一种壁控LED灯低谐波调光方法技术

一种壁控LED灯低谐波调光方法，由壁控开关单元、LED灯调节驱动单元组成的装置实现，亮度改变时，壁控开关单元发送采用移相触发控制的、由引导波形和数据波形组成的亮度控制信号至LED灯调节驱动单元，数据波形中，亮度等级用连续个具有特定移相角的单相正弦半波的数量表示；LED灯调节驱动单元依据亮度控制信号中的亮度数据改变LED灯的亮度，LED灯处在点亮状态且不发出亮度控制信号时，单火线上的电压波形为连续完整的单相正弦波。所述LED灯调光方法无需遥控器，无需单独敷设控制线，也不用重新敷设电源线，可以实现普通照明灯的替代升级。

【技术实现步骤摘要】
一种壁控LED灯低谐波调光方法本专利技术专利申请为分案申请，原案申请号为201510229126.0，申请日为2015年5月8日，专利技术名称为一种壁控LED灯低谐波调光方法。
本专利技术涉及一种照明灯具技术，尤其是一种壁控LED灯的单火线低谐波调光方法。
技术介绍
由于LED灯的非线性特性，LED灯的亮度不能采用调节电压的方式来实现。采用可控恒流源来调节LED灯的亮度时，工作电流的改变会带来LED灯的色谱偏移，同时，低亮度下LED灯负载电流也变得很低，会使可控恒流源效率降低及温升增高，损耗在驱动芯片上的功耗越大，从而会损害恒流源及LED光源的寿命。采用PWM(脉宽调制)调光方式控制LED灯亮度，可以避免调压方式和调电流方式带来的问题。目前常用的LED灯调光方法有三种：一是采用遥控器控制。LED灯控制电路装有遥控器接收装置，可以通过遥控器对LED灯进行有级调光或者是无级调光，其缺点是一个LED灯需要配备一个遥控器，造成遥控器数量多，管理麻烦，成本也偏高。二是采用数字控制技术。例如，采用DALI(数字可寻址的照明接口)技术，DALI系统软件可对同一强电回路或不同回路上的单个或多个LED灯具进行独立寻址，通过DALI系统软件对单灯或任意的灯组进行精确的调光及开关控制。该方案技术先进，但成本很高，系统除需要布设电力线外，还需要布设控制线。三是采用单火线开关通断控制技术。例如，采用NU102专用芯片，即可利用普通墙面开关在规定的时间内的开关动作，实现LED灯的亮度调节。但该方法只能提供4档LED灯的调节亮度，且开关动作有时间要求。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种在不改变现有照明线路布线的情况下，利用单火线对LED灯进行调光的方法。为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种壁控LED灯低谐波调光方法，由壁控开关单元、LED灯调节驱动单元组成的装置实现，所述壁控开关单元设有单火线输入端、单火线输出端，所述单火线输入端连接至交流电源火线；所述LED灯调节驱动单元设有火线输入端、零线输入端，其中，所述火线输入端连接至壁控开关单元的单火线输出端，所述零线输入端连接至交流电源零线。所述壁控开关单元由单火线电源模块、单片机控制模块、移相驱动模块、过零检测模块、亮度给定模块组成。所述壁控开关单元通过控制单火线输出端输出的电压波形来发送亮度控制信号，包括发出引导波形，再紧接着发出数据波形；引导波形由一个不导通的负半波，紧接一个完整导通的正半波组成；引导波形或者由一个不导通的完整周波，紧接一个完整导通的正半波组成。所述数据波形由连续K个移相角都为α的单相正弦半波组成，其发出的亮度控制信号的亮度等级为亮度K，K为大于等于1、小于等于9的整数。所述单火线电源模块具有单火线关态取电功能和开态取电功能，用于向壁控开关单元提供工作电源。所述过零检测模块为半波整流分压电路，能够检测交流电源的过零信号，并提供给单片机控制模块。所述亮度给定模块能够提供亮度控制信号的亮度等级给单片机控制模块。所述移相驱动模块为双向晶闸管交流移相电路。所述单片机控制模块依据亮度控制信号的亮度等级，发出触发信号控制移相驱动模块向LED灯调节驱动单元供电，并向LED灯调节驱动单元发出亮度控制信号。单片机控制模块发出亮度控制信号时，随机停止触发信号输出；当停止输出触发信号的时刻在交流电源正半波期间时，移相驱动模块中的双向晶闸管在接下来的交流电源负半波不导通，过零检测模块在接下来的交流电源负半波输出过零信号，过零信号为对应该不导通的交流电源负半波的正脉冲；当停止触发信号输出的时刻在交流电源负半波期间时，移相驱动模块中的双向晶闸管在接下来的交流电源正半波和下一个交流电源负半波均不导通，过零检测模块在该不导通的交流电源正半波不输出过零信号，在下一个交流电源负半波输出过零信号，过零信号为对应下一个交流电源负半波的正脉冲；将过零信号的正脉冲下降沿作为过零计时起点，10ms处为数据波形中第1个单相正弦半波的移相角α的计算起点0度点；20ms处为数据波形中第2个单相正弦半波的移相角α触发时刻，即20ms处为数据波形中第2个单相正弦半波的移相角α的计算起点0度点；依此类推，数据波形中第K个单相正弦半波的移相角α计算起点0度点在K×10ms处。所述过零信号是接近10ms的正脉冲。所述发出数据波形，方法是，在数据波形每个单相正弦半波的移相角α触发时刻，单片机控制模块发出一个窄触发脉冲。所述LED灯处在关闭状态时，单片机控制模块停止输出触发信号。壁控开关单元发送亮度控制信号的方法是：步骤A，判断是否关闭LED灯，是则关闭LED灯，转到步骤C；否则转到步骤B；步骤B，发出一次亮度控制信号；步骤C，判断亮度控制信号的亮度等级是否发生改变，亮度等级发生改变，返回步骤A；亮度等级没有发生改变，维持不发出亮度控制信号状态，返回步骤C、所述维持不发出亮度控制信号状态，当LED灯处在关闭状态时，单火线输出端流过微电流；所述维持不发出亮度控制信号状态，当LED灯处在点亮状态时，单火线输出端输出的电压波形为连续完整的单相正弦波。所述LED灯调节驱动单元由单片机调节模块、LED驱动模块组成。所述LED驱动模块设有交流输入端和LED灯驱动端，其中，交流输入端连接至LED灯调节驱动单元的火线输入端和零线输入端，LED灯驱动端连接至LED灯；所述LED驱动模块还设有PWM亮度调节信号输入端。所述单片机调节模块包括有调节单片机、正半波整流整形电路、负半波整流整形电路和整流稳压电路，设有交流输入端、PWM亮度调节信号输出端；所述交流输入端连接至LED灯调节驱动单元的火线输入端和零线输入端，PWM亮度调节信号输出端连接至LED驱动模块的PWM亮度调节信号输入端；所述正半波整流整形电路和负半波整流整形电路分别对火线输入端输入的交流电压进行正半波整流整形和负半波整流整形；所述正半波整流整形电路的输出、负半波整流整形电路的输出分别连接至调节单片机不同的脉冲捕捉输入端。LED灯调节驱动单元由单片机调节模块接收亮度控制信号并控制亮度，其方法是：步骤一，初始化，控制LED灯为初始亮度；步骤二，判断单火线上是否有亮度控制信号；没有亮度控制信号，返回步骤二；有亮度控制信号，转到步骤三；步骤三，接收亮度控制信号，确定亮度等级；步骤四，改变LED灯亮度；返回步骤二。所述判断单火线上是否有亮度控制信号，方法为判断单火线上是否有亮度控制信号的引导波形。所述接收亮度控制信号，确定亮度等级，方法是判断数据波形中移相角为α的单相正弦半波的个数；有连续K个移相角为α的单相正弦半波，亮度控制信号的亮度等级为亮度K。所述改变LED灯亮度，由单片机调节模块改变连接至LED灯调节驱动单元的PWM亮度调节信号的占空比实现。所述判断单火线上是否有亮度控制信号的引导波形，方法为判断负半波整流整形电路输出的波形有负半波脉冲缺失，且接下来的正半波整流整形电路输出的正半波波形完整。所述交流电源为单相220V交流电。所述移相角α＝30°。所述判断单火线上是否有亮度控制信号的引导波形，方法为判断负半波整流整形电路输出的波形有负半波脉冲缺失，且接下来的正半波整流整形电路输出的正半波波形完整。所述判断数据波形中移相角为α的单相正弦半波的个数，方法是负半波整流整形电路输出的波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种壁控LED灯低谐波调光方法，由壁控开关单元、LED灯调节驱动单元组成的装置实现，所述壁控开关单元设有单火线输入端、单火线输出端，所述单火线输入端连接至交流电源火线；所述LED灯调节驱动单元设有火线输入端、零线输入端，其中，所述火线输入端连接至壁控开关单元的单火线输出端，所述零线输入端连接至交流电源零线；其特征在于：所述壁控开关单元由单火线电源模块、单片机控制模块、移相驱动模块、过零检测模块、亮度给定模块组成；所述壁控开关单元通过控制单火线输出端输出的电压波形来发送亮度控制信号，包括发出引导波形，再紧接着发出数据波形；引导波形由一个不导通的负半波，紧接一个完整导通的正半波组成；引导波形或者由一个不导通的完整周波，紧接一个完整导通的正半波组成；所述数据波形由连续K个移相角都为α的单相正弦半波组成，其发出的亮度控制信号的亮度等级为亮度K，K为大于等于1、小于等于9的整数。

【技术特征摘要】
1.一种壁控LED灯低谐波调光方法，由壁控开关单元、LED灯调节驱动单元组成的装置实现，所述壁控开关单元设有单火线输入端、单火线输出端，所述单火线输入端连接至交流电源火线；所述LED灯调节驱动单元设有火线输入端、零线输入端，其中，所述火线输入端连接至壁控开关单元的单火线输出端，所述零线输入端连接至交流电源零线；其特征在于：所述壁控开关单元由单火线电源模块、单片机控制模块、移相驱动模块、过零检测模块、亮度给定模块组成；所述壁控开关单元通过控制单火线输出端输出的电压波形来发送亮度控制信号，包括发出引导波形，再紧接着发出数据波形；引导波形由一个不导通的负半波，紧接一个完整导通的正半波组成；引导波形或者由一个不导通的完整周波，紧接一个完整导通的正半波组成；所述数据波形由连续K个移相角都为α的单相正弦半波组成，其发出的亮度控制信号的亮度等级为亮度K，K为大于等于1、小于等于9的整数。2.根据权利要求1所述的壁控LED灯低谐波调光方法，其特征在于：所述单火线电源模块具有单火线关态取电功能和开态取电功能，用于向壁控开关单元提供工作电源；所述过零检测模块为半波整流分压电路，能够检测交流电源的过零信号，并提供给单片机控制模块；所述亮度给定模块能够提供亮度控制信号的亮度等级给单片机控制模块；所述移相驱动模块为双向晶闸管交流移相电路；所述单片机控制模块依据亮度控制信号的亮度等级，发出触发信号控制移相驱动模块向LED灯调节驱动单元供电，并向LED灯调节驱动单元发出亮度控制信号。3.根据权利要求2所述的壁控LED灯低谐波调光方法，其特征在于：单片机控制模块发出亮度控制信号时，随机停止触发信号输出；当停止输出触发信号的时刻在交流电源正半波期间时，移相驱动模块中的双向晶闸管在接下来的交流电源负半波不导通，过零检测模块在接下来的交流电源负半波输出过零信号，过零信号为对应该不导通的交流电源负半波的正脉冲；当停止触发信号输出的时刻在交流电源负半波期间时，移相驱动模块中的双向晶闸管在接下来的交流电源正半波和下一个交流电源负半波均不导通，过零检测模块在该不导通的交流电源正半波不输出过零信号，在下一个交流电源负半波输出过零信号，过零信号为对应下一个交流电源负半波的正脉冲；将过零信号的正脉冲下降沿作为过零计时起点，10ms处为数据波形中第1个单相正弦半波的移相角α的计算起点0度点；20ms处为数据波形中第2个单相正弦半波的移相角α触发时刻，即20ms处为数据波形中第2个单相正弦半波的移相角α的计算起点0度点；依此类推，数据波形中第K个单相正弦半波的移相角α计算起点0度点在K×10ms处。4.根据权利要求1-3中任一项所述的壁控LED灯低谐波调光方法，其特征在于：所述发出数据波形，方法是，在数据波形每个单相正弦半波的移相角α触发时刻，单片机控制模块发出一个窄触发脉冲。5.根据权利要求1-3中任一项所述的壁控LED灯低谐波...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌云，王兵，郭艳杰，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43