專利名稱：一種led照明控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電力電子技術(shù)及照明領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)光二極管(LED)照明控制裝 置，適用于家庭照明場所，滿足高效節(jié)能以及智能化調(diào)光的需求。
背景技術(shù)：
LED照明屬新一代光源，與白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)照明光源相比，具有電光轉(zhuǎn)換效 率高、使用壽命長、啟動(dòng)時(shí)間短、結(jié)構(gòu)牢固、不含汞和鉛等重金屬、不含紫外線等諸多優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前的LED驅(qū)動(dòng)器普遍采用恒電流控制方式，但存在電能轉(zhuǎn)換效率不高，調(diào)光靈 活性差的缺點(diǎn)，使得LED的節(jié)能優(yōu)勢(shì)未能得到充分發(fā)揮。此外，當(dāng)前LED的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)缺乏智 能化，LED的輸出亮度未能根據(jù)環(huán)境需要而調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種LED照明控制裝置，提高家用LED照明的電能轉(zhuǎn)換效率， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)光。一種LED照明控制裝置，包括LED燈具鏈路、電源單元、環(huán)境信息采集單元和智能 調(diào)光單元，環(huán)境信息采集單元將采集的環(huán)境信息傳送給智能調(diào)光單元，智能調(diào)光單元依據(jù) 環(huán)境信息產(chǎn)生LED調(diào)光指令并傳送給電源單元，電源單元按照調(diào)光指令向LED燈具鏈路提 供相應(yīng)的電流。所述環(huán)境信息包括區(qū)域光照信息、人體紅外檢測信息和用戶操作信息；所述智能調(diào)光單元提供三種調(diào)光模式，模式一根據(jù)用戶操作信息產(chǎn)生相應(yīng)的LED 調(diào)光指令，模式二根據(jù)人體紅外檢測信息判斷照明區(qū)域內(nèi)是否有用戶存在，根據(jù)判斷結(jié)果 產(chǎn)生相應(yīng)的LED調(diào)光指令；模式三對(duì)用戶的歷史操作信息和操作時(shí)對(duì)應(yīng)的區(qū)域光照信息進(jìn) 行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)當(dāng)前區(qū)域光照信息在統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果中查詢用戶的習(xí)慣操作，產(chǎn)生相應(yīng)的 LED調(diào)光指令；所述電源單元包括AC/DC轉(zhuǎn)換模塊和恒流驅(qū)動(dòng)模塊，AC/DC轉(zhuǎn)換模塊將市電轉(zhuǎn)換 為直流電傳送給恒流驅(qū)動(dòng)模塊，恒流驅(qū)動(dòng)模塊依據(jù)來自智能調(diào)光單元的LED調(diào)光指令控制 LED燈具鏈路的電流；所述AC/DC轉(zhuǎn)換模塊采用LLC半橋諧振變換電路實(shí)現(xiàn)恒壓輸出；所述恒流驅(qū)動(dòng)模塊采用同步整流BUCK變換電路實(shí)現(xiàn)恒流輸出；本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明采用LLC半橋諧振變換 器+同步整流BUCK變換器，提高了系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，使用低成本數(shù)字信號(hào)處理 器(DSP)，對(duì)各組同步整流BUCK變換器進(jìn)行恒流控制，實(shí)現(xiàn)了調(diào)光控制的數(shù)字化。此外，系 統(tǒng)帶有環(huán)境信息采集單元，將環(huán)境光強(qiáng)度、人體熱釋電感應(yīng)信號(hào)、調(diào)光按鍵信號(hào)經(jīng)可編程邏 輯器件匯總后傳送至數(shù)字信號(hào)處理器中。智能調(diào)光器根據(jù)環(huán)境信號(hào)及其歷史記錄產(chǎn)生最佳 的調(diào)光電流指令，控制恒流驅(qū)動(dòng)器，提高了照明的舒適度，同時(shí)也更進(jìn)一步提高了電能的使 用效率。
說明書附圖

圖1是高效率智能化LED照明控制系統(tǒng)的整體框架。圖2是同步整流BUCK變換器的實(shí)例圖。圖3是LLC半橋諧振變換器的實(shí)例圖。圖4是典型的預(yù)先設(shè)定智能調(diào)光數(shù)據(jù)實(shí)例圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體 實(shí)例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參照?qǐng)D1，本發(fā)明包括與外部電源連接的AC/DC轉(zhuǎn)換模塊1、恒流驅(qū)動(dòng)模塊2、智能 調(diào)光單元3和環(huán)境信息采集單元4。AC/DC轉(zhuǎn)換模塊1將市電轉(zhuǎn)換為恒壓型的直流電源，實(shí)現(xiàn)電路多種，例如反激變換 電路、正激變換電路，但是其電能變換效率低，關(guān)鍵原因是電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在缺陷，本發(fā)明 優(yōu)選LLC半橋諧振變換電路實(shí)現(xiàn)恒壓輸出，如圖3所示，該電路包括兩個(gè)高壓開關(guān)管Ql、Q2， 一個(gè)開關(guān)驅(qū)動(dòng)器DRV，一個(gè)諧振電感Lr，一個(gè)諧振電容Cr，一個(gè)高頻變壓器Tl，兩個(gè)整流二 極管D1、D2和一個(gè)濾波電容C。LLC半橋諧振變換器原邊的開關(guān)管工作在ZVS狀態(tài)，次級(jí)的 整流二極管工作在ZCS狀態(tài)，損耗低，提高了整體效率。恒流驅(qū)動(dòng)模塊接收AC/DC轉(zhuǎn)換模塊1輸出的電壓源，依據(jù)來自智能調(diào)光單元的LED 調(diào)光指令控制輸出提供給LED燈具鏈路的電流。恒流驅(qū)動(dòng)模塊包括電流控制器和電流變換 電路。電流控制器接收LED調(diào)光指令，LED調(diào)光指令攜帶有LED所需電流大小信息，電流控 制器通過將LED所需電流與電流變換電路輸出的電流大小進(jìn)行比較，并調(diào)整電流變換電路 的輸出電壓以保證電流變換電路輸出LED所需的恒定電流。為了實(shí)現(xiàn)高效率的電能轉(zhuǎn)換， 電流變換電路優(yōu)選同步整流降壓(BUCK)變換電路實(shí)現(xiàn)恒流輸出，其電路結(jié)構(gòu)參考圖2，包 含兩個(gè)開關(guān)管Ql、Q2，一個(gè)開關(guān)管驅(qū)動(dòng)器DRV，一個(gè)濾波電感L和一個(gè)濾波電容C以及電流 檢測電阻Rs。環(huán)境信息采集單元4包括環(huán)境光強(qiáng)檢測模塊、人體紅外檢測模塊和用戶操作輸入 模塊。環(huán)境光強(qiáng)檢測模塊檢測照明區(qū)域內(nèi)的自然光照強(qiáng)度，人體紅外檢測模塊檢測人體的 紅外信息以判斷照明區(qū)域內(nèi)是否存在用戶，檢測模塊由相應(yīng)的傳感器和常用的信號(hào)處理電 路(例如模數(shù)轉(zhuǎn)換、放大、比較電路)構(gòu)成。用戶操作輸入模塊通過兩個(gè)按鍵提供四個(gè)操作， 由用戶主動(dòng)進(jìn)行LED開、關(guān)、調(diào)亮和調(diào)暗操作。環(huán)境信息采集單元4的采集的三類信號(hào)經(jīng)過 可編程邏輯器件匯總后傳送至智能調(diào)光單元3。智能調(diào)光單元3產(chǎn)生控制LED電流的調(diào)光指令，傳送給前述電流控制器。智能調(diào) 光單元3根據(jù)用戶設(shè)定的調(diào)光模式選擇調(diào)光控制。基本調(diào)光模式有三種，具體為(1)手動(dòng)調(diào)光模式。LED燈具鏈路設(shè)有與其對(duì)應(yīng)的調(diào)光按鍵，用以直接控制與該按 鍵對(duì)應(yīng)的LED燈具鏈路的LED電流大小、開啟和關(guān)閉。(2)人體紅外檢測調(diào)光模式。根據(jù)人體紅外檢測信息判斷照明區(qū)域內(nèi)是否有用戶 存在，若有人，則維持當(dāng)前照明狀態(tài)，否則保持LED處于關(guān)閉狀態(tài)。(3)智能調(diào)光模式。具體步驟如下a)區(qū)間劃分。環(huán)境光強(qiáng)度信號(hào)經(jīng)過8位AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，輸出結(jié)果范圍為0 255，代表環(huán)境光由最暗(O)到最亮(255)，用字母χ表示。將環(huán)境光信號(hào)χ平均分成8段 區(qū)間，用字母k表示(k= 1，2... 8)，每段區(qū)間的范圍是(32*k-32，32*k)，中心點(diǎn)為x(k)= 32*k-16。b)記錄數(shù)據(jù)。對(duì)于每段區(qū)間k，當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)度信號(hào)處于該區(qū)間時(shí)，若用戶發(fā)生調(diào)光 操作，并且操作結(jié)果持續(xù)設(shè)定的時(shí)間長度(如15分鐘)時(shí)，則認(rèn)為該操作有價(jià)值，將操作對(duì) 應(yīng)的調(diào)光 電流值寫入該區(qū)間的數(shù)據(jù)集中。可對(duì)區(qū)間的數(shù)據(jù)集大小進(jìn)行控制，設(shè)定區(qū)間閾值， 若記錄的數(shù)據(jù)量達(dá)到一定程度(如5條)，則首先將已有的偏離調(diào)光電流平均值較大的記錄 剔除，然后再加入當(dāng)前操作的調(diào)光電流值。c)推理計(jì)算。若各個(gè)區(qū)間的所記錄的數(shù)據(jù)量均達(dá)到一定程度，則利用歷史數(shù)據(jù)計(jì) 算出各個(gè)區(qū)間k的所記錄的數(shù)據(jù)的平均值y (k)，否則使用預(yù)先設(shè)定的智能調(diào)光數(shù)據(jù)替代由 歷史數(shù)據(jù)所計(jì)算出的y(k)。典型的預(yù)先設(shè)定的智能調(diào)光歷史數(shù)據(jù)如圖4所示。然后根據(jù) 當(dāng)前的環(huán)境光信號(hào)X，計(jì)算出離它最近的兩個(gè)區(qū)間η和η+1，則推理計(jì)算的調(diào)光電流輸出為 y = (y (n+1) -y (η)) / (χ (η+1) -χ (η)) * (χ-χ (η)) +y (η)，此即智能調(diào)光輸出的調(diào)光指令。智能調(diào)光模式關(guān)鍵是對(duì)用戶的歷史操作信息和操作時(shí)對(duì)應(yīng)的區(qū)域光照信息進(jìn)行 使用規(guī)律統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)當(dāng)前區(qū)域光照信息在規(guī)律分析結(jié)果中查詢用戶的習(xí)慣操作，產(chǎn)生 相應(yīng)的LED調(diào)光指令。上述智能調(diào)光方式只是一個(gè)示例，不能將其作為智能調(diào)光模式的限 制。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可對(duì)上述三種基本模式進(jìn)行組合，如同時(shí)使用模式(1)和(2)，或模 式(2)和(3)。LED燈具鏈路可為多條，只需要為各鏈路配置一個(gè)單獨(dú)的恒流驅(qū)動(dòng)模塊2，AC/DC 轉(zhuǎn)換模塊1輸出的直流電同時(shí)輸出給各恒流驅(qū)動(dòng)模塊2，以提供各鏈路所需的恒電流。智能調(diào)光單元3可與電流控制器一起實(shí)現(xiàn)于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。DSP及可編 程邏輯器件用于實(shí)現(xiàn)恒流控制和智能調(diào)光，完成普通集成電路所不能完成的任務(wù)，同時(shí)可 通過修改程序?qū)崿F(xiàn)在線更新，便于升級(jí)，靈活性強(qiáng)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神 和原則之內(nèi)作任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種LED照明控制裝置，包括LED燈具鏈路、電源單元、環(huán)境信息采集單元和智能調(diào)光單元，環(huán)境信息采集單元將采集的環(huán)境信息傳送給智能調(diào)光單元，智能調(diào)光單元依據(jù)環(huán)境信息產(chǎn)生LED調(diào)光指令并傳送給電源單元，電源單元按照調(diào)光指令向LED燈具鏈路提供電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明控制裝置，其特征在于，所述環(huán)境信息包括區(qū)域光照 信息、人體紅外檢測信息和用戶操作信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED照明控制裝置，其特征在于，所述智能調(diào)光單元提供三種 基本調(diào)光模式，模式一根據(jù)用戶操作信息產(chǎn)生相應(yīng)的LED調(diào)光指令，模式二根據(jù)人體紅外 檢測信息判斷照明區(qū)域內(nèi)是否有用戶存在，根據(jù)判斷結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的LED調(diào)光指令；模式 三對(duì)用戶的歷史操作信息和操作時(shí)對(duì)應(yīng)的區(qū)域光照信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)當(dāng)前區(qū)域光照 信息在統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果中查詢用戶的習(xí)慣操作，產(chǎn)生相應(yīng)的LED調(diào)光指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明控制裝置，其特征在于，所述電源單元包括AC/DC轉(zhuǎn) 換模塊和恒流驅(qū)動(dòng)模塊，AC/DC轉(zhuǎn)換模塊將市電轉(zhuǎn)換為恒壓直流電傳送給恒流驅(qū)動(dòng)模塊，恒 流驅(qū)動(dòng)模塊依據(jù)來自智能調(diào)光單元的LED調(diào)光指令控制恒流輸出給LED燈具鏈路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED照明控制裝置，其特征在于，所述AC/DC轉(zhuǎn)換模塊采用 LLC半橋諧振變換電路實(shí)現(xiàn)恒壓輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED照明控制裝置，其特征在于，所述恒流驅(qū)動(dòng)模塊采用同步 整流降壓變換電路實(shí)現(xiàn)恒流輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種LED照明控制裝置，包括LED燈具鏈路、電源單元、環(huán)境信息采集單元和智能調(diào)光單元，智能調(diào)光單元依據(jù)環(huán)境信息產(chǎn)生LED調(diào)光指令控制電源單元向LED燈具鏈路供電，其具體的指令產(chǎn)生有三種模式，模式一根據(jù)用戶操作信息產(chǎn)生指令，模式二根據(jù)人體紅外檢測信息判斷照明區(qū)域內(nèi)是否有用戶存在，根據(jù)判斷結(jié)果產(chǎn)生指令；模式三對(duì)用戶的歷史操作信息和操作時(shí)對(duì)應(yīng)的區(qū)域光照信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)當(dāng)前區(qū)域光照信息在統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果中查詢用戶的習(xí)慣操作，從而產(chǎn)生指令。本發(fā)明充分考慮了用戶需求，提供了多元化人性化的控制模式，實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)光，提高家用LED照明的電能轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H05B37/02GK101959347SQ20101029080
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者李葉松, 楊運(yùn)海 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)