CN113438763B - 一种用于照明设备的调光装置及调光方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于照明设备的调光装置及调光方法，调光装置包括控制器、切相器、驱动电路以及开关，控制器与切相器电连接，切相器经由所述驱动电路与开关电连接；控制器获取调光指令并基于调光指令触发切相器实施切相控制信号生成操作，切相器基于所述控制器的触发获取开关的工作电源的电压信号并基于电压信号生成切相控制信号，随之将切相控制信号经由驱动电路施加在开关上以控制所述开关实施针对工作电源的电压信号的切相操作。本申请所公开的调光方法及调光装置能够以无线的方式触发调光操作，并且可以经由一个开关设备同时调节多个照明装置的光照强度。

Description

一种用于照明设备的调光装置及调光方法

技术领域

本申请涉及照明设备技术领域，尤其涉及一种用于照明设备的调光装置及调光方法。

背景技术

随着科技的飞速发展,人们的生活也逐渐舒适起来，面对无论是居家休息还是在办公室内进行办公都离不开的照明装置,无线式的调光产品也应运而生，目前，关于LED调光产品层出不穷,对于LED产品亮度调节的方法也不胜枚举，极大地方便了人们的生产生活,为人们带来便捷。

如今的调光产品中所应用到的调光组件较多,每一个调光产品都会对应一个调光组件,这种调光方式极大地提高了调光产品的成本，造成LED调光产品的适用人群范围减小，便利的生活无法普及到更多人群。此外,典型地,在现有的技术方案中，在调节照明设备的光照强度时通常需要人工触发调节装置的启动(例如通过按压按钮、触摸或旋转调节开关等方式),导致操作不便。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于照明设备的调光装置及调光方法，旨在通过一个调光电路控制多个LED调光产品的亮度，达到节约成本的技术效果。

为实现上述目的，本发明提供一种用于照明设备的调光装置，所述调光装置包括控制器、切相器、驱动电路以及开关，所述控制器与所述切相器电连接，所述切相器经由所述驱动电路与所述开关电连接；所述控制器获取调光指令并基于所述调光指令触发切相器实施切相控制信号生成操作，所述切相器基于所述控制器的触发获取所述开关的工作电源的电压信号并基于所述电压信号生成切相控制信号，随之将所述切相控制信号经由所述驱动电路施加在所述开关上以控制所述开关实施针对所述工作电源的电压信号的切相操作，所述开关基于所述经过切相的电压信号向与其电连接的至少一个照明设备输送功率以控制所述至少一个照明设备的光照强度，其中，所述切相控制信号通过控制所述开关的通断而使其实施所述切相操作。

优选地，所述调光装置进一步包括无线通信器，所述无线通信器经由无线通信链路接收来自移动终端的调光信号，所述无线通信器将基于所述调光信号生成的调光指令传送至所述控制器。

优选地，所述开关的工作电源是所述开关的原始输入交流电源或者是对所述开关的原始输入交流电源实施整流后的直流电源。

优选地，所述调光指令包括调整强度参数，所述调整强度参数指示所期望的目标光照强度。

优选地，所述切相器在生成所述切相控制信号之前经由检测电路获取所述开关当前向所述至少一个照明设备输出的参考电压信号，并基于所述参考电压信号以及所述调整强度参数确定所述切相操作的时间起始点。

优选地，所述切相操作是前沿切相操作或后沿切相操作之一。

优选地，所述调光装置由辅助电源供电，所述辅助电源将所述原始输入交流电源的电压信号进行预处理，并将所述经预处理的电压信号输入至所述调光装置作为电源。

优选地，所述切相控制信号生成操作进一步包括基于所述辅助电源的预处理的信号优化操作，所述信号优化操作能够降低调光过程中的闪烁和/或抖动。

本发明还提供了一种用于照明设备的调光方法，所述方法包括下列步骤：获取调光指令；基于所述调光指令的触发获取与至少一个照明设备电连接的开关的工作电源的电压信号并基于所述电压信号生成切相控制信号，随之将所述切相控制信号施加在所述开关上以控制所述开关实施针对所述工作电源的电压信号的切相操作；所述开关基于经过切相的电压信号向与其电连接的至少一个照明设备输送功率以控制所述至少一个照明设备的光照强度；其中，所述切相控制信号通过控制所述开关的通断而使其实施所述切相操作。

优选地，所述方法进一步包括：经由无线通信链路接收来自移动终端的调光信号，所述无线通信器将基于所述调光信号生成的调光指令传送至所述控制器。

优选地，所述开关的工作电源是所述开关的原始输入交流电源或者是对所述开关的原始输入交流电源实施整流后的直流电源。

优选地，所述调光指令包括：调整强度参数，所述调整强度参数指示所期望的目标亮度。

优选地，所述方法进一步包括：在生成所述切相控制信号之前经由检测电路获取所述开关当前向所述至少一个照明设备输出的参考电压信号，并基于所述参考电压信号以及所述调整强度参数确定所述切相操作的时间起始点。

优选地，所述切相操作是前沿切相操作或后沿切相操作之一。

优选地，所述切相操作进一步包括基于辅助电源的预处理的信号优化操作，所述信号优化操作能够降低调光过程中的闪烁和/或抖动。

本发明所提供的用于照明设备的调光装置以及调光方法能够通过无线的方式触发调光操作，并且能够同时调节多个照明设备的亮度，从而显著地降低了成本并提高了操作便捷性。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1是本发明的实施例1中所述用于照明设备的调光装置的电路图。

图2是本发明实施例3中所述用于照明设备的调光装置的电路图。

图3是本发明的实施例1中L1以及N1两点的电压波形图。

图4是本发明的实施例2中L1以及N1两点的电压波形图。

图5是本发明的实施例3中L1以及N1两点的电压波形图。

图6是本发明的实施例4中L1以及N1两点的电压波形图。

图7是本发明实施例5中所述调光方法的流程图。

图中标记如下：

11电源，12开关，13切相器，14控制器，15无线通信器，16辅助电源，17照明装置，18整流电路，19驱动电路。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种用于照明设备的调光装置，包括：控制器14、切相器13、开关12以及驱动电路。所述调光装置通过一个切相器对输入照明装置17的电压进行切相，从而调节至少一个照明装置17的光照强度，实现降低调光装置成本的效果，使调光装置得以普及千家万户。

进一步地，所述调光装置还包括：电源11、无线通信器15以及辅助电源16。

其中，电源11与辅助电源16以及控制器14电性相连，用以为调光装置提供电力支持，电源11为原始输入调光装置的交流电源，电源11优选为110V或220V交流电源(即市电)。其中，开关12的工作电源是电源11输出的原始交流电源。

无线通信器15经由无线通信链路接收来自移动终端的调光信号并基于所述调光信号生成调光指令，随之将所述调光指令传送至控制器14。示例性地，所述移动终端包括智能手机、平板电脑或遥控器，所述无线通信器15接收调光信号，该调光信号包括调整强度参数，调整强度参数指示所期望的目标亮度，无线通信器15对调光信号进行解码以将其转换成符合内部定义的消息格式的调光指令，所述调光指令包括所述调整强度参数。无线通信器15随后将所述调光指令发送到控制器14中。在其他实施例中，所述无线通信器15可以将调光结果反馈至所述移动终端，该移动终端可以显示照明装置17的调节后的光照强度以及经调光的照明装置17的数量。

无线通信器15可以包括WIFI模块、DALI+PUSH模块、PWM模块、蓝牙模块、Zigbee模块以及其他传感器模块等。无线通信器15的应用可以使用户无须走到特定的调光位置便可以对调光装置进行亮度调节，达到随时随地地调整室内光线明暗的效果，方便用户对照明装置的使用。

示例性地，所述移动终端是红外遥控器，其利用一个红外发光二极管，以红外光为载体来将按键信息传递给无线通信器15。红外光对于人眼是不可见的，因此使用红外遥控器不会影响人的视觉，由无线通信器15对接收到的红外信号进行调制，通过调制红外线遥控器可以使红外光以特定的频率闪烁。无线通信器中的红外接收器会适配这个频率，其能够输出响应的电信号指示调光装置正在对照明设备进行亮度调节。

控制器14电连接至切相器13，切相器13经由所述驱动电路与开关12电连接，控制器14用于接收无线通信器15发出的调光指令，所述切相器13基于所述调光指令的触发对开关的工作电源的电压实施切相操作。

切相器13经由其连接L1以及N1两点的电线形成一检测电路。切相器13通过检测电路获取开关12当前向至少一个照明设备输出的参考电压信号，并基于所述参考电压信号以及所述调整强度参数确定切相操作的时间起始点。具体地，切相器13基于控制器的触发获取开关12的工作电源的电压信号并生成切相控制信号，随后将切相控制信号经由驱动电路施加在开关12上，通过控制开关12的通断来实施针对工作电源电压的切相操作，开关12基于经过切相的电压信号向与其电连接的至少一个照明设备输送功率以控制至少一个照明设备的光照强度。在本实施例中，所述切相操作是前沿切相操作。其中，当切相器13控制开关12对电压相位进行前沿切相时，从电压过零点开始计时，当内部计时到调整强度参数对应的时间阈值时，计时结束，并基于该计时生成切相控制信号，发送给开关12，以控制开关12的开通或关断，并输出切相电压信号，实现对后面接入的至少一个照明装置17的调光。输入电压波形负半周同输入电压波形正半周原理相同，不再赘述。以调光亮度调至最高亮度的50％为例，经切相后的电源11的输出切相电压在L1以及N1两点的波形如图3所示。

如图3所示，切相器13从交流电压相位0开始输入电压斩波的控制信号，直到可控硅导通时，才有电压从开关12处输出。调节电源11输出的交流电的每个半波的导通角来改变正弦波形，从而改变电源11输出的交流电流的有效值。其中，采用前沿切相调光技术可以使调光装置对照明装置17的亮度调节更加高精度、高效率、且易于远距离操纵。其中，前沿切相技术一般使用可控硅作为开关12的基础器件，该方案调光成本低，与现有线路兼容，无需重新布线。在本实施例中，驱动电路将切相器传来的切相控制信号按照其控制目标的要求，转换为控制开关12开通或关断的信号，以确保开关12按照切相控制信号的要求可靠地开通或关断。

示例性地，开关12的工作电源是开关12的原始输入交流电源或者是对开关12的原始输入交流电源实施整流后的直流电源。

在本实施例中，辅助电源16为调光装置供电，该调光装置能够基于辅助电源16实施信号优化操作以改善调光的平滑性，从而使得用户在对照明装置的亮度进行调节时不会明显感应到闪烁，避免了输出电流出现瞬时的尖峰(夹杂着尖峰的电流会导致照明装置在电流变化的时候出现明显的亮度变化或闪烁)。

由上可见，本实施例的所提供的调光装置可以通过对开关电源的母线电压进行切相，从而同时调节多个照明装置17的光照强度，大大降低了调光装置的成本，更适合于大面积调光场景。

实施例2

本实施例所包含的技术特征与实施例1所公开的技术特征基本相同，两者的区别技术特征如下：

在本实施例中，开关的工作电源是原始输入的交流电源，并且所述切相操作是后沿切相操作。其中，当切相器13控制开关12对工作电源的电压相位后沿切相时，在工作电源输出的交流电压的半波开始后立即导通，当半波电压达到预设相位的导通角时，立即关闭。如图1所示，与前沿切相调光技术不同，在进行后沿切相时，控制器14以A，B两点之间的相位作为基准，并从电压相位差180°开始计时，当内部计时到调整强度参数对应的时间阈值时，计时结束，并基于该计时生成切相控制信号，发送给开关12，以控制开关12的开通或关断，实施切相操作并输出经切相的电压信号，从而控制后面接入的至少一个照明装置17的光照强度。其中，输入电压波形负半周同输入电压波形正半周原理相同。以调光亮度调至最高亮度的50％为例，经切相后的电压在L1，N1两点输出的电压波形如图4所示。后沿切相调光技术通过调节导通角来实现调光的目的。另外，在切相操作的过程中还包括对信号优化的操作，该操作通过基于辅助电源的内部算法来实现降低调光过程中的闪烁和/或抖动的目的。

其中，后沿切相调光技术使用基于MOSFET器件的开关。后沿调光技术不但能够对白炽灯进行调光，而且对电子电压负载也有较好的适应性能，本发明可以做到对两种调光电路兼容，可以做到更加广泛地应用于各领域。

由上可见，本实施例所提出的调光装置能够通过对开关的工作电源的母线电压进行切相，从而同时调节多个照明装置17的光照强度，大大降低了调光装置的成本，更适合于大面积调光场景，并且通过采用后沿切相技术而使调光装置能够应用于气体放电的灯具中，使调光装置的应用范围更加广泛。

实施例3

本实施例所包含的技术特征与实施例1所公开的技术特征基本相同，两者的区别技术特征如下：

所述开关的工作电源是对所述开关的原始输入交流电源实施整流后的直流电源，并且所述切相操作是前沿切相操作。

如图2所示，在本实施例中，开关12是双向可控硅开关器件。切相器13经由检测电路获取开关12当前向至少一个照明设备输出的参考电压信号，并基于参考电压信号以及调整强度参数确定切相操作的时间起始点。切相器13基于控制器14的触发获取开关12的工作电源的电压信号并生成切相控制信号，随后将切相控制信号经由驱动电路19施加在开关12上以触发开关12实施切相操作。开关12基于经过切相的电压信号向与其电连接的至少一个照明设备输送功率以控制所述至少一个照明设备的光照强度。当生成基于前沿切相的切相控制信号时，从电压过零点开始计时，当内部计时到达调整强度参数对应的时间阈值时，计时结束，并将所生成的切相控制信号发送给开关12，以控制开关12的开通或关断，从而输出经过切相的电压信号，以调节后面接入的至少一个照明装置17的光照强度。在本实施例中，电压波形负半周与电压波形正半周原理相同。以将亮度调至最高亮度的50％为例，经切相后的工作电源的电压在L1以及N1两点的切相电压波形如图5所示。

如图5所示，切相器13从电压相位0开始输入电压斩波，直到可控硅导通时，才有电压从开关12处输出。通过调节开关的工作电源的每个半波的导通角来改变波形，从而改变输出的电流的有效值，其中，采用前沿调光技术可以使调光装置具有高精度、高效率、并且易于远距离操纵。由于能够使用可控硅作为开关的基础器件，故可以降低成本，且与现有线路兼容性高，无需重新布线。如图2所示，驱动电路19将切相器传来的切相控制信号按照控制目标的要求转换为能够控制开关12开通或关断的信号。

如图2所示，在本实施例中，整流电路18是桥式整流电路，其利用二极管的单向导通性进行整流，将交流电转变为直流电。其中，当电源11的弦波为正半周时，对D1、D3加正向电压，D1、D3导通，对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。当电源11的弦波为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通，对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。根据上述工作原理可以获得全波整流电压。

本实施例的所提出的调光装置能够同时调节多个照明装置17的光照强度，达到节约调光装置成本的目的，同时使用前沿切相技术手段能够使得调光装置具有高精度、高效率、且易于远距离操纵。此外，使用可控硅作为开关器件，导致调光成本更低。

实施例4

本实施例所包含的技术特征与实施例1所公开的技术特征基本相同，两者的区别技术特征如下：

所述开关的工作电源是对所述开关的原始输入交流电源实施整流后的直流电源，并且所述切相操作是后沿切相操作。

在本实施例中，开关12是基于MOSFET器件的开关。如图2所示，与前沿切相技术不同，当进行后沿切相时，切相器以A，B两点之间的相位作为基准，并在所述工作电源的电压的半波开始后立即导通，当半波电压达到预设相位的导通角时，立即关闭，即从电压相位差180°处开始计时，当内部计时到调整强度参数对应的时间阈值时，计时结束，并将生成的切相控制信号发送给开关12，以控制开关12的开通或关断来实施切相操作，调节后面接入的至少一个照明装置的光照强度。其中，电压波形的负半周与电压波形的正半周原理相同，经切相后的电压在L1，N1两点输出的电压波形如图6所示。

在本实施例所提出的调光装置中，由于使用基于MOSFET器件的开关，故成本较低，且与现有线路兼容，无需重新布线。此外，采用后沿调光技术不但能够对白炽灯进行调光，而且对电子电压负载也有较好的适应性能，从而可以做到对两种调光电路的兼容，以致可以更加广泛地应用于各领域。

实施例5

如图7所示，本实施例提供了一种用于照明设备的调光方法，包括如下步骤：

(S101)获取调光指令；

(S102)基于所述调光指令的触发获取与至少一个照明设备电连接的开关的工作电源的电压信号并基于所述电压信号生成切相控制信号，随之将所述切相控制信号施加在所述开关上以控制所述开关实施针对所述工作电源的电压信号的切相操作；

(S103)所述开关基于经过切相的电压信号向与其电连接的至少一个照明设备输送功率以控制所述至少一个照明设备的光照强度；

其中，所述切相控制信号通过控制所述开关的通断而使其实施所述切相操作。

在本实施例中，步骤(S101)进一步包括：经由无线通信链路接收来自移动终端的调光信号，所述无线通信器将基于所述调光信号生成的调光指令传送至所述控制器中。其中，所述调光信号包括调整强度参数，调整强度参数指示所期望的目标亮度。在本实施例中，所述步骤(S101)进一步包括：对调光信号进行解码以将其转换成符合内部定义的消息格式的调光指令，所述调光指令包括所述调整强度参数。可选地，本实例所公开地调光方法进一步包括：将调光结果反馈至所述移动终端，该移动终端可以显示照明装置的调节后的光照强度以及经调光的照明装置的数量。

示例性地，在本实施例中，所述无线通信链路是基于WIFI、DALI+PUSH、PWM、蓝牙、Zigbee以及传感器等技术之一的无线通信链路。示例性地，所述移动终端是手机、或平板电脑、或遥控器。无线通信链路的应用可以实现无线方式的调光操作，从而使用户可以通过遥控器或其他移动终端对照明装置进行亮度调节，方便用户的生活。

示例性地，在本实施例中，所述开关的工作电源是所述开关的原始输入交流电源或者是对所述开关的原始输入交流电源实施整流后的直流电源。所述开关的工作电源的工作原理与前面公开的实施例中的工作电源的工作原理相同，在此不再赘述。

示例性地，本实施例所公开的调光方法进一步包括：在生成所述切相控制信号之前经由检测电路获取所述开关当前向所述至少一个照明设备输出的参考电压信号，并基于所述参考电压信号以及所述调整强度参数确定所述切相操作的时间起始点。

示例性地，在本实施例中，所述切相操作是前沿切相操作或后沿切相操作之一。本实施例中的前沿切相操作或后沿切相操作的工作原理与前面公开的实施例中的前沿切相操作或后沿切相操作的工作原理相同，在此不再赘述。

示例性地，在本实施例中，所述切相操作进一步包括基于辅助电源的预处理的信号优化操作，所述信号优化操作能够降低调光过程中的闪烁和/或抖动。

本实施例所公开调光方法能够同时调节多个照明装置的光照强度，达到节约调光装置成本的目的，使其适应于大面积调光场景，并且能够通过无线的方式触发调光操作，显著地提高了使用便捷性。

以上对本申请实施例所提供的用于照明装置的调光装置及调光方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于照明设备的调光装置，其特征在于，所述调光装置包括控制器、切相器、驱动电路以及开关，所述控制器与所述切相器电连接，所述切相器经由所述驱动电路与所述开关电连接；

所述控制器获取调光指令并基于所述调光指令触发切相器实施切相控制信号生成操作，所述切相器基于所述控制器的触发获取所述开关的工作电源的电压信号并基于所述电压信号生成切相控制信号，随之将所述切相控制信号经由所述驱动电路施加在所述开关上以控制所述开关实施针对所述工作电源的电压信号的切相操作，所述开关基于所述经过切相的电压信号向与其电连接的至少一个照明设备输送功率以控制所述至少一个照明设备的光照强度，其中，所述切相控制信号通过控制所述开关的通断而使其实施所述切相操作；

所述调光装置进一步包括无线通信器，所述无线通信器经由无线通信链路接收来自移动终端的调光信号，所述无线通信器将基于所述调光信号生成的调光指令传送至所述控制器；

所述调光指令包括调整强度参数，所述调整强度参数指示所期望的目标光照强度；

所述切相器经由其连接的电线形成一检测电路，所述切相器在生成所述切相控制信号之前经由检测电路获取所述开关当前向所述至少一个照明设备输出的参考电压信号，并基于所述参考电压信号以及所述调整强度参数确定所述切相操作的时间起始点。

2.根据权利要求1所述的用于照明设备的调光装置，其特征在于，

所述开关的工作电源是所述开关的原始输入交流电源或者是对所述开关的原始输入交流电源实施整流后的直流电源。

3.根据权利要求1所述的用于照明设备的调光装置，其特征在于，

所述切相操作是前沿切相操作或后沿切相操作之一。

4.根据权利要求1所述的用于照明设备的调光装置，其特征在于，

所述调光装置由辅助电源供电，所述辅助电源将原始输入交流电源的电压信号进行预处理，并将所述经预处理的电压信号输入至所述调光装置作为电源。

5.根据权利要求4所述的用于照明设备的调光装置，其特征在于，

所述切相控制信号生成操作进一步包括基于所述辅助电源的预处理的信号优化操作，所述信号优化操作能够降低调光过程中的闪烁和/或抖动。

6.一种用于照明设备的调光方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

获取调光指令；

基于所述调光指令的触发获取与至少一个照明设备电连接的开关的工作电源的电压信号并基于所述电压信号生成切相控制信号，随之将所述切相控制信号施加在所述开关上以控制所述开关实施针对所述工作电源的电压信号的切相操作；

所述开关基于经过切相的电压信号向与其电连接的至少一个照明设备输送功率以控制所述至少一个照明设备的光照强度；

其中，所述切相控制信号通过控制所述开关的通断而使其实施所述切相操作；

经由无线通信链路接收来自移动终端的调光信号，无线通信器将基于所述调光信号生成的调光指令传送至控制器；

调光指令包括：调整强度参数，所述调整强度参数指示所期望的目标亮度；

所述切相器经由其连接的电线形成一检测电路，在生成所述切相控制信号之前经由检测电路获取所述开关当前向所述至少一个照明设备输出的参考电压信号，并基于所述参考电压信号以及所述调整强度参数确定所述切相操作的时间起始点。

7.根据权利要求6所述的用于照明设备的调光方法，其特征在于，

所述开关的工作电源是所述开关的原始输入交流电源或者是对所述开关的原始输入交流电源实施整流后的直流电源。

8.根据权利要求6所述的用于照明设备的调光方法，其特征在于，

所述切相操作是前沿切相操作或后沿切相操作之一。

9.根据权利要求8所述的用于照明设备的调光方法，其特征在于，

所述切相操作进一步包括基于辅助电源的预处理的信号优化操作，所述信号优化操作能够降低调光过程中的闪烁和/或抖动。