專利名稱：Led集中直流供電系統(tǒng)智能調(diào)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體照明應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種LED集中直流供電系統(tǒng)的智能調(diào)光裝置。
背景技術(shù)：
LED調(diào)光技術(shù)是LED照明技術(shù)發(fā)展中出現(xiàn)的一項(xiàng)重要技術(shù)，通過調(diào)光可以來智能控制LED的光照度，可以進(jìn)一步提高LED的節(jié)能高效性能。因此，LED調(diào)光技術(shù)在應(yīng)用中的發(fā)展空間很大。目前廣泛使用的LED調(diào)光大多是如中國專利文獻(xiàn)CN2089220U和CN101572972A中所述的，通過在LED驅(qū)動電源中集成調(diào)光控制環(huán)節(jié)，通過機(jī)械調(diào)光控制器來實(shí)現(xiàn)人工控制 燈的亮度。這樣的控制精度不高，而且無法做到實(shí)時監(jiān)控?，F(xiàn)有的LED調(diào)光系統(tǒng)也普遍存在一些問題，如模擬調(diào)光控制精度不高，控制范圍不大，控制級別少，調(diào)光方式單調(diào)，不能實(shí)現(xiàn)單獨(dú)調(diào)光，調(diào)光操作不方便，而且調(diào)光控制單元與LED驅(qū)動電源集成在一起，干擾大，熱量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實(shí)現(xiàn)容易、結(jié)構(gòu)簡單，能實(shí)現(xiàn)LED高效、穩(wěn)定、大范圍精確智能調(diào)光的適合于LED集中直流供電系統(tǒng)的智能調(diào)光裝置。本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)LED集中直流供電系統(tǒng)的智能調(diào)光裝置，包括微控制器MCU和分別與微控制器MCU連接的恒流調(diào)光電路、采樣濾波電路、通信模塊及供電模塊，所述采樣濾波電路從恒流調(diào)光電路中采集的LED燈工作電流、電壓數(shù)據(jù)，傳給微控制器MCU，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)處理后，由通信模塊將信息傳送給上位機(jī)，上位機(jī)讀取LED燈的狀態(tài)信息，并根據(jù)該信息判斷LED燈是否工作正常，以發(fā)出相應(yīng)的控制指令，當(dāng)發(fā)現(xiàn)LED燈工作故障時，上位機(jī)發(fā)出停止供電的指令，立即切斷對LED燈的供電，在LED燈工作狀態(tài)良好時，上位機(jī)按時序調(diào)節(jié)LED燈的亮度；通信模塊將上位機(jī)發(fā)來的調(diào)光控制指令傳送給微控制器MCU，經(jīng)其譯碼執(zhí)行，最終輸出對應(yīng)占空比的PWM信號給恒流調(diào)光電路，實(shí)現(xiàn)對LED燈的PWM調(diào)光。所述恒流調(diào)光電路與微控制器MCU的PWM端口連接，采樣濾波電路與微控制器MCU的A/D 口連接，輸入模擬信號；微控制器MCU與通信模塊之間用串口連接，兩者的數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD與數(shù)據(jù)接收端RXD分別對接；供電模塊與微控制器MCU的VCC 口相連。所述恒流調(diào)光電路的輸入為集中直流供電電源，輸出接LED負(fù)載，電路拓?fù)涓鶕?jù)需要采用降壓(BUCK)、升壓(BOOST)或反激(Flyback)電路的直流(DC-DC)變換器，并且采用PWM調(diào)光方式的調(diào)光電路。所述采樣濾波電路包括采樣電路和濾波電路兩部分，采樣電路主要負(fù)責(zé)對LED負(fù)載的工作電壓、電流參數(shù)進(jìn)行采樣。[0010]所述電流采樣通過電流傳感器或通過與LED負(fù)載串聯(lián)的電阻的電壓信號來獲得。所述通信模塊負(fù)責(zé)傳輸上位機(jī)的調(diào)光控制指令和微控制器MCU的采樣數(shù)據(jù)，其通信方式為電力載波、射頻無線傳輸、GPRS或者總線傳輸方式。所述供電模塊為獨(dú)立的小功率電源或蓄電池，當(dāng)恒流調(diào)光電路的拓?fù)錇镕lyback電路時，所述供電模塊為從變壓器的副邊側(cè)獲得的二次電源。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單清晰，方便實(shí)現(xiàn)LED燈的任意智能調(diào)光方案，調(diào)光方案可以自由選擇，通過一個或多個本實(shí)用新型的裝置可以實(shí)現(xiàn)單燈或任意區(qū)域的亮度控制，控制靈活，操作簡單，能實(shí)現(xiàn)LED的高效、穩(wěn)定、大范圍的精確智能調(diào)光，使用范圍廣，內(nèi)部電路靈活性大，可以用于遠(yuǎn)程控制的LED集中直流供電系統(tǒng)，應(yīng)用前景非常廣闊。

圖I為本實(shí)用新型的LED集中供電系統(tǒng)調(diào)光裝置框圖。 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施方式中的采樣數(shù)據(jù)上傳時微控制器的工作流程圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施方式中的響應(yīng)調(diào)光控制指令時微控制器的工作流程圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施方式中的一種恒流調(diào)光電路例圖。圖5為本實(shí)用新型實(shí)施方式中的一種電流采樣濾波電路例圖。圖6為本實(shí)用新型實(shí)施方式中的一種電壓采樣濾波電路例圖。圖7為本實(shí)用新型實(shí)施方式中的一種反激電路二次側(cè)供電電路例圖。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施和保護(hù)不限于此。如圖I所示的LED集中供電系統(tǒng)調(diào)光裝置框圖，該LED集中直流供電系統(tǒng)智能調(diào)光裝置由微控制器MCU、恒流調(diào)光電路、采樣濾波電路、通信模塊和供電模塊五個部分組成，LED由集中直流供電源經(jīng)恒流調(diào)光電路供電，采樣濾波電路將采集的LED燈工作電流、電壓數(shù)據(jù)給微控制器MCU，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理后由通信模塊將信息傳送給上位機(jī)，上位機(jī)讀取LED燈的狀態(tài)信息，并根據(jù)該信息判斷LED燈是否工作正常，以發(fā)出相應(yīng)的控制指令，在LED燈工作故障時，上位機(jī)發(fā)出停止供電的指令，立即切斷對LED燈的供電，在LED燈工作狀態(tài)良好時，上位機(jī)按時序調(diào)節(jié)LED燈的亮度；同時通信模塊將上位機(jī)發(fā)來的調(diào)光控制指令給微控制器MCU處理，輸出設(shè)定占空比PWM信號給恒流調(diào)光電路，實(shí)現(xiàn)對LED燈的PWM調(diào)光。系統(tǒng)在采樣數(shù)據(jù)上傳和響應(yīng)調(diào)光控制指令時微控制器的工作流程圖如圖2和圖3所示。本實(shí)用新型實(shí)施方式中的一種恒流調(diào)光電路例圖如圖4所示，該恒流調(diào)光電路由芯片LM3409HV和它外圍的電阻(Rl、R2、R3、R4、Rsns),電容(Cl、C2、C3)，電感L、二極管D及功率開關(guān)管(Q1、Q2)組成,它們的連接方式如圖4所示。其中，該電路主拓?fù)錇閳D中功率開關(guān)管Q1、電感L、二極管D組成的Buck降壓電路；電路恒流通過保證與LED負(fù)載串聯(lián)的Rsns端電壓恒定來實(shí)現(xiàn)；PWM調(diào)光可以通過兩種方式實(shí)現(xiàn)，其中PWMl方式是直接輸入PWM調(diào)光信號到芯片使能端，通過控制芯片工作來改變電路供電電流的供給狀態(tài)，PWM2方式是通過在LED負(fù)載兩端并聯(lián)開關(guān)管Q2，PWM調(diào)光信號控制開關(guān)管Q2的通斷，對LED負(fù)載實(shí)施短路控制，進(jìn)而改變其電流狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)調(diào)光。本實(shí)用新型的采樣濾波電路中，對電流的采樣通過電流傳感器或通過與LED負(fù)載串聯(lián)的電阻的電壓信號來獲得。本實(shí)用新型實(shí)施方式中的一種電流采樣濾波和電壓采樣濾波電路例圖如圖5和圖6所示。電流采樣電路是通過電流傳感器獲得采樣信號，該電路由電流傳感器、電阻(Rl、R2、R3 )、電容(Cl、C2 )穩(wěn)壓管D和運(yùn)算放大器A組成，其電路連接如圖5所示。電壓采樣電路通過電阻分壓器獲得采樣信號，該電路由電阻(Rl、R2、R3、R4、RSNS)、電容(Cl、C2)穩(wěn)壓管D和運(yùn)算放大器A組成，其電路連接如圖6所示，其中Rsns為采樣電阻，Uled為采樣電壓。兩個電路圖中都有電阻和電容(Rp C1和R2、C2)組成的兩組阻容濾波電路，在A/D端口附近起限幅作用的穩(wěn)壓管D，以及運(yùn)放A組成的電壓跟隨器用作隔離、緩沖級。在采樣電路中造成的采樣數(shù)據(jù)的比例變化可以在微處理器中做數(shù)據(jù)處理來還原成初始數(shù)值。本實(shí)用新型的供電模塊主要用來給模塊中需要穩(wěn)壓供電的單元，當(dāng)恒流調(diào)光電路使用反激電路拓?fù)鋾r，該模塊可直接從變壓器二次側(cè)獲得所需穩(wěn)壓電源。反激電路二次側(cè)供電電路例圖如圖7所示。圖中Tl為變壓器原邊線圈，T3為獲取供電電源的變壓器二次·側(cè)線圈，該二次側(cè)電路由二極管D和電容C組成，它們的連接方式如圖7所示，穩(wěn)壓電源VCC從電容C兩端取得。
權(quán)利要求1.一種LED集中直流供電系統(tǒng)智能調(diào)光裝置，其特征在于包括微控制器MCU (I)和分別與微控制器MCU (I)連接的恒流調(diào)光電路(2)、采樣濾波電路(3)、通信模塊(4)及供電模塊(5 )，所述采樣濾波電路(3 )從恒流調(diào)光電路(2 )中采集的LED燈工作電流、電壓數(shù)據(jù)，傳給微控制器MCU (I )，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)處理后，由通信模塊(4)將信息傳送給上位機(jī)，上位機(jī)根據(jù)該信息判斷LED燈是否工作正常，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令，當(dāng)發(fā)現(xiàn)LED燈工作故障時，上位機(jī)發(fā)出停止供電的指令，立即切斷對LED燈的供電，在LED燈工作狀態(tài)良好時，上位機(jī)按時序調(diào)節(jié)LED燈的亮度；通信模塊(4)將上位機(jī)發(fā)來的控制 指令傳送給微控制器MCUCl),經(jīng)其譯碼執(zhí)行，最終輸出PWM信號給恒流調(diào)光電路(2 )，實(shí)現(xiàn)對LED燈的PWM調(diào)光。
2.如權(quán)利要求I所述的LED集中直流供電系統(tǒng)智能調(diào)光裝置，其特征在于所述恒流調(diào)光電路(2 )與微控制器MCU (I)的PWM端口連接；采樣濾波電路(3 )與微控制器MCU (I)的A/D 口連接；微控制器MCU (I)與通信模塊(4)之間用串口連接，兩者的數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD與數(shù)據(jù)接收端RXD分別對接；供電模塊(5)與微控制器MCU (I)的電源接口 VCC相連。
3.如權(quán)利要求I所述的LED集中直流供電系統(tǒng)智能調(diào)光裝置，其特征在于所述恒流調(diào)光電路(2)的輸入為集中直流供電電源，輸出接LED負(fù)載，電路拓?fù)洳捎肂UCK降壓電路、BOOST升壓電路或Flyback反激電路的直流變換器，并且采用PWM調(diào)光方式的調(diào)光電路。
4.如權(quán)利要求I所述的LED集中直流供電系統(tǒng)智能調(diào)光裝置，其特征在于所述采樣濾波電路(3)包括采樣電路和濾波電路兩部分，采樣電路主要負(fù)責(zé)對LED負(fù)載的工作電壓和電流參數(shù)進(jìn)行采樣。
5.如權(quán)利要求4所述的LED集中直流供電系統(tǒng)智能調(diào)光裝置，其特征在于所述電流參數(shù)的采樣通過電流傳感器或通過與LED負(fù)載串聯(lián)的電阻的電壓信號來獲得。
6.如權(quán)利要求I所述的LED集中直流供電系統(tǒng)智能調(diào)光裝置，其特征在于所述通信模塊(4)負(fù)責(zé)傳輸上位機(jī)的調(diào)光控制指令和微控制器MCU (I)的采樣數(shù)據(jù)，其通信方式為電力載波、射頻無線傳輸、GPRS或者總線傳輸方式。
7.如權(quán)利要求I所述的LED集中直流供電系統(tǒng)智能調(diào)光裝置，其特征在于所述供電模塊(5)為獨(dú)立的小功率電源或蓄電池，當(dāng)恒流調(diào)光電路(2)的拓?fù)錇镕lyback電路時，所述供電模塊(5 )為從變壓器的副邊側(cè)獲得的二次電源。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種LED集中直流供電系統(tǒng)智能調(diào)光裝置，包括微控制器、恒流調(diào)光電路、采樣濾波電路、通信模塊和供電模塊組成，LED由恒流調(diào)光電路供電，采樣濾波電路將LED燈工作的采集電流、電壓數(shù)據(jù)給微控制器，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理后由通信模塊將信息傳送給監(jiān)控中心，通信模塊將上位機(jī)發(fā)來的智能調(diào)光指令給微控制器處理，輸出PWM信號給恒流調(diào)光電路，實(shí)現(xiàn)對LED燈的PWM調(diào)光。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，方便實(shí)現(xiàn)LED燈的任意智能調(diào)光方案，調(diào)光方案可以自由選擇，可以實(shí)現(xiàn)單燈或任意區(qū)域的亮度控制，控制靈活，操作簡單，能實(shí)現(xiàn)LED的高效、穩(wěn)定、大范圍的精確智能調(diào)光，可以用于遠(yuǎn)程控制的LED集中直流供電系統(tǒng)。
文檔編號H05B37/02GK202587530SQ20122021151
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者張波, 張雪霽, 肖文勛, 丘東元 申請人:華南理工大學(xué)