CN104582142A - 照明系统的无级调光控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种照明系统的无级调光控制方法，适用照明终端光源为荧光灯和/或LED灯；其在终端光源的供电主回路上串接脉动调压装置，还为荧光灯电子镇流器/LED逆变驱动电源配置调光控制单元；具体方法是通过脉动调压装置使电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压值产生短时波动，调光控制单元根据波动参数并结合系统预先的设定，调整所述电子镇流器的输出频率、所述LED逆变驱动电源的输出电流，从而实现调光。本发明方法可实现远程及无级调光，对荧光灯及LED灯的终端光源均适用，抗干扰性好，且系统建设/改造成本较低，极其适合用于新建及现有照明系统升级使用。

Description

照明系统的无级调光控制方法
技术领域
本发明涉及照明控制领域，更具体地说是涉及一种照明系统的无级调光控制方法。 
背景技术
荧光灯和LED灯是市面上极为常见的照明终端光源。工作时，荧光灯需要配置电子镇流器，用于将电网提供的工频交流电源经整流、逆变后转换成荧光灯发光所需的高频交流电源；而LED灯也需配置LED逆变驱动电源，用于将电网提供的交流电源转换成LED灯发光所需的直流电源。
目前市场上荧光灯和LED灯的功能比较单一，通常不具备调光、尤其是远程调光功能。偶尔也散见有调光型荧光灯的技术方案公开：例如公开号为CN101646296A的中国发明专利文献，该方案通过电力载波进行通信控制，其缺点是设备比较复杂且控制信号质量无法保证，极可能受到干扰而发生误动作，同时，电子镇流器和荧光灯长时间满功率工作也导致电子镇流器和灯具的寿命受到影响。此外，LED由于需要恒流供电，否则容易老化损坏，因而无法采用常规的、直接调整灯具两端电压的方式对其进行调光。市场调查发现，现有的LED通常仍是采用恒功率输出即恒亮度工作。
发明内容
本发明的目的，即在于提供一种对终端光源为荧光灯及LED灯均适用，且便于对现有照明系统进行改造、具备远程调光功能的照明系统的无级调光控制方法。
以下介绍本发明照明系统的无级调光控制方法的具体技术方案：
首先，应用本发明方法的照明系统对荧光灯、LED灯或二者的复合应用系统均适用；在本方案中，荧光灯同样需要按常规配置有电子镇流器， LED灯同样需要配置有LED逆变驱动电源；其特别之处在于：在所述终端光源（荧光灯、LED灯）的供电主回路上串接有智能脉动调压装置；所述电子镇流器/LED逆变驱动电源配置有含电压检测电路及单片机的调光控制单元，用于监测所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压并根据该供电电压的变化，按系统预先设定的规则调整所述电子镇流器的输出频率、所述LED逆变驱动电源的输出电流，从而实现对荧光灯/LED灯的调光；
需要调光时，包括采用有如下方法及程序：
首先，通过小幅调整所述智能脉动调压装置的输出电压使所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压值产生短时波动，记为I号信令；该I号信令的波动时长为T1；
间隔时长T2后，再次通过小幅调整所述智能脉动调压装置的输出电压使所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压值产生短时波动，记为II号信令；该II号信令的时长为T3；所述波动时长T3，与目标调光幅度存在预设的对应关系；
所述调光控制单元检测到所述电子镇流器/LED逆变驱动电源输入端供电电压值的上述波动后，将所述T1、T2、T3时长与系统预存值进行比较，如相符，即正式启动本次调光程序：根据所述波动时长T3，所述调光控制单元经查询系统预设值获知目标调光幅度后，调整所述电子镇流器的输出频率、所述LED逆变驱动电源的输出电流至相应值；如不相符，则本次调光程序终止。
采用上述方法，照明系统的调光只需要通过调整供电电压进行，极其方便进行远程调光；调光时，通过脉动调压装置调整输出超低频的I号信令和II号信令并进行指令确认后再进行正式调光，在实现方便、高效地无级调光的同时，可有效避免电网电压波动带来的干扰。
或者，还可以采用另一类似方案进行调光，以下介绍的方案与上一方案的区别在于：所述I号信令与II号信令间的间隔时长T2预设为与目标调光幅度存在预设的对应关系；此时，将包括有II号信令的波形或及波动时长T3与所述I号信令的波形在内的信息作为正式启动本次调光程序的判据，即：
所述调光控制单元检测到所述电子镇流器/LED逆变驱动电源输入端供电电压值的上述波动后，将所述T1、T2、或及T3时长与系统预存值进行比较，如相符，正式启动本次调光程序：根据所述间隔时长T2，所述调光控制单元经查询系统预设值获知目标调光幅度后，调整所述电子镇流器的输出频率、所述LED逆变驱动电源的输出电流至相应值；如不相符，则本次调光程序终止。
为增加系统的抗干扰性能，适应某些运行环境复杂或高要求场合的特殊要求，还可以在以上两方案的基础上作以下改进：所述I号信令和/或II号信令包括有一次或若干次的电压值小幅波动；所述调光控制单元检测到所述电子镇流器/LED逆变驱动电源输入端供电电压值的上述波动后，还将所述I号信令和/或II号信令的具体波形参数与系统预存值进行比较以作为正式启动调光程序的判据；所述波形比较参数包括有每一次电压波动的幅值，和/或，每一次电压波动的时长，和/或，各次电压波动间的时间间隔时长。
上述方案中的所述“小幅调整所述智能脉动调压装置的输出电压”所指的调整幅度，可由所属领域技术人员结合现场实际确定，通常以方便于电压检测电路的监测而又不致于导致电网电压明显波动并给电网使用带来不良影响为宜，一般而言，该调整幅度应设置在额定电压的±50V范围内，即波动幅度在±50V范围内。
同样地，所述各时长T1 、T2、T3同样可由所属领域技术人员结合现场实际确定，通常可设置为0.2s～300s。
以下给出所述调光控制单元的一个具体实施方案：包括有单片机、PWM信号驱动电路，以及对所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压进行监测的电压检测电路；所述单片机的其中一个I/O口或A/D信号接收口与所述电压检测电路的信号输出端相连；同时，该单片机还设有PWM信号输出端，该PWM信号输出端通过所述PWM信号驱动电路与所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的调光控制端相连。显然，根据本领域技术人员的常识，本调光控制单元也可不采用PWM信号控制的形式，而通过单片机向所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的调光控制端发送0～10VDC信号的方式调整所述电子镇流器的输出频率及所述LED逆变驱动电源的输出电流，进而实现对荧光灯、LED灯的调光。
作为对上述无级调光控制方法的一种优选实施方式，由于所述调光控制单元的成本并不高，从方便施工、便于控制的角度出发，当终端光源有多个荧光灯和/或LED灯时，最好每一个电子镇流器/LED逆变驱动电源均配置有一个所述调光控制单元。对系统中调光策略一致且就近的终端光源，可以共用同一脉动调压装置。
作为对上述照明系统的无级调光控制方法的再进一步优化，为增强系统的抗干扰能力，还可在所述调光控制单元对所述电子镇流器、所述LED逆变驱动电源正式启动调光程序前，包括有对所接收到的电压波动进行确认的步骤：如在指定时长T4内再次收到I号信令或接收到特定电压波动，才正式启动所述调光程序。
同样，在正式启动调光程序后，还可以增加检测照明回路电流是否发生有对应变化的步骤；如没有对应变化，则认为本次调光不成功，将重新启动调光程序。
综上，本发明照明系统的无级调光控制方法确实能对荧光灯及LED灯实现无级调光，且控制方法简单可靠、抗干扰性好；此外，由于调光控制仅仅通过调整供电电压即可进行，极其方便进行远程调光，而且，调光输入控制信号可就地提供，无需额外增加控制信号线，因此可大大节约甚至避免重新布/埋线的施工成本，同时，也避免了长距离布线可能带来的信号干扰，故而本发明照明系统的无级调光控制方法不但适合用于全新照明系统的构建，也极其适宜用于对现有照明系统尤其是道路及公共场合照明系统的升级改造。
附图说明     
图1是本发明照明系统的无级调光控制方法对应的照明系统的一个实施例的电路组成原理示意图。
图2是本发明照明系统的无级调光控制方法对应的照明系统的另一个实施例的电路组成原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明照明系统的无级调光控制方法作进一步地说明。
图1、图2分别是本发明照明系统的无级调光控制方法对应的照明系统的两个不同实施例的电路组成原理示意图。如图所示，本发明照明系统的无级调光控制方法对应的照明系统需要在终端光源的供电主回路上串接有脉动调压装置；终端光源可以采用荧光灯，也可以采用LED灯，还可以是荧光灯、LED灯同时使用；所用荧光灯、LED灯按常规配置有相应的电子镇流器或LED逆变驱动电源；该系统还需要设置含单片机及电压检测电路的调光控制单元，所述电压检测电路用于监测所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压并传送给单片机，单片机再根据该供电电压的变化，按系统预先设定的规则向电子镇流器/LED逆变驱动电源的调压控制端发送相应的调光控制信号，由电子镇流器/LED逆变驱动电源根据该调光控制信号调整电子镇流器的输出频率、LED逆变驱动电源的输出电流，从而实现调光。
本发明方案中的脉动调压装置，有成熟的现有技术可借鉴采用，例如采用自耦式调压器或补偿式调压（稳压）器替代。在此给出补偿式调压（稳压）器的一种具体方案：在终端光源的供电主回路上串接补偿变压器的次级绕组，而补偿变压器初级绕组的端部抽头或及其中部抽头通过控制开关与电源相连。需要调光时，通过投切相应的控制开关，即通过补偿变压器初级绕组的不同绕组线圈的投切，利用初级侧工作绕组和次级绕组的变比关系，在补偿变压器次级绕组两端产生不同的输出电压，从而在电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端产生一次或多次的电压变动信号。在需要自动调光的场合，所述控制开关选择采用智能控制型即可。
图1中，还给出了调光控制单元的一种具体实现方案：单片机的其中一个I/O口或A/D信号接收口与电压检测电路的信号输出端相连；单片机还设有PWM信号输出端，该PWM信号输出端通过所述PWM信号驱动电路与所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的调光控制端相连。
需要调光时，可以结合运行系统的实际环境及要求，选择采用有如下的其中一种方法：
1、方法一、包括采用有如下方法及程序：
首先，通过小幅调整所述脉动调压装置的输出电压使所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压值产生短时波动，为方便下面的描述，将该波动记为I号信令；该I号信令的波动时长为T1；
间隔时长T2后，再次通过小幅调整所述脉动调压装置的输出电压使所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压值产生短时波动，记为II号信令；该II号信令的时长为T3；所述波动时长T3，设计为与目标调光幅度存在预设的对应关系；
所述调光控制单元检测到所述电子镇流器/LED逆变驱动电源输入端供电电压值的上述波动后，将所述T1、T2、T3时长与系统预存值进行比较，如相符，即正式启动本次调光程序：根据所述波动时长T3，所述调光控制单元经查询系统预设值获知目标调光幅度后，调整所述电子镇流器的输出频率、所述LED逆变驱动电源的输出电流至相应值；如不相符，则本次调光程序终止。
例如：将I号信令设计为通过脉动调压装置使电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压值上升（或下降）5V，持续1s（即时长T1）后恢复；间隔时长0.2s（即时长T2）后再次通过脉动调压装置使电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压值上升（或下降）8V，持续时长30s（即时长T3）后恢复。调光控制单元检测到所述电子镇流器/LED逆变驱动电源输入端供电电压值的上述波动后，将所述T1、T2、T3时长与系统预存值进行比较，如相符，即正式启动本次调光程序：所述调光控制单元经查询系统预设值获知T3等于30s时对应的目标调光幅度后，调整所述电子镇流器的输出频率、所述LED逆变驱动电源的输出电流至相应值；如不相符，则本次调光程序终止。
2、方法二、包括采用有如下方法及程序：
本方法与方法一大致相同，不同之处在于：本方法中将所述I号信令与II号信令间的间隔时长T2预设为与目标调光幅度存在预设的对应关系；此时，II号信令的波形或及波动时长T3与所述I号信令的波形一起作为正式启动本次调光程序的判据，即：
所述调光控制单元检测到所述电子镇流器/LED逆变驱动电源输入端供电电压值的上述波动后，将所述T1、T2、或及T3时长与系统预存值进行比较，如相符，正式启动本次调光程序：根据所述间隔时长T2，所述调光控制单元经查询系统预设值获知目标调光幅度后，调整所述电子镇流器的输出频率、所述LED逆变驱动电源的输出电流至相应值；如不相符，则本次调光程序终止。
例如：对于上面方法一中所举的例子，如应用本方法二进行调光时，两次波动之间的间隔时长0.2s（即时长T2）在系统中与目标调光幅度存在预设的对应关系。当符合正式启动本次调光程序的条件时，调光控制单元是查询系统预设值获知间隔时长0.2s对应的目标调光幅度后，将所述电子镇流器的输出频率、所述LED逆变驱动电源的输出电流调整至相应值。
3、方法三、包括采用有如下方法及程序：
本方法是在上面方法一、二上所作的改进，不同之处在于为增强调光的抗干扰性能，本方法采取了更为复杂的波动参数作为正式启动调光程序的判据，即：所述I号信令和/或II号信令包括有一次或若干次的电压值小幅波动；所述调光控制单元检测到所述电子镇流器/LED逆变驱动电源输入端供电电压值的上述波动后，还将所述I号信令和/或II号信令的具体波形参数与系统预存值进行比较；所述波形比较参数包括有每一次电压波动的幅值，和/或，每一次电压波动的时长，和/或，各次电压波动间的时间间隔时长。
例如：对于上面方法一中所举的例子，如应用本方法三进行调光时，I号信令的波动幅值5V和II号信令的波动幅值8V也将作为判据判断是否能正式启动调光程序。显然，本方法有助于避免电网电压波动等因素带来的可能干扰。
4、方法四、包括采用有如下方法及程序：
本方法是在上述几个方法的基础上所作的改进，具体是在所述调光控制单元对所述电子镇流器、所述LED逆变驱动电源正式启动调光程序前，还包括有对所接收到的电压波动进行确认的步骤：如果在指定时长T4内再次收到I号信令或接收到特定电压波动，才正式启动所述调光程序。所述特定电压波动可以由所属领域技术人员自行确定，例如可以是特定幅值和/或特定时长的一个或几个电压小幅波动。
5、方法五、包括采用有如下方法及程序：
本方法同样是在上述几个方法的基础上的改进，具体是在正式启动调光程序后，还包括有检测照明回路电流是否发生有对应变化的步骤；如没有对应变化，则认为本次调光不成功，将重新启动调光程序。
以上内容仅为例举的本发明的一些较佳实施方式，不能视为用于限定本发明的实施形式。凡所属领域技术人员能依本发明技术方案作出的等同变化与改进，均应属于本发明技术方案的涵盖范围之内。

Claims (9)

1.照明系统的无级调光控制方法，该照明系统采用的终端光源为荧光灯和/或LED灯；所述荧光灯配置有电子镇流器，所述LED灯配置有LED逆变驱动电源；其特征在于：在所述终端光源的供电主回路上串接有智能脉动调压装置；所述电子镇流器/LED逆变驱动电源配置有含电压检测电路及单片机的调光控制单元，用于监测所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压并根据该供电电压的变化，按系统预先设定的规则调整所述电子镇流器的输出频率、所述LED逆变驱动电源的输出电流；
需要调光时，包括采用有如下方法及程序：
首先，通过小幅调整所述智能脉动调压装置的输出电压使所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压值产生短时波动，记为I号信令；该I号信令的波动时长为T1；
间隔时长T2后，再次通过小幅调整所述智能脉动调压装置的输出电压使所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压值产生短时波动，记为II号信令；该II号信令的时长为T3；所述波动时长T3，与目标调光幅度存在预设的对应关系；
所述调光控制单元检测到所述电子镇流器/LED逆变驱动电源输入端供电电压值的上述波动后，将所述T1、T2、T3时长与系统预存值进行比较，如相符，即正式启动本次调光程序：根据所述波动时长T3，所述调光控制单元经查询系统预设值获知目标调光幅度后，调整所述电子镇流器的输出频率、所述LED逆变驱动电源的输出电流至相应值；如不相符，则本次调光程序终止。
2.根据权利要求1所述的照明系统的无级调光控制方法，其特征在于：所述I号信令与II号信令间的间隔时长T2预设为与目标调光幅度存在预设的对应关系；此时，将包括有II号信令的波形或及波动时长T3与所述I号信令的波形在内的信息作为正式启动本次调光程序的判据，即：
所述调光控制单元检测到所述电子镇流器/LED逆变驱动电源输入端供电电压值的上述波动后，将所述T1、T2、或及T3时长与系统预存值进行比较，如相符，正式启动本次调光程序：根据所述间隔时长T2，所述调光控制单元经查询系统预设值获知目标调光幅度后，调整所述电子镇流器的输出频率、所述LED逆变驱动电源的输出电流至相应值；如不相符，则本次调光程序终止。
3.根据权利要求1或2所述的照明系统的无级调光控制方法，其特征在于：所述I号信令和/或II号信令包括有一次或若干次的电压值小幅波动；所述调光控制单元检测到所述电子镇流器/LED逆变驱动电源输入端供电电压值的上述波动后，还将所述I号信令和/或II号信令的具体波形参数与系统预存值进行比较以作为正式启动调光程序的判据；所述波形比较参数包括有每一次电压波动的幅值，和/或，每一次电压波动的时长，和/或，各次电压波动间的时间间隔时长。
4.根据权利要求3所述的照明系统的无级调光控制方法，其特征在于在所述调光控制单元对所述电子镇流器、所述LED逆变驱动电源正式启动调光程序前，还包括有对所接收到的电压波动进行确认的步骤：如在指定时长T4内再次收到I号信令或接收到特定电压波动，才正式启动所述调光程序。
5.根据权利要求4所述的照明系统的无级调光控制方法，其特征在于在正式启动调光程序后，还包括有检测照明回路电流是否发生有对应变化的步骤；如没有对应变化，则认为本次调光不成功，将重新启动调光程序。
6.根据权利要求5所述的照明系统的无级调光控制方法，其特征在于：所述小幅调整所述智能脉动调压装置的输出电压，所指的波动幅度在±50V范围内。
7.根据权利要求5所述的照明系统的无级调光控制方法，其特征在于：所述时长T1、T2、T3为0.2s～300s。
8.根据权利要求5所述的照明系统的无级调光控制方法，其特征在于：所述调光控制单元具体包括有单片机、PWM信号驱动电路，以及对所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的输入端供电电压进行监测的电压检测电路；所述单片机的其中一个I/O口或A/D信号接收口与所述电压检测电路的信号输出端相连；同时，该单片机还设有PWM信号输出端，该PWM信号输出端通过所述PWM信号驱动电路与所述电子镇流器/LED逆变驱动电源的调光控制端相连。
9.根据权利要求8所述的照明系统的无级调光控制方法，其特征在于：当终端光源有多个荧光灯和/或LED灯时，每一个所述电子镇流器/LED逆变驱动电源均配置有一个所述调光控制单元。
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