场景数据中的定时及环境控制参数将生效，可产生随时间及环境条件而变化的照明效果。

本发明的有益效果是，通过无线微控制器、四通道LED驱动器、场景存储器的配合，实现了多种光强、色温组合场景的配置与存储，能够快速产生用户期望的照明效果，更好地满足了人们对LED照明的个性化、精神化需求。另一方面，通过引入多种传感器，实现了环境感知功能，进一步提高了LED照明的智能性，对改善人与环境的关系，建设低碳社会具有积极意义。

附图说明

图1为本发明提供的LED照明调控器的总体结构示意图；

图2为本发明优选实施例的主控单元硬件原理图；

图3为本发明优选实施例的四通道LED驱动器硬件原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

参见图1，本发明提供的LED照明调控器包括无线微控制器、四通道LED驱动器、红外接收器、场景存储器、调光电位器、光照传感器、温度传感器、声音传感器；所述红外接收器为一体化红外接收头，其解调信号输出端与所述无线微控制器的异步串行输入口线相连，所述场景存储器为串行EEPROM芯片，其时钟和数据引脚与所述无线微控制器的2根通用I/O口线分别相连，所述调光电位器、光照传感器、温度传感器、声音传感器的模拟电压输出端与所述无线微控制器的4个ADC输入引脚分别相连，所述四通道LED驱动器包括4个分别用于驱动红、绿、蓝、白四色LED的恒流控制单元，其4个调光输入端与所述无线微控制器的4根PWM输出口线分别相连。

所述无线微控制器为内含CPU、程序存储器、数据存储器、并行接口、串行接口、定时/计数器、中断控制器、A/D转换器、IEEE 802.15.4射频收发器的集成电路芯片。

图2为本发明优选实施例的主控单元硬件原理图。无线微控制器U101作为主控单元的核心，其RF_P、RF_N引脚外接天线电路，Xosc1、Xosc2引脚外接时钟电路，DCOUPLE引脚对地连接电容C108，RBIAS引脚对地连接电阻R101。3.3V工作电压由驱动器电源VDD经稳压芯片U103稳压后提供。上述连接为无线微控制器内部程序的正常运行提供了基础条件。

为充分利用无线微控制器的片内资源，简化软件设计，各外部设备根据信号类型的不同分别连接到无线微控制器的相应功能口线。图2中，无线微控制器U101通过PWM输出口线P03~P06连接四通道LED驱动器的4个调光输入端；红外接收器IRX的解调信号输出端OUT连接到无线微控制器U101的异步串行输入口线P14；光照传感器由光敏电阻R102串接定值电阻R103构成，其模拟电压输出端连接到无线微控制器U101的ADC0引脚；温度传感器由热敏电阻R104串接定值电阻R105构成，其模拟电压输出端连接到无线微控制器U101的ADC1引脚；调光电位器W101的模拟电压输出端连接到无线微控制器U101的ADC2引脚；声音传感器电路相对复杂一些，先由驻极体话筒MIC将声音转换为电信号，再由三极管T101进行放大，二极管D101进行整流，电容C111进行滤波，所得到的输出信号连接到无线微控制器U101的ADC7引脚；场景存储器U102的时钟引脚SCL、数据引脚SDA分别外接上拉电阻R111、R110，再分别与无线微控制器的通用I/O口线P11、P10相连。

图3为本发明优选实施例的四通道LED驱动器硬件原理图。四通道LED驱动器包括4个结构相同的恒流控制单元，用于驱动红、绿、蓝、白四色LED。以红色LED恒流控制单元为例，其LED驱动芯片U201的电源输入脚VIN与驱动器电源VDD相连，内部功率MOS管输出脚SW通过电感L201接红色LED的负极，红色LED的正极除了接到U201电流检测脚IS，还通过电流采样电阻R201接到U201的VIN脚。肖特基二极管D201的负极接U201的VIN脚，正极接U201的SW脚。此外，红色LED的两端并联滤波电容C201，U201的VIN脚对地接滤波电容C202。

LED驱动芯片通过负反馈实现LED的恒流控制。当流经LED的电流升高到上限值IH时，电流采样电阻的端电压也升到上限值VH，此时，LED驱动芯片内部的电压比较器控制功率MOS管关断，使LED电流下降。反之，当流经LED的电流下降到下限值IL时，电流采样电阻的端电压也降到下限值VL，此时，LED驱动芯片内部的电压比较器控制功率MOS管导通，使LED电流升高。因此，正常情况下，电流采样电阻的平均端电压为其电压上限值VH与电压下限值VL之和的二分之一，该平均端电压除以电流采样电阻的阻值，即为LED的平均工作电流。

Claims (2)

1.一种LED照明调控器，其特征在于，包括无线微控制器、四通道LED驱动器、红外接收器、场景存储器、调光电位器、光照传感器、温度传感器、声音传感器；所述红外接收器为一体化红外接收头，其解调信号输出端与所述无线微控制器的异步串行输入口线相连，所述场景存储器为串行EEPROM芯片，其时钟和数据引脚与所述无线微控制器的2根通用I/O口线分别相连，所述调光电位器、光照传感器、温度传感器、声音传感器的模拟电压输出端与所述无线微控制器的4个ADC输入引脚分别相连，所述四通道LED驱动器包括4个分别用于驱动红、绿、蓝、白四色LED的恒流控制单元，其4个调光输入端与所述无线微控制器的4根PWM输出口线分别相连。

2.根据权利要求1所述的LED照明调控器，其特征在于，所述无线微控制器为内含CPU、程序存储器、数据存储器、并行接口、串行接口、定时/计数器、中断控制器、A/D转换器、IEEE 802.15.4射频收发器的集成电路芯片。