一种单火线控制照明调光及开关的方法技术

本发明专利技术涉及一种单火线控制照明调光及开关的方法，是利用了不同频率的信号在相同线路上传输时呈现不同阻抗的原理，在供电的控制火线上耦合一个较高频率的信号，通过开关短路或者断开来控制是否阻止这一较高频率的信号来反映开关的实际状态，并通过电路检测转换为控制信号后送至照明驱动器的控制端对照明进行调光与开关控制。可实现单火线控制LED照明调光及开关，并可实现目前LED照明调光控制无法实现的单火线多点调光控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照明及智能家居控制领域单火线控制照明调光及开关的方法。
技术介绍
随着照明领域技术的发展，照明设备的新产品不断涌现，同时对于照明产品的控制方法也提出了更新的要求，节能、无线智能控制的照明成为今后发展的方向。现有的比较普及的照明调光技术主要以瞬间切断交流电供的切相调光(也有称为斩波器调光)，即通过瞬间切断交流电某个段相位供电方法来达到控制照明亮度的目的，可分为前切相调光和后切相调光。此方法对于阻性负载(白炽灯)的调光非常有效，而且调光电路简单可靠，成本低廉，普及程度广；由于只需要单火线连接，安装使用非常便利，是目前最普及的调光方式。但是对于以后出现的比较新颖的非阻性负载，如感性负载照明(日光灯)以及更为新颖的容性负载照明节能灯等，由于照明设备中包含了非线性的电子电路，导致切相调光器的应用受到限制。这些照明的调光，需要在照明的驱动电路中设计专用的调光电路，并且需要设立专门的调光控制端来对调光器进行控制，此时由于专用的电子电路需要供电，专用的调光控制端需要另外布线等问题，使得此类照明的调光不能单纯沿用切相调光的方法。原本可以简单实现的通过单火线进行调光控制的方法，在使用了新型照明后变得非常困难与复杂，而且成本与利用可控硅的切相调光器相比大幅上升，调光的性能也变得非常差。特别是近年LED照明产品的普及，LED本身非常优异的调光性能得不到发挥，成为了节能型照明推广和普及的瓶颈。 以LED照明为例，目前市场上主要存在的LED照明调光产品，基本上是以兼容现有的调光器为思路进行开发的，其原理是利用切相调光器调光时产生的切相波形，对其检测后转换为PWM调光信号进行控制。由于切相时交流电源波形发生畸变，会产生严重的电磁干扰；切相供电状态下电源的状态非常不稳定，特别是在小功率状态下切相可控硅工作时需要有一个比较大的维持电流，当被控制的照明电流小于该值时则会产生闪耀，有些产品为避免闪耀，人为增加假负载以维持切相调光器的正常工作。这些因素导致了 LED照明的发光效率下降，驱动器与切相调光器之间需要匹配，调光范围狭窄以及闪耀等问题，为了解决这些问题又增加了许多的辅助电子回路，导致LED照明调光的成本上升，并使原本性能优异的LED照明在可调光领域的应用受到严重限制。 本专利技术突破了沿用现有调光器的思路，采用了主动式墙面控制开关状态检测的方法，将开关状态转换为调光及开关信号控制照明驱动器，照明设备及调光回路可以得到稳定的供电，同时又可实现单火线控制调光及开关(非单火线取电模式)。在此基础上应用该方案更可实现目前照明调光控制无法实现的多点调光控制，突破了传统意义上的调光控制的基本概念。
技术实现思路
本专利技术是利用了不同频率的信号在相同线路上传输时呈现不同阻抗的原理，在供电的控制火线上耦合一个较高频率的信号，通过开关短路或者断开来控制是否阻止这一较高频率的信号来反映开关的实际状态，并通过电路检测转换为控制信号后送至照明驱动器的控制端对照明进行调光与开关控制。 高低频率的两个信号共用一根控制火线，而且互不影响，实际上是为调光控制开辟了一个专用的频率通道。 图1是本专利技术的原理图。由控制开关(10)、控制端阻波器(11)、负载端阻波器(12)、信号源发生器(13)、信号稱合器(14)、信号幅度检测器(15)、控制信号转换器(16)、电源(17)、照明调光驱动器(18)、照明(19)、高通低阻滤波器(22)、控制火线(21)等组成。阻波器可以采用低通高阻滤波器，要求对供电的50HZ工频呈现低阻状态，而对另一个高频信号呈现阻挡的高阻状态。交流220V火线经过控制端阻波器(11)、控制火线(21)和负载端阻波器(12)后直接连接在照明调光驱动器(18)以及电源(17)上确保电子回路的正常供电。此时信号源发生器(13)产生一个远高于50HZ工频频率的主动检测信号(F)，并通过信号耦合器(14)耦合至控制火线(21)上。而控制端阻波器(11)和负载端阻波器(12)则对该主动检测信号(F)呈现高阻状态。当控制开关(10)断开时，由于主动检测信号(F)被封闭在控制端阻波器(11)和负载端阻波器(12)之间，呈现高阻的负载状态，所以连接在信号耦合器(14)上的信号幅度检测器(15)可以检测到较高的主动检测信号(F)的幅度；当控制开关(10)闭合时由于开关将控制端阻波器(11)进行了短路，所以主动检测信号(F)得以通过控制开关(10)以及火线(L)，并通过连接在火线(L)与零线(N)之间的高通滤波器(22)形成回路，呈现低阻的负载状态，主动检测信号(F)将会被大幅度衰减，此时信号幅度检测器(15)将会检测到非常低的信号幅度，甚至检测不到。信号幅度检测器(15)把这种变化信号输出至控制信号转换器(16)，转换器将检出的信号幅度变化以及持续时间的长短，转换为照明调光驱动器(18)的调光信号和开关信号。控制信号通过照明调光驱动器(18)实现对照明(19)的控制。 操作控制开关(10)的状态，通过这种主动发射信号的方式检测信号幅度，开关状态几乎可实时地与检测信号幅度同步变化，利用这个同步的变化可以传递二进制信息，例如可使用手动旋转编码器进行更为复杂的控制信号传递。 作为调光使用的主动检测信号(F)的幅度以及幅度持续时间的变化，由于控制开关(10)打开与闭合的两种状态阻抗的变化非常明显，本方法是采用直接检测信号发送源端的幅度，而信号发送源端的信号幅度在高阻负载环境条件下，即使信号源发生器(13)的输出内抗较高，输出功率非常低的状态下，也能得到比较高的信号电压幅度。而在普通的电力线环境下，对于主动检测信号(F)的阻抗几乎都呈现非常低的状态，更加通过连接在火线(L)和零线(N)端的针对该主动检测信号(F)频率的高通滤波器(22)(或者带通滤波器)使得要在220V交流电源上建立同样电压幅度的干扰信号几乎是不可能。而当控制开关(10)闭合时，该高阻负载环境被破坏，信号源发生器(13)的输出由于内部的输出阻抗较高而导致通过信号耦合器(14)后，信号幅度检测器(15)上信号的电压幅度大幅衰减。其变化值非常容易检测而且不易受到其他信号的干扰，检测方式简单可靠。 信号源发生器(13)发送的信号在控制开关(10)断开时，被封闭两个阻波器之间，可以选择在控制距离长度范围内不易向空间辐射的频率(大于控制距离长度4倍的波长)。信号源发生器(13)工作在高阻状态，可以将其可以提升信号源内阻，减小输出功率，这样既可以提升控制开关(10)闭合后，高阻抗环境被破坏时信号衰减的幅度，使得信号幅度检测器(15)更加容易鉴别状态的变化，同时又能抑制信号源对外部的干扰，需要注意的是信号源内阻不能无限提升，需要与阻波器阻抗进行平衡。信号源发生器(13)类似中波收音机的本机振荡器，几乎可以忽略对外部的干扰。 由于使用开关的状态和状态的持续时间即可进行调光和开关，可以直接使用比较简单的自复位触点开关进行控制。 该方法完全避免了控制电路需要单火线取电或者零火线供电以及排布专用调光控制线的要求，同时又能够避免与可控硅切相调光回路串联后供电波形畸变造成的各种不利因素，使得新型可调光照明的性能得到完全发挥。接线方面沿用了单火线的接线方法，使得新型可调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用不同频率的信号在相同线路上传输时呈现不同阻抗的原理，在供电的控制火线上耦合一个较高频率的信号，通过开关短路或者断开来控制是否阻止这一频率的信号来反映开关的实际状态，并通过电路检测转换为控制信号后送至照明驱动器的控制端对照明进行调光与开关控制。

【技术特征摘要】
1.一种利用不同频率的信号在相同线路上传输时呈现不同阻抗的原理，在供电的控制火线上耦合一个较高频率的信号，通过开关短路或者断开来控制是否阻止这一频率的信号来反映开关的实际状态，并通过电路检测转换为控制信号后送至照明驱动器的控制端对照明进行调光与开关控制。2.如权利I的方法可以在单火线上进行调光和开关控制而无需进行单火线取电，无需另行布调光控制线。3.如权利I的方法，通过设置负载端阻波器和控制端阻波器的方法，提升高频阻抗，将频率较高的信号限制在两个阻波器之间，并使其维持较高的电压幅度。4.如权利I的方法，通过在控制端阻波器上并联控制开关的方法，使开关仅仅针对频率较高的信号形成通断作用，而对频率较低的供电电源则不形成通断控制。5.如权利I的方法，在供电电源上并联一个高通或带通滤波器，使得高频信号能够通过该滤波器形成回路而被衰减。6.如权利5的方法，当供电电源及周围负载对高频呈现低阻抗时，高通或带通滤波器可以不用。7.如权利I的方法，选择合适的控制距离，以大于控制距离4倍的波长，同时频率远远高于供电频率作为高频信号选择的范围。8.如权利I的方法，开关的状态以及状态持续的时间可以得到几乎实时的反映，可以利用该特性传输二进制信息进行更为复杂的控制。9.如权利3的方法，提升阻波器的阻抗，使信号源在微小输出功率的状态下也能维持较高的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：施建强，
申请(专利权)人：施建强，
类型：发明
国别省市：上海;31