專利名稱：一種led智能調(diào)光裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED照明控制領(lǐng)域，涉及一種LED智能調(diào)光裝置和方法，尤其是采用PWM方式實(shí)現(xiàn)的LED調(diào)光。
背景技術(shù)：
近些年來，LED作為綠色高效的新一代照明光源應(yīng)用越來越廣，LED發(fā)光效率高、能量消耗低、壽命長，材料可回收，不會污染環(huán)境，且具有良好的調(diào)光性能。為了營造更舒適的照明氛圍且節(jié)約能源，對LED調(diào)光技術(shù)的研究顯得及其重要。目前市面上LED調(diào)光的方式主要有三種一是線性調(diào)光，二是可控硅調(diào)光，三是PWM調(diào)光。線性調(diào)光主要基于簡單的分壓原理，其優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用簡單，不產(chǎn)生干擾，缺點(diǎn)在于不靈活、效率低、色溫不一致?？煽毓枵{(diào)光是目前在白熾燈和節(jié)能燈應(yīng)用中被普遍采用的一 種調(diào)光方式，它的工作原理是將輸入電壓的波形通過導(dǎo)通角切波之后，產(chǎn)生一個切向的輸出電壓波形，可控硅調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)在于工作效率較高、性能穩(wěn)定，但是基于其工作原理，在應(yīng)用時也存在一些設(shè)計缺陷。因?yàn)榭煽毓鑼?dǎo)通后需要一個維持電流來保持導(dǎo)通，否則會恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)。不同的可控硅維持電流不同，而功率越大，需要的維持電流就越大，如果維持電流不夠，則導(dǎo)通角不穩(wěn)定，輸出的波形也會不均勻，而且會產(chǎn)生顫動和尖峰，當(dāng)將這樣的不穩(wěn)定輸出加到LED上時就會出現(xiàn)閃爍。PWM調(diào)光通過改變輸入的脈沖信號占空比來調(diào)制LED驅(qū)動芯片對MOS管柵極的控制信號，實(shí)現(xiàn)調(diào)光，優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用簡單、效率高、精度高，且調(diào)光效果好，缺點(diǎn)是當(dāng)PWM調(diào)光頻率太小或太大時會出現(xiàn)LED頻閃或噪聲等。PWM調(diào)光技術(shù)目前被認(rèn)為是最有前景的LED調(diào)光技術(shù)，已經(jīng)有許多廠商在跟進(jìn)。美國國家半導(dǎo)體公司技術(shù)市場和系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)理Sameh Sarhan指出，使用PWM來設(shè)置周期和占空比是最簡單的實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)光的方式，而且和常用的降壓調(diào)節(jié)器(LED電源驅(qū)動方式的一種)來配合，可以得到很好的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種LED調(diào)光裝置及方法，同時具有自動調(diào)光和人工調(diào)光兩種調(diào)光方式，且電路簡單，實(shí)現(xiàn)方便。自動調(diào)光方式可根據(jù)當(dāng)前環(huán)境的照度來自動調(diào)節(jié)LED的照明強(qiáng)度，使環(huán)境具有最合適的照度。人工調(diào)光可根據(jù)用戶需要自行調(diào)光，用戶可通過上位機(jī)相關(guān)軟件系統(tǒng)發(fā)出調(diào)光命令，LED調(diào)光終端通過485總線接收命令并作出相應(yīng)動作，實(shí)現(xiàn)調(diào)光。系統(tǒng)設(shè)置有不同光強(qiáng)檔位，且可實(shí)現(xiàn)燈光漸亮、漸暗等藝術(shù)效果。系統(tǒng)工作期間，可定時采集LED燈串的工作電壓和電流，通過485總線反饋給上位機(jī)，通過相關(guān)軟件顯示出來，若LED燈串中有燈珠損壞，會在上位機(jī)軟件上反映出來。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了調(diào)光智能化，滿足了節(jié)能、環(huán)保的要求，而且可監(jiān)測LED工作狀態(tài)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種LED智能調(diào)光裝置包括電源模塊、降壓電路、控制模塊、調(diào)光驅(qū)動模塊、通訊模塊、光強(qiáng)度采集模塊、電壓采集電路和LED燈串，其特征在于所述電源模塊分別與降壓電路、調(diào)光驅(qū)動模塊單向連接；所述降壓電路輸出端分別與控制模塊、RS485通訊模塊、光強(qiáng)度采集模塊的電源輸入端連接；所述LED燈串正極端連接電源模塊，負(fù)極端連接調(diào)光驅(qū)動模塊；所述電壓采集電路連接調(diào)光驅(qū)動模塊。所述的電源模塊為降壓電路、控制模塊、調(diào)光驅(qū)動模塊、RS485通訊模塊、光強(qiáng)度采集模塊、電壓采集電路和LED燈串提供電能。所述的降壓電路采用降壓穩(wěn)壓芯片將電源電壓降至穩(wěn)定的3. 3V，為控制模塊、通訊模塊、光強(qiáng)度采集模塊供電。所述的控制模塊采用新塘芯片M0516LAN為控制器，分析處理各種信號指令，控制其系統(tǒng)內(nèi)的PWM發(fā)生器發(fā)出PWM信號，實(shí)現(xiàn)調(diào)光。所述的調(diào)光驅(qū)動模塊使用恒流驅(qū)動器，采用驅(qū)動控制器HV9910B搭建電路，電路簡單，成本低，在調(diào)光過程中，LED驅(qū)動器始終處于工作狀態(tài)，LED燈串承受的沖擊電流很 小，有利于提聞LED的使用壽命。所述的通訊模塊采用RS485通信方式，通過485總線接收用戶指令實(shí)現(xiàn)調(diào)光，并可反饋LED燈串電流、電壓值。所述的光強(qiáng)度采集模塊采用光敏電阻采集光照強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)光。一種LED智能調(diào)光方法，用于上述裝置進(jìn)行調(diào)光，包括以下操作步驟
根據(jù)用戶指令在自動調(diào)光和人工調(diào)光兩種調(diào)光方式之間進(jìn)行切換；
自動調(diào)光方式根據(jù)所述光強(qiáng)度采集模塊采集的光強(qiáng)度信號自動調(diào)節(jié)所述控制模塊發(fā)出的PWM信號的占空比，人工調(diào)光方式根據(jù)用戶發(fā)送的調(diào)光信號，調(diào)節(jié)所述控制模塊發(fā)出的PWM信號的占空比；
根據(jù)PWM信號控制所述調(diào)光驅(qū)動模塊的開關(guān)驅(qū)動信號，控制調(diào)節(jié)LED燈串的亮度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步調(diào)光智能化，節(jié)能、環(huán)保；調(diào)光驅(qū)動模塊使用恒流驅(qū)動器，在調(diào)光過程中，LED驅(qū)動器始終處于工作狀態(tài)，LED燈串承受的沖擊電流很小，有利于提高LED的使用壽命，可應(yīng)用性強(qiáng)；可監(jiān)測LED工作狀態(tài)，實(shí)用性強(qiáng)。


圖I為本發(fā)明LED智能調(diào)光裝置結(jié)構(gòu)框 圖2為本發(fā)明調(diào)光方法流程 圖3本發(fā)明降壓電路原理 圖4本發(fā)明控制模塊電路原理 圖5本發(fā)明調(diào)光驅(qū)動模塊電路原理 圖6為本發(fā)明通訊模塊電路原理 圖7為本發(fā)明光強(qiáng)度采集模塊電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例一
參見圖I :本LED智能調(diào)光裝置包括電源模塊(I)、降壓電路(2)、控制模塊(3)、調(diào)光驅(qū)動模塊(4 )、通訊模塊(5 )、光強(qiáng)度采集模塊(6 )、電壓采集電路(7 )和LED燈串(8 )。所述電源模塊(I)分別與降壓電路(2)、調(diào)光驅(qū)動模塊(4)單向連接；所述降壓電路(2)輸出端分別與控制模塊(3)、RS485通訊模塊(5)、光強(qiáng)度采集模塊(6)的電源輸入端連接；所述LED燈串(8)正極端連接電源模塊(1)，負(fù)極端連接調(diào)光驅(qū)動模塊(4);所述電壓采集電路(7)連接調(diào)光驅(qū)動模塊(4)。本實(shí)施例采用12V直流電源為系統(tǒng)供電。實(shí)施例二
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下
見附圖3，降壓電路(2)采用降壓芯片LM2575將電源電壓降至穩(wěn)定的3. 3V，為控制模塊、通訊模塊、光強(qiáng)度采集模塊供電。見附圖4，控制模塊(3)采用NuMicro M051系列芯片為主控制器，NuMicro M051系列是以ARM Cortex-MO為內(nèi)核的32位微控制器，具有豐富的通信接口，成本僅相當(dāng)于傳統(tǒng)的8位微控制器，集成UART、I2C、P麗、ADC等功能模塊，可減少外圍元器件數(shù)量，節(jié)省空間和成本。NuMicro M051系列包括M052、M054、M058和M0516。本實(shí)施例選擇M0516LAN。見附圖5，調(diào)光驅(qū)動模塊(4)選擇LED恒流驅(qū)動芯片HV9910B為驅(qū)動器，HV9910B芯片的PWMD引腳接到控制芯片M0516LAN的PWMO引腳上，GATE引腳接到N溝道MOS管的G極。PWMD引腳從PWMO引腳接收PWM信號，控制GATE弓丨腳輸出的控制信號，調(diào)節(jié)MOS管的開關(guān)頻率，實(shí)現(xiàn)調(diào)光。電壓采集點(diǎn)通過采樣電阻接到控制芯片M0516LAN的AINO引腳上，控制芯片對采集到的值進(jìn)行分析處理后，經(jīng)485總線傳送出去。 見附圖6，通訊模塊(5)采用485通訊方式，選擇SP3485芯片作為RS485收發(fā)器，SP3485芯片的
RO和DI引腳分別接到控制芯片M0516LAN的RXD和TXD上，實(shí)現(xiàn)接收調(diào)光命令和監(jiān)測LED工作狀態(tài)的目的。見附圖7，光強(qiáng)度采集模塊(6)采用光敏電阻采集環(huán)境光照度，控制芯片通過模擬輸入通道AIN5接收采集的照度值，調(diào)節(jié)輸出的PWM信號的占空比，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)光。實(shí)施例三
見附圖2，本LED智能調(diào)光方法應(yīng)用于上述裝置進(jìn)行調(diào)光，具體操作步驟如下
步驟BI :根據(jù)用戶指令在自動調(diào)光和人工調(diào)光兩種調(diào)光方式之間進(jìn)行切換。步驟B2 :根據(jù)光照度值或用戶調(diào)光信號，調(diào)節(jié)PWM信號的占空比。其中，PWM信號的頻率設(shè)定為200HZ，此時無閃爍、無噪聲，PWM信號的占空比可在09Γ100%之間任意調(diào)節(jié)。步驟B3 :根據(jù)PWM信號控制所述調(diào)光驅(qū)動模塊的開關(guān)驅(qū)動信號，控制調(diào)節(jié)LED燈串的亮度。其中LED燈串上的電流主要由驅(qū)動芯片基準(zhǔn)電壓和采樣電阻Rcs決定，PWM信號的高低電平可控制LED驅(qū)動器的工作狀態(tài)，高電平時，驅(qū)動電路工作，低電平時，驅(qū)動電路不工作，從而可控制MOS管的開關(guān)頻率，實(shí)現(xiàn)調(diào)光。
權(quán)利要求
1.一種LED智能調(diào)光裝置，包括電源模塊(I)、降壓電路(2)、控制模塊(3)、調(diào)光驅(qū)動模塊(4)、通訊模塊(5)、光強(qiáng)度采集模塊(6)、電壓采集電路(7)和LED燈串⑶；其特征在于所述電源模塊(I)分別與降壓電路(2)、調(diào)光驅(qū)動模塊(3)單向連接；所述降壓電路(2)輸出端分別與控制模塊(3)、通訊模塊(5)、光強(qiáng)度采集模塊￠)的電源輸入端連接；所述LED燈串(8)正極端連接電源模塊，負(fù)極端連接調(diào)光驅(qū)動模塊；所述電壓采集電路(7)連接調(diào)光驅(qū)動模塊(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED智能調(diào)光裝置，其特征在于所述的電源模塊(I)為降壓電路(2)、控制模塊(3)、調(diào)光驅(qū)動模塊(4)、通訊模塊(5)、光強(qiáng)度采集模塊(6)、電壓采集電路(7)和LED燈串⑶提供電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED智能調(diào)光裝置，其特征在于所述的降壓電路(2)采用降壓穩(wěn)壓芯片將電源電壓降至穩(wěn)定的3. 3V，為控制模塊(3)、通訊模塊(5)、光強(qiáng)度采集模塊⑶供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED智能調(diào)光裝置，其特征在于所述的控制模塊(3)采用新塘芯片M0516LAN為控制器，分析處理各種信號指令，控制其系統(tǒng)內(nèi)的PWM發(fā)生器發(fā)出PWM信號，實(shí)現(xiàn)調(diào)光。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED智能調(diào)光裝置，其特征在于所述的調(diào)光驅(qū)動模塊(4)使用恒流驅(qū)動器，采用驅(qū)動控制器HV9910B搭建電路，電路簡單，成本低，在調(diào)光過程中，LED驅(qū)動器始終處于工作狀態(tài)，LED燈串承受的沖擊電流很小，有利于提高LED的使用壽命。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED智能調(diào)光裝置，其特征在于所述的通訊模塊(5)采用RS485通信方式，通過485總線接收用戶指令實(shí)現(xiàn)調(diào)光，并可反饋LED燈串電流、電壓值。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED智能調(diào)光裝置，其特征在于所述的光強(qiáng)度采集模塊(6)采用光敏電阻采集光照強(qiáng)度，根據(jù)照度值調(diào)節(jié)PWM信號的占空比，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)光。
8.—種LED智能調(diào)光方法，用于根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED智能調(diào)光裝置進(jìn)行調(diào)光，其特征在于包括以下操作步驟 根據(jù)用戶指令在自動調(diào)光和人工調(diào)光兩種調(diào)光方式之間進(jìn)行切換(BI)； 根據(jù)光照度值或用戶調(diào)光信號，調(diào)節(jié)PWM信號的占空比(B2)，其中自動調(diào)光方式根據(jù)所述光強(qiáng)度采集模塊采集的光強(qiáng)度信號自動調(diào)節(jié)所述控制模塊發(fā)出的PWM信號的占空比，人工調(diào)光方式根據(jù)用戶發(fā)送的調(diào)光信號，調(diào)節(jié)所述控制模塊發(fā)出的PWM信號的占空比； 根據(jù)PWM信號控制所述調(diào)光驅(qū)動模塊的開關(guān)驅(qū)動信號，控制調(diào)節(jié)LED燈串的亮度(B3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED智能調(diào)光裝置及方法。本裝置包括電源模塊、降壓電路、控制模塊、調(diào)光驅(qū)動模塊、通訊模塊、光強(qiáng)度采集模塊、電壓采集電路和LED燈串。所述電源模塊分別與降壓電路、調(diào)光驅(qū)動模塊單向連接；所述降壓電路輸出端分別與控制模塊、通訊模塊、光強(qiáng)度采集模塊的電源輸入端連接；所述LED燈串正極端連接電源模塊，負(fù)極端連接調(diào)光驅(qū)動模塊；所述電壓采集電路連接調(diào)光驅(qū)動模塊。本發(fā)明的優(yōu)勢在于可實(shí)現(xiàn)自動調(diào)光和人工調(diào)光兩種調(diào)光方式，更大程度的發(fā)揮了LED節(jié)能的優(yōu)勢；調(diào)光驅(qū)動模塊使用恒流驅(qū)動器，在調(diào)光過程中，LED驅(qū)動器始終處于工作狀態(tài)，LED燈串承受的沖擊電流很小，有利于提高LED的使用壽命，可應(yīng)用性強(qiáng)。
文檔編號H05B37/02GK102843819SQ20121018655
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者尹紀(jì)庭, 余建波, 王小樂 申請人:上海大學(xué)