一種控制led燈亮度的單火線低諧波調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種照明燈具技術(shù)，尤其是一種控制LED燈亮度的單火線低諧波調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于LED燈的非線性特性，LED燈的亮度不能采用調(diào)節(jié)電壓的方式來實(shí)現(xiàn)。
[0003]采用可控恒流源來調(diào)節(jié)LED燈的亮度時，工作電流的改變會帶來LED燈的色譜偏移，同時，低亮度下LED燈負(fù)載電流也變得很低，會使可控恒流源效率降低及溫升增高，損耗在驅(qū)動芯片上的功耗越大，從而會損害恒流源及LED光源的壽命。
[0004]采用PWM (脈寬調(diào)制)調(diào)光方式控制LED燈亮度，可以避免調(diào)壓方式和調(diào)電流方式帶來的問題。目前常用的LED燈調(diào)光方法有三種:
一是采用遙控器控制。LED燈控制電路裝有遙控器接收裝置，可以通過遙控器對LED燈進(jìn)行有級調(diào)光或者是無級調(diào)光，其缺點(diǎn)是一個LED燈需要配備一個遙控器，造成遙控器數(shù)量多，管理麻煩，成本也偏高。
[0005]二是采用數(shù)字控制技術(shù)。例如，采用DALI (數(shù)字可尋址的照明接口)技術(shù)，DALI系統(tǒng)軟件可對同一強(qiáng)電回路或不同回路上的單個或多個LED燈具進(jìn)行獨(dú)立尋址，通過DALI系統(tǒng)軟件對單燈或任意的燈組進(jìn)行精確的調(diào)光及開關(guān)控制。該方案技術(shù)先進(jìn)，但成本很高，系統(tǒng)除需要布設(shè)電力線外，還需要布設(shè)控制線。
[0006]三是采用單火線開關(guān)通斷控制技術(shù)。例如，采用NU102專用芯片，即可利用普通墻面開關(guān)在規(guī)定的時間內(nèi)的開關(guān)動作，實(shí)現(xiàn)LED燈的亮度調(diào)節(jié)。但該方法只能提供4檔LED燈的調(diào)節(jié)亮度，且開關(guān)動作有時間要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的旨在提供一種在不改變現(xiàn)有照明線路布線的情況下，利用單火線對LED燈亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種控制LED燈亮度的單火線低諧波調(diào)節(jié)方法，由壁控開關(guān)單元、LED燈調(diào)節(jié)驅(qū)動單元組成的裝置實(shí)現(xiàn)，所述壁控開關(guān)單元設(shè)有單火線輸入端、單火線輸出端，所述單火線輸入端連接至交流電源火線；所述LED燈調(diào)節(jié)驅(qū)動單元設(shè)有火線輸入端、零線輸入端，其中，所述火線輸入端連接至壁控開關(guān)單元的單火線輸出端，所述零線輸入端連接至交流電源零線；所述交流電源為單相220V交流電。
[0009]所述壁控開關(guān)單元由單火線電源模塊、單片機(jī)控制模塊、移相驅(qū)動模塊、過零檢測模塊、亮度給定模塊組成。
[0010]所述LED燈調(diào)節(jié)驅(qū)動單元由單片機(jī)調(diào)節(jié)模塊、LED驅(qū)動模塊組成。
[0011]所述壁控開關(guān)單元通過控制單火線輸出端輸出的電壓波形來發(fā)送亮度控制信號，其方法是，
步驟A，判斷是否關(guān)閉LED燈，是則關(guān)閉LED燈，轉(zhuǎn)到步驟C ;否則轉(zhuǎn)到步驟B ; 步驟B，發(fā)出一次亮度控制信號；
步驟C，判斷亮度給定信號是否發(fā)生改變，亮度給定信號發(fā)生改變，返回步驟A ;亮度給定信號沒有發(fā)生改變，維持不發(fā)出亮度控制信號狀態(tài)，返回步驟C。
[0012]所述維持不發(fā)出亮度控制信號狀態(tài)，當(dāng)LED燈處在關(guān)閉狀態(tài)時，單火線輸出端流過微電流；所述維持不發(fā)出亮度控制信號狀態(tài)，當(dāng)LED燈處在點(diǎn)亮狀態(tài)時，單火線輸出端輸出的電壓波形為連續(xù)完整的單相正弦波。
[0013]所述發(fā)出一次亮度控制信號，包括發(fā)出引導(dǎo)波形，再緊接著發(fā)出數(shù)據(jù)波形。
[0014]所述引導(dǎo)波形由一個不導(dǎo)通的負(fù)半波，緊接一個完整導(dǎo)通的正半波組成；所述引導(dǎo)波形也可以由一個不導(dǎo)通的完整周波，緊接一個完整導(dǎo)通的正半波組成。
[0015]所述數(shù)據(jù)波形由一個周波的移相波形組成，負(fù)半波為移相角β i，正半波為移相角
β O。
[0016]所述移相角fV移相角的值可以分別為移相角a 2、a1、a^的一個，移相角α 2、α ρ α ^分別對應(yīng)三進(jìn)制數(shù)碼值2、1、0。
[0017]所述亮度控制信號有從低到高9檔不同亮度，由2位三進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)組成。
[0018]所述LED燈調(diào)節(jié)驅(qū)動單元由單片機(jī)調(diào)節(jié)模塊接收亮度控制信號并調(diào)節(jié)LED燈亮度，其方法是，
步驟一，初始化，控制LED燈為初始亮度；
步驟二，判斷單火線上是否有亮度控制信號；沒有亮度控制信號，返回步驟二 ；有亮度控制信號，轉(zhuǎn)到步驟三；
步驟三，接收亮度控制信號，得到2位三進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)；
步驟四，改變LED燈亮度；返回步驟二。
[0019]所述判斷單火線上是否有亮度控制信號，方法為判斷單火線上是否有亮度控制信號的引導(dǎo)波形。
[0020]所述接收亮度控制信號，得到2位三進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)，方法為依次測量數(shù)據(jù)波形負(fù)半波的導(dǎo)通角和正半波的導(dǎo)通角，計(jì)算得到負(fù)半波的移相角P1和正半波的移相角β。后，再轉(zhuǎn)換成2位三進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)。
[0021]所述改變LED燈亮度，由單片機(jī)調(diào)節(jié)模塊改變連接至LED燈調(diào)節(jié)驅(qū)動單元的PWM亮度調(diào)節(jié)信號的占空比實(shí)現(xiàn)。
[0022]所述移相角β丄為2位三進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)的高位，移相角β 0為2位三進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)的低位。
[0023]所述移相角α 2、α ρ α。滿足α 2〈 a j < a Q的關(guān)系，其典型值分別為α 2 = 45°，a i = 90°，α ο = 135° 。
[0024]所述2位三進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)對應(yīng)亮度給定信號I 一 9，亮度從低到高的順序依次為00、01、10、11、02、20、12、21、22。
[0025]所述發(fā)出引導(dǎo)波形，方法是，單片機(jī)控制模塊隨機(jī)停止觸發(fā)信號輸出，等待過零檢測模塊輸出的過零信號；在過零信號的下降沿處發(fā)出一個不超過1ms的觸發(fā)脈沖。
[0026]所述過零信號在單片機(jī)控制模塊隨機(jī)停止觸發(fā)信號輸出后產(chǎn)生，是與交流電源負(fù)半波對應(yīng)且寬度接近1ms的正脈沖。
[0027]所述LED燈處在關(guān)閉狀態(tài)時，單片機(jī)控制模塊停止輸出觸發(fā)信號。
[0028]所述單火線電源模塊具有單火線關(guān)態(tài)取電功能和開態(tài)取電功能，用于向壁控開關(guān)單元提供工作電源。
[0029]所述過零檢測模塊為半波整流分壓電路，能夠檢測所述交流電源的過零信號，并提供給單片機(jī)控制模塊。
[0030]所述亮度給定模塊能夠提供亮度給定信號給單片機(jī)控制模塊。
[0031 ] 所述移相驅(qū)動模塊為雙向晶閘管交流移相電路。
[0032]所述單片機(jī)控制模塊依據(jù)亮度給定信號，發(fā)出觸發(fā)信號控制移相驅(qū)動模塊向LED燈調(diào)節(jié)驅(qū)動單元供電，并向LED燈調(diào)節(jié)驅(qū)動單元發(fā)出亮度控制信號。
[0033]所述LED驅(qū)動模塊設(shè)有交流輸入端和LED燈驅(qū)動端，其中，交流輸入端連接至LED燈調(diào)節(jié)驅(qū)動單元的火線輸入端和零線輸入端，LED燈驅(qū)動端連接至LED燈。
[0034]所述LED驅(qū)動模塊還設(shè)有PWM亮度調(diào)節(jié)信號輸入端。
[0035]所述單片機(jī)調(diào)節(jié)模塊包括有調(diào)節(jié)單片機(jī)、正半波整流整形電路、負(fù)半波整流整形電路和整流穩(wěn)壓電路，設(shè)有交流輸入端、PWM亮度調(diào)節(jié)信號輸出端；所述交流輸入端連接至LED燈調(diào)節(jié)驅(qū)動單元的火線輸入端和零線輸入端，PWM亮度調(diào)節(jié)信號輸出端連接至LED驅(qū)動模塊的PWM亮度調(diào)節(jié)信號輸入端；所述正半波整流整形電路和負(fù)半波整流整形電路分別對火線輸入端輸入的交流電壓進(jìn)行正半波整流整形和負(fù)半波整流整形；所述正半波整流整形電路的輸出、負(fù)半波整流整形電路的輸出分別連接至調(diào)節(jié)單片機(jī)不同的脈沖捕捉輸入端。
[0036]所述判斷單火線上是否有亮度控制信號的引導(dǎo)波形，方法為判斷負(fù)半波整流整形電路輸出的波形有負(fù)半波脈沖缺失，且接下來的正半波整流整形電路輸出的正半波波形完整。
[0037]本發(fā)明的有益效果是，采用單火線方式控制LED燈亮度，無需遙控器，無需控制線，也不用重新敷設(shè)電源線，可以實(shí)現(xiàn)普通照明燈的替代升級；LED燈亮度調(diào)節(jié)共分9檔，采用旋鈕裝置調(diào)節(jié)，符合操作習(xí)慣；單火線上的亮度控制信號僅