CN111405715A - 一种可控硅调光系统及其调光方法 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的一种可控硅调光系统及其调光方法，包括对供电的灯具进行调光的可控硅调光电路和过零检测单元，过零检测单元与可控硅调光电路相连，将过零检测单元检测到的过零信号输入至可控硅调光电路后，可控硅调光电路根据过零信号以及得到的预留量来调整其可控硅通断时机，以使可控硅调光电路中的可控硅导通角稳定。其进行精准控制交流灯具亮度调节后的同时，达到保持交流负载(灯具)频闪在用户可接受程度内(肉眼感受没有频闪)。

Description

一种可控硅调光系统及其调光方法

技术领域

本发明涉及一种灯具调光系统技术领域，尤其是一种可控硅调光系统及其调光方法。

背景技术

可控硅调光器具有可控调光的功能，且可控硅调光是目前在白炽灯和节能灯中应用比较普遍的一种调光方式，其工作原理利用输入电压的波形通过可控硅切波之后，减少输出电压的有效值，达到降低普通负载(电阻负载)的功率，然而可控硅调光需要在可控硅导通后需要一个维持电流来保持导通，否则会恢复到截止状态，一般可控硅电流维持方面在于几毫安至几十毫安之间，有的甚至达到50毫安，其产生功率越大，需要维持的电流也就越大，反之，如果维持的电流不足，那就会导致导通角不稳定，所输出的波形也会不均匀，且还会产生颤动和尖峰的现象，当将这样的不稳定输出加到灯具上时就会出现闪烁，因此，如何进行克服交流负载(灯具)频闪、闪烁是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种可控硅调光系统及其调光方法。

本发明所设计的一种可控硅调光系统，包括对供电的灯具进行调光的可控硅调光电路和过零检测单元，过零检测单元与可控硅调光电路相连，可控硅调光电路根据过零信号以及得到的预留量来调整其可控硅通断时机，以使可控硅调光电路中的可控硅导通角稳定。

作为优选，可控硅调光电路包括开关电源、主控单元、可控硅控制电路、直流供电控制电路和调光控制按键单元，主控单元分别与可控硅控制电路、开关电源、过零检测单元和调光控制按键单元相连，且可控硅控制电路通过整流单元与直流供电控制电路相连，过零检测单元的过零信号检测端分别与可控硅控制电路中的可控硅和整流单元相连，直流供电控制电路与开关电源相连。

作为优选，还包括与主控单元相连的蜂鸣器。

作为优选，还包括与主控单元相连的LED显示灯组。

作为优选，还包括与主控单元相连的无线接收单元。

作为优选，还包括设置在开关电源上的稳压电路。

作为优选，直流供电控制电路中设置有稳压二极管Z1；其稳压管Z1对MOS管Q1起保护。

一种调光方法，包括交流电网、与交流电网相连的交流灯具和如以上所述的可控硅调光系统，可控硅调光电路分别与交流灯具和交流电网相连，基于此实现具体的步骤如下：

将过零检测单元实时检测到的交流电过零信号输入至可控硅调光电路后，可控硅调光电路根据交流电过零信号以及得到的预留量来调整其可控硅通断时机，以使可控硅调光电路中的可控硅导通角稳定。

作为优选，可控硅调光电路的具体调光步骤1)如下：

a、利用整流单元来获取对交流灯具进行供电的交流电，并将该交流电整流成直流电后输入至直流供电电路中；

b、利用直流供电电路对直流电进行调节后输出至开关电源；

c、利用开关电源将输入的高压直流电降为低压直流电后输出对主控单元进行供电；

d、主控单元根据接收到的调光信号进行控制可控硅控制电路中的可控硅通断，以进行交流灯具的调光；

作为优选，采用步骤1)实现可控硅的导通角输出稳定波形的步骤如下：

a1、利用过零检测单元进行实时检测交流电的过零信号；

b2、主控单元根据过零检测单元检测到的交流电过零信号以及预留量进行调整其可控硅的通断时机，以使可控硅导通角稳定。

作为优选，还包括交流电处于固定工作频率状态下使可控硅导通角稳定的方法，或者交流电工作频率处于变化状态下使可控硅导通角稳定的方法。

作为优选，调光信号由控制按键输入至主控单元，或者调光信号由无线手持终端输出，并经无线接收单元输入至主控单元。

本发明所设计的一种可控硅调光系统及其调光方法，其结构通过开关电源输出的直流电供主控单元工作，从而进一步促使主控单元控制可控硅的通断进行交流电的控制调节(对交流电切波，控制其导通角的输出波形稳定)，以及单片机通过MOS管通断对输入开关电源的直流电进行调节(通过PWM调节直流电给予开关电源芯片供电，再由开关电源芯片降压，供其他电路工作)，从而通过其两者交流电和直流电的调节使得对工作中的交流负载(灯具)进行精准控制亮度调节，以达到保持交流负载(灯具)频闪在用户可接受程度内(肉眼感受没有频闪)。

附图说明

图1是实施例的整体结构示意图；

图2是实施例的直流供电控制电路与可控硅控制电路结合的结构示意图；

图3是实施例的主控单元结构示意图；

图4是实施例的开关电源结构示意图；

图5是实施例的蜂鸣器结构示意图；

图6是实施例的控制按键结构示意图；

图7是实施例的LED显示灯组结构示意图；

图8是实施例的无线接收单元结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-图7所示，本实施例所描述的一种可控硅调光系统，包括对供电的灯具进行调光的可控硅调光电路和过零检测单元4，过零检测单元与可控硅调光电路相连；可控硅调光电路包括开关电源6、主控单元5、可控硅控制电路2、直流供电控制电路3和调光控制按键单元9，主控单元分别与可控硅控制电路2、开关电源、过零检测单元和调光控制按键单元相连，且可控硅控制电路通过整流单元BR1与直流供电控制电路相连，过零检测单元4的过零信号检测端分别与可控硅控制电路中的可控硅和整流单元相连，直流供电控制电路与开关电源相连；将过零检测单元检测到的过零信号输入至可控硅调光电路后，可控硅调光电路根据交流电过零信号以及得到的预留量来调整其可控硅通断时机，以使可控硅调光电路中的可控硅导通角稳定。

进一步地，蜂鸣器、LED显示灯组和无线接收单元均与主控单元相连的蜂鸣器。其中，蜂鸣器电路以及LED显示灯组实现对控制动作向用户进行相应反馈。

本实施例中，还包括设置在开关电源上的稳压电路，其使得对输出的直流电进行电压稳定后输出，使得本实施例的系统工作更加稳定可靠。

本实施例中，直流供电控制电路中设置有稳压二极管Z1；其稳压管Z1对工作中的MOS管Q1起保护作用，以防止MOS管Q1遇到强干扰而击穿的情况发生。

另外，基于上述结构，将灯具供电的电源采用交流电网8，且灯具采用交流灯具1，从而可控硅调光电路中的可控硅TR1分别与交流灯具和交流电网相连，并且主控单元采用单片机MCU，其内部置入有预设的程序，以对本系统中的电路进行逻辑控制；从而实现的交流灯具调光方法为：

利用整流单元来获取对交流灯具进行供电的交流电，并将该交流电整流成直流电后输入至直流供电电路中；利用直流供电电路对直流电进行调节后输出至开关电源；开关电源接收到输出的脉冲信号进行控制开关电源芯片U2，从而将高压直流电降为低压直流电后输出，促使单片机MCU、可控硅控制电路、过零检测单元、LED显示灯组、蜂鸣器、控制按键和无线接收单元进行通电工作，主控单元根据接收到的调光信号进行控制可控硅控制电路中的可控硅通断，以进行交流灯具的调光，并且调光信号由按动调光控制按键(按键为调光用加减档按键)后生成并输入至主控单元，或者调光信号由无线手持终端输出，并经无线接收单元输入至主控单元中，其中的调光利用可控硅工作进行切波，即斩去交流电的一部分，同时其导通角输出电流进行维持交流灯具经调光后的亮度，此时过零检测单元工作，利用过零检测单元进行实时检测交流电的过零信号，主控单元根据得到的预留量参数以及过零检测单元检测到的过零信号对可控硅通断时机进行相应调整，经上述的调光、以及对可控硅通断时机进行实时的相应调整，达到了维持导通角输出，并且保持导通角输出的波形稳定，实现对交流灯具频闪进行控制的技术效果，进一步使得调光后的交流灯具亮点后不容易发生频闪的情况，并且交流灯具频闪在用户可接受程度内(肉眼感受没有频闪)；其中，单片机MCU通过MOS管Q1通断对输入开关电源的直流电进行调节。

优选地，电路中复合管Q6、复合管Q7均由双三极管结合外围电阻电容构成，单片机MCU通过其达到低压信号控制相对高压信号，通过复合管Q7的输出给开关电源供电，通过复合管Q6控制可控硅TR1的通断，过零检测单元通过高低电平检测来获取过零点。

本实施例中：

一、调光系统在交流电定频(工作频率处于固定状态)工作状态下进行交流灯具频闪控制方法；

1)单片机MCU获取过零检测单元中的过零信号时存在的延时为t₁；

2)可控硅TR1在执行切波时，存在器件的动作延时为t₂；

3)基于上述的具体罗辑控制方法：利用上述电路根据预设的可控硅相关参数进行定时查询按键控制信号及无线射频控制信号的接收；如未查询到，则重新进行查询；如查询到，则LED显示灯组以及蜂鸣器动作，从而进行控制可控硅的通断动作，以对交流灯具进行调光操作，同时，在可控硅切波(灯具调光)中，调光按键控制单元控制MOS管Q1和MOS管Q4的通断，然后单片机MCU进行获取其延时参数，由于过零检测单元检测到的过零信号会根据切波后的电容值改变而随之改变，然而预留量参数根据过零检测单元检测到的过零信号参数而进行对应改变，从而延时参数也对应发生改变，以进一步做到延时参数与单片机MCU中的预留量参数进行比对是否相互对应匹配，来得出可控硅的导通时机，以消除t₁和t₂的延时影响，达到可控硅输出避开过零点影响，且可控硅导通角的输出波形稳定，频闪消除。

二、调光系统在交流电变频(工作频率处于变化状态)工作状态下进行交流灯具频闪控制方法：在定频的调光方法基础上，通过定频设置的程序进行定时任务，来获得交流电网中不同频率下的延时参数，具体地，定时查询调光按键控制信号及无线射频控制信号的接收；未查询到，则进行定时任务，获取当下电网工作频率的延时参数，同时基于电网工作频率的改变，则预留量参数根据检测到的过零信号参数自行修正，且修正至与延时参数相互符合，来得出可控硅的导通时机，且使可控硅导通角的输出波形稳定，以消除频闪；查询到，则进行LED显示灯组以及蜂鸣器动作，并对交流灯具进行调光操作，此时再进行定时任务，获取当下电网工作频率的延时参数，同时基于电网工作频率的改变，则预留量参数根据检测到的过零信号参数自行修正与延时参数相互符合，来得出可控硅的导通时机，且可控硅导通角处于波形稳定状态输出，以消除频闪；参数修正完成后又恢复到查询任务，从而循环检测电网工作频率的参数；从而，参数修正完成的交流灯具亮灯时频闪得到控制，且交流灯具在人肉眼观察下无法察觉其发生频闪，从而依上述方法反复进行交流灯具的调光和频闪控制。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可控硅调光系统，其特征在于，包括对供电的灯具进行调光的可控硅调光电路和过零检测单元，过零检测单元与可控硅调光电路相连，将过零检测单元检测到的过零信号输入至可控硅调光电路的主控单元中，可控硅调光电路的主控单元根据过零信号以及得到的预留量来调整其可控硅通断时机，以使可控硅调光电路中的可控硅导通角稳定。

2.根据权利要求1所述的一种可控硅调光系统，其特征在于，可控硅调光电路包括开关电源、主控单元、可控硅控制电路、直流供电控制电路和调光控制按键单元，主控单元分别与可控硅控制电路、开关电源、过零检测单元和调光控制按键单元相连，且可控硅控制电路通过整流单元与直流供电控制电路相连，过零检测单元的过零信号检测端分别与可控硅控制电路中的可控硅和整流单元相连，直流供电控制电路与开关电源相连。

3.根据权利要求2所述的一种可控硅调光系统，其特征在于，还包括与主控单元相连的蜂鸣器。

4.根据权利要求2所述的一种可控硅调光系统，其特征在于，还包括与主控单元相连的LED显示灯组。

5.根据权利要求2所述的一种可控硅调光系统，其特征在于，还包括与主控单元相连的无线接收单元。

6.根据权利要求2所述的一种可控硅调光系统，其特征在于，还包括设置在开关电源上的稳压电路。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种可控硅调光系统，其特征在于，直流供电控制电路中设置有稳压二极管Z1。

8.一种调光方法，其特征在于，包括交流电网、与交流电网相连的交流灯具和如权利要求1-7任一项所述的可控硅调光系统，可控硅调光电路分别与交流灯具和交流电网相连，基于此实现具体的步骤如下：

将过零检测单元实时检测到的交流电过零信号输入至可控硅调光电路的主控单元，可控硅调光电路的主控单元根据交流电过零信号以及得到的预留量来调整其可控硅通断时机，以使可控硅调光电路中的可控硅导通角稳定。

9.根据权利要求8所述的调光方法，其特征在于，可控硅调光电路的具体调光步骤1)如下：

a、利用整流单元来获取对交流灯具进行供电的交流电，并将该交流电整流成直流电后输入至直流供电电路中；

b、利用直流供电电路对直流电进行调节后输出至开关电源；

c、利用开关电源将输入的高压直流电降为低压直流电后输出对主控单元进行供电；

d、主控单元根据接收到的调光信号进行控制可控硅控制电路中的可控硅通断，以进行交流灯具的调光。

10.根据权利要求9所述的调光方法，其特征在于，采用步骤1)实现可控硅的导通角输出稳定波形的步骤如下：

a1、利用过零检测单元进行实时检测交流电的过零信号；

b2、主控单元根据过零检测单元检测到的交流电过零信号以及得到的预留量进行调整可控硅通断时机，以使可控硅导通角稳定；

作为优选，还包括交流电处于固定工作频率状态下使可控硅导通角稳定的方法，或者交流电工作频率处于变化状态下使可控硅导通角稳定的方法；

作为优选，调光信号由控制按键输入至主控单元，或者调光信号由无线手持终端输出，并经无线接收单元输入至主控单元。

Images