CN106793328A - 基于峰值电流可调的选择调光装置及其方法 - Google Patents

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王金鹏
张云翠
邹念育
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

本发明公开了基于峰值电流可调的选择调光装置及其方法，属于电子通信技术领域。基于峰值电流可调的选择调光方法，包括第一步：判断当前是PWM调光或是模拟调光，第二步：如果当前是PWM调光，则当η＜η0选择模拟调光；如果当前是模拟调光，则当U＜U0选择模拟调光。

Description

基于峰值电流可调的选择调光装置及其方法
技术领域
本发明涉及基于峰值电流可调的选择调光装置及其方法，属于电子通信技术领域。
背景技术
半导体技术不断发展，照明灯具发生了重大变革，LED灯具应用越来越广泛[1]。随着人们对照明环境要求越来越高，为了提供一个合适的照明环境，调光技术应用而生[2]。张晶晶等人分析了大功率LED在线性及PWM调光下的电光转换效率及热效应，得到在保证电功率输入相同时，线性调光方式的电光转换效率要高于PWM调光方式[3]；付贤松等人设计了一种新型隔离式PWM调光LED驱动器，测试得到此驱动器的功率因数高于0.9，效率高于85％，调光范围达到2～100％，调光性能良好[4]；蒋晓波等人设计了一种基于ZigBee控制的高动态范围LED模拟调光装置，此装置使用了ZigBee作为核心芯片，在实现了调光的同时，又实现了状态监测及无线控制[5]；曲小慧等人设计了一种高光效可独立调光的LED均流电路，实验结果表明此均流电路可以有效的实现LED支路均流，提高LED发光效率，且可实现独立调光[6]。调光技术结合《城市道路照明设计标准》，考虑光照舒适度，通过改变输出电流、输出功率、占空比等因素来调整灯具的照明参数[7-9]。调光技术原理主要包括可控硅调光技术原理、分段调光原理、模拟调光原理、PWM调光原理等[10-12]，但是以上技术在实际的应用当中均存在着相应的问题[13]。比如模拟调光存在着输出灵活性差的问题，调光动态范围小等[14-15]。传统PWM调光技术会引入电磁干扰频率，且随着温度的升高，会产生色偏[16]。
发明内容
为了克服上述的不足，本发明融合了PWM调光对色温影响小及模拟调光光效高的优点，提出峰值电流可调的选择调光装置及其方法。通过此方法既能保持灯具色温稳定，又可使光效处于较高的水平。通过查阅欧司朗公司一款灯具的光通量与电流的变化趋势，构造出有关光通量与电流的数学模型，并通过推算得出补偿电流值，使电流调整具有参考依据。
本发明采取的技术方案如下：
基于峰值电流可调的选择调光方法，包括如下步骤，
第一步：判断当前是PWM调光或是模拟调光，
第二步：如果当前是PWM调光，则当η＜η0选择模拟调光；如果当前是模拟调光，则当U＜U0选择模拟调光。
基于峰值电流可调的选择调光装置，包括单片机MSP430及M8，单片机MSP430的56引脚、57引脚与M8的RXD、TXD引脚连接，M8的17引脚、18引脚与LED连接，单片机MSP430的47引脚、48引脚、52引脚与温度传感器TC77的8I/O引脚、8CK引脚、CS引脚连接，M8的69引脚、70引脚与电能统计的XT2N引脚、XT2OUT引脚连接，单片机MSP430的80引脚与STC的PVCC_CON引脚连接，STC的PVCC_OUT引脚连接红外传感器，STC的GPIO1引脚连接热敏电阻，STC的RF_VREG_EN引脚连接光敏电阻。
本发明可在如下场合应用及产生有益效果：
本文融合了PWM调光对色温影响小及模拟调光光效高的优点，提出一种结合两种调光方式的选择调光方法。通过此方法既能保持灯具色温稳定，又可使光效处于较高的水平。通过查阅欧司朗公司一款灯具的光通量与电流的变化趋势，构造出有关光通量与电流的数学模型，并通过推算得出补偿电流值，使电流调整具有参考依据。
附图说明
图1是本发明的控制流程图。
图2是本发明的控制电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。如图1所示：
基于峰值电流可调的选择调光方法，包括如下步骤，
第一步：判断当前是PWM调光或是模拟调光，
第二步：如果当前是PWM调光，则当η＜η0选择模拟调光；如果当前是模拟调光，则当U＜U0选择模拟调光。
如图2所示，本发明的电路，基于峰值电流可调的选择调光装置，包括单片机MSP430及M8，单片机MSP430的56引脚、57引脚与M8的RXD、TXD引脚连接，M8的17引脚、18引脚与LED连接，单片机MSP430的47引脚、48引脚、52引脚与温度传感器TC77的8I/O引脚、8CK引脚、CS引脚连接，M8的69引脚、70引脚与电能统计的XT2N引脚、XT2OUT引脚连接，单片机MSP430的80引脚与STC的PVCC_CON引脚连接，STC的PVCC_OUT引脚连接红外传感器，STC的GPIO1引脚连接热敏电阻，STC的RF_VREG_EN引脚连接光敏电阻。
单片机MSP430为主控芯片，型号为MSP430F5437，其为16位单片机MSP430F5437最小***图，该芯片预留出了与射频芯片CC2520的控制端口，与单片机STC12LE2052AD通信的模拟IIC接口，与单片机Atmega8通信的UART接口，温度传感器接口，以及315MHz无线通信接口。STC代表单片机。
辅助处理单元
为了更方便的实现对Zigbee模块的控制，本***使用315MHz的无线通信模块来实现远距离控制。基于315MHz的无线通信模块发射电路图和接收电路图，315MHz的无线通信模块发射电路的型号是2s3cc57，基于315MHz的无线通信模块接收电路的型号是315MCON。
电能统计单元
本***设计了电能统计功能，电量计量专用芯片CS5460A，测量每个节点所耗费的电量，再通过Zigbee节点上传至协调器，由协调器发给上位机统一进行统计处理以计算出整个***耗费的电量。
CS5460A采用SPI协议进行通信，该***中通过辅助处理器Atmega8来进行控制。由于CS5460A与交流供电***共地，因此，本***中采用光耦进行隔离。
调光功能
为了实现在不同情况下采用不同的照度的智能调光，本***采用Atmega8的PWM来对LED灯进行调控。Zigbee射频芯片CC2520接口电路主控芯片为16位单片机MSP430F5437，该芯片预留出了与射频芯片CC2520的控制端口，与单片机STC12LE2052AD通信的模拟IIC接口。
电源电路
本***采用市电供电，通过开关电源模块M101将其降为12V直流电压，经过稳压电路稳压以及其它降压电路降压后对整个***进行供电。电源电路型号为M101，U101及U102。
传感器选型
红外传感器选用深圳市慑力安防科技有限公司的SKY-DL T1<0132>室外空间三鉴探测器，该传感器采用三组红外传感器来探测，经过模糊逻辑数码(专利)分析，排除种种普通探测器无法克服的干扰，只对真实人体移动作出报警， 杜绝误报漏报。同时采用全范围精密温度补偿，无论环境温度如何变化，探测灵敏度始终一致，没有温度死区(一般探测器在32℃～40℃时，灵敏度大幅度下降，或在其它温区易误报)。
传感器基本参数如下：
产品尺寸：138mm×75mm×46mm
上电自检：预热30秒
感应灵敏度：4级可选(3-6M 5-9M 6-12M 9-18M)
工作温度：-40℃～60℃
探测角度：110°
电源电压：9～24VDC稳压电源
工作电流：静态45mA(普通继电器输出)或10mA(电子继电器输出)报警15mA(12VDC工作电压)
本发明涉及到的参考文献
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[3]张晶晶，张涛.大功率LED在线性及PWM调光下的光电转换效率及热分析[J].光电子·激光.2013,24(1)：50-55.
[4]付贤松，王婷.新型隔离式PWM调光LED驱动器设计[J].电工技术学报.2015,30(1)：75-79.
[5]蒋晓波，韩凯，沈海平，等.基于ZigBee控制的高动态范围LED模拟调光装置设计[J].照明工程学报.2010,(6)：48-51.
[6]曲小慧，唐亚鹏，等.一种高效可独立调光的LED均流电路[J].中国电机工程学报.2014,(34)：1-8.
[7]KIM S Y,LEE J H.High contrast flexible organic light emittingdiodes under ambient light without sacrificing luminous efficiency.OrganicElectronics.2012,13(5):826-832.
[8]刘祖隆，郭震宁，胡志清，等.调光方式对LED色温和光通量的影响[J].华侨大学学报.2013，34(1)：14-17.
[9]王健，黄先，刘丽，等.温度和电流对白光LED发光效率的影响[J].发光学报.2008，29(2)：358-362.
[10]饶丰，葛志诚.基于LED光电参数之间关系的光效计算[J].江西科学.2011,29(4)：424-429.
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[15]田传军，张希艳.温度对大功率LED照明***光电参数的影响[J].发光学报.2010,31(1)：96-100.
[16]宋鹏程，文尚胜，关伟鹏等.基于峰值电流可调的PWM调光方法减小LED漂移[J].光电子·激光.2015,26(10):1895-1901.

Claims (2)

1.基于峰值电流可调的选择调光方法，其特征在于：包括如下步骤，
第一步：判断当前是PWM调光或是模拟调光，
第二步：如果当前是PWM调光，则当η＜η0选择模拟调光；如果当前是模拟调光，则当U＜U0选择模拟调光。
2.基于峰值电流可调的选择调光装置，其特征在于：包括单片机MSP430及M8，单片机MSP430的56引脚、57引脚与M8的RXD、TXD引脚连接，M8的17引脚、18引脚与LED连接，单片机MSP430的47引脚、48引脚、52引脚与温度传感器TC77的8I/O引脚、8CK引脚、CS引脚连接，M8的69引脚、70引脚与电能统计的XT2N引脚、XT2OUT引脚连接，单片机MSP430的80引脚与STC的PVCC_CON引脚连接，STC的PVCC_OUT引脚连接红外传感器，STC的GPIO1引脚连接热敏电阻，STC的RF_VREG_EN引脚连接光敏电阻。
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