CN105764182B - 一种使调光器与led模组匹配的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使调光器与LED模组匹配的装置和方法，其中装置包括预存储或者以学习的方式存储有若干种调光器的识别码，且所述调光器数据库内容可以被更新的调光器数据库，和与调光器数据库关联的驱动器数据库，用于在将调光器的识别码与调光器数据库匹配后，从驱动器数据库中输出驱动控制码，使调光器具备驱动LED模组的驱动器或直接驱动LED模组的LED电路板的能力。本发明提供的使调光器与LED模组匹配的装置和方法使纯阻抗光源升级为LED模组后，遗留下来的线电压调光器能够与LED模组匹配工作，即与荧光灯，节能灯或是卤素光源可以做的类似，没有频闪并具有几乎是一样的无极调光范围。

Description

一种使调光器与LED模组匹配的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种使调光器与LED模组匹配的装置和方法。

背景技术

目前的灯具市场将很快转到用更多的LED，这要归功于LED与传统光源相比所具有的特性。具体讲就是LED与白炽灯光源相比有更好的光效。光效是每瓦的流明比率数，这个值是指由一个光源所产生的总的光通量除以光源的功率得到的。传统的白炽灯泡每瓦的流明数是10到20，卤素灯泡是20到35，节能灯泡是50-100，只有高压纳灯灯泡是200，但是高压纳灯光的特性很差，特别是CRI(显色指数)，因此它们是不适合于家用的。LED的能效定期地每年都在增加，2015年，很多用于商照的LED每瓦的流明数超过150，一些达到了300，将远远超过任何其它光源的功效。

尽管光效超过其它任何光源，大批量采用LED被它们的流明/美金的比率放慢了，这是一个衡量生产一个特定数量的光的价格的一个方法。LED的流明/美金的比率比白炽灯泡和节能灯泡的流明/美金比率都要低很多，这使得用LED替换一个传统的灯泡相当贵。但是LED的流明/美金比流明/瓦增加更快，现今，对于大批量用LED替换传统灯泡市场已经成熟。

LED模组(LLE)是指在一个灯的设备里产生光的装置，它可以是一个LED灯泡，但是广泛意义上讲，任何用LED的电路板，然后融入到一个特定的设备里意欲要产生光的装置都可以称为LED模组。一个LED模组由2部分组成：1、LED电路板1，用一个或者多个LED制成；2、驱动器2，用于驱动LED。如图1所示，驱动器2将从电源线出来的信号转换成低电压信号，从而与灯具工作电压匹配，多数的驱动器在独立的电器设备上，要么是恒流类型的，或者是恒压类型的。

驱动器也可以是带一些外围零件的集成电路形式(IC)，IC从电源线直接收到AC电，将其转换成一个复杂的信号形状来供应到LED电路板。这种驱动(也叫做直接驱动)越来越普遍，因为它在LLE设计上节约空间，去掉了大和贵的专用驱动器，在这种情况下，用在LED上的信号是一种复杂的波形，用在复杂排列的LED上。

一个驱动器可以是可调光的或者是不可调光的，对于不可调光的驱动器，流到LED里的信号不能被调节来调光，而可调光的驱动器，LED可以调光：或者取决于一个专有的调光输入，或者是AC线电压的形状，专有的调光输入经常在建筑类接线上用，其有一个集中控制的单位，可以调光一组灯具设备，这个集中的控制器生成一个调光信号，一般情况下是1-10V的模拟信号，然后对于各种LED驱动器接入的LED灯泡，被用作一个调光输入控制。

三端双向交流半导体开关(TRIAC)调光驱动器的调光是通过改AC波形得到的，这类调光器叫做线电压调光器，在LED灯泡还没有广泛应用时，被开发来为白炽灯、卤素灯和荧光灯用。它通过一个TRIAC来修改线电压的波形，TRIAC打开和关掉每半周期的AC信号，即线电压。线电压关掉时间越长，调光越高。

然而有一个因素影响LED驱动器大量配置于传统光源，当一个使用传统光源的现有的安装要被升级为LED光源，很明显理想的是调光器保持可操作，特别是一个壁式的(线电压)调光器，它是一个安装和集成在墙上的一个电子设备，当传统光源升级为LED光源，失去调光功能将会导致减慢LED的大量费用，即便可以接受失去这个调光设备，现有的调光器将需要从现有的电器安装中去除，对于脚式的调光器是一个相当容易可去除的设备，而壁式调光器是一个完全集成在一个现有安装的线路里的设备，强制从现有的安装中拆下这个设备将会使得升级到LED没那么有吸引力，因为它不再是一个即插即用的交换。

此外，当一个传统光源被LED驱动替换，并且安装使用了一个调光器，LED的驱动的调光不会如调光器与传统光源一起时一样运作。特别是频闪、缩短了调光范围、分级，当调光器控制超过一盏光源时不稳定等不合意的行为可能出现。随着大量配置LED，新的调光器现在被提议，以提供更好地与LED驱动器兼容。虽然如此，替换调光器不是像换光源这么容易，它需要更高的费用。只要这些遗留的调光器不能确保更好的与LED驱动器和LLE兼容，大量运用LLE就会减慢。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种使调光器与LED模组匹配的装置，以更好的利于LED的推广应用。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种使调光器与LED模组匹配的装置，包括：

调光器数据库，所述调光器数据库预存储或者以学习的方式存储有若干种调光器的识别码，且所述调光器数据库内容可以被更新；

驱动器数据库，所述驱动器数据库存储有与LED模组的驱动器或LED模组的LED电路板匹配的驱动控制码，用于在将调光器的识别码与调光器数据库匹配后，从与调光器数据库关联的驱动器数据库中输出驱动控制码，从而改变调光器输出的AC线电压形状，使调光器具备驱动LED模组的驱动器或直接驱动LED模组的LED电路板的能力。

优选的，使调光器与LED模组匹配的装置还包括：

信号识别模块，所述信号识别模块用于获取调光器的AC线电压信号；

处理模块，所述处理模块包括相关器，所述相关器用于将获取的调光器的AC线电压信号经模数转换后与调光器数据库中的识别码进行比对运算，从调光器数据库中识别出一个最为匹配的调光器识别码，进而从驱动器数据库中明确一个驱动控制码。

优选的，所述信号识别模块包括由专用集成电路及其外围电路构成的合成负载，以替换与之电连接的调光器原负载，同时通过电平转换器及过零检测单元将调光器信号转换为数字信号，以被处理模块处理，或者将数字信号学习成为调光器的识别码。

优选的，所述处理模块还包括FFT处理部件，以将数字信号执行Fourier转换，将合成期的波形转换成正弦波，生成矩阵信号以与调光器的识别码进行匹配。

优选的，使调光器与LED模组匹配的装置还包括由二极管、电容器及/或电感器构成的AC线电压调节模块，在一个AC线电压信号半波期间的不同时期通过驱动控制码被有秩序地接通或断开，调节调光器输出的AC线电压形状直到调光器及LED模组一起正确运行，使调光器数据库与LED模组的驱动器或LED模组的LED电路板匹配。

一种使调光器与LED模组匹配的方法，包括以下步骤：

S1：建立一个调光器数据库，所述调光器数据库预存储有若干种调光器的识别码；

建立一个驱动器数据库，所述驱动器数据库存储有用于改变调光器输出的AC线电压形状的驱动控制码，与所述调光器数据库关联，每一个驱动控制码都与一种调光器的识别码对应；

S2：获取调光器的AC线电压信号；

S3：将所述AC线电压信号经模数转换后得到一组数字信号，将该数字信号与调光器数据库中的识别码进行比对运算，从调光器数据库中识别出一个匹配的调光器识别码；

S4：确定一个匹配的调光器识别码后，从驱动器数据库中确定一个驱动控制码，通过该驱动控制码调节调光器输出的AC线电压形状使调光器及LED模组一起正确运行。

优选的，所述步骤S3中，当调光器数据库中没有完全匹配的调光器识别码时，从该调光器数据库中选取一个匹配度最高的调光器识别码；

所述步骤S4中，通过人工输入的控制码调节调光器输出的AC线电压形状直到调光器及LED模组一起正确运行，将该数字信号存储至调光器数据库中生成新的调光器识别码，并将该控制码保存在驱动器数据库中生成新的驱动控制码，达到学习的目的。

优选的，所述步骤S3中，通过一个由专用集成电路及其外围电路构成的合成负载，结合电平转换器及过零检测单元将调光器信号转换为数字信号。

优选的，所述步骤S3中，将数字信号执行Fourier转换生成一组矩阵信号。

优选的，所述调光器数据库、驱动器数据库设于服务器中，或者被复制到一个具有存储功能的移动终端中，通过串行总线进行数据传输，实现与调光器的数字信号进行比对。

本发明提供的使调光器与LED模组匹配的装置使遗留下来的线电压的调光器和TRIAC调光驱动器连接来使纯阻抗光源升级为LED模组后，遗留下来的线电压调光器能够与LED模组匹配工作，即与荧光灯，节能灯或是卤素光源可以做的类似，没有频闪并具有几乎是一样的无极调光范围。

附图说明

图1是LED模组的驱动器原理图；

图2是本发明装置与调光器、驱动器及LED电路板连接示意图；

图3是本发明实施例结构原理图；

图4是本发明实施例DB#1结构图；

图5是本发明实施例DB#2结构图；

图6是一个典型的调光器电路原理图；

图7是本发明实施例调光器负载被二极管替代后的电路原理图；

图8是本发明实施例调光器信号与调光器数据库中的识别码进行比对及后续过程；

图9是本发明实施例AC线电压调节模块示意图；

图10是本发明实施例AC线电压调节模块中元件控制示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步描述：

如图2、3所示，一种使调光器与LED模组匹配的装置4，该装置必须要在调光器3和驱动器2之间连接，也可以被连接到调光器和LED电路板之间，装置包括：

调光器数据库5(DB#1)，如图4所示，所述调光器数据库5预存储或者学习的方式包含了尽可能多的调光器的识别码(Signature)，且可以被更新，识别码在本装置中是一套唯一允许鉴别调光器的信息；

驱动器数据库6(DB#2)，如图5所示，所述驱动器数据库6存储有与LED模组的驱动器2或LED模组的LED电路板1匹配的驱动控制码，用于在将调光器的识别码与调光器数据库5匹配后，从与调光器数据库5关联的驱动器数据库6中输出驱动控制码，从而改变调光器3输出的AC线电压形状，使调光器2具备驱动LED模组的驱动器2或直接驱动LED模组的LED电路板1的能力；

信号识别模块7，所述信号识别模块7用于获取调光器的AC线电压信号；

处理模块8(DSP或者FPGA等)，所述处理模块8包括相关器(Correlator)，所述相关器用于将获取的调光器的AC线电压信号经模数转换后与调光器数据库5中的识别码进行比对运算，从调光器数据库5中识别出一个最为匹配的调光器识别码，进而从驱动器数据库6中明确一个驱动控制码，以驱动LED模组。

对于调光器的信号的获取有很多种方法，本发明实施例中调光器信号是从记录线电压调光器进行的合成负载方式中被获取：期望的负载可以是一个纯粹的有抵抗力的负载，如图6所示，像一个白炽灯一样。为了获得调光器的一个识别码，本发明用一个合成负载替换调光器中的原负载，合成负载由专用集成电路(ASIC)及其外围电路构成，同时通过电平转换器(Level Shifter)及过零检测单元(Zero crossing)将调光器信号转换为数字信号，以被处理模块8处理，或者将数字信号学习成为调光器的识别码。特别是，插入的二极管能再制造出附属至一个驱动器的一个LED电路板的非线性I-V响应，如图7所示。

通过接通模拟开关(analog switch)，将本发明的装置接入合成负载，与专用集成电路(ASIC)连成一体。一旦线电压调光器满足这个合成的负载，AC反应会因为电平转换器9(Level Shifter)被转化成可接受的模拟水平，被模数转换器转化的信号能被处理模块8处理。

本发明装置的处理模块8还包括FFT处理部件(FFT unit)，以将数字信号执行一个反应快速的Fourier转换，将合成期的波形转换成一系列纯粹的正弦波。然后设备记录关于这个FFT的N点(例如，N＝8就是一个8x8的矩阵＝64位数)。FFT的矩阵即为调光器的信号并且将被与DB#1的调光器识别码比对或者作为一个新的调光器识别码记录在DB#1里。假设N＝8：

必须要被记录的64位数不会是一个极大数量的数据。

如图8所示，上述实施例方案中，将获取的调光器的信号与调光器数据库5中的识别码进行比对运算是：将获取的当前调光器信号经FFT处理为数字信号，通过一个相关器将其与所有的调光器数据库5(DB#1)入口对比，由于电子件安装的不同的接线，实际训练和校准阶段期间可能会发生一些偏差，此时会从DB#1中识别出一个最为匹配的调光器。如果获得一个相互关系的顶点是DB#1里的第i个入口，那么DB#2里的第i个入口将会被用于交流电调整。

对于一个特定的配对物(调光器，驱动器)，两者之间插入一个AC线电压调节模块10，那么直到一个标准的LLD(金色样板)和调光器及驱动器一起正确运行，这个AC线电压调节模块10才能被按经验为主地调整成功。如图9、10所示，AC线电压调节模块10由一套被插入的二极管，电容器和电感器构成，二极管、电容器和电感器构成网络状结构，通常由10-15条线将上述元件连接，每条线都由晶体管作为控制开关，来自DSP的信号控制着开关的通断，在正弦波改变调光器输出的形状直到发现满意的结果。这些元件中的每一个都能在一个半波期间的不同时期被有秩序地接通或断开。由于价格和整合的原因有一个明显的限定的组合数。由于功率等级，这些元件中的很多是由外部连至ASIC并且必须由内部的晶体管控制。一旦一个满意的结果得到了，用过的元件的ID，连同在它们已经用过期间的时间一起，都已经记录了并且变成了DB#2的数据，这个是同这个组合(调光器，驱动器)联系在一起的。大部分时间，修改是很简单的，并且将消除线电压中产生闪烁的刺或尖峰。

现场操作员可以通过调节驱动器来验证驱动-调光器组合以确保驱动器的LLE驱动正确反应，如果证实了这种组合，不改变AC线电压调节模块10网络，工作正常，则通知设备不需要使用任何AC线电压调节模块10进行元件网络的变更，全过程终止。如果不一致的话，操作人员开始AC线电压调节模块10元件网络的变更过程。如果现场操作人员认为结果满意的话(通过使用调光器并且验证驱动器的LLE驱动正确反应)，那么变更过程会被终止，现在此发明正确地连接到线电压调光器和驱动，这样LLE尽可能的在调光条件下确实展示一个令人满意的结果，现场操作人员将会检查当调光器被使用时LLE的行为，如果闪烁、调光范围、调光连续另现场操作人员满意，AC线电压调节模块10元件网络的变更能被使用。发送一个命令给装置，在现场操作人员的验证下，记录下匹配的电流变更特征码，电流变更特征码的ID被存储在不可擦写的内存中，在下一次驱动器内接入时能被使用。

如果结果不满意的话(例如一些残留的闪烁)，设备会要求检查已经记录的下一个AC线电压调节模块10元件网络的变更。现场操作员的指示下向设备发送一个合适的命令，指示设备选择下一个AC线电压调节模块10元件网络的变更，同样的过程被重新启动，由现场操作员决定新的变更网络是否使得调光器-驱动器组合正确工作。

用调光器和驱动器的ID，这一装备可以适用于在DB#2中的一个单一的矩阵，它表明了用了哪种改动的组件和以及改动时间。

时间的参考是由一个智能的过零检测单元提供的，它决定了什么时候调光正弦波横越0伏。这一过零检测单元满足DSP，然后DSP根据矩阵内容，安排组件的正确启用/禁用。

过零检测单元是一个智能的并且不仅仅能够探测到0伏的级别，因为这个过电压调光器可以是前导或尾随的边缘。

所以，关于修改时间的参考时间必须要么是在末端，要么是在正弦波的开始探测到。

在修改正弦波去遵循矩阵的内容时，这一装备可以让调光器正确的与驱动器运行，在一个类似的方式，这个是在DB#2数据库的建设中调整的。

通过上述方案，本发明使调光器与LED模组匹配的方法，包括以下步骤：

S1：建立一个调光器数据库5，所述调光器数据库5预存储有若干种调光器的识别码；

建立一个驱动器数据库6，所述驱动器数据库6存储有用于改变调光器输出的AC线电压形状的驱动控制码，与所述调光器数据库5关联，每一个驱动控制码都与一种调光器的识别码对应；

S2：获取调光器的AC线电压信号；

S3：将所述AC线电压信号经模数转换后得到一组数字信号，将该数字信号与调光器数据库5中的识别码进行比对运算，从调光器数据库5中识别出一个匹配的调光器识别码；

S4：确定一个匹配的调光器识别码后，从驱动器数据库6中确定一个驱动控制码，通过该驱动控制码调节调光器输出的AC线电压形状使调光器及LED模组一起正确运行。

作为上述实施例方案的改进，所述步骤S3中，当调光器数据库5中没有完全匹配的调光器识别码时，从该调光器数据库5中选取一个匹配度最高的调光器识别码；

所述步骤S4中，通过人工输入的控制码调节调光器输出的AC线电压形状直到调光器及LED模组一起正确运行，将该数字信号存储至调光器数据库5中生成新的调光器识别码，并将该控制码保存在驱动器数据库6中生成新的驱动控制码，达到学习的目的。

作为上述实施例方案的部分优选方案，所述步骤S3中，通过一个由专用集成电路及其外围电路构成的合成负载，结合电平转换器9(Level Shifter)及过零检测单元(Zerocrossing)将调光器信号转换为数字信号。

作为上述实施例方案的改进，所述步骤S3中，将数字信号执行Fourier转换生成一组矩阵信号。

作为上述实施例方案的部分优选方案，所述调光器数据库5、驱动器数据库6设于服务器中，或者被复制到一个具有存储功能的移动终端中，通过串行总线进行数据传输，实现与调光器的数字信号进行比对。例如通过一个便携式编程工具(PPT)从DB#2下载相关的记录，如一部手提电脑。这些PPT包含完成了的DB#2数据库的一个拷贝，最好是通过一个软件工具来选择DB#2数据库记录的一部分，与现场发现的驱动相对应。通过串行总线将装置与PPT之间连接，以下载BD#2中的记录，这些串行总线将是I2C或者SPI总线使装置可以提供简单的接口。一个USB-I2C适配器将连接上PPT使PPT上的软件可以通过USB端口简单的连接，并且适配器变换串行USB信号为12C信号。

本发明的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本发明专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本发明专利权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种使调光器与LED模组匹配的装置，其特征在于包括：

调光器数据库，所述调光器数据库预存储或者以学习的方式存储有若干种调光器的识别码，且所述调光器数据库内容可以被更新；

驱动器数据库，所述驱动器数据库存储有与LED模组的驱动器或LED模组的LED电路板匹配的驱动控制码，用于在将调光器的识别码与调光器数据库匹配后，从与调光器数据库关联的驱动器数据库中输出驱动控制码，从而改变调光器输出的AC线电压形状，使调光器具备驱动LED模组的驱动器或直接驱动LED模组的LED电路板的能力。

2.根据权利要求1所述的一种使调光器与LED模组匹配的装置，其特征在于还包括：

信号识别模块，所述信号识别模块用于获取调光器的AC线电压信号；

处理模块，所述处理模块包括相关器，所述相关器用于将获取的调光器的AC线电压信号经模数转换后与调光器数据库中的识别码进行比对运算，从调光器数据库中识别出一个最为匹配的调光器识别码，进而从驱动器数据库中明确一个驱动控制码。

3.根据权利要求2所述的一种使调光器与LED模组匹配的装置，其特征在于：所述信号识别模块包括由专用集成电路及其外围电路构成的合成负载，以替换与之电连接的调光器原负载，同时通过电平转换器及过零检测单元将调光器信号转换为数字信号，以被处理模块处理，或者将数字信号学习成为调光器的识别码。

4.根据权利要求3所述的一种使调光器与LED模组匹配的装置，其特征在于：所述处理模块还包括FFT处理部件，以将数字信号执行Fourier转换，将合成期的波形转换成正弦波，生成矩阵信号以与调光器的识别码进行匹配。

5.根据权利要求2所述的一种使调光器与LED模组匹配的装置，其特征在于：

还包括由二极管、电容器及电感器构成的AC线电压调节模块，在一个AC线电压信号半波期间的不同时期通过驱动控制码被有秩序地接通或断开，调节调光器输出的AC线电压形状直到调光器及LED模组一起正确运行，使调光器数据库与LED模组的驱动器或LED模组的LED电路板匹配。

6.一种使调光器与LED模组匹配的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：建立一个调光器数据库，所述调光器数据库预存储有若干种调光器的识别码；

建立一个驱动器数据库，所述驱动器数据库存储有用于改变调光器输出的AC线电压形状的驱动控制码，与所述调光器数据库关联，每一个驱动控制码都与一种调光器的识别码对应；

S2：获取调光器的AC线电压信号；

S3：将所述AC线电压信号经模数转换后得到一组数字信号，将该数字信号与调光器数据库中的识别码进行比对运算，从调光器数据库中识别出一个匹配的调光器识别码；

S4：确定一个匹配的调光器识别码后，从驱动器数据库中确定一个驱动控制码，通过该驱动控制码调节调光器输出的AC线电压形状使调光器及LED模组一起正确运行。

7.根据权利要求6所述的一种使调光器与LED模组匹配的方法，其特征在于：

所述步骤S3中，当调光器数据库中没有完全匹配的调光器识别码时，从该调光器数据库中选取一个匹配度最高的调光器识别码；

所述步骤S4中，通过人工输入的控制码调节调光器输出的AC线电压形状直到调光器及LED模组一起正确运行，将该数字信号存储至调光器数据库中生成新的调光器识别码，并将该控制码保存在驱动器数据库中生成新的驱动控制码，达到学习的目的。

8.根据权利要求6所述的一种使调光器与LED模组匹配的方法，其特征在于：

所述步骤S3中，通过一个由专用集成电路及其外围电路构成的合成负载，结合电平转换器及过零检测单元将调光器信号转换为数字信号。

9.根据权利要求6所述的一种使调光器与LED模组匹配的方法，其特征在于：

所述步骤S3中，将数字信号执行Fourier转换生成一组矩阵信号。

10.根据权利要求6所述的一种使调光器与LED模组匹配的方法，其特征在于：

所述调光器数据库、驱动器数据库设于服务器中，或者被复制到一个具有存储功能的移动终端中，通过串行总线进行数据传输，实现与调光器的数字信号进行比对。