LED灯的控制方法及应用其之LED灯、调光器和LED灯系统与流程

led灯的控制方法及应用其之led灯、调光器和led灯系统
技术领域
1.本发明涉及照明装置技术领域，特别地涉及一种led灯的控制方法及应用其之led灯、调光器和led灯系统。


背景技术：

2.led照明技术正快速发展而取代了传统的白炽灯及荧光灯。相较于充填有惰性气体及水银的荧光灯而言，led灯无须充填水银。因此，在各种由像是传统荧光灯泡及灯管等照明选项所主宰的家用或工作场所用的照明系统中，led灯无意外地逐渐成为人们高度期待的照明选项。led灯的优点包含提升的耐用性及较长的寿命以及较低耗能。因此，考虑所有因素后，led直管灯将会是可节省成本的照明选项。
3.已知led灯一般包括灯管、设于灯管内且带有光源的电路板，以及设于灯管两端的灯头，灯头内设有电源，来自电源的电气通过电路板传递至光源。电源的主要作用是将外部的交流市电转换为直流电。
4.现有的一些led灯还具备调光功能，即能够进一步调节上述电源所输出的直流电的电压，以实现对led灯的亮度和/或色温的调节。具有这种功能的灯通常是单独的led灯，而对于多个并联的led灯，一般不具备调光功能。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种led灯的控制方法及应用其之led灯、调光器和led灯系统，一方面能够使现有的不具备调光功能的led灯在不改变自身结构的情况下能够实现调光，另一方面有助于更方便地进行多个并联的led灯的调光控制。
6.为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种控制led灯的方法。
7.本发明的控制led灯的方法包括：将供电信号和调光指令合成处理为输出信号，其中所述供电信号为恒定直流，所述调光指令包含控制码，该控制码由具有特定次序高/低电平的方波所形成，用于向所述led灯提供控制方式；所述led灯根据接收到的所述输出信号中的控制码提供的控制方式对自身进行控制。
8.可选地，所述控制码中包含数据码；所述led灯根据接收到的所述输出信号中的控制码提供的控制方式对自身进行控制的步骤包括：所述led灯根据所述数据码对自身的亮度和/或色温进行控制。
9.可选地，所述控制码中包含确认码和数据码；所述led灯根据接收到的所述输出信号中的控制码提供的控制方式对自身进行控制的步骤包括：所述led灯根据所述确认码，确认进入控制阶段，然后根据所述数据码对自身的亮度和/或色温进行控制。
10.可选地，所述led灯为多个led灯；所述控制码中包含地址码和数据码；所述led灯根据接收到的所述输出信号中的控制码提供的控制方式对自身进行控制的步骤包括：所述多个led灯中的各个led灯根据所述地址码确定自身是否受控，若是则根据所述数据码对自身的亮度和/或色温进行控制。
11.可选地，所述led灯为多个led灯；所述控制码中包含确认码、地址码、和数据码；所述led灯根据接收到的所述输出信号中的控制码提供的控制方式对自身进行控制的步骤包括：所述多个led灯根据所述确认码，确认进入控制阶段，然后根据所述地址码确定自身是否受控，若是则根据所述数据码对自身的亮度和/或色温进行控制。
12.可选地，根据所述数据码对自身的亮度和/或色温进行控制的步骤包括：所述led灯根据所述数据码生成参考信号，然后根据所述参考信号调整驱动电路的输出，以实现对本led灯的亮度和/或色温进行控制。
13.根据本发明的另一方面，提供了一种调光器。
14.本发明的调光器包括调光信号生成模块和信号合成处理模块，其中：所述调光信号生成模块用于接收调光指令，所述调光指令包含控制码，该控制码由具有特定次序高/低电平的方波所形成，用于向led灯提供控制方式，以供所述led灯根据接收到的所述输出信号中的控制码提供的控制方式对自身进行控制；所述信号合成处理模块用于将供电信号和所述调光指令合成处理为输出信号，其中所述供电信号为恒定直流。
15.可选地，该调光器设置在led灯的电源适配器中。
16.可选地，所述信号合成处理模块包括分压单元和控制单元，其中：所述分压单元一端接地，另一端作为所述调光器的负极，所述控制单元用于控制所述分压单元进行分压或使所述分压单元被旁路。
17.可选地，所述分压单元包括二极管组，该二极管组由多个相同极性方向串联的二极管构成，其中首位二极管的正极和末位二极管的负极分别是所述二极管组的输入端和输出端；所述控制单元包括晶闸管，所述晶闸管输入端与所述二极管组的输出端连接，所述晶闸管输出端与所述二极管组的输入端连接，所述晶闸管控制端用于与所述调光信号生成模块的输出端连接；所述控制单元经由所述晶闸管的输入端和输出端串联在所述电源适配器中的电源转换电路向所述led灯的供电回路中。
18.可选地，所述调光信号生成模块中还包含信号隔离单元，其输出端与所述控制驱动电路的输入端连接，输入端用于接收所述调光指令。
19.可选地，所述控制码中包含数据码，该数据码用于使所述led灯根据所述数据码对自身的亮度和/或色温进行控制。
20.可选地，所述控制码中包含确认码和数据码，用于使所述led灯根据所述确认码，确认进入控制阶段，然后根据所述数据码对自身的亮度和/或色温进行控制。
21.可选地，所述控制码中包含地址码和数据码，用于使所述调光器所连接的多个led灯中的各个led灯根据所述地址码确定自身是否受控，若是则根据所述数据码对自身的亮度和/或色温进行控制。
22.可选地，所述控制码中包含确认码、地址码、和数据码，用于使所述多个led灯根据所述确认码，确认进入控制阶段，然后根据所述地址码确定自身是否受控，若是则根据所述数据码对自身的亮度和/或色温进行控制。
23.根据本发明的又一方面，提供了一种led灯。本发明的led灯中设置有本发明所述的调光器。
24.根据本发明的又一方面，提供了一种led灯系统。本发明的led灯系统，包含本发明所述的调光器，并且包含多个led灯。
25.根据本发明的技术方案，在通常的直流供电信号的基础上添加由高低电平组成的调光指令，使led灯能够根据该调光指令来调节自身的亮度和/或色温。上述的添加可以由本发明实施方式中的调光器来实现，该调光器可以设置在led灯的电源适配器中，或者设置在led灯内。因此采用本发明实施例的技术方案，一方面能够使现有的不具备调光功能的led灯在不改变自身结构的情况下能够实现调光，另一方面有助于更方便地进行多个并联的led灯的调光控制。
附图说明
26.附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
27.图1是根据本发明实施方式的控制led灯的方法的示意图；
28.图2是根据本发明实施方式的调光器的基本结构的示意图；
29.图3是根据本发明实施方式的调光器的一种具体电路结构的示意图；
30.图4是根据本发明实施方式的适配器的一种具体电路结构的示意图；
31.图5是根据本发明实施方式的供电信号的波形的示意图；
32.图6是根据本发明实施方式的控制晶闸管的信号波形的示意图；
33.图7是根据本发明实施方式的输出信号的波形的示意图；
34.图8是根据本发明实施方式的led灯的电源模块的示意图。
具体实施方式
35.本发明提出了一种led照明系统、led调光器及调光控制方法，以解决背景技术中提到的问题以及上述问题。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。下列本发明各实施例的叙述仅是为了说明而为例示,并不表示为本发明的全部实施例或将本发明限制于特定实施例。
36.图1是根据本发明实施方式的控制led灯的方法的示意图。如图1所示，电源适配器中的调光器接收供电信号并且接收调光指令，以及依据所述调光指令调变供电信号已产生输出信号(或可称为将二者合成处理为输出信号)。这里的供电信号是由外部供电(例如交流市电)转换得到的直流电，为恒定直流，即不包含高低电平的直流电。这里的调光指令会被转换为包含有控制码的调光信号，该控制码由具有特定次序高/低电平的方波所形成，用于向led灯提供控制方式。led灯接收上述的输出信号，一方面，上述输出信号中的直流分量能够提供用于驱动led灯发光的电能，另一方面，led灯根据该输出信号中的控制码所提供的控制方式，对自身进行控制，主要是控制自身的亮度和色温，或二者之一。
37.因为改变led单元的驱动电路所输出的电流强度，能够调节led灯的亮度，所以，本发明实施方式中，根据上述的调光信号中的控制码，可以是将一个亮度信息/电流强度信息按预先设定的对应规则转换而成的，例如10％的最高亮度对应至控制码“001”、50％的最高亮度对应至控制码“010”、100％的最高亮度对应至控制码“100”等。其中，所述led灯在接收到上述带有控制码的输出信号时，会从输出信号中解调出控制码所对应的亮度信息，使得led灯内部的驱动模块可以根据所述亮度信息来调整运作(例如调整功率开关的占空比)，就实现了利用上述的调光指令来调节led灯的亮度。对于具有3个色彩分量的led灯，在调节色温时调节不同分量的led灯的亮度即可。
38.控制码的具体内容，优选地可以是包含确认码、地址码、和数据码。确认码的作用是使led灯确认进入控制阶段。因为存在种种原因可能使供电信号发生突变或偏移，使电平发生变化，为避免led灯误认为这是在进行控制，可采用波形明显区别于突变或偏移产生的波形的高低电平所表达的确认码来加以确认，例如确认码是101010，即交替的一串高低电平，或者其他高低电平的组合。
39.地址码的作用是从多个led灯中选择一个或多个需要控制的led灯。例如共有10个led灯并联，则每个led灯有固定的地址编号，需控制第1个灯，则地址码可以是0000000001。又如需控制第1，3，5，7，9个灯，则地址码可以是0101010101。led灯中的电路根据本led灯中的地址编号(即第1个灯编号为0，第2个灯编号为1，第n个灯编号为n-1)，识别控制码中该编号的位是否为1(例如0000000001是第0位为1)，若是则认为目前要控制本led灯。识别的一个简单方式是用自身的编号组成对应的10位二进制数，例如第1个灯为000000001，第2个灯为0000000010，然后和地址码进行“与”运算，若结果为非零，即认为目前要控制本led灯，若结果为零即认为目前不对本led灯进行控制。
40.如前所述，改变led单元的驱动电路所输出的电流强度，就可以改变led灯的亮度。为此，控制码中的数据码的作用就是提供该电流强度的指示。可以是预先设置各个数据码与各个电流强度的一个对应关系，led灯根据该对应关系，找到数据码所对应的电流强度，据此调节led单元的驱动电路所输出的电流强度。
41.如果外部供电的稳定性较好，或者采用一些外部设备使led灯的供电较为稳定，那么也可以不需要采用确认码。另外，如果针对单个的led灯进行控制，那么也可以不需要地址码。
42.图2是根据本发明实施方式的调光器的基本结构的示意图。如图2所示，本发明实施方式的调光器20主要包括调光信号生成模块21和信号合成处理模块22。调光信号生成模块21用于接收上述的调光指令，并且将调光指令转换为搭载有所述控制码的调光信号；信号合成处理模块22用于利用调光信号对供电信号进行调变，以产生输出信号；或可说是将供电信号和调光信号合成处理为输出信号。
43.因为调光信号所包含控制码是由具有特定次序高/低电平的方波所形成，所以在本发明实施方式中，采用交替地通过和旁路一个能够降压的阻抗线路，即可实现电平的高低变化。根据对led灯的实际显示效果的需要，事先确定出控制方式，例如按某种时序控制单个led灯的点亮和熄灭，又如按某种规律控制多个led灯的点亮方式。该控制方式同样可以表达为0/1串，保存在存储装置中，在led灯运行时从该存储装置中读取，从而形成上述的调光信号。
44.以下结合具体的电路实例，对本发明实施方式的技术方案作进一步说明。图3是根据本发明实施方式的调光器的一种电路结构的示意图。如图3所示，外部调光指令给到调光信号生成模块21，经转换为带有控制码的调光信号s1，并且给到信号合成处理模块22中的控制单元。信号合成处理模块22中的分压单元串接在调光器的供电路径上。具体的电路结构例如图4所示，图4是根据本发明实施方式的适配器的一种具体电路结构的示意图。在图4中，信号合成处理模块中的分压单元41一端接地(gnd)，另一端作为调光器的负极(dc-)。信号合成处理模块中的控制单元42的作用是控制分压单元41进行分压或使该分压单元被旁路。
45.图4同时示出了分压单元41和控制单元42的一种可选的具体结构。如图4所示，分压单元41中的二极管d2、d3、d4以相同极性方向串联，形成二极管组，该二极管组的输入端是二极管d4的正极，输出端是二极管d2的负极。控制单元42中的晶闸管q1的输入端与上述二极管组的输出端连接，晶闸管q2的输出端与上述二极管组的输入端连接。该晶闸管q2的控制端用来接收调光信号。可以看出，若晶闸管q2关闭，则二级管组被串入调光器的供电回路；若晶闸管q2导通，则二级管组被旁路，从而位于上述供电回路之外。可根据需要适当选择晶闸管q2的类型，只要它能够实现根据调光信号控制自身关闭或导通，使二极管组串入调光器的供电回路或被旁路即可。
46.图5是根据本发明实施方式的供电信号的波形的示意图。根据上文的说明，利用晶闸管q1的通断来控制二极管组上的压降，具体而言，当s1为高电平时，晶闸管q1导通，因导通压降几乎为0，因此调光器的输出端32所输出的信号基本上与输入的直流信号u1相同。该u1即为外部供电例如交流市电经电源转换电路整流后的信号，其波形如图5所示，为一条水平线，即恒定的直流。当s1为低电平时，晶闸管q1关断，回路的电流依次通过二极管d4、d3、d2回到gnd，因为二极管的导通压降为0.7v左右，所以3个二极管构成分压单元，共分压约2v，调光器的输出端32的输出电压为u1-2v。
47.从以上的描述可以看出，分压单元41和控制单元42将电源转换电路的输出与调光信号进行了合成，这样就使得输出端32的输出电平能够呈现高低电平的变化。以下结合波形图的示例，对于信号的合成处理做进一步说明。
48.图6是根据本发明实施方式的控制晶闸管的信号波形的示意图。如图6所示，施加到晶闸管q1基极的信号s1中，例如包含有确认码01010101、地址码10011011、数据码11101100。码之间设置等待时间。经上述的电路处理之后，输出端32的波形如图7所示，图7是根据本发明实施方式的输出信号的波形的示意图。从图7可以看出，电压为80v的u1在经过3个二极管的分压或旁路之后，高电平仍为80v，低电平约为78v，即上述的分压约2v。
49.可以看出，此时输入到led灯的信号，不再是简单的直流电，而是包含了确认码、地址码和数据码作为控制信号。当led灯检测到输入端的8位确认码，在等待一段时间后，接收8位地址码，如果此8位码和本身的地址匹配，等待一端时间后接收8位数据码，然后根据所接受的数据码经过解调电路的翻译，由led灯电源模块中的驱动电路与解调电路等部件对灯的亮度/色温进行调节(图中右端示出多个led灯，在实现中也可以是单个led灯)。具体参见图8，图8是根据本发明实施方式的led灯的电源模块的示意图。
50.如图8所示，电源模块80连接至图3或图4中的输出端32，其中包含整流电路81、滤波电路82、驱动电路83、解调电路84。对于有些led灯来说，灯具外部有电源适配器，那么上述的整流电路81、滤波电路82也可以设置在电源适配器中，电源模块80中可不包含或仍保留整流电路81、滤波电路82。解调电路84可以采用集成电路来实现，其对输出端32中包含的控制信号进行解调翻译，提供驱动电路83的参考电压，驱动电路83根据该参考电压调节灯的亮度/色温。
51.如果用户不控制上述的亮度、色温，则led灯仍按传统方式运行。即led灯有两种运行方式，为此可以在输出端32处设置切换开关(图中未示出)来实现用户控制或不控制led灯的亮度及色温，若用户选择控制，则切换开关是将外部供电信号导入整流电路81(若无整流电路81则直接导入驱动电路83)；反之则导入解调电路84。不论是否调整led灯的亮度及
色温，都仍由驱动电路来驱动led模块。
52.本发明实施方式的调光器也可以设置在led灯的电源适配器中，该电源适配器的一个功能是将交流电转换为直流电。这样，现有的led灯只需采用设置有本发明实施方式的调光器的电源适配器，即可以方便地进行亮度/色温的调节。对于新生产的led灯，也可以将该调光器设置在led灯内。对于具有多个led灯的led灯系统，也可以将本发明实施方式的调光器设置在led灯的电源适配器中。在这种情况下，外部的调光指令需要包含地址码，以选择受控的led灯。
53.根据本发明实施方式的技术方案，在通常的直流供电信号的基础上添加由高低电平组成的调光指令，使led灯能够根据该调光指令来调节自身的亮度和/或色温。上述的添加可以由本发明实施方式中的调光器来实现，该调光器可以设置在led灯的电源适配器中，或者设置在led灯内。因此采用本发明实施例的技术方案，一方面能够使现有的不具备调光功能的led灯在不改变自身结构的情况下能够实现调光，另一方面有助于更方便地进行多个并联的led灯的调光控制。
54.因为是由用户选择自己喜好的led灯的亮度、色温，所以初始的调光指令由用户给出，具体方式可以是通过遥控器上的按键来选择led灯以及亮度、色温等，也可以是通过手机app的人机界面进行上述选择。对于亮度的选择，可以是选择最大亮度的百分数，可分成固定的若干档位或直接输入百分数值；色温可提供若干档位供用户选择。将用户的选择通过一个调变电路的处理以生成图3中的外部控制信号。
55.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。