專利名稱：Led集中直流供電系統智能調光裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于半導體照明應用領域，涉及一種LED集中直流供電系統的智能調光裝置。
背景技術：
LED調光技術是LED照明技術發展中出現的一項重要技術，通過調光可以來智能控制LED的光照度，可以進一步提高LED的節能高效性能。因此，LED調光技術在應用中的發展空間很大。目前廣泛使用的LED調光大多是如中國專利文獻CN2089220U和CN101572972A中所述的，通過在LED驅動電源中集成調光控制環節，通過機械調光控制器來實現人工控制 燈的亮度。這樣的控制精度不高，而且無法做到實時監控。現有的LED調光系統也普遍存在一些問題，如模擬調光控制精度不高，控制范圍不大，控制級別少，調光方式單調，不能實現單獨調光，調光操作不方便，而且調光控制單元與LED驅動電源集成在一起，干擾大，熱量大，結構復雜。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種實現容易、結構簡單，能實現LED高效、穩定、大范圍精確智能調光的適合于LED集中直流供電系統的智能調光裝置。本實用新型通過如下技術方案實現LED集中直流供電系統的智能調光裝置，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光電路中采集的LED燈工作電流、電壓數據，傳給微控制器MCU，經A/D轉換與數據處理后，由通信模塊將信息傳送給上位機，上位機讀取LED燈的狀態信息，并根據該信息判斷LED燈是否工作正常，以發出相應的控制指令，當發現LED燈工作故障時，上位機發出停止供電的指令，立即切斷對LED燈的供電，在LED燈工作狀態良好時，上位機按時序調節LED燈的亮度；通信模塊將上位機發來的調光控制指令傳送給微控制器MCU，經其譯碼執行，最終輸出對應占空比的PWM信號給恒流調光電路，實現對LED燈的PWM調光。所述恒流調光電路與微控制器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，兩者的數據發送端TXD與數據接收端RXD分別對接；供電模塊與微控制器MCU的VCC 口相連。所述恒流調光電路的輸入為集中直流供電電源，輸出接LED負載，電路拓撲根據需要采用降壓(BUCK)、升壓(BOOST)或反激(Flyback)電路的直流(DC-DC)變換器，并且采用PWM調光方式的調光電路。所述采樣濾波電路包括采樣電路和濾波電路兩部分，采樣電路主要負責對LED負載的工作電壓、電流參數進行采樣。[0010]所述電流采樣通過電流傳感器或通過與LED負載串聯的電阻的電壓信號來獲得。所述通信模塊負責傳輸上位機的調光控制指令和微控制器MCU的采樣數據，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。所述供電模塊為獨立的小功率電源或蓄電池，當恒流調光電路的拓撲為Flyback電路時，所述供電模塊為從變壓器的副邊側獲得的二次電源。與現有技術相比，本實用新型具有如下優點本實用新型結構簡單清晰，方便實現LED燈的任意智能調光方案，調光方案可以自由選擇，通過一個或多個本實用新型的裝置可以實現單燈或任意區域的亮度控制，控制靈活，操作簡單，能實現LED的高效、穩定、大范圍的精確智能調光，使用范圍廣，內部電路靈活性大，可以用于遠程控制的LED集中直流供電系統，應用前景非常廣闊。
圖I為本實用新型的LED集中供電系統調光裝置框圖。 圖2為本實用新型實施方式中的采樣數據上傳時微控制器的工作流程圖。圖3為本實用新型實施方式中的響應調光控制指令時微控制器的工作流程圖。圖4為本實用新型實施方式中的一種恒流調光電路例圖。圖5為本實用新型實施方式中的一種電流采樣濾波電路例圖。圖6為本實用新型實施方式中的一種電壓采樣濾波電路例圖。圖7為本實用新型實施方式中的一種反激電路二次側供電電路例圖。
具體實施方案
以下結合附圖對本實用新型的具體實施作進一步描述，但本實用新型的實施和保護不限于此。如圖I所示的LED集中供電系統調光裝置框圖，該LED集中直流供電系統智能調光裝置由微控制器MCU、恒流調光電路、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恒流調光電路供電，采樣濾波電路將采集的LED燈工作電流、電壓數據給微控制器MCU，經數據轉換與處理后由通信模塊將信息傳送給上位機，上位機讀取LED燈的狀態信息，并根據該信息判斷LED燈是否工作正常，以發出相應的控制指令，在LED燈工作故障時，上位機發出停止供電的指令，立即切斷對LED燈的供電，在LED燈工作狀態良好時，上位機按時序調節LED燈的亮度；同時通信模塊將上位機發來的調光控制指令給微控制器MCU處理，輸出設定占空比PWM信號給恒流調光電路，實現對LED燈的PWM調光。系統在采樣數據上傳和響應調光控制指令時微控制器的工作流程圖如圖2和圖3所示。本實用新型實施方式中的一種恒流調光電路例圖如圖4所示，該恒流調光電路由芯片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及功率開關管(Q1、Q2)組成,它們的連接方式如圖4所示。其中，該電路主拓撲為圖中功率開關管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負載串聯的Rsns端電壓恒定來實現；PWM調光可以通過兩種方式實現，其中PWMl方式是直接輸入PWM調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，PWM2方式是通過在LED負載兩端并聯開關管Q2，PWM調光信號控制開關管Q2的通斷，對LED負載實施短路控制，進而改變其電流狀態，實現調光。本實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負載串聯的電阻的電壓信號來獲得。本實用新型實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 )穩壓管D和運算放大器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)穩壓管D和運算放大器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壓管D，以及運放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據的比例變化可以在微處理器中做數據處理來還原成初始數值。本實用新型的供電模塊主要用來給模塊中需要穩壓供電的單元，當恒流調光電路使用反激電路拓撲時，該模塊可直接從變壓器二次側獲得所需穩壓電源。反激電路二次側供電電路例圖如圖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·側線圈，該二次側電路由二極管D和電容C組成，它們的連接方式如圖7所示，穩壓電源VCC從電容C兩端取得。
權利要求1.一種LED集中直流供電系統智能調光裝置，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 )從恒流調光電路(2 )中采集的LED燈工作電流、電壓數據，傳給微控制器MCU (I )，經A/D轉換與數據處理后，由通信模塊(4)將信息傳送給上位機，上位機根據該信息判斷LED燈是否工作正常，并發出相應的控制指令，當發現LED燈工作故障時，上位機發出停止供電的指令，立即切斷對LED燈的供電，在LED燈工作狀態良好時，上位機按時序調節LED燈的亮度；通信模塊(4)將上位機發來的控制 指令傳送給微控制器MCUCl),經其譯碼執行，最終輸出PWM信號給恒流調光電路(2 )，實現對LED燈的PWM調光。
2.如權利要求I所述的LED集中直流供電系統智能調光裝置，其特征在于所述恒流調光電路(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，兩者的數據發送端TXD與數據接收端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.如權利要求I所述的LED集中直流供電系統智能調光裝置，其特征在于所述恒流調光電路(2)的輸入為集中直流供電電源，輸出接LED負載，電路拓撲采用BUCK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調光方式的調光電路。
4.如權利要求I所述的LED集中直流供電系統智能調光裝置，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，采樣電路主要負責對LED負載的工作電壓和電流參數進行采樣。
5.如權利要求4所述的LED集中直流供電系統智能調光裝置，其特征在于所述電流參數的采樣通過電流傳感器或通過與LED負載串聯的電阻的電壓信號來獲得。
6.如權利要求I所述的LED集中直流供電系統智能調光裝置，其特征在于所述通信模塊(4)負責傳輸上位機的調光控制指令和微控制器MCU (I)的采樣數據，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.如權利要求I所述的LED集中直流供電系統智能調光裝置，其特征在于所述供電模塊(5)為獨立的小功率電源或蓄電池，當恒流調光電路(2)的拓撲為Flyback電路時，所述供電模塊(5 )為從變壓器的副邊側獲得的二次電源。
專利摘要本實用新型提供一種LED集中直流供電系統智能調光裝置，包括微控制器、恒流調光電路、采樣濾波電路、通信模塊和供電模塊組成，LED由恒流調光電路供電，采樣濾波電路將LED燈工作的采集電流、電壓數據給微控制器，經數據轉換與處理后由通信模塊將信息傳送給監控中心，通信模塊將上位機發來的智能調光指令給微控制器處理，輸出PWM信號給恒流調光電路，實現對LED燈的PWM調光。本實用新型結構簡單，方便實現LED燈的任意智能調光方案，調光方案可以自由選擇，可以實現單燈或任意區域的亮度控制，控制靈活，操作簡單，能實現LED的高效、穩定、大范圍的精確智能調光，可以用于遠程控制的LED集中直流供電系統。
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 優先權日2012年5月11日
發明者張波, 張雪霽, 肖文勛, 丘東元 申請人:華南理工大學