CN108770137A - 一种后置式led调光控制装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物联网、照明技术领域，且公开了一种后置式LED调光控制装置，包括后置式LED调光控制装置，所述后置式LED调光控制装置左侧的外部固定安装有宽电压直流供电接口。该后置式LED调光控制装置和方法，通过内置的后备供电管理模块，解决了0～10V调光时，LED电源输出的DC电压变换带来的0～10V输出不稳定的问题，避免了调光过程中反馈导致的灯具闪烁，具有输入、输出的电压、电流采样功能，能够完成LED灯具的负载检测，在LED灯具调光过程中，LED灯具驱动电源输出的宽电压是会变化的，在变化的过程中，调光控制反馈模块中的独立供电系统，可以保证调光输出的信号稳定，不会随着供电电压的变换而变化，避免了调光过程中的频闪问题。
Description
技术领域
本发明涉及物联网、照明技术领域，具体为一种后置式LED调光控制装置和方法。
背景技术
在物联网领域和照明领域，存在大量的LED照明灯具，这些照明灯具采用交流220V电源供电，实现空间和区域的照明，虽然LED照明灯具具有节能特性，但是其还是具有少则几瓦多则上百瓦的功耗，在没有人员活动的时候灯具依然通电亮着，依然消耗电能，达不到进一步节能环保的目的，目前有部分厂家采用物联网远程控制技术在LED照明灯具驱动电源和交流220V电源供电之间加入照明灯具控制器，实现远程的灯具开关控制和灯具照明亮度的调节，虽然一定程度的解决了照明灯具的远程控制，但是这种前置式的照明灯具控制器采用的交流220V电压供电，供电电压较高，需要AC/DC模块完成控制系统供电的转换，而且需要添加多级防雷措施保证控制系统的稳定工作，系统元器件多、设备体积大，无法内置到LED照明灯具中，不方便安装。
目前也有部分厂家将物联网控制管理芯片内置在LED照明灯具驱动电源内实现灯具的远程控制，但是由于物联网控制管理芯片在进行频繁的通信过程中，会产生较大的电磁干扰和辐射，对照明灯具驱动电源内部的反馈电路造成感染，使得灯具照明过程中出现严重的频闪问题，本发明设计了一种后置式的LED灯具调光控制装置和方法，能够实现对LED灯具的远程控制管理，同时解决设备在LED灯具内部的安装问题，同时还避免了控制芯片对灯具驱动电源产生的电磁干扰问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种后置式LED调光控制装置和方法，具备避免灯具调光过程中发生频闪的优点，解决了物联网控制管理芯片在进行频繁的通信过程中，会产生较大的电磁干扰和辐射，对照明灯具驱动电源内部的反馈电路造成感染，使得灯具照明过程中出现严重的频闪问题的问题。
(二)技术方案
为实现上述能够实现对LED灯具的远程控制管理，同时解决设备在LED灯具内部的安装问题，同时还避免了控制芯片对灯具驱动电源产生的电磁干扰问题的目的，本发明提供如下技术方案：一种后置式LED调光控制装置，包括后置式LED调光控制装置，所述后置式LED调光控制装置左侧的外部固定安装有宽电压直流供电接口，所述后置式LED调光控制装置左侧的外部固定安装有调光输出接口，所述后置式LED调光控制装置右侧的外部固定安装有灯具光源供电接口。
所述后置式LED调光控制装置通过宽电压直流供电接口与LED灯具驱动电源的输出端电连接，所述LED灯具驱动电源的输入端与交流电源的输出端电连接，所述后置式LED调光控制装置通过灯具光源供电接口与灯具光源的输入端电连接，所述LED灯具驱动电源的输出端与后置式LED调光控制装置的宽电压直流供电接口电连接，所述LED灯具驱动电源的调光输入端与后置式LED调光控制装置外部的调光输出接口电连接。
所述后置式LED调光控制装置包括宽电压DC/DC转换模块、调光反馈模块、灯具光源能耗检测模块、灯具光源开关控制模块、后备供电管理模块和CPU无线通信处理器模块。
优选的，所述宽电压DC/DC转换模块将LED灯具驱动电源输出的宽电压DC直流电源转换为DC12V直流电源给后置式LED调光控制装置供电。
所述调光反馈模块的输出端与调光输出接口的输入端电连接，用于向LED灯具驱动电源输入调光信号，调整LED灯具驱动电源输出不同功率的电压电流给灯具光源，来实现灯具光源不同亮度的照明以及不同功率的照明。
所述灯具光源能耗检测模块用于检测输出给灯具光源的供电直流电压和电流，计算灯具光源的耗电量及光源故障判断。
所述灯具光源开关控制模块的输出端与灯具光源供电接口的输入端电连接，用于给灯具光源提供开关灯控制。
所述后备供电管理模块用于给调光反馈模块和CPU无线通信处理模块提供稳定的供电电源，保证随着调光信号的调整，LED灯具驱动电源提供的宽电压DC直流电源电压电流变化过程中调光控制反馈模块能够输出稳定的调光控制信号，同时保证了在LED灯具驱动电源故障后，CPU无线通信处理模块依旧处于供电状态，对LED灯具驱动电源的故障进行判断和故障信息的上报。
所述CPU无线通信处理器模块用于接收调光控制指令和驱动调光控制反馈模块的调光信号输出，同时完成灯具光源负载能耗的检测功能，还可以借助后备供电管理模块的供电，在LED灯具驱动电源故障的情况下完成对LED灯具驱动电源故障的检测以及故障的上报。
优选的，所述宽电压直流供电接口的输出端与宽电压DC/DC转换模块的输入端和灯具光源能耗检测模块的输入端电连接，用于给装置提供供电电源，宽电压直流供电接口经过能耗检测模块后用于给后续灯具光源提供供电电源。
所述宽电压DC/DC转换模块将输入的宽电压直流电源转换为DC12V输出给后备供电管理模块进行后备供电储能元件充电，同时给灯具光源能耗检测模块的检测电路、灯具光源开关控制模块的控制电路供电。
所述后备供电管理模块将输入的DC12V电源转换为DC3.3V电源给CPU无线通信处理模块供电，同时通过稳压输出纹波更小的DC12V直流给调光反馈模块供电，该模块将内部后备电源充放电状态和后备储能元件的电压伏值输出给CPU无线通信处理模块进行供电检测。
所述灯具光源能耗检测模块通过电连接的灯具光源开关控制模块给灯具光源供电，同时检测提供给灯具光源的电压和电流伏值，并将伏值输出给CPU无线通信处理模块进行能耗检测。
所述灯具光源开关控制模块用来接收CPU无线通信处理模块的开关控制信号，进行灯具光源供电的开或关，并将开关控制的电源输出给灯具光源供电接口。
所述CPU无线通信处理模块对后备供电管理模块的供电状态以及灯具光源的能耗进行检测，并发出无线通信指令控制灯具光源开关控制模块做出相应反应，同时发出无线通信指令输出调光驱动信号传递给调光反馈模块。
所述调光反馈模块与调光输出接口电连接，用于给LED灯具驱动电源进行调光。
优选的，所述灯具光源能耗检测模块的关联接口包括：
a、宽电压直流输入，将LED驱动电源的输出宽电压直流给模块提供供电；
b、宽电压直流输出，将采样的直流电源输出给灯具光源进行供电；
c、能耗检测信号输出，包含电流采样信号EI和电压采样信号EV，通过EI、EV信号引脚将信号输入给CPU进行灯具光源电流、电压的采样，并且计算出灯具光源的功率和能耗统计。
所述灯具光源能耗检测模块的内部组件包括：
a、电流采样电阻的信号EI，通过在宽电压直流输入和直流输出之间串联一个毫欧电阻，将灯具光源消耗的电流信号转换为电压信号；
b、电流采样运算放大电路，将电流采样电阻或者霍尔电流采样芯片转换的电压信号EV进行按比例放大到合适CPU采样的伏值(为了降低电流采样过程中的共模电压，采样电阻可以替换成霍尔电流采样芯片，通过在宽电压直流输入和直流输出之间串联一个霍尔电流采样芯片，将灯具光源消耗的电流信号转换为电压信号)；
c、电流采样驱动电路，将运放放大的电流信号EI采样伏值进行1:1的进行驱动，输入给CPU进行电流信号EI的采样；
d、电压运算放大电路，将宽电压直流供电的电压信号EV按照比例进行缩放，调整到合适CPU采样的伏值；
e、电压采样驱动电路，将运放按照比例放大缩小的电压信号EV采样伏值进行1:1的进行驱动，输入给CPU进行电压信号EV的采样。
优选的，所述后备供电管理模块的关联接口包括：
a、DC12V输入，该输入电压会随着灯具调光的控制导致LED电源驱动的输出电压电流变化而变化；
b、DC12V调光稳压电源，通过内部的后备供电管理提供，将非稳定的DC12V电源，进行稳压调整，输出一个稳定的DC12V调光稳压电压，用于调光驱动供电；
c、DC3.3V电源，通过内部的后备供电管理器件，提供DC3.3V电源输出给CPU处理器和无线通信模块进行供电；
d、供电检测信号输出，包含充电输入采样电压信号IV、后备电池采样电压信号BV、DC12V升压电路控制信号BC，通过IV、BV信号引脚将信号输入给CPU进行后备供电管理的检测和状态判断，通过BC信号引脚进行DC12V的升压控制，在外部宽电压供电故障后导致DC12V输入供电故障时，关闭DC12V升压，节约3.6V储能电池的电量。
所述后备供电管理模块的内部组件包括：
a、后备供电充电电路，用于给后备供电储能电池进行充电；
b、充电电压分压电路，用于将充电电压进行分压处理，调整到适合CPU采样的电压伏值IV进行采样；
c、后备3.6V储能电池BV，用于存储后备供电的电能存储，在保证外部供电中断的情况下能够提供一定时段的供电电源给CPU处理器和无线通信模块，同时在外部供电波动时向调光驱动模块提供稳定的DC12V调光电源供电；
d、DC12V升压电路BC，用于后备3.6V储能电池的放电管理，将后备供电电池的DC3.6V低电压升压到DC12V高电压；
e、后备电池分压电路，用于将后备电池电压进行分压处理，调整到适合CPU采样的电压伏值IV进行采样；
f、DC3.6V转DC3.3V，用于将DC3.6V电压进行电压转换，转换为DC3.3V电压输出。
优选的，所述调光反馈模块的关联接口包括：
a、DC12V调光稳压电源，用于给调光模块提供一个稳定的调光电源；
b、调光驱动输入，包含VS、PS信号，将CPU出入的电压调光信号和PWM调光信号转换为LED驱动电源识别和接收的调光信号；
c、调光输出接口，连接LED驱动电源的调光接口，用于对LED驱动电源的输出电压或电流进行调光控制。
所述调光反馈模块的内部组件包括：
a、电压调光驱动电路，将VS小信号电压调光信号转换为0～10V的电压信号；
b、PWM调光驱动电路，将PS小信号PWM调光信号转换为具有一定驱动能力的PWM调光信号；
c、电压参考源，用于调光信号转换过程中，提供一个标准的电压参考源，提供调光信号转换的精度；
d、调光输出复用电路，将0～10V的电压调光信号和PWM调光信号进行复用，输出一个具有PWM脉宽和频率可调、电压伏值可调的双重调光模式的信号输出给LED电源驱动。
优选的，所述CPU无线通信处理模块的关联接口包括：
a、DC3.3V输入，用于模块供电电压输入；
b、能耗检测信号输入，包含EI、EV信号，由CPU处理器进行信号采样灯具光源供电的电压、电流，以及计算灯具光源的功率和消耗的电能；
c、供电检测信号输入，包含IV、BV信号和BC信号，由CPU处理器进行信号采样供电的输入电压和后备电池的电压，在CPU处理器检测到外部宽电压供电故障后导致DC12V输入供电故障时，通过BC信号停止DC12V升压供电；
d、开关控制信号输出，包含K信号，由CPU处理器根据无线通信指令执行输出灯具光源供电的开关控制；
e、调光驱动信号输出，包含VS、PS信号，由CPU处理器根据无线通信指令执行输出的电压调光的电压信号伏值和PWM调光的PWM波形信号。
所述CPU无线通信处理模块的内部组件包括：
a、CPU处理器，采用STM32F103RC处理器进行灯具内部各个模块的信号采样和计算；
b、无线通信模块，采用SX1278无线通信模块完成灯具开关控制指令、调光控制指令、灯具故障状态和灯具功率能耗的数据传输；
c、无线通信天线，用于将无线通信模块输出的无线信号发射到空中传播，以达到将无线信号发射到其他无线设备中去的目的。
优选的，能够对LED驱动电源和灯具光源实现故障检测，并且能够实现故障信息的上报，具体步骤为：
1)CPU处理器检测IV信号，判断LED驱动电源供电是否正常，若IV信号没有电压则判断LED灯具驱动电源供电故障，通过无线通信模块上报外部LED灯具驱动电源故障。
2)若LED灯具驱动电源供电正常，则CPU处理器检测EI信号，若检测到的EI电流为0值，则判断灯具光源负载故障，通过无线通信模块上报灯具光源故障。
3)若LED灯具驱动电源供电正常，若CPU处理器检测到的EI电流不为0值，则检测EI、EV信号，用EI×EV＝EP计算灯具光源的实际输出功率，通过灯具标称功率P×调光功率百分比A＝LP计算出灯具光源应当输出的功率，利用公式(EP-LP)/LP×100判断实际输出功率和应当输出功率的误差比率，比率超过20％则判断灯具光源部分模组损坏。
优选的，实现了优化后备供电管理模块的供电管理，具体步骤为：
1)CPU处理器检测IV信号，判断DC12V输入供电是否正常，若IV信号没有电压则判断外部宽电压供电故障后导致DC12V输入供电故障；
2)延迟1秒钟，重复1次步骤1)检测DC12V输入供电是否正常；
3)重复3次步骤1)之后，若CPU处理器检测DC12V输入供电始终处于故障状态，则通过BC信号控制DC12V升压电路停止升压状态，其中，BC信号需要通过无线通信模块对DC12V升压电路发送停止升压的信号；
4)CPU处理器和无线通信模块进入周期性休眠状态，直到检测到DC12V输入供电正常。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种后置式LED调光控制装置和方法，具备以下有益效果：
1、该后置式LED调光控制装置和方法，采用后置安装，通过LED电源驱动器输出的DC直流电源供电，省去的交流电源转换直流电源带来的防雷保护、工频干扰等一系列问题；通过超宽电压DC-DC模块将LED电源的直流电压转换成DC12V模块工作的电压；通过内置的电池充放电模板保证驱动故障后，通信模块依旧工作；驱动电源故障时，通信模块检测到供电故障，判断驱动电源故障，并进行告警；通过内置的电池储能，解决了0～10V调光时，LED电源输出的DC电压变换带来的0～10V输出不稳定的问题，避免了调光过程中反馈导致的灯具闪烁的问题；具有输入、输出的电压、电流采用功能，能够完成LED灯具的负载检测。
2、该后置式LED调光控制装置和方法，在LED灯具调光过程中，LED灯具驱动电源输出的宽电压是会变化的，在宽电压变化的过程中，通过调光控制反馈模块中的独立供电系统，可以保证调光输出的信号是一个稳定的信号，不会随着供电电压的变换而变化，避免了调光过程中的频闪问题。
附图说明
图1为一种后置式LED调光控制装置的系统图；
图2为一种后置式LED调光控制装置中LED灯具驱动电源与交流电源连接的系统图；
图3为一种后置式LED调光控制装置的内部组件系统图；
图4为一种后置式LED调光控制装置中CPU无线通信处理器模块的系统图；
图5为一种后置式LED调光控制装置中灯具光源能耗检测模块的系统图；
图6为一种后置式LED调光控制装置中后备供电管理模块的系统图；
图7为一种后置式LED调光控制装置中调光反馈模块的系统图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，一种后置式LED调光控制装置，包括后置式LED调光控制装置，所述后置式LED调光控制装置左侧的外部固定安装有宽电压直流供电接口，所述后置式LED调光控制装置左侧的外部固定安装有调光输出接口，所述后置式LED调光控制装置右侧的外部固定安装有灯具光源供电接口。
所述后置式LED调光控制装置通过宽电压直流供电接口与LED灯具驱动电源的输出端电连接，所述LED灯具驱动电源的输入端与交流电源的输出端电连接，所述后置式LED调光控制装置通过灯具光源供电接口与灯具光源的输入端电连接，所述LED灯具驱动电源的输出端与后置式LED调光控制装置的宽电压直流供电接口电连接，所述LED灯具驱动电源的调光输入端与后置式LED调光控制装置外部的调光输出接口电连接。
所述后置式LED调光控制装置包括宽电压DC/DC转换模块、调光反馈模块、灯具光源能耗检测模块、灯具光源开关控制模块、后备供电管理模块和CPU无线通信处理器模块。
优选的，所述宽电压DC/DC转换模块将LED灯具驱动电源输出的宽电压DC直流电源转换为DC12V直流电源给后置式LED调光控制装置供电。
所述调光反馈模块的输出端与调光输出接口的输入端电连接，用于向LED灯具驱动电源输入调光信号，调整LED灯具驱动电源输出不同功率的电压电流给灯具光源，来实现灯具光源不同亮度的照明以及不同功率的照明。
所述灯具光源能耗检测模块用于检测输出给灯具光源的供电直流电压和电流，计算灯具光源的耗电量及光源故障判断。
所述灯具光源开关控制模块的输出端与灯具光源供电接口的输入端电连接，用于给灯具光源提供开关灯控制。
所述后备供电管理模块用于给调光反馈模块和CPU无线通信处理模块提供稳定的供电电源，保证随着调光信号的调整，LED灯具驱动电源提供的宽电压DC直流电源电压电流变化过程中调光控制反馈模块能够输出稳定的调光控制信号，同时保证了在LED灯具驱动电源故障后，CPU无线通信处理模块依旧处于供电状态，对LED灯具驱动电源的故障进行判断和故障信息的上报；
所述CPU无线通信处理器模块用于接收调光控制指令和驱动调光控制反馈模块的调光信号输出，同时完成灯具光源负载能耗的检测功能，还可以借助后备供电管理模块的供电，在LED灯具驱动电源故障的情况下完成对LED灯具驱动电源故障的检测以及故障的上报。
优选的，所述宽电压直流供电接口的输出端与宽电压DC/DC转换模块的输入端和灯具光源能耗检测模块的输入端电连接，用于给装置提供供电电源，宽电压直流供电接口经过能耗检测模块后用于给后续灯具光源提供供电电源。
所述宽电压DC/DC转换模块将输入的宽电压直流电源转换为DC12V输出给后备供电管理模块进行后备供电储能元件充电，同时给灯具光源能耗检测模块的检测电路、灯具光源开关控制模块的控制电路供电。
所述后备供电管理模块将输入的DC12V电源转换为DC3.3V电源给CPU无线通信处理模块供电，同时通过稳压输出纹波更小的DC12V直流给调光反馈模块供电，该模块将内部后备电源充放电状态和后备储能元件的电压伏值输出给CPU无线通信处理模块进行供电检测。
所述灯具光源能耗检测模块通过电连接的灯具光源开关控制模块给灯具光源供电，同时检测提供给灯具光源的电压和电流伏值，并将伏值输出给CPU无线通信处理模块进行能耗检测；
所述灯具光源开关控制模块用来接收CPU无线通信处理模块的开关控制信号，进行灯具光源供电的开或关，并将开关控制的电源输出给灯具光源供电接口；
所述CPU无线通信处理模块对后备供电管理模块的供电状态以及灯具光源的能耗进行检测，并发出无线通信指令控制灯具光源开关控制模块做出相应反应，同时发出无线通信指令输出调光驱动信号传递给调光反馈模块；
所述调光反馈模块与调光输出接口电连接，用于给LED灯具驱动电源进行调光。
优选的，所述灯具光源能耗检测模块的关联接口包括：
a、宽电压直流输入，将LED驱动电源的输出宽电压直流给模块提供供电；
b、宽电压直流输出，将采样的直流电源输出给灯具光源进行供电；
c、能耗检测信号输出，包含电流采样信号EI和电压采样信号EV，通过EI、EV信号引脚将信号输入给CPU进行灯具光源电流、电压的采样，并且计算出灯具光源的功率和能耗统计；
所述灯具光源能耗检测模块的内部组件包括：
a、电流采样电阻的信号EI，通过在宽电压直流输入和直流输出之间串联一个毫欧电阻，将灯具光源消耗的电流信号转换为电压信号；
b、电流采样运算放大电路，将电流采样电阻或者霍尔电流采样芯片转换的电压信号EV进行按比例放大到合适CPU采样的伏值(为了降低电流采样过程中的共模电压，采样电阻可以替换成霍尔电流采样芯片，通过在宽电压直流输入和直流输出之间串联一个霍尔电流采样芯片，将灯具光源消耗的电流信号转换为电压信号)；
c、电流采样驱动电路，将运放放大的电流信号EI采样伏值进行1:1的进行驱动，输入给CPU进行电流信号EI的采样；
d、电压运算放大电路，将宽电压直流供电的电压信号EV按照比例进行缩放，调整到合适CPU采样的伏值；
e、电压采样驱动电路，将运放按照比例放大缩小的电压信号EV采样伏值进行1:1的进行驱动，输入给CPU进行电压信号EV的采样。
优选的，所述后备供电管理模块的关联接口包括：
a、DC12V输入，该输入电压会随着灯具调光的控制导致LED电源驱动的输出电压电流变化而变化；
b、DC12V调光稳压电源，通过内部的后备供电管理提供，将非稳定的DC12V电源，进行稳压调整，输出一个稳定的DC12V调光稳压电压，用于调光驱动供电；
c、DC3.3V电源，通过内部的后备供电管理器件，提供DC3.3V电源输出给CPU处理器和无线通信模块进行供电；
d、供电检测信号输出，包含充电输入采样电压信号IV、后备电池采样电压信号BV、DC12V升压电路控制信号BC，通过IV、BV信号引脚将信号输入给CPU进行后备供电管理的检测和状态判断，通过BC信号引脚进行DC12V的升压控制，在外部宽电压供电故障后导致DC12V输入供电故障时，关闭DC12V升压，节约3.6V储能电池的电量；
所述后备供电管理模块的内部组件包括：
a、后备供电充电电路，用于给后备供电储能电池进行充电；
b、充电电压分压电路，用于将充电电压进行分压处理，调整到适合CPU采样的电压伏值IV进行采样；
c、后备3.6V储能电池BV，用于存储后备供电的电能存储，在保证外部供电中断的情况下能够提供一定时段的供电电源给CPU处理器和无线通信模块，同时在外部供电波动时向调光驱动模块提供稳定的DC12V调光电源供电；
d、DC12V升压电路BC，用于后备3.6V储能电池的放电管理，将后备供电电池的DC3.6V低电压升压到DC12V高电压；
e、后备电池分压电路，用于将后备电池电压进行分压处理，调整到适合CPU采样的电压伏值IV进行采样；
f、DC3.6V转DC3.3V，用于将DC3.6V电压进行电压转换，转换为DC3.3V电压输出。
优选的，所述调光反馈模块的关联接口包括：
a、DC12V调光稳压电源，用于给调光模块提供一个稳定的调光电源；
b、调光驱动输入，包含VS、PS信号，将CPU出入的电压调光信号和PWM调光信号转换为LED驱动电源识别和接收的调光信号；
c、调光输出接口，连接LED驱动电源的调光接口，用于对LED驱动电源的输出电压或电流进行调光控制；
所述调光反馈模块的内部组件包括：
a、电压调光驱动电路，将VS小信号电压调光信号转换为0～10V的电压信号；
b、PWM调光驱动电路，将PS小信号PWM调光信号转换为具有一定驱动能力的PWM调光信号；
c、电压参考源，用于调光信号转换过程中，提供一个标准的电压参考源，提供调光信号转换的精度；
d、调光输出复用电路，将0～10V的电压调光信号和PWM调光信号进行复用，输出一个具有PWM脉宽和频率可调、电压伏值可调的双重调光模式的信号输出给LED电源驱动。
优选的，所述CPU无线通信处理模块的关联接口包括：
a、DC3.3V输入，用于模块供电电压输入；
b、能耗检测信号输入，包含EI、EV信号，由CPU处理器进行信号采样灯具光源供电的电压、电流，以及计算灯具光源的功率和消耗的电能；
c、供电检测信号输入，包含IV、BV信号和BC信号，由CPU处理器进行信号采样供电的输入电压和后备电池的电压，在CPU处理器检测到外部宽电压供电故障后导致DC12V输入供电故障时，通过BC信号停止DC12V升压供电；
d、开关控制信号输出，包含K信号，由CPU处理器根据无线通信指令执行输出灯具光源供电的开关控制；
e、调光驱动信号输出，包含VS、PS信号，由CPU处理器根据无线通信指令执行输出的电压调光的电压信号伏值和PWM调光的PWM波形信号；
所述CPU无线通信处理模块的内部组件包括：
a、CPU处理器，采用STM32F103RC处理器进行灯具内部各个模块的信号采样和计算；
b、无线通信模块，采用SX1278无线通信模块完成灯具开关控制指令、调光控制指令、灯具故障状态和灯具功率能耗的数据传输；
c、无线通信天线，用于将无线通信模块输出的无线信号发射到空中传播，以达到将无线信号发射到其他无线设备中去的目的。
优选的，能够对LED驱动电源和灯具光源实现故障检测，并且能够实现故障信息的上报，具体步骤为：
1)CPU处理器检测IV信号，判断LED驱动电源供电是否正常，若IV信号没有电压则判断LED灯具驱动电源供电故障，通过无线通信模块上报外部LED灯具驱动电源故障；
2)若LED灯具驱动电源供电正常，则CPU处理器检测EI信号，若检测到的EI电流为0值，则判断灯具光源负载故障，通过无线通信模块上报灯具光源故障；
3)若LED灯具驱动电源供电正常，若CPU处理器检测到的EI电流不为0值，则检测EI、EV信号，用EI×EV＝EP计算灯具光源的实际输出功率，通过灯具标称功率P×调光功率百分比A＝LP计算出灯具光源应当输出的功率，利用公式(EP-LP)/LP×100判断实际输出功率和应当输出功率的误差比率，比率超过20％则判断灯具光源部分模组损坏。
优选的，实现了优化后备供电管理模块的供电管理，具体步骤为：
1)CPU处理器检测IV信号，判断DC12V输入供电是否正常，若IV信号没有电压则判断外部宽电压供电故障后导致DC12V输入供电故障；
2)延迟1秒钟，重复1次步骤1)检测DC12V输入供电是否正常；
3)重复3次步骤1)之后，若CPU处理器检测DC12V输入供电始终处于故障状态，则通过BC信号控制DC12V升压电路停止升压状态，其中，BC信号需要通过无线通信模块对DC12V升压电路发送停止升压的信号；
4)CPU处理器和无线通信模块进入周期性休眠状态，直到检测到DC12V输入供电正常。
本发明的有益效果是：采用后置安装，通过LED电源驱动器输出的DC直流电源供电，省去的交流电源转换直流电源带来的防雷保护、工频干扰等一系列问题；通过超宽电压DC-DC模块将LED电源的直流电压转换成DC12V模块工作的电压；通过内置的电池充放电模板保证驱动故障后，通信模块依旧工作；驱动电源故障时，通信模块检测到供电故障，判断驱动电源故障，并进行告警；通过内置的电池储能，解决了0～10V调光时，LED电源输出的DC电压变换带来的0～10V输出不稳定的问题，避免了调光过程中反馈导致的灯具闪烁的问题；具有输入、输出的电压、电流采用功能，能够完成LED灯具的负载检测，在LED灯具调光过程中，LED灯具驱动电源输出的宽电压是会变化的，在宽电压变化的过程中，通过调光控制反馈模块中的独立供电系统，可以保证调光输出的信号是一个稳定的信号，不会随着供电电压的变换而变化，避免了调光过程中的频闪问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种后置式LED调光控制装置，其特征在于，包括后置式LED调光控制装置，所述后置式LED调光控制装置左侧的外部固定安装有宽电压直流供电接口，所述后置式LED调光控制装置左侧的外部固定安装有调光输出接口，所述后置式LED调光控制装置右侧的外部固定安装有灯具光源供电接口；
所述后置式LED调光控制装置通过宽电压直流供电接口与LED灯具驱动电源的输出端电连接，所述LED灯具驱动电源的输入端与交流电源的输出端电连接，所述后置式LED调光控制装置通过灯具光源供电接口与灯具光源的输入端电连接，所述LED灯具驱动电源的输出端与后置式LED调光控制装置的宽电压直流供电接口电连接，所述LED灯具驱动电源的调光输入端与后置式LED调光控制装置外部的调光输出接口电连接；
所述后置式LED调光控制装置包括宽电压DC/DC转换模块、调光反馈模块、灯具光源能耗检测模块、灯具光源开关控制模块、后备供电管理模块和CPU无线通信处理器模块。
2.根据权利要求1所述的一种后置式LED调光控制装置，其特征在于，所述宽电压DC/DC转换模块将LED灯具驱动电源输出的宽电压DC直流电源转换为DC12V直流电源给后置式LED调光控制装置供电；
所述调光反馈模块的输出端与调光输出接口的输入端电连接，用于向LED灯具驱动电源输入调光信号，调整LED灯具驱动电源输出不同功率的电压电流给灯具光源，来实现灯具光源不同亮度的照明以及不同功率的照明；
所述灯具光源能耗检测模块用于检测输出给灯具光源的供电直流电压和电流，计算灯具光源的耗电量及光源故障判断；
所述灯具光源开关控制模块的输出端与灯具光源供电接口的输入端电连接，用于给灯具光源提供开关灯控制；
所述后备供电管理模块用于给调光反馈模块和CPU无线通信处理模块提供稳定的供电电源，保证随着调光信号的调整，LED灯具驱动电源提供的宽电压DC直流电源电压电流变化过程中调光控制反馈模块能够输出稳定的调光控制信号，同时保证了在LED灯具驱动电源故障后，CPU无线通信处理模块依旧处于供电状态，对LED灯具驱动电源的故障进行判断和故障信息的上报；
所述CPU无线通信处理器模块用于接收调光控制指令和驱动调光控制反馈模块的调光信号输出，同时完成灯具光源负载能耗的检测功能，还可以借助后备供电管理模块的供电，在LED灯具驱动电源故障的情况下完成对LED灯具驱动电源故障的检测以及故障的上报。
3.根据权利要求1所述的一种后置式LED调光控制装置，其特征在于，所述宽电压直流供电接口的输出端与宽电压DC/DC转换模块的输入端和灯具光源能耗检测模块的输入端电连接，用于给装置提供供电电源，宽电压直流供电接口经过能耗检测模块后用于给后续灯具光源提供供电电源；
所述宽电压DC/DC转换模块将输入的宽电压直流电源转换为DC12V输出给后备供电管理模块进行后备供电储能元件充电，同时给灯具光源能耗检测模块的检测电路、灯具光源开关控制模块的控制电路供电；
所述后备供电管理模块将输入的DC12V电源转换为DC3.3V电源给CPU无线通信处理模块供电，同时通过稳压输出纹波更小的DC12V直流给调光反馈模块供电，该模块将内部后备电源充放电状态和后备储能元件的电压伏值输出给CPU无线通信处理模块进行供电检测；
所述灯具光源能耗检测模块通过电连接的灯具光源开关控制模块给灯具光源供电，同时检测提供给灯具光源的电压和电流伏值，并将伏值输出给CPU无线通信处理模块进行能耗检测；
所述灯具光源开关控制模块用来接收CPU无线通信处理模块的开关控制信号，进行灯具光源供电的开或关，并将开关控制的电源输出给灯具光源供电接口；
所述CPU无线通信处理模块对后备供电管理模块的供电状态以及灯具光源的能耗进行检测，并发出无线通信指令控制灯具光源开关控制模块做出相应反应，同时发出无线通信指令输出调光驱动信号传递给调光反馈模块；
所述调光反馈模块与调光输出接口电连接，用于给LED灯具驱动电源进行调光。
4.根据权利要求1所述的一种后置式LED调光控制装置，其特征在于，所述灯具光源能耗检测模块的关联接口包括：
a、宽电压直流输入，将LED驱动电源的输出宽电压直流给模块提供供电；
b、宽电压直流输出，将采样的直流电源输出给灯具光源进行供电；
c、能耗检测信号输出，包含电流采样信号EI和电压采样信号EV，通过EI、EV信号引脚将信号输入给CPU进行灯具光源电流、电压的采样，并且计算出灯具光源的功率和能耗统计；
所述灯具光源能耗检测模块的内部组件包括：
a、电流采样电阻的信号EI，通过在宽电压直流输入和直流输出之间串联一个毫欧电阻，将灯具光源消耗的电流信号转换为电压信号；
b、电流采样运算放大电路，将电流采样电阻或者霍尔电流采样芯片转换的电压信号EV进行按比例放大到合适CPU采样的伏值(为了降低电流采样过程中的共模电压，采样电阻可以替换成霍尔电流采样芯片，通过在宽电压直流输入和直流输出之间串联一个霍尔电流采样芯片，将灯具光源消耗的电流信号转换为电压信号)；
c、电流采样驱动电路，将运放放大的电流信号EI采样伏值进行1:1的进行驱动，输入给CPU进行电流信号EI的采样；
d、电压运算放大电路，将宽电压直流供电的电压信号EV按照比例进行缩放，调整到合适CPU采样的伏值；
e、电压采样驱动电路，将运放按照比例放大缩小的电压信号EV采样伏值进行1:1的进行驱动，输入给CPU进行电压信号EV的采样。
5.根据权利要求1所述的一种后置式LED调光控制装置，其特征在于，所述后备供电管理模块的关联接口包括：
a、DC12V输入，该输入电压会随着灯具调光的控制导致LED电源驱动的输出电压电流变化而变化；
b、DC12V调光稳压电源，通过内部的后备供电管理提供，将非稳定的DC12V电源，进行稳压调整，输出一个稳定的DC12V调光稳压电压，用于调光驱动供电；
c、DC3.3V电源，通过内部的后备供电管理器件，提供DC3.3V电源输出给CPU处理器和无线通信模块进行供电；
d、供电检测信号输出，包含充电输入采样电压信号IV、后备电池采样电压信号BV、DC12V升压电路控制信号BC，通过IV、BV信号引脚将信号输入给CPU进行后备供电管理的检测和状态判断，通过BC信号引脚进行DC12V的升压控制，在外部宽电压供电故障后导致DC12V输入供电故障时，关闭DC12V升压，节约3.6V储能电池的电量。
所述后备供电管理模块的内部组件包括：
a、后备供电充电电路，用于给后备供电储能电池进行充电；
b、充电电压分压电路，用于将充电电压进行分压处理，调整到适合CPU采样的电压伏值IV进行采样；
c、后备3.6V储能电池BV，用于存储后备供电的电能存储，在保证外部供电中断的情况下能够提供一定时段的供电电源给CPU处理器和无线通信模块，同时在外部供电波动时向调光驱动模块提供稳定的DC12V调光电源供电；
d、DC12V升压电路BC，用于后备3.6V储能电池的放电管理，将后备供电电池的DC3.6V低电压升压到DC12V高电压；
e、后备电池分压电路，用于将后备电池电压进行分压处理，调整到适合CPU采样的电压伏值IV进行采样；
f、DC3.6V转DC3.3V，用于将DC3.6V电压进行电压转换，转换为DC3.3V电压输出。
6.根据权利要求1所述的一种后置式LED调光控制装置，其特征在于，所述调光反馈模块的关联接口包括：
a、DC12V调光稳压电源，用于给调光模块提供一个稳定的调光电源；
b、调光驱动输入，包含VS、PS信号，将CPU出入的电压调光信号和PWM调光信号转换为LED驱动电源识别和接收的调光信号；
c、调光输出接口，连接LED驱动电源的调光接口，用于对LED驱动电源的输出电压或电流进行调光控制；
所述调光反馈模块的内部组件包括：
a、电压调光驱动电路，将VS小信号电压调光信号转换为0～10V的电压信号；
b、PWM调光驱动电路，将PS小信号PWM调光信号转换为具有一定驱动能力的PWM调光信号；
c、电压参考源，用于调光信号转换过程中，提供一个标准的电压参考源，提供调光信号转换的精度；
d、调光输出复用电路，将0～10V的电压调光信号和PWM调光信号进行复用，输出一个具有PWM脉宽和频率可调、电压伏值可调的双重调光模式的信号输出给LED电源驱动。
7.根据权利要求1所述的一种后置式LED调光控制装置，其特征在于，所述CPU无线通信处理模块的关联接口包括：
a、DC3.3V输入，用于模块供电电压输入；
b、能耗检测信号输入，包含EI、EV信号，由CPU处理器进行信号采样灯具光源供电的电压、电流，以及计算灯具光源的功率和消耗的电能；
c、供电检测信号输入，包含IV、BV信号和BC信号，由CPU处理器进行信号采样供电的输入电压和后备电池的电压，在CPU处理器检测到外部宽电压供电故障后导致DC12V输入供电故障时，通过BC信号停止DC12V升压供电；
d、开关控制信号输出，包含K信号，由CPU处理器根据无线通信指令执行输出灯具光源供电的开关控制；
e、调光驱动信号输出，包含VS、PS信号，由CPU处理器根据无线通信指令执行输出的电压调光的电压信号伏值和PWM调光的PWM波形信号；
所述CPU无线通信处理模块的内部组件包括：
a、CPU处理器，采用STM32F103RC处理器进行灯具内部各个模块的信号采样和计算；
b、无线通信模块，采用SX1278无线通信模块完成灯具开关控制指令、调光控制指令、灯具故障状态和灯具功率能耗的数据传输；
c、无线通信天线，用于将无线通信模块输出的无线信号发射到空中传播，以达到将无线信号发射到其他无线设备中去的目的。
8.一种后置式LED调光控制的方法，其特征在于：能够对LED驱动电源和灯具光源实现故障检测，并且能够实现故障信息的上报，具体步骤为：
1)CPU处理器检测IV信号，判断LED驱动电源供电是否正常，若IV信号没有电压则判断LED灯具驱动电源供电故障，通过无线通信模块上报外部LED灯具驱动电源故障；
2)若LED灯具驱动电源供电正常，则CPU处理器检测EI信号，若检测到的EI电流为0值，则判断灯具光源负载故障，通过无线通信模块上报灯具光源故障；
3)若LED灯具驱动电源供电正常，若CPU处理器检测到的EI电流不为0值，则检测EI、EV信号，用EI×EV＝EP计算灯具光源的实际输出功率，通过灯具标称功率P×调光功率百分比A＝LP计算出灯具光源应当输出的功率，利用公式(EP-LP)/LP×100判断实际输出功率和应当输出功率的误差比率，比率超过20％则判断灯具光源部分模组损坏。
9.一种后置式LED调光控制的方法，其特征在于：实现了优化后备供电管理模块的供电管理，具体步骤为：
1)CPU处理器检测IV信号，判断DC12V输入供电是否正常，若IV信号没有电压则判断外部宽电压供电故障后导致DC12V输入供电故障；
2)延迟1秒钟，重复1次步骤1)检测DC12V输入供电是否正常；
3)重复3次步骤1)之后，若CPU处理器检测DC12V输入供电始终处于故障状态，则通过BC信号控制DC12V升压电路停止升压状态，其中，BC信号需要通过无线通信模块对DC12V升压电路发送停止升压的信号；
4)CPU处理器和无线通信模块进入周期性休眠状态，直到检测到DC12V输入供电正常。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810949267.3A CN108770137A (zh) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | 一种后置式led调光控制装置和方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111405711A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-07-10 | 苏州德兰特物联技术有限公司 | 智能化多功能灯组控制系统 |
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2018
- 2018-08-20 CN CN201810949267.3A patent/CN108770137A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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