CN202979404U - 发光二极管调光装置、灯具和调光系统 - Google Patents

发光二极管调光装置、灯具和调光系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型实施例提供了一种LED调光装置，一种LED灯具和一种LED调光系统，本实用新型实施例中，LED调光装置包括控制器和LED驱动电路，控制器包括储能模块、稳压模块、采样模块、控制接口和控制模块，LED驱动电路为控制器提供电源，并与控制接口相连接，本实用新型实施例提供的LED调光装置能判断控制器的电源的上电动作和掉电动作，在每次上电动作发生后依上电持续时间的设定函数进行调光控制数据的计算并相应调整LED亮度，在每次掉电动作发生后进行状态转换，并在储能模块的电能耗尽导致电路低压复位之前保持调光控制数据，利用普通电源开关的开关动作实现灵活选择LED亮度。

Description

发光二极管调光装置、灯具和调光系统
技术领域
本实用新型涉及照明技术领域，具体涉及发光二极管(LED，Light Emitting Diode)调光装置、LED灯具和LED调光系统。
背景技术
与传统照明技术相比，LED照明技术具有节能、环保、使用寿命长等优势。此外，LED照明技术的一个重要优势是亮度调节功能。
LED灯具的亮度调节功能有很多种实现方法，如采用可控硅调光器、无线遥控以及开关控制等。其中开关控制的优势在于利用现有市电开关无需更改线路。
已经有一些有益的尝试，比如专利申请号201120078241.X采用单片机来实现调光输出，用电可擦可编程只读寄存器来存储上一次的使用状态和最近一次的调光数据，实现开关控制的有限度的调光应用。但该方案要调节亮度的时候都必须按照说明书要求进入调光模式来进行亮度调节和设定，在下一次调光设定前维持当前的亮度设定，由此导致该方案的缺点是调光过程繁琐、不灵活。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种LED调光装置，一种LED灯具和一种LED调光系统。
一种LED调光装置，包括：控制器和LED驱动电路；所述控制器包括：
利用控制器的电源进行充电并储存电能，保证掉电后储存的电量能够维持控制器工作设定时间的储能模块；
提供控制器的内部电路工作的电压并作为基准参考电压的稳压模块；
对控制器的电源电压进行实时监测的采样模块；
对所述采样模块的采样电压进行计算并与基准参考电压进行比较，判断控制器的电源的上电动作和掉电动作，在每次上电动作发生后依上电持续时间的当前设定函数进行调光控制数据的计算，在每次掉电动作发生后进行状态转换，并在储能模块的电能耗尽导致电路低压复位之前保持调光控制数据，产生调光输出控制信号的控制模块，以及输出调光控制信号的控制接口。
所述LED驱动电路为所述控制器提供电源，所述LED驱动电路的调光控制输入端和控制器的控制接口相连接，并按照所述控制模块输出的调光控制信号对LED光源的亮度进行调整。
一种LED灯具，包括：LED调光装置和LED光源。
所述LED调光装置包括：控制器和LED驱动电路。所述控制器包括：利用控制器的电源进行充电并储存电能，保证掉电后储存的电量能够维持控制器工作设定时间的储能模块，把控制器的电源转换为适合控制器的内部电路工作的电压并作为基准参考电压的稳压模块，对控制器的电源电压进行实时监测的采样模块，对所述采样模块的采样电压进行计算并与基准参考电压进行比较，判断控制器的电源的上电动作和掉电动作，在每次上电动作发生后依上电持续时间的当前设定函数进行调光控制数据的计算，在每次掉电动作发生后进行状态转换，并在储能模块的电能耗尽导致电路低压复位之前保持调光控制数据，产生调光输出控制信号的控制模块，输出调光控制信号的控制接口。所述LED驱动电路为所述控制器提供电源，所述LED驱动电路的调光控制输入端和所述控制器的控制接口相连接，并按照所述控制器输出的调光控制信号对LED光源的亮度进行调整。
所述LED调光装置中的LED驱动电路与所述LED光源相连接。
一种LED调光系统，包括：开关和至少一个LED灯具，
所述LED灯具包括LED调光装置和LED光源。所述LED调光装置包括：控制器和LED驱动电路。所述控制器包括：利用控制器的电源进行充电并储存电能，保证掉电后储存的电量能够维持控制器工作设定时间的储能模块，把控制器的电源转换为适合控制器的内部电路工作的电压并作为基准参考电压的稳压模块，对控制器的电源电压进行实时监测的采样模块，对所述采样模块的采样电压进行计算并与基准参考电压进行比较，判断控制器的电源的上电动作和掉电动作，在每次上电动作发生后依上电持续时间的当前设定函数进行调光控制数据的计算，在每次掉电动作发生后进行状态转换，并在储能模块的电能耗尽导致电路低压复位之前保持调光控制数据，产生调光输出控制信号的控制模块，输出调光控制信号的控制接口。所述LED驱动电路为所述控制器提供电源，所述LED驱动电路的调光控制输入端和所述控制器的控制接口相连接，并按照所述控制器输出的调光控制信号对LED光源的亮度进行调整。所述LED调光装置中的LED驱动电路与所述LED光源相连接。
一个灯具或多个LED灯具并联后和所述开关串联。
本实用新型实施例中，LED调光装置包括：控制器和LED驱动电路。控制器包括：储能模块、稳压模块、采样模块、控制模块和控制接口。LED驱动电路为控制器提供电源，LED驱动电路的调光控制输入端与控制器的控制接口串联连接。本实用新型实施例提供的LED调光装置利用现有的市电开关就可以实现LED灯具亮度的选择。
附图说明
图1是本实用新型实施例中LED调光装置的结构示意图
图2是本实用新型实施例中LED灯具的结构示意图
图3是本实用新型实施例中LED调光系统的结构示意图
具体实施方式
本实用新型实施例提供一种LED调光装置，以下进行详细说明。
请参阅图1，LED调光装置包括控制器101和LED驱动电路102。
控制器101包括：利用控制器的电源进行充电并储存电能，保证掉电后储存的电量能够维持控制器工作设定时间的储能模块1011；提供适合控制器的内部电路工作的电压并作为基准参考电压的稳压模块1013；对控制器的电源电压进行实时监测的采样模块1014；对所述采样模块的采样电压进行计算并与基准参考电压进行比较，判断控制器的电源的上电动作和掉电动作，在每次上电动作发生后依上电持续时间的当前设定函数进行调光控制数据的计算，在每次掉电动作发生后进行状态转换，并在储能模块的电能耗尽导致电路低压复位之前保持调光控制数据，产生调光输出控制信号的控制模块1015；以及输出调光控制信号的控制接口1012。优选地，控制器101中的储能模块1011为电容，稳压模块1013为三端稳压芯片，采样模块1014为串联电阻分压电路，控制模块1015和控制接口1012为内置上电复位、低压复位和模数转换器的单片机芯片。
LED驱动电路102包括：开关电源模块1021和PWM调光LED驱动模块1022。开关电源模块1021为控制器101和PWM调光LED驱动模块1022提供电源，PWM调光LED驱动模块1022的调光控制输入端与控制器101的控制接口1015相连接，按照控制接口输出的PWM调光控制信号对LED光源的亮度进行调整。
本实用新型实施例提供的LED调光装置的工作原理如下：
LED驱动电路102内部的开关电源1021为控制器101和PWM调光LED驱动模块1022提供电源。
由于控制器101内部的储能模块1011的存在，使得控制器101可以在电源被切断后仍然维持工作设定时间。
在初始状态下，控制器101复位状态。当上电时，控制器101通过对来自开关电源模块1021的电源电压进行采样并与基准参考电压比较，可以判断电源电压是否高于预先设定的上电阈值或者低于预先设定的掉电阈值。如果确定为高于上电阈值，则判定为发生了初次上电动作，而如果确定为低于掉电阈值，则判定为发生了掉电动作。
在控制器101检测到初次上电动作发生后，开始计算并输出随时间变化的PWM调光控制信号数据；此时，一旦检测到掉电动作发生，控制器101确定与发生掉电动作的时刻相对应的调光控制数据并保持该调光控制数据，控制接口1012向PWM调光LED驱动模块1022输出关断信号，并且控制器101自身进入能够维持工作的最低功耗的模式以利用储存在储能模块1011中的电能维持工作并监测下一次的上电动作(再次上电动作)。在此状态下，一旦检测到再次上电动作的发生，控制器101根据所保持的调光控制数据计算出新的调光控制数据，并通过控制接口1012输出到PWM调光LED驱动模块1022以调整LED光源的亮度。另一方面，如果在储能模块1011所能够维持工作的时间内未发生再次上电动作，由于储能模块1011所储存的电能被耗尽，控制器101复位，成为初始状态。
初次上电动作后调光信号随时间变化可以根据需要任意地确定。例如，调光信号随时间变化的函数可以考虑到人体反应时间、机械开关的延时和人体动作时间来进行设计，但并不限于此。本实施例中采用的是PWM调光信号用8秒钟的时间完成从0/256占空比到256/256占空比的均匀变化。
本实施例中，LED调光装置在初次上电后，控制器101开始计算并输出占空比由0/256到256/256随时间变化均匀增加的PWM调光控制信号，在约8秒钟完成后锁定在256/256的最高占空比。当在某个时间点LED调光装置的电源被切断时，控制器101会在检测到掉电动作后确定对应于掉电时刻的占空比作为PWM调光控制数据保持，并关断LED驱动输出。如果在储能模块1011能够维持控制器101的正常工作的时间内LED调光装置的电源被再次接通，控制器101会检测到再次上电动作并输出之前存储的PWM占空比调光控制信号，使得LED光源按照与所存储调光控制信号相对应的亮度而点亮。此时，控制器101的状态称为锁定状态。
另外，在本实施例中，在控制器101处于锁定状态的情况下，如果控制器101检测到掉电动作，则再次执行监测下一次的上电动作(三次上电动作)的操作；一旦检测到三次上电动作的发生，在控制器101将占空比2/256的PWM调光控制信号输出到PWM调光LED驱动模块(即夜灯模式)。另一方面，如果在储能模块1011所能够维持工作的时间内未发生三次上电动作，由于储能模块1011所储存的电能被耗尽，控制器101复位，成为初始状态。
掉电动作发生后的储存电量和控制器的功耗以及LED驱动电路的关断功耗决定了控制器在掉电后能维持工作多长时间，这个时间要大于人体视觉反应(注意到LED灯熄灭)时间加上人体动作反应时间加上接通开关的机械运动时间的总和。本实施例中对于普通人体反应和接通电源的动作时间间隔设定为1.5秒(典型接通时间)，当然并不限于此，可以根据需要进行适当的设计。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及思想；依据本实用新型的思想，在具体实施中可以采用各种亮度随时间变化的函数和多次开关来完成更复杂的亮度或色彩调节功能。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
请参阅图2，本实用新型实施例还提供一种LED灯具，包括：
LED调光装置201和LED光源202。本实施例中的LED调光装置201与前述实施例中的LED调光装置相同，LED调光装置201中的LED驱动电路与所述LED光源202相连接。
将LED灯具与现有市电开关相连，用户接通市电开关，LED灯具开始由暗到明均匀变化，8秒钟左右达到最亮并锁定。如果用户希望选择一个合适的亮度，可以在LED灯具开始由暗到明均匀变化过程中达到预期的亮度时断开市电开关，并在LED灯具完全熄灭后立即接通市电开关(典型接通时间内)，LED灯具再次点亮的亮度会锁定在断电之前的亮度。考虑到人的眼睛和肢体的反应速度，以及机械开关的动作时间，调光装置会对亮度进行适当的补偿以尽可能接近用户的预期亮度。如果断开市电开关之前LED灯具已经锁定在最亮或者用户选择的亮度，那么立即接通市电开关(典型接通时间内)会使LED灯具进入夜灯模式，即调光信号的PWM占空比锁定在2/256。
如果断电后LED灯熄灭和接通市电开关之间的间隔过长，储存的电能耗尽，控制器复位，接通市电开关后LED灯具重新开始由暗到明调光输出，用户可以再次作出调光选择。
参阅图3，本实施例还提供一种LED调光系统，包括：开关301和至少一个灯具302。
本实施例中的LED灯具302与前述实施例中的LED灯具相同，各个LED灯具302的LED驱动电路并联后与开关301串联。
本实施例中的LED调光系统可以实现一个开关控制多个LED灯具同时调光。

Claims (8)

1.一种发光二极管LED调光装置，其特征在于，包括：控制器和LED驱动电路；
所述控制器包括：
利用控制器的电源进行充电并储存电能，保证掉电后储存的电量能够维持控制器工作设定时间的储能模块；
提供控制器的内部电路工作的电压并作为基准参考电压的稳压模块；
对控制器的电源电压进行实时监测的采样模块；
对所述采样模块的采样电压进行计算并与基准参考电压进行比较，判断控制器的电源的上电动作和掉电动作，在每次上电动作发生后依上电持续时间的当前设定函数进行调光控制数据的计算，在每次掉电动作发生后进行状态转换，并在储能模块的电能耗尽导致电路低压复位之前保持调光控制数据，产生调光输出控制信号的控制模块；以及
输出调光控制信号的控制接口；
其中，所述LED驱动电路为所述控制器提供电源，
所述LED驱动电路的调光控制输入端和控制器的控制接口相连接，并按照所述控制模块输出的调光控制信号对LED光源的亮度进行调整。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述控制器中的储能模块为电容，与所述控制器的电源并联。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述控制器中的稳压模块为三端稳压芯片，输入端与所述控制器的电源相连接，输出端为
所述控制器的控制模块提供电源。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述控制器中的采样模块为电阻分压电路。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述控制器中的控制模块为带有上电复位和低压复位电路和模数转换器的单片机芯片或者专用集成电路。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述控制接口为单片机或专用集成电路的通用输入输出接口。
7.一种LED灯具，其特征在于，包括：如权利要求1至6的任意一项所述的LED调光装置和LED光源。
8.一种LED调光系统，其特征在于，包括：开关和至少一个如权利要求7所述的LED灯具。
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