CN104837276B - 一种兼容切相调光的led无线控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼容切相调光的LED无线控制系统及控制方法，控制系统包括切相调光单元、无线控制单元、供电控制单元，所述切相调光单元分别与无线控制单元和供电控制单元连接，所述供电控制单元还与无线控制连接；所述切相调光单元，用于通过切相信号、PWM信号或者模拟信号来调整输出电流大小；所述无线控制单元，用于将无线信号转换为PWM信号或者模拟信号给切相调光单元；所述供电控制单元，用于从切相调光单元中获取能量，为无线控制单元提供持续的电能。本发明的LED控制电源可以直接安装在现切相调光线路中，而不必重新布线，在兼容切相调光器同时可以使用无线控制功能实现开、关、调光、调色温。

Description

一种兼容切相调光的LED无线控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及LED照明领域，特别涉及一种兼容切相调光的LED无线控制系统及控制方法。

背景技术

切相调光：按电路实现方式可以分为可控硅前切相调光和晶体管后切相调光两种控制方式(又叫前沿或后沿、前切或后切相控调光)，可控硅前切相调光一般采用半控器件可控硅用作开关斩波器件，后沿相控调光一般采用全控开关器件(如IGBT、MOSFET或双极型晶体管BJT)用作开关斩波器件。可控硅前切相调光电路结构简单，造价低，使用方便，但是EMI和EMC干扰大，电路功率因数(PF)值低。通常采用可控硅调光器来实现对普通的白炽灯和卤钨灯调光。由于白炽灯和卤钨灯是一种纯电阻性发光器件，不要求输入电压一定是正弦波，它的工作电流波形和工作电压波形一样，所以无论工作电压波形如何偏离正弦波，只要改变输入电压的有效值，就可以实现白炽灯和卤钨灯的调光控制。采用可控硅前切相调光是通过控制可控硅的导通角实现对输入交流市电正弦波的前沿波形切割(前沿相控)，达到改变加到灯负载有效电压值目的。并且，LED前切相调光在LED的发光亮度调到很低时会致使可控硅工作不稳定的问题，需在前切相调光电路中加泄放电路，确保切相调光可控硅可靠工作，一般这个泄放电流在10mA左右(具体值和相控调光可控硅的型号有关)，这样，泄放电路就会消耗1～2W的功率，降低调光电路的工作效率，并且泄放电路还会产生热量。LED前切相调光还会由于LED驱动电源输入端的LC滤波器使电路产生振荡，这种振荡对于白炽灯和卤钨灯调光不是大问题，因为白炽灯和卤钨灯的热惯性使得人眼根本看不出这种振荡。但是对LED的驱动电源就会产生音频噪声和LED发光闪烁的问题。晶体管后切相调光电路结构较可控硅前沿相控调光电路要复杂许多，电路中采用了全控器件IGBT用作交流输入市电的斩波控制。后切相调光的斩波波形较前切相调光的斩波波形变化较为平滑，后切相调光的EMI和EMC较前切相调光电路要低。LED切相调光，改变了交流输入市电供电正弦波的波形，降低了电路的功率因数，通常会使电路功率因数值低于0.5，并且导通角越小功率因数越差。同样，非正弦的电压波形加大了电路的总谐波失真系数，会产生严重的干扰信号。已经安装有切相调光器的线路中，无法直接使用无线控制LED灯，若需要使用无线控制LED灯，则需要重新布线。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种兼容切相调光的LED无线控制系统。

本发明的另一目的在于，提供一种上述控制系统的控制方法。

为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：

一种兼容切相调光的LED无线控制系统，包括切相调光单元、无线控制单元、供电控制单元，所述切相调光单元分别与无线控制单元和供电控制单元连接，所述供电控制单元还与无线控制连接；

所述切相调光单元，用于通过切相信号、PWM信号或者模拟信号来调整输出电流大小；

所述无线控制单元，用于将无线信号转换为PWM信号或者模拟信号给切相调光单元；

所述供电控制单元，用于从切相调光单元中获取能量，为无线控制单元提供持续的电能。

优选的，所述切相调光单元包括：EMI滤波电路、Damper电路、Bleeder电路、相位检测电路、负载异常侦测电路、PWM处理芯片以及能量转换电路，所述EMI滤波电路与Damper电路及Bleeder电路连接，Damper电路与Bleeder电路并联后与相位检测电路连接，相位检测电路与PWM处理芯片连接，所述PWM处理芯片与负载异常电路连接，能量转换电路与PWM处理芯片及Damper电路连接；

EMI滤波电路，使整个切相调光单元满足EMI要求，吸收雷击浪涌能量；

Damper电路，为切相调光器的工作提供维持电流，使切相调光器正常工作；

Bleeder电路，为切相调光器提供足够的启动电流；

相位检测电路，检测电路主线中切相相位，给能量转换电路路提供信号调整输出电流；

负载异常侦测电路，检测LED负载的工作状态，及时调整能量转换电路的工作状态；

PWM处理芯片，根据无线控制单元传输的PWM信号做出相应的动作，控制能量转换电路，使其输出合理的电流；

能量转换电路，将初级侧的电参数转换为满足LED负载正常工作的电流，根据PWM处理芯片与相位检测电路提供的信号调整输出电流。

优选的，所述无线控制单元包括天线单元、链路控制单元、链路管理单元以及软件存储单元；

天线单元，用于无线信号的收集与发送，并将信号转为内部代码提供给链接管理单元；

链路控制单元，固件部分包含无线控制芯片及外围器件，用于接受链路管理单元的内部代码，将内部代码处理转换成PWM信号；所述链路控制单元一端与供电控制单元连接，获取工作所需的电能，链路控制单元的另一端与切相调光单元连接，将PWM信号传输给切相调光单元连接；

链路管理单元：用于对软件程序进行处理，转换为固件可识别的代码传输给链路控制单元，使链路控制单元根据代码输出不同的PWM信号；

软件存储单元：用于存储软件程序，以便链路管理单元随时调用。

优选的，所述供电控制单元包括线性稳压电路：为无线控制单元提供一个稳定的电压及足够的电流。

优选的，所述供电控制单元还包括电池充放电管理电路，所述电池充放电管理电路用于智能控制电路的充放电过程，无线控制单元供电正常时，停止电池的放电，转为充电过程，电池充满后转换为待机模式，并对无线控制单元的供电线路保持监控；无线控制单元供电不足时，及时启用蓄电池，确保无线控制单元持续稳定的工作。

优选的，还包括当供电控制单元直接从切相调光单元中获取的能量不足以满足无线控制单元时为供电控制单元供电的蓄电装置，所述蓄电装置与供电控制单元连接。

优选的，所述蓄电装置为蓄电池。

为了达到上述另一目的，本发明采用以下技术方案：

一种兼容切相调光的LED无线控制系统的控制方法，包括下述步骤：

切相调光单元启动工作后，供电控制单元通过切相调光单元的电感绕组检测是否需要启动蓄电池，并给无线控制单元供电，启动无线控制单元，无线控制单元接收无线信号，并对无线信号进行识别判断，识别为有用信号后将信号进行解码，转换成内部定义的PWM信号，无线控制单元将PWM信号传输给切相调光单元的PWM处理单元，切相调光单元将PWM转换成输出电流的变化，根据无线控制单元的设置来确定是否将控制状态反馈至用户终端。

优选的，当供电控制单元直接从切相调光单元中获取的能量不足以满足无线控制单元时，使用蓄电池为供电控制单元供电。

优选的，当使用蓄电池供电时：

(1)使用切相调光方式，将输出电流调至X*I，其中0≤X≤1，I为满载输出时的电流，使用无线控制方式控制输出电流在0～X*I之间变化；

(2)使用无线控制方式，将输出电流调至Y*I，其中0≤Y≤1，I为满载输出时的电流，使用切相调光方式控制输出电流在0～Y*I之间变化；

(3)当切相调光单元的供电足够满足无线控制单元的正常工作时，供电控制单元同时给蓄电池充电；当切相调光单元无法满足无线控制单元的正常工作时，供电控制单元停止给蓄电池充电，同时由蓄电池独立给无线控制单元供电，蓄电池的供电时间由其容量决定；

(4)当蓄电池电量达到设定下限值，会通过蜂鸣器或者输出闪烁来提醒用户更改当前状态，无线控制单元的软件可以设定当处于此状态时，默认关闭LED输出电流或者默认达到可以给蓄电池充电的最低输出电流输出。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、已有应用无线控制的LED控制系统，无法兼容切相调光，在安装时必须将切相调光器拆除，否则会使整个系统无法正常工作，甚至发生危险。本发明的LED控制电源可以直接安装在现切相调光线路中，而不必重新布线，在兼容切相调光器同时可以使用无线控制功能实现开、关、调光、调色温。

2、本发明通过无线控制功能可以与其他电器进行联网，实现远程协同控制。用户终端丢失时，使用切相调光器，可以进行平滑调光，同样可以达到所需的照明效果。

3、本发明可以很好的克服已有应用无线控制的LED控制系统的用户终端丢失时无法实现平滑调光的缺陷。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明的电路原理图。

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。

实施例

如图2所示，一种兼容切相调光的LED无线控制系统，包括切相调光单元、无线控制单元、供电控制单元，所述切相调光单元分别与无线控制单元和供电控制单元连接，所述供电控制单元还与无线控制连接；所述切相调光单元，用于通过切相信号、PWM信号或者模拟信号来调整输出电流大小；所述无线控制单元，用于将将无线信号转换为PWM信号或者模拟信号给切相调光单元；所述供电控制单元，用于从切相调光单元中获取能量，为无线控制单元提供持续的电能。

所述切相调光单元包括：EMI滤波电路、Damper电路、Bleeder电路相位检测电路、负载异常侦测电路、PWM处理芯片以及能量转换电路；所述EMI滤波电路与Damper电路及Bleeder电路连接，Damper电路与Bleeder电路并联后与相位检测电路连接，相位检测电路与PWM处理芯片连接，所述PWM处理芯片与负载异常电路连接，能量转换电路与PWM处理芯片及Damper电路连接；

EMI滤波电路：使整个电路满足EMI要求，吸收雷击浪涌能量；如图2所示，EMI滤波电路包括L1、L2、L3、CX1、RS1、RS2、C4等元器件，L2、L3并联后，一端连接L1，另一端连接L4，L3与RS1并联，L2与RS2并联，CX1连接在L2与L3之间。

电路：为切相调光器的工作提供维持电流，使切相调光器正常工作；如图2所示，Damper电路具体包括CS1、Q1、C2、R3，电容CS1与MOS管Q1的栅极连接，电容C2与Q1的漏极连接，R3连接在Q1的漏极与源极之间。

Bleeder电路：为切相调光器提供足够的启动电流；如图2所示，Bleeder电路具体包括R1、C1、R2，所述R1、C1、R2串联连接。

相位检测电路：检测电路主线中切相相位，给能量转换电路路提供信号调整输出电流；如图2所示，相位检测电路包括RS4、RS5、CS2、U1；RS4与RS5连接，RS5与CS2并联后与U1连接。

负载异常侦测电路：通过T1的绕组检测LED负载的工作状态，及时调整能量转换电路的工作状态；如图2所示，负载异常侦测电路具体包括NTC1、RS11、RS13、RS14、DS5、U1；RS13与RS14串联后连接至U1，NTC1与RS11串联后连接至U1。

PWM处理芯片：根据无线控制单元传输的PWM信号做出相应的动作，控制能量转换电路，使其输出合理的电流；如图2所示，PWM处理芯片具体为U1处理器。

能量转换电路：将初级侧的电参数转换为满足LED负载正常工作的电流，根据PWM处理芯片与相位检测电路提供的信号调整输出电流。如图2所示，能量转换电路具体包括RS6、RS7、DS1、CS4、Z2、DS2、Q2、T1及U1；RS6与CS4串联，CS4与Z2并联后连接至DS1和DS 2的阴极，RS7与DS1并联后连接至Q2的栅极，Q2与T1连接。

所述无线控制单元包括天线单元、链路控制单元、链路管理单元以及软件存储单元；天线单元：用于无线信号的收集与发送，并将信号转为内部代码提供给链接管理单元；链路控制单元：固件部分包含无线控制芯片及外围器件，用于接受链路管理单元的代码，将代码处理转换成PWM信号；链路管理单元：用于对软件程序进行处理，转换为固件可识别的代码传输给链路控制单元，使链路控制单元根据代码输出不同的PWM信号；软件存储单元：用于存储软件程序，以便链路管理单元随时调用。

所述供电控制单元包括：线性稳压电路：为无线控制单元提供一个稳定的电压及足够的电流；电池充放电管理电路(非必需)：智能控制电路的充放电过程，无线控制单元供电正常时，停止电池的放电，转为充电过程，电池充满后转换为待机模式，并对无线控制单元的供电线路保持监控；无线控制单元供电不足时，及时启用蓄电池，确保无线控制单元持续稳定的工作。

本实施例一种兼容切相调光的LED无线控制系统的控制方法，包括下述步骤：

切相调光单元启动工作后，供电控制单元通过切相调光单元的电感绕组检测是否需要启动蓄电池，并给无线控制单元供电，启动无线控制单元，无线控制单元接收无线信号，并对无线信号进行识别判断，识别为有用信号后将信号进行解码，转换成内部定义的PWM信号，无线控制单元将PWM信号传输给切相调光单元的PWM处理单元，切相调光单元将PWM转换成输出电流的变化，根据无线控制单元的设置来确定是否将控制状态反馈至用户终端。

当供电控制单元直接从切相调光单元中获取的能量不足以满足无线控制单元时，使用蓄电池为供电控制单元供电。

本实施例中，所述无线LED控制电源还包括当供电控制单元直接从切相调光单元中获取的能量不足以满足无线控制单元时为供电控制单元供电的蓄电装置，所述蓄电装置与供电控制单元连接。

本发明中蓄电装置(本实施例中以蓄电池为例)为非必需元器件，但使用时可以显著提升本发明的使用效果。

如图2所示，FR1是保险丝电阻，FR2是限流电阻；L1、L4、L6是共模滤波电感；L2、L3、L5是差模滤波电感；CX1是电容；RS1、RS2、RS3、R1、R2、R3、RS4、RS5、RS6、RS10、RS7、RS12、RS13、RS14、RS11、RS15、RAS1、RAS2、RAS3、RAS4、RAS5是电阻；C1、C2、C4是电容；

BD1是整流桥堆；Q1、Q2是晶体管；CS1、CS2、CS3、CS4、CS5、CS6、CS7、CAS1、CAS2是电容；Z1、Z2是稳压二极管；DS1、DS2、DS3、DS5、D1是二极管；CA1、CA2、C5、C6是电解电容；C7是电容；U1是锂电池充放电管理芯片。CY是电容，C4是电容，R12是电阻，R18是电阻，NTC2是电阻，DA1是二极管，CA3是电解电容。

下面就使用蓄电池和不使用蓄电池两种方法对本实施例的技术方案做进一步的描述：

1、使用蓄电池方案

(1)使用切相调光方式，将输出电流调至X*I(0≤X≤1，I为满载输出时的电流)，使用无线控制方式可以控制输出电流在0～X*I之间变化；

(2)使用无线控制方式，将输出电流调至Y*I(0≤Y≤1，I为满载输出时的电流)，使用切相调光方式可以控制输出电流在0～Y*I之间变化；

(3)当切相调光单元的供电足够满足无线控制单元的正常工作时，供电管理单元同时给蓄电池充电；当切相调光单元无法满足无线控制单元的正常工作时，供电管理单元停止给蓄电池充电，同时由蓄电池独立给无线控制单元供电。蓄电池的供电时间由其容量决定；

(4)当蓄电池电量达到设定下限值，会通过蜂鸣器或者输出闪烁来提醒用户更改当前状态。无线控制单元的软件可以设定当处于此状态时，默认关闭或者默认达到可以给蓄电池充电的最低输出电流输出。

2、不使用蓄电池方案：

使用此方式，将无法将输出电流调至零，为方便表述，

设定：供电管理单元给无线控制单元供电的最下限时的输出电流设为Z*I(0<Z<1)。

(1)使用切相调光方式，将输出电流调至X*I(Z<X≤1，I为满载输出时的电流)，使用无线控制方式可以控制输出电流在Z*I～X*I之间变化；

(2)使用无线控制方式，将输出电流调至Y*I(Z<Y≤1，I为满载输出时的电流)，使用切相调光方式可以控制输出电流在Z*I～Y*I之间变化；

(3)切相调光单元的输出电流下限是Z*I(0<Z<1)，无线控制单元控制输出电流的下限Z*I(0<Z<1)。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种兼容切相调光的LED无线控制系统的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

切相调光单元启动工作后，供电控制单元通过切相调光单元的电感绕组检测是否需要启动蓄电池，并给无线控制单元供电，启动无线控制单元，无线控制单元接收无线信号，并对无线信号进行识别判断，识别为有用信号后将信号进行解码，转换成内部定义的PWM信号，无线控制单元将PWM信号传输给切相调光单元的PWM处理单元，切相调光单元将PWM转换成输出电流的变化，根据无线控制单元的设置来确定是否将控制状态反馈至用户终端；当供电控制单元直接从切相调光单元中获取的能量不足以满足无线控制单元时，使用蓄电池为供电控制单元供电；当使用蓄电池供电时：

(1)使用切相调光方式，将输出电流调至X*I，其中0≤X≤1，I为满载输出时的电流，使用无线控制方式控制输出电流在0～X*I之间变化；

(2)使用无线控制方式，将输出电流调至Y*I，其中0≤Y≤1，I为满载输出时的电流，使用切相调光方式控制输出电流在0～Y*I之间变化；

(3)当切相调光单元的供电足够满足无线控制单元的正常工作时，供电控制单元同时给蓄电池充电；当切相调光单元无法满足无线控制单元的正常工作时，供电控制单元停止给蓄电池充电，同时由蓄电池独立给无线控制单元供电，蓄电池的供电时间由其容量决定；

(4)当蓄电池电量达到设定下限值，会通过蜂鸣器或者输出闪烁来提醒用户更改当前状态，无线控制单元的软件可以设定当处于此状态时，默认关闭LED输出电流或者默认达到可以给蓄电池充电的最低输出电流。

2.根据权利要求1所述的一种兼容切相调光的LED无线控制系统的控制方法，其特征在于，所述LED无线控制系统包括切相调光单元、无线控制单元、供电控制单元，所述切相调光单元分别与无线控制单元和供电控制单元连接，所述供电控制单元还与无线控制单元连接；

所述切相调光单元，用于通过切相信号、PWM信号或者模拟信号来调整输出电流大小；

所述无线控制单元，用于将无线信号转换为PWM信号或者模拟信号给切相调光单元；

所述供电控制单元，用于从切相调光单元中获取能量，为无线控制单元提供持续的电能。

3.根据权利要求2所述的兼容切相调光的LED无线控制系统的控制方法，其特征在于，所述切相调光单元包括：EMI滤波电路、Damper电路、Bleeder电路、相位检测电路、负载异常侦测电路、PWM处理芯片以及能量转换电路，所述EMI滤波电路与Damper电路及Bleeder电路连接，Damper电路与Bleeder电路并联后与相位检测电路连接，相位检测电路与PWM处理芯片连接，所述PWM处理芯片与负载异常侦测电路连接，能量转换电路与PWM处理芯片及Damper电路连接；

EMI滤波电路，使整个切相调光单元满足EMI要求，吸收雷击浪涌能量；

Damper电路，为切相调光器的工作提供维持电流，使切相调光器正常工作；

Bleeder电路，为切相调光器提供足够的启动电流；

相位检测电路，检测电路主线中切相相位，包括电阻RS4、电阻RS5、电容CS2、PWM处理芯片U1；电阻RS4与电阻RS5连接，电阻RS5与电容CS2并联后与PWM处理芯片U1连接；

负载异常侦测电路，检测LED负载的工作状态，及时调整能量转换电路的工作状态；

PWM处理芯片，根据无线控制单元传输的PWM信号做出相应的动作，控制能量转换电路，使其输出合理的电流；

能量转换电路，将初级侧的电参数转换为满足LED负载正常工作的电流，根据PWM处理芯片与相位检测电路提供的信号调整输出电流。

4.根据权利要求2所述的兼容切相调光的LED无线控制系统的控制方法，其特征在于，所述无线控制单元包括天线单元、链路控制单元、链路管理单元以及软件存储单元；

天线单元，用于无线信号的收集与发送，并将信号转为内部代码提供给链路管理单元；

链路控制单元，固件部分包含无线控制芯片及外围器件，用于接受链路管理单元的内部代码，将内部代码处理转换成PWM信号；所述链路控制单元一端与供电控制单元连接，获取工作所需的电能，链路控制单元的另一端与切相调光单元连接，将PWM信号传输给切相调光单元；

链路管理单元：用于对软件程序进行处理，转换为固件可识别的代码传输给链路控制单元，使链路控制单元根据代码输出不同的PWM信号；

软件存储单元：用于存储软件程序，以便链路管理单元随时调用。

5.根据权利要求2所述的兼容切相调光的LED无线控制系统的控制方法，其特征在于，所述供电控制单元包括线性稳压电路：为无线控制单元提供一个稳定的电压及足够的电流。

6.根据权利要求5所述的兼容切相调光的LED无线控制系统的控制方法，其特征在于，所述供电控制单元还包括电池充放电管理电路，所述电池充放电管理电路用于智能控制电路的充放电过程，无线控制单元供电正常时，停止蓄电池的放电，转为充电过程，蓄电池充满后转换为待机模式，并对无线控制单元的供电线路保持监控；无线控制单元供电不足时，及时启用蓄电池，确保无线控制单元持续稳定的工作。