照明系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种照明系统及其控制方法，所述照明系统包括调光器、整流器、驱动器和可变电流源，所述整流器输入端与调光器连接，所述整流器的输出端与驱动器和可变电流源连接。所述方法包括向所述驱动器施加脉冲宽度调制(PWM)信号，检测与所述整流器输出端的线电流相关的电流信号，当根据所述电流信号确定所述线电流小于所述调光器的维持电流给定值时，增加所述可变电流源的电流。

【技术实现步骤摘要】
照明系统及其控制方法
本专利技术涉及一种照明系统及其控制方法，更进一步涉及LED照明应用中TRIAC调光器(DIMMER)的智能匹配及控制算法。
技术介绍
在可调光发光二极管(LED)应用中，为兼容传统的白炽灯，常常使用包括交流三极管(TRIAC)的传统调光器来调节LED的亮度。使用低于20W的LED调光来替代数百瓦的白炽灯调光面临着一个最大问题是调光器的兼容性。兼容性问题主要体现在四个方面：(1)匹配包括前沿调光器、后沿调光器和无调光器等调光器类型。不同调光器类型需要不同的控制方式以达到最佳的功耗效率；(2)检测TRIAC调光器的维持电流(holdingcurrent)大小并进行控制。在TRIAC开通期间，如果流过TRIAC的电流低于其维持电流，那么TRIAC会反复开启关断，造成可见闪烁；(3)TRIAC调光器的大小波问题。大小波是指TRIAC信号的正负半周不对称，导致LED电流不均衡而出现固定频率的可见闪烁问题；(4)如何处理多灯并联情况下TRIAC调光控制，在保证不闪烁情况下实现最低功耗，进而提高多灯并联的数目也是TRIAC调光的一个重要问题。目前市场上调光器类型主要分为两种：前沿调光器和后沿调光器，另外还必须要区分这两种调光器接入与没有调光器接入的情况。两种调光器都是通过截波的方法控制整流后交流(AC)电压的接入。其中，前沿调光器是从O°向180°截波，而后沿调光器是从180°向O°截波，如图1所示。传统的调光器类型判断方法主要有两种：(1)采用简单设置一个电压阈值Vth_on进行过零判断得到TRIAC开通时间T_on，通过比较T_on与AC半周期时间T_period是否相等来判断是否有调光器，然后通过判断开通点电压V_on和判断阈值电压Vth_on的大小来决定是前沿或后沿调光器，判断依据是V_on大于Vth_on则为前沿调光器，否则为后沿调光器；(2)第二种方法采用快速采样检测相邻两点电压的变化率，根据两点电压的相位预测完整AC波形的正常电压变化率范围，如果两点电压的变化率超出正常变化范围则认为接入调光器，然后通过变化率的符号判断前沿或后沿调光器。判断依据是变化率为正则为前沿调光器，否则为后沿调光器。这两种判断方法在实际应用中都存在一定的限制因素：第一种方法存在难以区分无调光器和后沿调光器的问题，由于电容充放电关系，后沿调光器在TRIAC关断后电压波形是相对缓慢地降低到关断点电压Vth_on，因此，电压下降的速度过于缓慢将导致难以从区分T_on和T_period的大小，从而可能导致判断错误。另外，第二种方法需要实时快速计算相邻两点电压的变化率并保存各个相位点的正常电压变化率范围，这对采样ADC的位数以及系统的运算能力和存储空间都是很大的要求。由于流过TRIAC的电流低于其维持电流时，TRIAC会反复开启关断，造成闪烁。一种解决方法是在可调光LED照明应用中加入泄流(bleeding)电路，泄流电路的作用是提供维持TRIAC工作的电流，确保不会发生闪烁现象。图2示出具有泄流器的传统LED照明系统的框图。例如，照明系统包括驱动电路以及一个或多个LED110，驱动电路包括TRIAC调光器120、全波整流桥140、泄流器(bleeder)160和LED驱动器180。TRIAC调光器中具有TRIAC元件。线电压Vline通过调光器120施加给驱动电路，以驱动LED110发光。在LED替代传统白炽灯照明中，由于不同的TRIAC生产厂商采用不同RC并且TRIAC元件也不同，导致不同的TRIAC调光器之间的TRIAC的维持电流会有很大差距，范围大约是5～50mA。图3示出传统LED照明系统的驱动电路的一部分的框图，其中与图2相同的部件采用了相同的附图标记。为了简明起见，图3没有示出图2中的LED驱动器180，图3着重对图2中的泄流器的结构进行说明。如图3所示，泄流器包括电流检测电路161、逻辑控制电路162、第一电流源163、第二电流源164。电流检测电路161用于检测驱动电路的线电流(LineCurrent)。逻辑控制电路162接收来自电流检测电路161的信息并且控制第一电流源163和第二电流源164。第一电流源163提供弱电流输出，而第二电流源164提供强电流输出。泄流器还具有电阻R1、R2和R3。驱动电路正常工作时，其中的线电流在电阻R1上产生电压V1，这个电压大小对应于该线电流的大小。然后V1通过电阻R2和R3分压给电流检测电路161。VCC为一个可设定的电压值，在R1，R2和R3的电阻网络产生一偏置电压。电流检测电路161输出的检测信息发送到逻辑控制电路162，从而控制采用弱电流输出和强电流输出中的哪一个的电流作为驱动电路的泄放电流。上述图3中的驱动电路存在的一个问题在于，强电流值与弱电流值都是固定的，如果维持TRIAC工作的维持电流高于设定的强电流值，那么系统依然会闪烁；如果维持电流介于设定的强电流值与弱电流值中间，那么如果开启弱电流作为泄放电流，系统依然会闪烁，如果开启强电流作为泄放电流，那么额外的功耗会被消耗，效率降低。大小波问题是指TRIAC信号的正负半周不对称，导致LED电流不均衡而出现固定频率的可见闪烁问题。解决大小波(即正负半周不对称)问题需要实时侦测TRIAC信号的相邻波形的开通时间，通过对开通时间较长的大波进行延时向驱动器施加脉冲宽度调制(PWM)信号的方法来保证在大波期间对LED电流控制时间与小波期间的相等，实现LED电流平衡。多灯并联情况下的TRIAC调光是指多个LED灯以并联方式接到同一个TRIAC调光器上进行调光。多灯并联情况与单灯调光不同之处在于其由多个灯共同提供泄放电流给同一个调光器，因此，只需要保证所有灯的泄流器输出电流总和大于TRIAC调光器所需要的维持电流就可以解决TRIAC调光由于维持电流不足导致的闪烁问题。而为了保证单个灯输出的维持电流能满足大多数调光器的要求，传统的泄流器控制方式都采用固定的比较大的泄放电流输出，这样会导致在多灯并联情况下每个灯都有非常大的多余的功率损耗。过大的功率损耗不但会影响效率，而且还会减少在相同功率输出条件下的多灯并联数目，限制了实际应用。
技术实现思路
本专利技术目的是解决上述问题中的一个或多个。基于以上各种TRIAC调光兼容性问题，本文提出的一种TRIAC调光器的智能匹配及控制算法，该方法能够自动检测接入到LED系统的调光器的类别(前沿、后沿或无调光器_)，并且能够自适应检测调光器正常工作的维持电流的大小并且对流过TRIAC的电流进行闭环控制，确保流过TRIAC电流始终不低于所检测到的维持电流。根据本专利技术还可以对大小波问题进行处理和加入多灯并联情况下的优化功率控制，从而实现任何调光器任何方式接入系统都不会发生闪烁。根据本专利技术能够实现最广泛的调光器兼容性。本专利技术在一个方面提出一种照明系统的控制方法，所述照明系统包括调光器、整流器、驱动器和可变电流源，所述整流器输入端与调光器连接，所述整流器的输出端与驱动器和可变电流源连接，所述方法包括：向所述驱动器施加脉冲宽度调制(PWM)信号，检测与所述整流器输出端的线电流(LineCurrent)相关的电流信号，当根据所述电流信号确定所述线电流小于所述调光器的维持电流给定值时，增加所述可变电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明系统的控制方法，所述照明系统包括调光器、整流器、驱动器和可变电流源，所述整流器输入端与调光器连接，所述整流器的输出端与驱动器和可变电流源连接，所述方法包括： 向所述驱动器施加脉冲宽度调制(PWM)信号， 检测与所述整流器输出端的线电流相关的电流信号， 当根据所述电流信号确定所述线电流小于所述调光器的维持电流给定值时，增加所述可变电流源的电流。

【技术特征摘要】
1.一种照明系统的控制方法，所述照明系统包括调光器、整流器、驱动器和可变电流源，所述整流器输入端与调光器连接，所述整流器的输出端与驱动器和可变电流源连接，所述方法包括：向所述驱动器施加脉冲宽度调制(PWM)信号，检测与所述整流器输出端的线电流相关的电流信号，当根据所述电流信号确定所述线电流小于所述调光器的维持电流特定值时，增加所述可变电流源的电流，并且其中在向所述驱动器施加脉冲宽度调制(PWM)信号之前，当检测到所述电流信号向下突变时，确定此时所述可变电流源的电流为所述调光器的维持电流。2.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括在向所述驱动器施加脉冲宽度调制(PWM)信号之前，执行下述步骤：检测与所述整流器输出端的线电压相关的电压信号，设置第一和第二电压阈值(Vth_on，Vth_off)，其中所述第一电压阈值小于所述第二电压阈值，确定所述电压信号升高时，通过第一电压阈值和第二电压阈值的上升时间(T_rise)，确定所述电压信号降低时，通过第二电压阈值和第一电压阈值的下升时间(T_fall)。3.如权利要求2所述的方法，其中当上升时间和下降时间基本相等时，判断调光器类型为无调光器。4.如权利要求2所述的方法，其中当上升时间大于下降时间时，判断所述调光器类型为后沿调光器。5.如权利要求2所述的方法，其中当上升时间小于下降时间时，判断所述调光器类型为前沿调光器。6.如权利要求2所述的方法，其中与所述整流器输出端的线电压相关的电压信号指对所述线电压进行分压后的电压信号。7.如权利要求1所述的方法，其中所述照明系统还包括一个或多个发光二极管。8.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括在向所述驱动器施加脉冲宽度调制(PWM)信号之前控制可变电流源的电流使其逐渐减小。9.如权利要求8所述的方法，还包括在检测到调光器开通后，向所述可变电流源施加具有最大占空比的脉冲宽度调制(PWM)信号。10.如权利要求8所述的方法，其中控制可变电流源的电流使其逐渐减小包括减小向可变电流源施加的脉冲宽度调制(PWM)信号的占空比。11.如权利要求8所述的方法，还包括存储比所述维持电流大的电流作为参考电流。12.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖益木，梁宇浩，陈志樑，方烈义，
申请(专利权)人：广州昂宝电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44