用于管状发光二极管的控制电路的制作方法

用于管状发光二极管的控制电路


背景技术：

1.通常，使用管状发光二极管(tubular light emitting diode,tled)灯的“未接线”端进行控制仅适用于零伏至十伏调光。也就是说，在简单性、成本、性能和可控性选项方面，传统的“有线控制”输入方法已达不到“智能管(smarttube)”改装的要求。
2.电力线通信系统通常通过将调制载波信号添加到布线系统来操作。不同类型的电力线通信使用不同的频带。由于配电系统最初旨在以50hz或60hz的典型频率进行交流(alternating current，ac)电的传输，电源线电路承载更高频率的能力有限。因此，传播问题是每种类型的电力线通信的限制因素。


技术实现要素：

3.根据一个方面，一种用于管状发光二极管(tled)灯的控制电路可以包括：输入检测电路，输入检测电路被配置为基于所述输入信号的特性从输入信号中检测所期望的控制类型，并生成输出信号；数字控制电路，数字控制电路被配置为根据数字照明协议控制操作；以及模拟控制电路，模拟控制电路被配置为根据与所述输入信号相关联的电压来控制操作。所述数字控制电路可以基于所述输出信号被启用或禁用。所述模拟控制电路可以基于所述输出信号被启用或禁用。
4.控制电路可以包括微控制器，微控制器被配置为接收来自所述输入检测电路的输出信号。输入检测电路可以基于来自包含延迟的所述输入信号的三端双向可控硅开关triac分量，检测triac控制，作为所期望的控制类型。输入检测电路可以基于来自包含方波形的所述输入信号的数字分量，检测数字控制，作为所期望的控制类型。输入检测电路可以基于来自所述输入信号的模拟分量，检测模拟控制，作为所期望的控制类型。控制电路可以包括电压保护电路，电压保护电路被配置为将输入信号传递到输入检测电路。电压保护电路可以包括交流(ac)到直流(direct current，dc)转换器。
5.输入检测电路可以包括具有阳极端、阴极端、第一开关和第二开关的发光二极管led(light emitting diode，led)。二极管的阴极端可以连接到第一开关，二极管的阳极端可以连接到来自电压保护电路的输入信号线路，第一开关可以在分压器的电压输出端和连接到所述电压保护电路的分压器的一端之间切换。数字控制电路可以包括开关和具有阳极端和阴极端的发光二极管(led)。开关可以通过输入检测电路连接到输入信号，并且连接到去往电压保护电路的输出信号。模拟控制电路可以包括具有第一组绕组和第二组绕组的变压器。第一组绕组可以连接到来自微控制器的模拟启用信号线路。第二组绕组的第一端可以连接到提供输入信号的输入信号线路。第二组绕组的第二端可以连接到开关，所述开关可以连接到用于控制电路的线路输出信号线路。
6.根据一个方面，一种用于管状发光二极管(tled)灯的控制电路可以包括：输入检测电路，输入检测电路被配置为基于所述输入信号的特性从输入信号中检测所期望的控制类型，并生成输出信号；数字控制电路，数字控制电路被配置为根据数字照明协议控制操作；模拟控制电路，模拟控制电路被配置为根据与所述输入信号相关联的电压来控制操作；
以及电压保护电路，电压保护电路被配置为将输入信号传递给输入检测电路。数字控制电路可以基于所述输出信号被启用或禁用。模拟控制电路可以基于所述输出信号被启用或禁用。
7.控制电路可以包括微控制器，微控制器被配置为接收来自所述输入检测电路的输出信号。输入检测电路可以基于来自包含延迟的所述输入信号的triac分量，检测triac控制，作为所期望的控制类型。输入检测电路可以基于来自包含方波形的所述输入信号的数字分量，检测数字控制，作为所期望的控制类型。输入检测电路可以基于来自所述输入信号的模拟分量，检测模拟控制，作为所期望的控制类型。电压保护电路可以包括ac到dc转换器。
8.根据一个方面，一种用于管状发光二极管(tled)灯的控制电路可以包括：输入检测电路，输入检测电路被配置为基于所述输入信号的特性从输入信号中检测所期望的控制类型，并生成输出信号；数字控制电路，数字控制电路被配置为根据数字照明协议控制操作；模拟控制电路，模拟控制电路被配置为根据与所述输入信号相关联的电压来控制操作；以及微控制器，微控制器被配置为接收来自所述输入检测电路的输出信号。数字控制电路可以基于所述输出信号被启用或禁用。模拟控制电路可以基于所述输出信号被启用或禁用。
9.输入检测电路可以基于来自包含延迟的所述输入信号的triac分量，检测triac控制，作为所期望的控制类型。输入检测电路可以基于来自包含方波形的所述输入信号的数字分量，检测数字控制，作为所期望的控制类型。输入检测电路可以基于来自所述输入信号的模拟分量，检测模拟控制，作为所期望的控制类型。
附图说明
10.图1是根据一个方面的用于管状发光二极管(tled)灯的控制电路的示例性图。
11.图2是根据一个方面的用于管状发光二极管(tled)灯的控制电路的示例性框图。
12.图3是根据一个方面的用于管状发光二极管(tled)灯的控制电路的示例性框图。
13.图4是根据一个方面的用于管状发光二极管(tled)灯的控制电路的示例性框图。
14.图5是根据一个方面的用于管状发光二极管(tled)灯的控制电路的示例性框图。
15.图6是根据一个方面的用于管状发光二极管(tled)灯的控制电路的示例性框图。
16.图7是根据一个方面的用于管状发光二极管(tled)灯的控制电路的示例性框图。
17.图8是根据一个方面的用于管状发光二极管(tled)灯的控制电路的示例性电路图。
18.图9是根据一个方面的用于管状发光二极管(tled)灯的控制电路的示例性电路图。
具体实施方式
19.图1是根据一个方面的用于管状发光二极管(tled)灯的微控制器110驱动的控制电路210的示例性图100。如图1所示，tled包括控制电路210，该控制电路210被添加到建筑物的布线中，其包括墙壁开关、至墙壁开关的线路连接、至墙壁开关的中性连接以及至tled灯的线路隔离多输入(line-isolated multi-inputs，limi)，例如limi-1和/或limi-2。根
据一个方面，如果多个灯或led以如图1所示的方式连接，则每个灯以相同方式实现。例如，四个不同的灯可以通过相同的两条线进行相同的控制。此外，虽然本文描述了数字控制，但也考虑了其他数字控制技术，例如颜色变化。
20.在单端供电led改装管中可用的两个无供电引线可用于输入各种控制信号。对于一般控制，led管的供电引线还可以包含对传统切相调光角、传统电力线路通信或定制电力线路控制的响应。led管还可以配备有用于蓝牙或wi-fi控制的射频(radio frequency,rf)收发器。控制信号可以是模拟(例如，0-10v)或数字可寻址照明接口(digital addressable lighting interface，dali)。模拟信号通常编码单个功能(例如，调光或其他控制)，而数字信号可以对负载的各种命令(例如，调光、颜色控制、区域、紧急闪烁等)进行编码。在这方面，控制电路210可以利用“开路”引脚来进行灯的控制，例如提供0-10v控制输入。
21.同样，控制电路210可以在改装安装中利用“未使用的”tled电源引脚来为模拟和数字控制信号提供控制兼容性。控制电路210可能适合在改装应用中使用现有控制。
22.tled改装灯通常具有四个电源输入引脚，这些电源输入引脚为要更换的荧光管或较旧的tled管提供机械兼容性。通常，仅使用两个引脚为tled灯提供电力。接线为“单端供电”改装的tled灯例如具有两个电源引脚(即开关线路和中性线路)和两个电气“开路”引脚。
23.这两个引脚可用于其他公共控制信号，例如dali或3线相位控制。然而，只有两条线可用于控制。然而，控制信号在电压电平和时序上都可能不同。以0-10v类型系统为例，控制可以是具有由智能灯产生的0-10伏直流电的无源可变电阻；在3线相位控制中，电压可以是线路频率下峰值高达正负400伏的交流电。dali或数字信号通常可能在16v左右。此外，它们可以在任一方向接线，因此输入电路应理想地适用于任一极性。
24.因此，可能需要一种“智能”tled灯，该灯与多种控制装置一起操作，同时仅使用两个输入引线。本文描述的控制电路210能够实现这种操作。内置在“智能”tled中的微控制器110和灯控制电路可以相应地解释控制信号。在这方面，控制电路210可以提供接口以实现信号兼容性。
25.图2是根据一个方面的用于tled灯的控制电路210的示例性框图。如图2所示，微控制器110可以结合控制电路210一起实现并且与控制电路210电连接和/或由控制电路210驱动，控制电路210可以提供数字调光、模拟调光、数字控制、模拟控制、三端双向可控硅开关(triac)调光、triac控制等。如图2中的虚线框所示，微控制器110和控制电路210之间的电气连接可以通过隔离的控制信号进行电气隔离。例如，电气隔离(例如，在控制电路210和微控制器110之间)可以通过光耦合器和/或变压器来实现。然而，可以实施任何其他的电气隔离方式。隔离可以由用于模拟信号的变压器和用于数字信号的光耦合器来处理。控制信号可以激活led，并且光感受器可以在控制器端接收信号。微控制器110可以电气连接到电源、亮度控制器和/或其他电路(例如滤波电路或整流电路)。
26.图3是根据一个方面的用于tled灯的控制电路210的示例性框图。控制电路210可以包括电压保护电路302、输入检测电路304、数字控制电路306和模拟控制电路308。电压保护电路302可以被配置为将输入信号(例如，图3中的( ))传递到输入检测电路304。电压保护电路302可以包括ac到dc转换器。输入检测电路304、数字控制电路306和模拟控制电路308可以将一个或更多个电气信号传送到微控制器110和/或从微控制器110传送。根据一方
面，控制电路210可以包括微控制器110。
27.输入检测电路304可以被配置为基于输入信号的特性从输入信号(例如，经由来自电压保护电路302的输入信号线路)检测所期望的控制类型并生成输出信号，该输出信号可以是经由数据入信号线路到达微控制器110的数据入信号。这样，微控制器110可以被配置为接收来自输入检测电路304的输出信号。微控制器110可以从实际的、预期的线入、线出/中性连接获取电力。这种实际的、预期的线入、线出/中性连接不同于与电压保护电路302相关联的固定装置线入、中性/线出连接。在这方面，本文所述的线入、中性/线出连接指的是线入，固定装置中性/线出连接。
28.根据一方面，输入检测电路304可以基于来自包含延迟的所述输入信号的triac分量来检测三端双向可控硅开关控制，作为期望的控制类型。换言之，triac控制特性是线路电压被暂时切断为0v。切断的持续时间可以对应于全部输出的百分比。例如，如果电压的截止值为10％，则输出可能是最大亮度的90％。输入检测电路304可以基于来自包括方波形或其他类似波形的输入信号的数字分量来检测数字控制，作为期望的控制类型。输入检测电路304可以基于来自输入信号的模拟分量来检测模拟控制，作为期望的控制类型。
29.数字控制电路306可以被配置为根据数字照明协议控制操作。数字控制电路306可以基于经由来自微控制器110或输入检测电路304的数据输出信号线路的输出信号或数据输出信号被启用或禁用。
30.模拟控制电路308可以被配置为根据与输入信号相关联的电压来控制操作，该电压沿着模拟输入信号线路传递到微控制器110。模拟控制电路308可以以这种方式基于来自输入检测电路304的输出信号来被启用或禁用。
31.根据一个方面，微控制器110可以对不同类型的控制执行一系列检查。例如，微控制器110可以针对首先线路电压，其次triac控制，再次数字控制，最后模拟控制，通过分析输入信号的特性来检查所期望的控制类型。这可能是因为模拟控制电路308可以实施其自己的电压保护电路302，因为模拟可能是微控制器110检查的最后一个场景。在这点上，微控制器110可以确保不存在高电压。当微控制器110没有检测到高电压时，电压保护电路302可以禁用与模拟控制电路308相关的保护。
32.这样，本文所述的用于tled灯的控制电路210可以提供许多优点。例如，控制电路210可以通过多个有线调光和颜色调整能力来提供“控制”，利用已经就位的控制接线为系统提供简单的控制更新选项，利用现有的有线控制为现有建筑物提供便宜且易得的可调光和昼夜可用能力，在保持高功率因数和低总谐波失真(total harmonic distortion，thd)的同时实现调光和颜色调整，利用现有的控制布线和控制系统，在具有2线或3线电气系统的建筑物中操作，并且在120v至277v之间具有通用电压兼容性，从而减少任何更新需求。此外，安装也很简单，例如将现有的控制接线连接到无线tled插座。
33.此外，与使用无线通信协议的其他照明控制不同，有线系统是“网络安全的”，没有日益常见的网络安全黑客攻击和风险。有线控制系统保持电力线路的完整性。例如，与电力线路相位调光不同，电力线路可以作为正弦源和led管负载操作。电力系统可以同时表现出高功率因数和低thd，从而使其成为商业建筑、学校和医院的理想选择。因此，控制电路210可以用作智能tled灯的照明控制输入(例如，作为调光器电路提供调光或颜色调谐)。这种方法与同一电力电路上传统单端供电led灯的操作(但除此之外，不一定是控制)兼容。
34.现在根据各种操作条件(例如反向灯、triac控制模式、数字控制模式、模拟控制模式等)下的电压保护电路302、输入检测电路304、数字控制电路306、模拟控制电路308、以及微控制器来描述图3-图9。
35.如图3-图4所示，去往或来自微控制器110的输入和输出(i/o)可以与灯的另一端电气隔离。图4是根据一个方面的用于tled灯的控制电路210的示例性框图。在某些情况下，可以反向插入灯。在这种情况下，输入电力只有一个连接，但它是反向的。虽然这对于反向插入的灯可能是不可取的，但是微控制器110没有电力。线入、电压保护电路302、输入信号和输入检测电路304是可操作的，因为它们不需要微控制器110支持来操作。由于微控制器110未通电，数字启用和模拟启用信号线路被禁用或打开，因此在线路电压情况下灯不会亮起。假设微控制器110以某种方式有电，则数字启用402和模拟启用404信号线路被禁用，因此控制电路210可能不会发生损坏，有效地禁用数字控制电路306和模拟控制电路308。
36.图5是根据一个方面的用于tled灯的控制电路210的示例性框图。使用triac控制，在triac控制期间，线路电压可以是标准线路电压或预定线路电压。这里，微控制器110可以通电，输入过程可以包括使用输入检测电路304检测线路电压。当输入检测电路304确定存在输入信号的triac分量时，意味着输入检测电路304正在暂时关闭(例如几毫秒)，微控制器110启用triac控制模式，因为线入或输入信号可以通过输入检测电路304传递到微控制器110。与triac控制相关的延迟可以通过输入信号线路提供，输入信号线路可以穿过输入检测电路304和电压保护电路302到达微控制器110。不管是保持高还是保持低，线入都可以指示期望的亮度水平。在这种情况下，数字启用502和模拟启用504信号线路也被禁用或打开，有效地禁用数字控制电路306和模拟控制电路308。
37.图6是根据一个方面的用于tled灯的控制电路210的示例性框图。在这种情况下，存在电压(即，d 和d-)。在d 和d-接反的情况下，电压保护电路302提供反极性保护。在d 和d-翻转的情况下，电压保护电路302为开路并关闭一切，从而防止反极性被施加到输入检测电路304、数字控制电路306、模拟控制电路308和微控制器110中的任何一个。
38.参考输入信号，(d )进来，经过电压保护电路302，进入输入检测电路304，输入检测电路304判断输入信号指示期望的数字控制。该信息可以被中继到微控制器110，并且微控制器110可以确认数字控制分量，并且启用数字控制电路306。输入检测电路304可以将数字信号(d )传递给数字控制电路306(通过电压保护电路302、输入检测电路304和微控制器110)，数字启用线路602是有源数据输出信号线路，而模拟启用504信号线路被禁用或打开，有效地禁用模拟控制电路308。
39.图7是根据一个方面的用于tled灯的控制电路210的示例性框图。在这种情况下，模拟电压作为线路输入或输入信号(a )。模拟电压的一个特性是模拟电压可以保持恒定。在这点上，输入检测电路304可能检测不到阈值变化量。此外，模拟电压可能低于阈值电压。在这点上，输入检测电路304可以将模式设置为模拟控制模式。微控制器110可禁用数字禁用线路702以打开和闭合模拟启用开关704，从而使输入信号(a )的电压通过电压保护电路302、输入检测电路304和微控制器110后直接驱动模拟控制电路308。
40.图8是根据一个方面的用于tled灯的控制电路210的示例性电路图。如所讨论的，电压保护电路302可以包括或者可以是ac到dc转换器。
41.输入检测电路304可以包括具有阳极端和阴极端、第一开关804和第二开关806的
发光二极管(led)802。led 802的阴极端可以连接到第一开关804，led 802的阳极端可以连接到来自电压保护电路302的输入信号线路，并且第一开关804可以在分压器的电压输出端和连接到所述电压保护电路的分压器的一端之间切换。第二开关806可以连接到来自微控制器110的信号线路中的数据和地面(gnd)808。led 802和第二开关806用作光耦合器并且被绘制以说明本文讨论的电气隔离。参考图9，第一开关804可以表示q740和q741两者的组合，并且该组合是控制q741的分压器，q741控制确定数据_接收(data_recv)的q740。从输入检测电路304角度来看，分压器确定的data_recv。
42.数字控制电路306可以包括开关812和具有阳极端和阴极端的led 814。开关812可以通过输入检测电路304连接到输入信号，输出信号连接到电压保护电路302，并且分压器的一端连接到电压保护电路302。led 814可以连接到来自微控制器110的数据输出信号线路和地面816。
43.根据一个方面，参考图9，开关812和led 814表示u730(也是光耦合器)，u730示出电气隔离。
44.模拟控制电路308可以包括具有第一组绕组822和第二组绕组的变压器。第一组绕组822可以连接到来自微控制器110的模拟启用信号线路和地面838。虽然分别编号，但808、816和838是同一地面参考。第二组绕组的第一端可以连接到经由二极管836提供输入信号的输入信号线路。第二组绕组的第二端可以连接到的开关834，开关834可以连接到控制电路210的线路输出信号线路。电容器828可以位于第二组绕组的第一端和二极管836与第二组绕组的第二端和开关834之间。
45.在模拟侧，存在驱动源。第一组绕组822可以是使用磁耦合的部件，这意味着将存在ac信号。根据图8，二极管836和线路输出之间的电压控制开关834。因此，驱动源是模拟启用。当开关834作为断开开关操作时，二极管836提供高压保护。
46.第二组绕组和电容器828用作储能或谐振电路。由于源功率可能很小，因此该谐振电路可能很有用。电容器828可以使其端子两端的电压不断地交变。这借助二极管836以及来自第一组绕组822的感应交流电压来辅助。
47.图9是根据一个方面的用于tled灯的控制电路210的示例性电路图。d720-d723可以作为电压保护电路302(ac-》dc转换器)。
48.可以为输入检测电路304实现以下逻辑表：
[0049][0050]
6.5和9.5之间的未计算间隙可能是滞后。
[0051]
这就是输入检测的工作原理。如果信号是线路电压，则每次电压上升和下降到该范围时，微控制器都可以检测到120hz(即ac整流)重复脉冲。对于三端双向可控硅开关，微控制器可以检测到60hz。对于数字，脉冲可能比120hz快得多。dali可以是1200波特，即1.2khz。最后，对于模拟，脉冲可能不存在或可能停留在逻辑1。
[0052]
对于数字输出，当不接收数据时，控制_引脚_正(control_pin_plus)可以保持高(例如，22.5v)。要响应于消息，可以切换到数据_输出(data_out)。这涉及到3个开关，q731、u730和q730。可以为数字控制电路306实现以下逻辑表：
[0053][0054]
数据反转是因为当q730接通时，这通过r733将控制_引脚_正(control_pin_plus)短路到控制_引脚_负(control_pin_minus)，这是dali的预期设计，但可以适用于为该行为适当设计的任何东西。
[0055]
关于模拟，方波0_10v_驱动(0_10v_drive)信号在c701两端创建一个ac源。ac源在tr701两端感应电压，在tr701的s侧产生ac电压。tr701的s侧的电压可能足以接通q710(q710无限期保持开启)。当q710接通时，这会消除开路，从而使电路负载下降。电路可以从控制_引脚_正/控制_引脚_负(control_pin /-)之间的电阻(该电阻将是灯开关或其他控制的一部分，未示出)负载下降。随着电路负载下降，这会导致tr701的p侧的电压发生可测
量的变化。tr701的p侧的电压变化可以通过r702和c702滤波。0_10v_模数转换(0_10v_adc)可以是滤波后的电压，可以由微控制器(110)对滤波后的电压进行采样或测量。
[0056]
应当理解，各种上述披露和其他特征和功能，或者它们的替代物或变体，可以合意地组合成许多其他不同的系统或应用。此外，本领域技术人员随后可以在其中做出各种目前未预见或未预料到的替代、修改、变化或改进，其也旨在被以下权利要求所涵盖。