CN114258170B - 一种灯具控制装置、可控色温灯及数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种灯具控制装置、可控色温灯及数据传输方法。控制装置包括：控制单元、开关单元、整流单元和灯控单元；所述开关单元的控制端与所述控制单元的输出端相连接；所述开关单元的输出端与所述整流单元的输入端相连接；所述整流单元的输出端与所述灯控单元的检测端相连接；所述开关单元设置在灯具的交流导线上。本发明能够对灯具的色温和亮度进行调节，提高灯具的可控性和应用性。
Description
技术领域
本发明涉及照明技术领域，具体而言，涉及一种灯具控制装置、可控色温灯及数据传输方法。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。目前，LED灯具有耗电量少和长寿命等优点，采用LED灯具更换传统灯具逐渐成为趋势。
在LED照明领域中，可控硅被广泛应用。可控硅调光电路结构简单、成本低廉，且使用方便、可控性较强，随着LED灯具的市场份额的增大，可控硅调光电路也扮演着越来越重要的角色。
目前，LED灯具的控制电路仅能对LED灯具的亮度进行调节，还无法实现对色温进行调节，致使现有的LED灯具功能单一，无法满足用户需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种灯具控制装置、可控色温灯及数据传输方法，能够对灯具的色温进行调节，提高灯具的可控性和应用性。
第一方面，本发明提供了一种灯具控制装置，包括：控制单元、开关单元、整流单元和灯控单元；
所述开关单元的控制端与所述控制单元的输出端相连接；所述开关单元的输出端与所述整流单元的输入端相连接；所述整流单元的输出端与所述灯控单元的检测端相连接；所述开关单元设置在灯具的交流导线上；
其中，开关单元，用于控制输入灯具中的交流电的导通和截止；
整流单元，用于将输入灯具中的交流电转换为直流电并输出直流电；
控制单元，用于控制开关单元的导通和截止；
灯控单元，用于检测整流单元输出直流电的导通时间与截止时间，还用于根据导通时间与截止时间控制光源，以使光源发出可见光。
其中，所述开关单元为交流半导体开关；
其中，所述交流半导体开关的控制端与所述控制单元的输出端相连接。
其中，所述交流半导体开关为双向可控硅。
其中，所述整流单元为基于二极管的整流电路；
其中，所述整流电路输出端中的正极与所述灯控单元的检测端相连接。
其中，所述整流电路为全桥整流电路或半桥整流电路。
其中，所述灯控单元包括：处理模块、提取模块和降压模块；
其中，所述提取模块的输入端与所述整流单元的输出端相连接，所述提取模块的输出端与所述处理模块的输入端相连接；
所述降压模块的输入端与所述整流单元的输出端相连接，所述降压模块的输出端与所述处理模块的电源端相连接；
其中，所述提取模块，用于提取整流单元输出的电压和/或电流，将提取的电压和/或电流传输至处理模块；
所述降压模块，用于将整流单元输出直流电进行转换处理得到目标电压值的直流电；所述目标电压值是指处理模块工作的电压值；
所述处理模块通过所述提取模块检测整流单元输出直流电的导通时间与截止时间。
第二方面，本发明提供了一种可控色温灯，包括：
第一色温的灯珠，第二色温的灯珠，第一控制开关、第二控制开关、第一恒流器、第二恒流器和控制器；
所述第一色温的灯珠、所述第一恒流器和所述第一控制开关串联构成第一支路电路；所述第二色温的灯珠、所述第二恒流器和所述第二控制开关串联构成第二支路电路；
所述第一控制开关的控制端与所述控制器的第一输出端相连接；所述第二控制开关的控制端与所述控制器的第二输出端相连接；所述第一恒流器的控制端与所述控制器的第三输出端相连接；所述第二恒流器的控制端与所述控制器的第四输出端相连接；
所述第一支路电路的两端分别连接直流电的正极和负极；所述第二支路电路的两端分别连接直流电的正极和负极；
其中，所述第一恒流器用于控制流行第一支路电路的电流大小，所述第二恒流器用于控制流行第二支路电路的电流大小；
其中，第一色温的灯珠的色温与第二色温的灯珠的色温不相同，所述控制器为上述所述的灯具控制装置。
其中，所述第一色温的灯珠和第二色温的灯珠为LED灯珠。
其中，所述第一控制开关和第二控制开关为开关三极管。
第三方面，本发明提供了一种可控色温灯的数据传输方法，包括：
控制单元控制开关单元的导通时间，以使开关单元调整交流电导通的起始时间；
整流单元将交流电转换为直流电；
灯控单元检测直流电中导通时间与截止时间并根据导通时间与截止时间生成载入数据，根据载入数据生成控制信号；
其中，所述控制信号用于控制第一控制开关、第二控制开关、第一恒流器或第二恒流器的开关。
本发明提出的一种灯具控制装置、可控色温灯及数据传输方法，能够对灯具的色温进行调节，提高灯具的可控性和应用性，实现灯具发光的多样性，更贴合实际生活需要。具有功能强大、应用性强的特点。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的一种灯具控制装置的结构示意图。
图2为本发明提供的一种灯具控制装置中灯控单元的结构示意图。
图3为本发明提供的一种可控色温灯的第一结构示意图。
图4为本发明提供的一种可控色温灯的数据传输方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
本发明实施例提供了一种灯具控制装置，参见图1，具体包含有如下内容：
控制单元、开关单元、整流单元和灯控单元；
所述开关单元的控制端与所述控制单元的输出端相连接；所述开关单元的输出端与所述整流单元的输入端相连接；所述整流单元的输出端与所述灯控单元的检测端相连接；所述开关单元设置在灯具的交流导线上；
本实施例中开关单元，用于控制输入灯具中的交流电的导通和截止；
整流单元，用于将输入灯具中的交流电转换为直流电并输出直流电；
控制单元，用于控制开关单元的导通和截止；
灯控单元，用于检测整流单元输出直流电的导通时间与截止时间，还用于根据导通时间与截止时间控制光源，以使光源发出可见光。
在具体实施时，开关单元采用交流半导体开关；其中，交流半导体开关的控制端与控制单元的输出端相连接。
具体地，交流半导体开关为双向可控硅。
双向可控硅可广泛用于工业、交通、家用电器等领域，实现交流开关、路灯自动开启与关闭、舞台调光等多种功能，它还被用于固态继电器和固态接触器电路中。具有相应速度快，稳定性高的有点。
本实施中采用双向可控硅，能够有效提高开关单元的相应速度和稳定性。
需要说明的是，本实施例中的灯控单元能够控制开关单元，通过开关单元控制输入灯具中的交流电的导通和截止；具体的是通过控制双向可控硅的导通时间来实现控制输入灯具中的交流电的导通和截止。可以知道的是，灯控单元通过给双向可控硅的触发电压的方式使得双向可控硅可以导通。由于双向可控硅的阴阳极之间加载的是交流电，当电压过零时，双向可控硅会自动关断。在双向可控硅的关断期间，整流单元无法将交流电转换为直流电，因此，整流单元输出的直流电是不连续的。灯控单元通过检测整流单元输出直流电的导通时间与截止时间，确定导通时间的占空比；根据该占空比控制至少两路光源依次导通的导通时间，每路光源发出不同色温的可见光，多路光源发出的不同色温的可见光经过色温融合，实现对光源色温的控制和调节。
本实施例中，可以通过调整双向可控硅的导通时间来进行数据的载入，例如：在交流电的正半周，将导通时间缩短100us；在交流电的负半周，将导通时间延长100us，即可实现载入数据一(二进制数据1)的目的。反之，则载入数据零(二进制数据0)。实现了在不影响传统交流电使用的方法对灯具的进行色温进行调节。本实施例中的交流信号为60Hz，则比特率可达到60bps，所以适用于大部分交流电控场景。另一方面，通过此种方法不仅仅可以进行灯具的色温控制，本质在于数据协议的传输。通过数据协议，进行灯具多样化控制。如定时关灯命令，闪动命令，周期调节色温/亮度命令。
从上述描述可知，本实施例提供的控制装置能够拓宽了对灯具的控制方式，使得带芯片的灯具方案可以进行协议控制，使多种灯具的物联网应用可以快捷方便地完成。
在具体实施时，整流单元为基于二极管的整流电路，可以是全桥整流电路，也可以是半桥整流电路；其中，整流电路输出端中的正极与灯控单元的检测端相连接。
具体地，整流电路为全桥整流电路，能够提高整流的效率。
本实施例提供了上述实施例中的灯控单元的具体结构，参见图2，具体包含如下内容：
处理模块、提取模块和降压模块；
其中，提取模块的输入端与整流单元的输出端相连接，提取模块的输出端与处理模块的输入端相连接；降压模块的输入端与整流单元的输出端相连接，降压模块的输出端与处理模块的电源端相连接；
其中，提取模块，用于提取整流单元输出的电压和/或电流，将提取的电压和/或电流传输至处理模块；降压模块，用于将整流单元输出直流电进行转换处理得到目标电压值的直流电；目标电压值是指处理模块工作的电压值；
处理模块通过提取模块检测整流单元输出直流电的导通时间与截止时间。
可以理解的是，本实施例中的降压模块为直流电变换模块。
在本实施例中，提取模块对整流单元输出的直流电进行检测，确定直流电的通断。在具体实施时，可以通过三极管的导通来确定直流电是否通断，具体包括：三极管导通，表明为通路，表明直流电导通。反之，三极管不导通，表明为断路，表明直流电不导通。
本实施例中，处理模块为单片机及其***电路构成。提取模块将提取的电压和/或电流传输至处理模块，该电压和/或电流通过电阻的分压和分流后，满足单片机的输入后输入至单片机中。通过单片机内部的时钟确定检测接收电压和/或电流的频率，通过检测接收电压和/或电流的方式确定直流电的导通时间与截止时间。例如：每间隔100us检测一下是否接收到电压和/或电流的输入，若检测到30个检测周期内均检测到了电压和/或电流的输入，则直流电的导通时间为30x100us。基于此，可以确定直流电的导通时间与截止时间，并确定导通时间的占空比。
从上述描述可知，本发明提出的一种灯具的控制装置及可控色温灯，能够对灯具的色温进行调节，提高灯具的可控性和应用性，实现灯具发光的多样性，更贴合实际生活需要。具有功能强大、应用性强的特点。
本发明实施例中，提供了一种可控色温灯，参见图3，具体包含如下内容：
第一色温的灯珠，第二色温的灯珠，第一控制开关、第二控制开关、第一恒流器、第二恒流器和控制器；
所述第一色温的灯珠、所述第一恒流器和所述第一控制开关串联构成第一支路电路；所述第二色温的灯珠、所述第二恒流器和所述第二控制开关串联构成第二支路电路；
所述第一控制开关的控制端与所述控制器的第一输出端相连接；所述第二控制开关的控制端与所述控制器的第二输出端相连接；所述第一恒流器的控制端与所述控制器的第三输出端相连接；所述第二恒流器的控制端与所述控制器的第四输出端相连接；
所述第一支路电路的两端分别连接直流电的正极和负极；所述第二支路电路的两端分别连接直流电的正极和负极；
其中，所述第一恒流器用于控制流行第一支路电路的电流大小，所述第二恒流器用于控制流行第二支路电路的电流大小；
其中，第一色温的灯珠的色温与第二色温的灯珠的色温不相同，控制器为上述实施例中的灯具控制装置。
第一色温的灯珠和第二色温的灯珠为LED灯珠。第一控制开关和第二控制开关为开关三极管。第一恒流器和第二恒流器为恒流三极管。
在本实施例中，控制器分别控制两个开关三极管的导通和截止，进而实现控制LED灯珠的点亮和熄灭，从而使不同色温的LED灯珠进行发光，实现对色温的控制。
控制器分别控制两个恒流三极管上的电流的大小。通过调整电流的大小能够使不同色温的LED灯珠发出不同亮度的光。
具体地是，控制器能够得到导通时间的占空比，例如：30％。在根据占空比对两路LED灯珠进行控制时，可以控制第一色温的灯珠点亮时间占一个点亮周期的30％。控制第二色温的灯珠点亮时间占一个点亮周期的70％。每个点亮周期根据设计需求可以自行设计。例如1ms。
即根据该占空比控制至少两路光源依次导通的导通时间，每路光源发出不同色温的可见光，多路光源发出的不同色温的可见光经过色温融合，实现对光源色温的控制和调节。
在本实施例中通过使用恒流器代替降压电阻，则不管电源的电压怎么变化，在恒流器允许的范围内，LED灯具都会恒定得到稳定的工作电流。致使LED灯具稳定发光。本实施例中的恒流器能够提高可控色温灯的稳定性和可靠性。
本发明实施例中，提供了基于上述实施例中的可控色温灯的数据传输方法，参见图4，具体包含如下内容：
S101：控制单元控制开关单元的导通时间，以使开关单元调整交流电导通的起始时间；
S102：整流单元将交流电转换为直流电；
S103：灯控单元检测直流电中导通时间与截止时间并根据导通时间与截止时间生成载入数据，根据载入数据生成控制信号；
其中，所述控制信号用于控制第一控制开关、第二控制开关、第一恒流器或第二恒流器的开关。
本实施例中，可以通过调整双向可控硅的导通时间来进行数据的载入，例如：在交流电的正半周，将导通时间缩短100us；在交流电的负半周，将导通时间延长100us，即可实现载入数据一(二进制数据1)的目的。反之，则载入数据零(二进制数据0)。实现了在不影响传统交流电使用的方法对灯具的进行色温进行调节。本实施例中的交流信号为60Hz，则比特率可达到60bps。这个60bps的信号，经过133ms可传输8bit数据。所以适用于大部分交流电控场景。
在本实施例中，能够传输的控制信号或控制协议具体包括：
0xF9：按照预设档位变色为下一档色温；
0xFB：无极调节色温开始；0xFD：无极调节色温结束；
0xD3：直接调整为预设的第一档色温；
0xD5：直接调整为预设的第二档色温；
0xD7：直接调整为预设的第三档色温；
0xD9：直接调整为预设的第四档色温；
0xDB：直接调整为预设的第五档色温；
0xDF：直接调整为预设的第六档色温；
0xA5：开灯；
0xA9：关灯；
0xAB：无极调节亮度开始；
0xAD：无极调节亮度结束。
通过数据传输方法不仅仅可以进行灯具的色温控制，本质在于数据协议的传输。通过数据协议，进行灯具多样化控制。如定时关灯命令，闪动命令，周期调节色温/亮度命令。
从上述描述可知，本实施例提供的控制装置能够拓宽了对灯具的控制方式，使得带芯片的灯具方案可以进行协议控制，使多种灯具的物联网应用可以快捷方便地完成。
本发明实施例中，还提供了另一种基于上述实施例中的可控色温灯的数据传输方法，具体包含如下内容：
通过在灯控单元中设置通信模块，由通信模块将外部输入的控制信号或控制协议发送至灯控单元，灯控单元根据接收的控制信号或控制协议调节灯珠的亮度和色温。
需要说明的是，该通信模块包括但不限于RF(Radio Frequency，射频)方式，IoT(Internet of Things，物联网)方式，蓝牙方式。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露方法和装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种灯具控制装置，其特征在于，包括：控制单元、开关单元、整流单元和灯控单元；
所述开关单元的控制端与所述控制单元的输出端相连接；所述开关单元的输出端与所述整流单元的输入端相连接；所述整流单元的输出端与所述灯控单元的检测端相连接；所述开关单元设置在灯具的交流导线上；
其中，开关单元，用于控制输入灯具中的交流电的导通和截止；
整流单元，用于将输入灯具中的交流电转换为直流电并输出直流电；
控制单元，用于控制开关单元的导通和截止来载入二进制数据；其中，载入二进制数据的方式为在交流电的正半周将导通时间延长或缩短预设时间长度，且在交流电的负半周将导通时间缩短或延长相同的预设时间长度；
灯控单元，用于检测整流单元输出直流电的导通时间与截止时间，还用于根据导通时间与截止时间控制光源，以使光源发出可见光；
所述灯控单元，还用于根据导通时间与截止时间生成载入数据，根据所述载入数据生成控制信号，基于所述控制信号对应的控制命令对灯具进行控制；其中，所述载入数据是在交流电中载入的二进制数据。
2.根据权利要求1所述的灯具控制装置，其特征在于，所述开关单元为交流半导体开关；
其中，所述交流半导体开关的控制端与所述控制单元的输出端相连接。
3.根据权利要求2所述的灯具控制装置，其特征在于，所述交流半导体开关为双向可控硅。
4.根据权利要求1所述的灯具控制装置，其特征在于，所述整流单元为基于二极管的整流电路；
其中，所述整流电路输出端中的正极与所述灯控单元的检测端相连接。
5.根据权利要求4所述的灯具控制装置，其特征在于，所述整流电路为全桥整流电路或半桥整流电路。
6.根据权利要求1所述的灯具控制装置，其特征在于，所述灯控单元包括：处理模块、提取模块和降压模块；
其中，所述提取模块的输入端与所述整流单元的输出端相连接，所述提取模块的输出端与所述处理模块的输入端相连接；
所述降压模块的输入端与所述整流单元的输出端相连接，所述降压模块的输出端与所述处理模块的电源端相连接；
其中，所述提取模块，用于提取整流单元输出的电压和/或电流，将提取的电压和/或电流传输至处理模块；
所述降压模块，用于将整流单元输出直流电进行转换处理得到目标电压值的直流电；所述目标电压值是指处理模块工作的电压值；
所述处理模块通过所述提取模块检测整流单元输出直流电的导通时间与截止时间。
7.一种可控色温灯，其特征在于，包括：第一色温的灯珠，第二色温的灯珠，第一控制开关、第二控制开关、第一恒流器、第二恒流器和控制器；
所述第一色温的灯珠、所述第一恒流器和所述第一控制开关串联构成第一支路电路；所述第二色温的灯珠、所述第二恒流器和所述第二控制开关串联构成第二支路电路；
所述第一控制开关的控制端与所述控制器的第一输出端相连接；所述第二控制开关的控制端与所述控制器的第二输出端相连接；所述第一恒流器的控制端与所述控制器的第三输出端相连接；所述第二恒流器的控制端与所述控制器的第四输出端相连接；
所述第一支路电路的两端分别连接直流电的正极和负极；所述第二支路电路的两端分别连接直流电的正极和负极；
其中，所述第一恒流器用于控制流行第一支路电路的电流大小，所述第二恒流器用于控制流行第二支路电路的电流大小；
其中，第一色温的灯珠的色温与第二色温的灯珠的色温不相同，所述控制器为权利要求1-6任意一项所述的灯具控制装置。
8.根据权利要求7所述的可控色温灯，其特征在于，所述第一色温的灯珠和第二色温的灯珠为LED灯珠。
9.根据权利要求7所述的可控色温灯，其特征在于，所述第一控制开关和第二控制开关为开关三极管。
10.一种基于权利要求7所述可控色温灯的数据传输方法，其特征在于，包括：
控制单元控制开关单元的导通时间，以使开关单元调整交流电导通的起始时间；控制开关单元的导通和截止来载入二进制数据；其中，载入二进制数据的方式为在交流电的正半周将导通时间延长或缩短预设时间长度，且在交流电的负半周将导通时间缩短或延长相同的预设时间长度；
整流单元将交流电转换为直流电；
灯控单元检测直流电中导通时间与截止时间并根据导通时间与截止时间生成载入数据，根据载入数据生成控制信号，基于控制信号对应的控制命令对灯具进行控制；其中，所述载入数据是在交流电中载入的二进制数据；
其中，所述控制信号用于控制第一控制开关、第二控制开关、第一恒流器或第二恒流器的开关。
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