CN206181456U - Led脉宽调光控制***和led脉宽调光信号发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LED脉宽调光控制***和LED脉宽调光信号发生器。该信号发生器含并联在灯具供电主回路上的短时投切控制支路；该控制支路中含电容及其投切控制开关。所述调光控制***含通信调光驱动电源和所述信号发生器；通信调光驱动电源含检测电路、单片机和LED驱动电源。需调光时信号发生器通过投切电容使灯具供电主回路上的电压产生指定波动；通信调光驱动电源检测到该电压波动后向LED驱动电源的调光控制端发送相应的控制信号而实现调光。本产品的调光控制信号由所述信号发生器形成并仅通过供电电源线传输到通信调光驱动电源，无需额外增加控制信号线，避免了长距布线可能带来的信号干扰，适合于新建照明***及对现有照明***升级改造。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED照明控制领域，更具体地说是涉及一种LED脉宽调光信号发生器和一种LED脉宽调光控制***。
背景技术
LED灯是市面上极为常见的照明终端光源。工作时，LED灯需配置LED驱动电源(或称LED驱动单元)，用于将电网提供的交流电源转换成LED灯发光所需的直流电源。现有技术中常采用的LED驱动电源为LED逆变驱动电源或LED高压驱动单元。
目前市场上LED灯的功能比较单一，通常不具备调光功能、尤其是远程调光功能。偶尔也散见有调光型荧光灯的技术方案公开：例如公开号为CN101646296A的中国发明专利文献，其方案通过电力载波进行通信控制，缺点是设备比较复杂且控制信号质量无法保证，极可能受到干扰而发生误动作，同时，电子镇流器和荧光灯长时间满功率工作也导致电子镇流器和灯具的寿命受到影响。此外，LED由于需要恒流供电，否则容易老化损坏，因而无法采用常规的、直接调整灯具两端电压的方式对其进行调光。市场调查发现，现有的LED通常仍是采用恒功率输出即恒亮度工作。
实用新型内容
为克服现有技术的以上不足，本实用新型的目的即在于提供一种成本更低、工作更可靠的LED脉宽调光控制***及其LED脉宽调光信号发生器。
以下介绍本实用新型LED脉宽调光信号发生器和LED脉宽调光控制***的技术方案：
本实用新型LED脉宽调光信号发生器，具体包括有用于并联在LED照明灯具供电主回路上的短时投切控制支路，其作用是在受控投/切后使所处供电主回路上的电压产生含有预设脉宽时长的一个或多个波动；所述控制支路中包括有电容器及所述电容器的投/切控制开关；所述电容器的容量配置，通常会视LED灯具负载的大小而具体确定，以电容器在投/切后使所处供电主回路上的电压上升/下降0.5～20V为宜；每次投/切持续时长通常可设为0.2s～300s。短时投切控制属于所属领域技术技术及常识，其具体方案可由所属领域技术人员结合使用场合实际自行设计/选用，在此不再赘述。本实用新型LED脉宽调光信号发生器用于产生LED脉宽调光信号，可安装在LED照明灯具供电主回路的任意处；现有的LED灯只需将常规配置的LED驱动电源改造为(或改为采用)下文中的LED通信调光驱动电源，与本实用新型LED脉宽调光信号发生器配合使用，即可轻松实现LED照明调光。
本实用新型LED脉宽调光控制***，具体包括有LED脉宽调光信号发生单元和至少一个LED通信调光驱动电源，其中的LED脉宽调光信号发生单元即采用上面所述的LED脉宽调光信号发生器的电路结构；而各所述LED通信调光驱动电源，包括设置有依序相连的电压检测电路、单片机、PWM信号驱动电路和用于驱动LED照明的LED驱动电源；所述LED驱动电源可采用现有技术中的LED照明驱动电路(例如LED逆变驱动电源或LED高压驱动单元)，并在其中引出调光控制端(此为所属领域技术常识)；所述电压检测电路包括用于对LED照明灯具供电主回路上的供电电压进行监测并发送给所述单片机；所述单片机，用于根据监测到的所述供电电压的波动，按***预先设定的规则(例如按***预设的单片机PWM输出信号与监测到的供电电压波形变化参数之间的对应关系)，通过单片机的PWM信号输出端经所述PWM信号驱动电路向所述LED驱动电源的调光控制端发送相应的PWM控制信号。所述PWM信号驱动电路亦可用0～10VDC信号驱动电路替代。当所述LED驱动电源采用的是现有技术中的LED逆变驱动电源时，将所述PWM信号驱动电路的控制信号输出端与所述LED逆变驱动电源中的电流负反馈回路相连即可。
本实用新型LED脉宽调光控制***用于与LED照明灯具配套使用，实现LED照明调光。以下是例举的一种使用方法：LED灯正常照明时，令LED脉宽调光信号发生单元中的所述投/切控制开关保持断开状态而使所述电容器从电网中断开；在需要对LED照明灯具进行调光时，令LED脉宽调光信号发生单元中的所述投/切控制开关短时闭合(例如5秒)而使所述电容器接入电网进而使LED照明灯具的供电电压发生波动，电压检测电路监测到该供电电压的波动并反馈给单片机，单片机即可按***预先设定的规则(如电压变化值、电压变化频度、有规律的电压波动脉宽时长或其它电压波形变化参数与单片机输出的调光控制信号暨调光幅度、调光档位的对应关系等)经所述PWM信号驱动电路向所述LED驱动电源发送相应的PWM控制信号，进而相应调整所述LED驱动电源的输出电流，实现对LED灯的调光。以上使用方法仅为例举，根据所属领域技术常识，所述短时投切控制支路在正常照明时处于接入状态、而在需要调光时处于断开状态的方案显然也是可行的。
由于是采用并联的方式安装在LED照明灯具供电主回路的任意一处，本实用新型LED脉宽调光信号发生器(即所述LED脉宽调光信号发生单元)极其适合小型模块化，与所述LED通信调光驱动电源同样制备成独立产品进行生产和安装，从而不但方便生产、销售和运输，更方便视使用现场实际(如安装位置、视灯具负载大小进行/变更电容器容量配置等)进行选型配套，极其方便安装及维护。
本实用新型的技术方案不但适用于单相电路，也适用于三相电路。当应用于三相电路***时，各LED照明灯具均配置有LED通信调光驱动电源及相应的LED脉宽调光信号发生单元(即所述LED脉宽调光信号发生器)，此时所述控制支路中的电容器可采用三相电容器并采用△型连接或Y型连接；各LED通信调光驱动电源中的单片机根据监测到的相应LED照明灯具供电主回路上供电电压的波动，按预设规则调整相应LED照明灯具负载的亮度。采用△型连接或Y型连接的三相电容器中的各相电容容量可配置为相等或不相等值，具体根据所在相的LED灯负载的大小而确定。
上述方案中，LED脉宽调光信号发生单元(即所述LED脉宽调光信号发生器)在单相电路中设置的所述短时投切控制支路可以是仅有一条，也可以是包含多条；当同一相电路中设置的所述短时投切控制支路有多条时，各条支路上电容器的容量可配置为相同或不相同值，以便通过不用容量电容器的(组合)投/切产生多档不同的电压波动、形成不同电压变化波形参数并进而对应不同的调光幅度和/或调光档位，甚至实现无级调光。
作为对上述方案的进一步优化，所述短时投切控制支路中还串联有电容器保护器件，例如熔断器或断路器。
综上，本实用新型LED脉宽调光信号发生器及LED脉宽调光控制***具有如下特点及优点：
1、通过简单的投切电容器的方式产生LED脉宽调光信号进而实现调光控制，由于该调光控制信号可就地提供，因此硬件投入成本极低；同时，由于无需额外增加控制信号线，避免了长距离布线可能带来的信号干扰，极易实现远程调光控制，可大大节约甚至避免重新布、埋线的施工成本，不但适合全新照明***的构建，也极其适用于对现有道路及公共场合等照明***的升级改造；
2、采用电容器作为调光控制指令的发生机构，由于其属于短时工作制，因此工作可靠性高，同时其使用不会给供用电带来明显不良影响；同时，调光幅度可通过投切不同容量的电容并配置以合适的调光规则(如调光幅度大小、调光档位与投切时长、电压波动幅度、电压波动脉宽时长、电压波动波形的对应关系)实现，极其方便根据使用现场实际自主设置，抗干扰性强，便于实现无级调光；
3、LED脉宽调光信号发生器(即LED脉宽调光信号发生单元)由于是采用并联的方式安装在LED照明灯具供电主回路上，因此安装位置可视现场实际作随时、任意调整，加之与所述LED通信调光驱动电源同样方便并适合制备成小型模块化产品进行生产和使用，更有助于降低安装及维护成本，极其便于本实用新型LED脉宽调光信号发生器和LED脉宽调光控制***在LED调光节能领域的推广普及。
附图说明
图1a、b是本实用新型LED脉宽调光信号发生器两个不同实施例及其应用的电路组成原理示意图。
图2是本实用新型LED脉宽调光信号发生器和LED脉宽调光控制***的一个实施例的电路组成原理示意图。
图3a－图3d是本实用新型LED脉宽调光信号发生器及LED脉宽调光控制***应用于三相***的四个实施例的电路组成原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型LED脉宽调光信号发生器及LED脉宽调光控制***作进一步地说明。
图1a、b是本实用新型LED脉宽调光信号发生器两个不同实施例及其应用的电路组成原理示意图。如图所示，本实用新型LED脉宽调光信号发生器主要由电容器C与其投/切控制开关KJ形成的串联电路组成，安装时将本信号发生器并联接在LED照明灯具供电主回路上即可。由于本信号发生器的作用是通过开关KJ控制电容器C的投/切而产生脉宽调光控制信号，相应的LED照明灯具为实现调光还须配置带有相应脉宽调光控制信号检测及调光控制功能的驱动电源(图1中命名为“LED通信调光驱动电源”)。本实用新型LED脉宽调光信号发生器中所述电容器C的容量配置，通常会视LED灯具负载的大小而具体确定，以电容器C在投/切后使所处供电主回路上的电压上升/下降0.5V～20V为宜。鉴于本信号发生器通常仅用于产生LED脉宽调光控制信号，因此可设计为短时工作制，需要调光时利用投/切控制开关KJ将本信号发生器短时接入电网，信号产生后即断离电网。视具体情形，开关KJ的每次投/切持续时长通常可设为0.2s～300s。
图1a中示出的串联支路只有一条，但在需要产生较多档不同的电压波动、形成不同电压波形变化参数并进而对应不同的调光幅度和/或调光档位的场合,所述串联支路可以如图1b所示设置为多条，并将各条支路上电容器的容量配置为相同或不相同值。为提高***抗干扰性能，还可以将本实用新型脉宽调光信号发生器设计为电容器在受控投/切后使所处供电主回路上的电压产生含有预设脉宽时长的一个或多个波动，以增加波形变化参数的多变性；甚至，将所述短时投切造成的供电电压波动中所包含的其中一个波动脉宽时长，在***中预设作为调光指令正式启动的判据，和/或，预设与目标调光幅度或档位间存在对应关系。当波动脉宽时长与目标调光幅度或档位间存在对应关系时，由于现有技术中对电压波动时长的监控精确度已能达到毫秒级，因此即便短时的电压波动时长也可以设置成对应的几十甚至几百档调光输出电流，此即意味着此时的方案相当于可实现连续的、无级调光。
图2是本实用新型LED脉宽调光信号发生器及LED脉宽调光控制***的一个实施例的电路组成原理示意图。如图2所示，本实用新型LED脉宽调光控制***主要由LED通信调光驱动电源(可集成安装在LED灯具上)和LED脉宽调光信号发生单元(可并联接在LED照明灯具供电主回路上的任意处)组成；其中的LED脉宽调光信号发生单元即采用如图1所示的LED脉宽调光信号发生器的电路原理(在本实施例中为其增加串联了断路器QF作为电容器保护器件)，而所述LED通信调光驱动电源主要由依序相连的电压检测电路、单片机和LED驱动电源(此LED驱动电源可采用现有技术中的LED逆变驱动电源或LED高压驱动单元的技术方案，并在其中设置调光控制端)组成：电压检测电路主要用于对LED照明灯具供电主回路上的供电电压进行监测并发送给所述单片机；单片机根据监测到的供电电压的波动，按***预先设定的规则通过单片机的PWM信号输出端直接或经PWM信号驱动电路(也可以采用0～10VDC信号驱动电路替代)发送相应的PWM控制信号至LED驱动电源的调光控制端。
由于本实施例LED脉宽调光控制***中的LED通信调光驱动电源可以极方便地与LED灯头进行集成形成一体化产品，LED脉宽调光信号发生单元亦优选进行模块化设计并制备成独立的LED脉宽调光信号发生器，以更方便于***的安装、实施，同时降低***建造、安装、维护成本，有助于提高***的运行可靠性。
图1a所示实施例中的LED脉宽调光控制应用***含有一个LED脉宽调光信号发生单元(即LED脉宽调光信号发生器)和若干个LED通信调光驱动电源，各LED通信调光驱动电源对应驱动不同的LED照明灯具；需要调光时，LED脉宽调光信号发生单元向同一供电线路的若干个LED照明灯具统一发送调光信号。由于每个LED照明灯具均配置有各自的LED通信调光驱动电源，而其中的单片机可以预设有相同/不相同的电压波形变化参数与LED驱动电源输出电流之间的对应关系，则各LED通信调光驱动电源接收到该调光指令后结合相同/不相同的调光规则对灯具实现相应调光。本实施例的方案极其适合于道路及公共场合照明、景观亮化***等需要进行统一调光及远程调光的场合。
图3a－图3d是本实用新型LED脉宽调光信号发生器及LED脉宽调光控制***应用于三相电路时的四个不同实施例的电路组成原理示意图。如图所示，本实施例中的LED脉宽调光控制***由若干个LED通信调光驱动电源和一个LED脉宽调光信号发生单元组成，此时LED脉宽调光信号发生单元中的电容器可采用三相电容器并采用△型连接或Y型连接。采用△型连接或Y型连接的三相电容器中的各相电容容量可根据需要配置为相等或不相等值。使用时，各LED通信调光驱动电源的单片机根据监测到的相应LED照明灯具供电主回路上供电电压的波动，按预设规则调整相应LED照明灯具负载的亮度。
以上内容仅为例举的本实用新型的一些较佳实施方式，不能视为用于限定本实用新型的实施形式。凡所属领域技术人员能依本实用新型技术方案作出的等同变化与改进，均应属于本实用新型技术方案的涵盖范围之内。
Claims (10)
1.LED脉宽调光信号发生器，其特征在于：包括有用于并联在LED照明灯具供电主回路上的短时投切控制支路，以在受控投/切后使所处供电主回路上的电压产生含有预设脉宽时长的一个或多个波动；所述控制支路中包括有电容器及所述电容器的投/切控制开关；所述电容器的容量配置，应使得其在投/切后致所处供电主回路上的电压上升/下降0.5～20V。
2.根据权利要求1所述的LED脉宽调光信号发生器，其特征在于当本信号发生器应用于三相***时，所述控制支路中的电容器采用三相电容器并采用△型连接或Y型连接。
3.根据权利要求2所述的LED脉宽调光信号发生器，其特征在于：采用△型连接或Y型连接的三相电容器中的各相电容容量配置为相等或不相等值。
4.根据权利要求1至3之一所述的LED脉宽调光信号发生器，其特征在于：同一相电路中设置有一条或多条所述短时投切控制支路；当同一相电路中设置的所述短时投切控制支路有多条时，各条支路上电容器的容量配置为相同或不相同值。
5.根据权利要求4所述的LED脉宽调光信号发生器，其特征在于：所述短时投切控制支路中还串联有电容器保护器件。
6.根据权利要求5所述的LED脉宽调光信号发生器，其特征在于：所述电容器保护器件为熔断器或断路器。
7.LED脉宽调光控制***，其特征在于：包括有LED脉宽调光信号发生单元和至少一个LED通信调光驱动电源；
各所述LED通信调光驱动电源，包括设置有依序相连的电压检测电路、单片机、PWM信号驱动电路和用于驱动LED照明的LED驱动电源；所述LED驱动电源设有调光控制端；所述电压检测电路包括用于对LED照明灯具供电主回路上的供电电压进行监测并发送给所述单片机；所述单片机，用于根据监测到的所述供电电压的波动，按***预先设定的规则通过单片机的PWM信号输出端经所述PWM信号驱动电路向所述LED驱动电源的调光控制端发送相应的PWM控制信号；
所述LED脉宽调光信号发生单元采用如权利要求1至3之一所述的LED脉宽调光信号发生器。
8.根据权利要求7所述的LED脉宽调光控制***，其特征在于：所述LED驱动电源包括LED逆变驱动电源或LED高压驱动单元。
9.根据权利要求8所述的LED脉宽调光控制***，其特征在于：所述LED逆变驱动电源设有电流负反馈回路；所述PWM信号驱动电路的控制信号输出端与所述电流负反馈回路相连。
10.根据权利要求7所述的LED脉宽调光控制***，其特征在于：所述短时投切造成的供电电压波动中所包含的其中一个波动脉宽时长，在***中预设作为调光指令正式启动的判据，和/或，预设与目标调光幅度或档位间存在对应关系。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room 1103, building a, Zhongguancun innovation demonstration base, No. 88, Daxue West Road, Nanning, Guangxi 530000 Patentee after: Guangxi Mingjiuzhou Electric Co.,Ltd. Address before: 530000 No. 304-1, Wangzhou Road, Xingning District, Nanning City, Guangxi Zhuang Autonomous Region Patentee before: GUANGXI NUOSIBEI ELECTRICAL CO.,LTD. |
|
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240106 Address after: 1117, Building 2, Taiyun Chuanggu Park, Guangming Avenue South, Fenghuang Street, Guangming District, Shenzhen, Guangdong 518107 Patentee after: Shenzhen mingjiuzhou Lighting Technology Co.,Ltd. Address before: Room 1103, building a, Zhongguancun innovation demonstration base, No. 88, Daxue West Road, Nanning, Guangxi 530000 Patentee before: Guangxi Mingjiuzhou Electric Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |