变极驱动方法和运用变极驱动方法的变极调光装置的制作方法
专利名称：变极驱动方法和运用变极驱动方法的变极调光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种采用极性变换方式驱动负载的方法，和运用该方法实现LED调光的变极调光装置。
背景技术：
照明灯具的调节集中在对其光通输出和色温上，根据不同场合不同时间等需要，调节照明灯具的光色，使其符合照明要求。LED光源可控性高的的特点，在调光的领域具有相当大的应用潜力，当LED光源得到长足发展后，对运用LED光源的灯具进行光色调节，已经具有多种多样的方式，比如第一种是可控硅调光方式，通过匹配的调光器对含有可调驱动器的LED灯具进行操作。此为LED灯具调光比较主流的方法，这种方式相对较成熟，已经获得广泛运用，但其 具有一些缺陷，比如效率低、干扰大、谐波大、噪音较大的问题，特别地还具有使光源闪烁的隐患。第二种是红外遥控方式，通过在LED灯具上设置红外接收机来控制驱动器，并运用额外的遥控器进行遥控；这种方式一般只能ー对一地进行控制，而且，从红外线的特点可知其控制距离较短，存在接收角度限制，而且容易受到干扰。第三种是射频遥控方式，通过类似红外方式的遥控和接收装置实现无线的调光操作。这种方式成本较高,而且稳定性不好,容易受到干扰。第四种是用有线通信的方式，铺设额外的信号线连接各个终端灯具，比如采用DALI系统的光色调节方案；这种方式控制比较精确，但需要额外的信号线，増加了安装成本，而且其通信和控制系统需要额外涉及，比较复杂。综上，对于照明灯具光色稳定调节的需求，总是需要避免上述列举的隐患，但现有的这些方法难以周全。所以，如何地设计光色调节系统及方法，使之具有简洁、可靠、抗干扰、高效的综合优点，是LED照明光色调节系统设计的必然需求。
发明内容
针对上述LED照明光色调节设计的必然需求，本发明提出ー种变极调光方法和运用此变极调光方法的变极调光装置，其技术方案如下变极驱动方法，其方案是对单相交流形式的一输入功率信号进行处理，获得三种平均功率相同的、具有不同极性特征的输出功率信号予以输出，分别是第一极信号，为将所述输入功率信号进行全波整流得到直流者；第二极信号，为与所述第一极信号极性完全相反的直流者；以及交流信号，即不作处理的所述输入功率信号直接输出；其中，上述的三种输出功率信号被切换提取其中的ー种，从共用的ー输出端输出；所述输出端连接于終端，具有双端的形态；所述终端具有极性判断功能，依据上述三种所述输出功率信号中的至少两种来对应作出彼此不同的响应；同时所述输出端复用为所述终端的电源端。作为采用上述变极驱动方法的ー种变极调光装置，其技术方案如下ー种变极调光装置，它包括一变极开关和至少ー终端，其中所述变极开关包括—输入端，连接于单相交流形式的一输入功率信号；一整流桥，连接于所述输入端，具有将所述输入功率信号全波整流输出的直流端；以及 开关组，同时连通所述输入端、整流桥，具有ー输出端；此开关组可切換地使所述输出端输出ー输出功率信号，该输出功率信号按其极性特征包括以下三种信号中的至少两种，分别是与所述输入功率信号相同的一交流信号、来自所述直流端的一第一极信号和与所述第一极信号极性相反的第二极信号；所述终端包括ー变极检测模块，该变极检测模块连接所述输出端，依据所述输出功率信号的极性状态，得到不同的驱动信号，再输出至一驱动控制端；LED负载，连接所述驱动控制端，依据所述驱动信号的状态驱动其内部的LED模组，使其处于对应不同包括光通和/或色温的输出状态。作为以上本发明的ー些较佳实施例，可以在如下方面得到体现所述变极调光装置的一较佳实施例中，所述开关组包括双刀双掷的第一开关，该第一开关的两个公共端作为所述输出端；其中两个同相端连接于所述输入端，另两个同相端连接于所述直流端。所述变极调光装置的一较佳实施例中，所述开关组还包括双刀双掷的第一开关和第二开关；所述第一开关的两个公共端作为所述输出端；所述第二开关的两个公共端连接所述直流端；并且该第二开关的同相端各自与其内部另一子开关的反相端连接，构成双端的一换相端；所述第一开关的两个同相端连接于所述输入端，另两个同相端连接于所述换相端。所述变极调光装置的一较佳实施例中，所述变极检测模块将所述输出功率信号的电压部分进行检波，以判断其极性。所述变极调光装置的一较佳实施例中，所述变极检测模块包括一光耦，其输入端正向接入所述输出功率信号的回路。所述变极检测模块其驱动控制端输出的驱动信号为高低电平标示的选通信号；所述输出状态为与所述驱动信号对应的稳定的光通和/或色温。所述变极调光装置的一较佳实施例中，所述变极检测模块其驱动控制端输出的驱动信号为占空比持续变化的PWM信号或电平连续变化的幅度调制信号；所述LED负载对应地采用PWM调制方式或幅度调制方式驱动所述LED模组，所述输出状态包括与所述驱动信号对应的稳定的光通和/或色温，以及不断变化的光通和/或色温。该方案可以有两个方向的优选方案其一，所述驱动信号为占空比往复变化的PWM信号或所述幅度调制信号；所述输出状态处于光通和/或色温不断变化时，其变化形式为相应的往复变化。
其ニ，所述色温的变化方式为采用至少两组不同色温的LED负载；所述输出状态中，至少有ー个状态是该两组LED负载其各自的光通量具有不同的变化趋势，产生所混合的光通具有相应不同的色温。本技术方案带来的有益效果是I.变极驱动方法使终端的功率路径和控制路径得到完整的复用，也即，功率信号和控制信号一方面信号本身完全相 同，另ー方面其电流回路也相同；如此，使得输出端端ロ线完全省略额外的信号线，控制端和終端使用原有的电源线即可；其带载能力强，仅受限于传输途径的功率上限，并且信号強度佳，抗干扰能力好，通信距离远，具有调光、调色温方案的综合优势。2.在变极调光装置中，该变极驱动方法因为输出功率信号其平均功率相同，因此可以兼容传统照明灯具，甚至是其他类型的调光灯具，具有很好的适用性。3.光耦配合ニ极管检波的变极检测方式，使变极检测模块性能稳定、抗干扰能力強，同时可扩展性较好，适用于多个负载。4.运用了了变极驱动方法，使这种按键调光的方案优势得到充分的发挥，效果十分突出使整个循环调光的方案具有简单可靠的调光机构，成本较低，噪音小；5. “变极调光装置”可以实现用两个开关即可实现终端的光输出、色温循环无极变化，成本低、性能稳定，负载扩展性很好，操作非常简单、快捷。
以下结合附图实施例对本发明作进ー步说明图I是本发明“变极驱动方法”实施例一的流程图；该流程图展示了完整的变极驱动循环；图2是图I所示实施例一所对应的“变极调光装置”的一个模块结构图；并且展示了一些关键端ロ的波形；图3是本发明“变极调光装置”方案中，ー种变极开关模块10实现电路示意图；图4是本发明“变极调光装置”方案中，另ー种变极开关模块10实现电路示意图；图5是本发明“变极调光装置”方案中，ー种变极检测模块21的实现电路示意图；图6是本发明“变极调光装置”方案中，另ー种变极检测模块21的实现电路示意图；图7是本发明“变极调光装置”方案中，ー种LED负载22的模块图；图8是本发明“变极调光装置”方案的第一类结构示意图；图9是本发明“变极调光装置”方案的第二类结构示意图。
具体实施例方式实施例一如
图1，本发明“变极驱动方法”实施例一的流程图；该流程图展示了完整的变极驱动循环；而图2是图I所示实施例一所对应的“变极调光装置”的一个模块结构图；并且展示了一些关键端ロ的波形；结合此ニ图予以说明变极驱动方法和对应的装置，其处理的步骤为
信号发生步骤I :该步骤对单相交流形式的一输入功率信号D进行处理，比如単相正弦波交流电，经过开关组切換，分别获得三种输出功率信号，这三种输出功率信号的平均功率相同，而且具有的不同极性特征，分别是第一极信号A，为将所述输入功率信号D进行全波整流得到；第二极信号B,与第一极信号A极性完全相反,也是直流；和交流信号C，对输入功率信号D不作处理，直接输出；其中，上述的三种输出功率信号共用一双端形态的输出端12以控制終端20，并且，输出端12功能复用，成为终端的电源线。信号选择步骤2 :按照需要，经开关组14的切換，输出ー种输出功率信号；
信号转换步骤3 :已经选择的输出功率信号，从输出端12进入终端20，首先经过ー个变极检测模块21，该变极检测模块21对输出端12的输出功率信号的极性特征进行甄另O，因为上述三种信号彼此特征明显，很容易区别开来，所以，针对每一个输出功率信号，可以明确地从变极检测模块21输出ー个驱动控制信号，从驱动控制端23输出；信号接收步骤4 :该步骤中，LED负载模块22对上述的驱动信号响应，从而明确地工作于ー个特定输出状态；此输出状态可以是电參量不变的恒參量工作，比如LED负载模块22工作于某稳定光通稳定色温的状态；也可以使按照某參量变化的一变參量工作形式，比如LED负载模块22工作于一光通量逐步减弱的过程；输出判断步骤5 :该步骤用各种方式判断所需要的输出状态，比如LED负载模块22的光通、色温是否达到需求，若是则结束判断，若不是则需要继续回到信号选择步骤2重新调整；这个步骤通常会出现在LED负载模块22工作于按某參量变化的变參量工作模式，而常常需要人眼等的主观体验加以甄别；稳定工作步骤6 :该步骤不作任何调整，使电路按照稳定參量的输出状态输出。综上，从本发明的实施例一可以看出，此变极驱动方法具有以下的特点終端20的功率路径和控制路径得到完整的复用，也即，功率信号和控制信号一方面信号本身完全相同，另ー方面其电流回路也相同；如此，使得输出端12端ロ线完全省略额外的信号线，控制端和終端使用原有的电源线即可；其带载能力强，仅受限于传输途径的功率上限，并且信号強度佳，抗干扰能力好，通信距离远；特别地，在变极调光装置中，该变极驱动方法因为输出功率信号其平均功率相同，因此可以兼容传统照明灯具，甚至是其他类型的调光灯具，具有很好的适用性。实施例ニ 本发明的实施例ニ，是ー个可循环调节光输出的变极调光装置，简称“循环调光”的方案，该装置的模块结构图如图8所示；该“循环调光”的方案，包括一变极开关模块10和一終端20，其中变极开关模块10米用的是图3所不的变极开关方案,它包括一输入端11，一整流桥13和一开关组14,其中，整流桥13连接于输入端11，输入功率信号从输入端11进入全波整流后，从ー个直流端输出；开关组14包括双刀双掷的第一开关K1，该第一开关Kl的两个公共端aa’作为输出端12 ;其中两个同相端bb’连接于输入端11，另两个同相端cc’连接于直流端。本实施例ニ “循环调光”的方案，终端20具有变极检测模块21和LED负载22，本实施例采用了图5所示的变极检测模块21，此变极检测模块接入输出端12，采用了将输出功率信号的电压部分进行检波的形式，以判断其极性采用一光耦U1，其输入端串联了整流ニ极管D2，正向接入输出功率信号的回路；此变极检测模块21从输出端12接收到图2中所不的的第一极信号A时,通过U2向驱动控制端23输出ー个对应的驱动信号；此驱动信号乃是ー个占空比逐渐变化的PWM调制信号；本实施例的LED负载22形式如图7所示，驱动器25为PWM调制方式的DC-DC驱动器，通过调制端24驱动ー个完整的LED模组26。作为驱动器25的控制方式，可以用PWM占空比可调的形式，也可以是直流电幅度调制的方式，用幅度调制信号实现控制。本例中就采用了比较常见的PWM方式。综上，本实施例“循环调光”的变极调光装置，其工作原理如下输入端11接入市电，在第一开关Kl的切換下，输出端12可以得到两种不同的输出功率信号，当第一开关Kl连通同相端CC’时，输出端12是图2中的交流信号C，从而光耦Ul耦合此信号，向MCU模块U3输出，从而MCU模块U3明确判断，向驱动控制端23先输出ー个占空比逐渐变小的PWM信号，以至于驱动器25接收以后，控制LED模组26的光通量逐渐减小；MCU模块U3有ー个功能是当LED模组26的光通量小到最大值的10%时，此基础上驱动控制端23的PMW信号占空比变为逐渐増大，达到最大值再重复上述过程——如此可见，当第一开关Kl保持连通同相端cc’，则LED负载22中的LED模组26会循环(往复)地改变光通量，直至使用者满意为止，将第一开关Kl切換至同相端bb’，以至于光耦Ul耦合到图2中的第一极信号A，从而MCU模块U3其驱动控制端23的PWM信号占空比不再变化，即可使LED模组26保持已经得到的光通量稳定工作。可见，第一开关Kl可以用ー个非自锁的按键，运用了了变极驱动方法，使这种按键调光的方案优势得到充分的发挥，效果十分突出使整个循环调光的方案具有简单可靠的调光机构，成本较低，噪音小。光耦配合ニ极管D2的检波方式，使变极检测模块性能稳定、抗干扰能力强，距离远，同时可扩展性较好，适用于多个负载。
实施例三本发明的实施例三，是ー个可快速切換色温的变极调光装置，简称“切換色温”的方案，该装置的模块结构图如图9所示；与实施例一相比，结构差异主要在于LED负载22采用了两个，仍然是图7所示的形式；此两个LED负载22的色温不一样，一者具有高色温比如6400K的LED模组26，另ー为较低色温3500K者。并且，变极开关模块10采用图3的单开关形式，变极检测模块21仍采用图5所示的单光耦者，该实施例三“切换色温”方案的工作原理如下本实施例三中，变极开关模块10中按照Kl的状态，可以使输出端12具有图2中的交流信号C和第一极信号A两种形式的输出功率信号；这两种输出功率信号在变极检测模块21中，单光耦Ul可以得到不同的耦合結果，使MCU模块U3通过驱动控制端23驱动两个独立的LED负载22。此独立的两个LED负载22各自连接ー个驱动控制端23。MCU模块U 3对输出功率信号响应得到两个独立的驱动信号，此驱动信号为驱动控制端23两端各自输出高电平，如此，该驱动控制端23的两端就作为ー个选通端ロ，使两个独立的LED负载22选通工作，从而切换得到不同的色温输出。该功能同样以ー个第一开关K2实现，例如可以用自锁按键。其控制简単、稳定。
实施例四本发明的实施例四，是ー个双向调节光输出的变极调光装置，简称“双向调光”的方案，该装置的模块结构图如图8所示；在本实施例四“双向调光”方案中，变极开关模块10如图4所示，该方案的变极开关模块10，其开关组14有两个双刀双掷开关，分别是第一开关Kl和第二开关K2，第一开关Kl的两个公共端aa’作为输出端12 ;第ニ开关K2的两个公共端aa’连接整流桥13输出直流的直流端；并且该第二开关K2的同相端bb’和cc’各自与其内部另一子开关的反相端连接，构成双端的ー换相端；第一开关的两个同相端bb’连接于输入端11，另两个同相端cc’连接于换相端。如此构造的变极开关模块10，在Kl和K2的切換下，其输出端12可以具有图2中A、B和C全部三种信号。本实施例四的变极检测模块21仍然采用图5所示的单光耦形式，并且也连接于如图7所示的ー个LED负载22，故变极检测模块21其驱动控制端23仅用一端；本实施例四“双向调光”其工作原理如下 默认情况下如图4所示，则输出端12输出的是如图2中第一极信号A所示的输出功率信号，则变极检测模块21中其光耦Ul耦合此信号，使MCU模块U3向驱动控制端23输出占空比不变的PWM调制信号，使得LED负载22中，其LED模组26稳定光输出工作；在图4所示的基础上，使Kl切換，则输出端12输出了图2中的交流信号C，于是，通过光耦Ul耦合此信号，使得MCU模块U3向驱动控制端输出较当前占空比越来越大的PWM信号，使得LED模组26工作在其光通量输出越来越大的输出状态。若在图4基础上，是K2切換，则输出端12输出了图2中的第二极信号B，则此吋，MCU模块U3输出较当前占空比越来越小的PWM信号，使LED模组26工作在光通量输出越来越小的输出状态。综上，变极开关模块10的两个开关Kl和K2成为控制LED模组26光输出的两个开关，其变化趋势各自相反，这使得当LED模组26的光通量需要比较精确的调节时，双向的操作显得便利、快捷。Kl和K2可以用非自锁的按键实现，显示和操作都很直观。实施例五本发明的实施例五，是ー个双向调节色温的变极调光装置，简称“双向调色”的方案，该装置的模块结构图如图9所示；本实施例五“双向调色”方案，其LED负载22具有两个，分别是具有两个极端色温的模组，ー个是6400K，ー个是2700K，可见，通过两个LED负载22的混色，整个光源的色温可以再2700K至6400K之间无极变化，具有很高的适用性。所以，本方案中LED负载22为两个图7所示的完整模块；其驱动控制端23所传输的是PWM调制信号。本方案中，其变极开关模块10采用的是图4所示的两个开关的形式，上一个实施例对此已有介绍故不赘述。本方案中的变极检测模块21采用的是图6所示的方案，该方案的特点，较之前述的如图5所示的方案相比有明显差异光耦具有Ul和U2两个，各自向反向接入了输出端12的回路中，其用途是同时对输出端12输出功率信号进行甄别；当来自变极开关模块10输出端12的信号为图2所不的第一极信号A时,光f禹Ul和U2的耦合结果使MCU模块U3的驱动控制端23两端均输出稳定的PWM调制信号，使最终两个色温的LED负载22均稳定工作；当来自输出端12的信号为图2所示的第二极信号B时，MCU模块U3向驱动控制端23的其中ー个，连接较高色温LED负载22者输出占空比逐渐变大的调制信号，而驱动控制端23的另ー个，连接较低色温LED负载22者输出占空比逐渐变小的调制信号——于是，此输出状态为整个终端20色温逐渐变高的一个变化状态。类似地，当来自输出端12的信号为图2中所示的交流信号C时，终端20的色温会越来越低。特别地，两个LED负载22不论如何变化，可以在MCU模块中设定其总功率不变，于 是，在Kl和K2两个按键的简单组合下，終端20可以实现色温全范围无极变化，且总功率不变。无闪烁、状态稳定，其色温变化曲线可控。实施例六本发明的实施例六，是ー个同时双向调节色温和光输出的变极调光装置，简称“双调光色”的方案，该装置的模块结构图如图9所示；并且，该方案的结构与实施例五的类似，主要的差异在于MCU模块的设置。其差异在于实施例五中，MCU模块的驱动输出端23，其两端分别输出一占空比此消彼长的PWM信号，并且该PWM信号独立驱动两个LED负载22工作。本实施例六中，驱动输出端23的设定如下当变极开关模块10其输出端输出图2中的第一极信号A时,驱动输出端23稳定PWM占空比，最终两个LED模组26的状态稳定，因此终端20的光输出、色温稳定不变；当输出端12输出图2中的第二极信号B吋，MCU模块U3解读为“循环调光”模式，驱动输出端23输出同步变化的PWM调制信号，以至于LED模组26光输出同步变化，特别地，光输出变化趋势会循环往复——所以，只要使输出端12输出第一极信号A，即可实现终端20的光输出循环往复变化；当输出端12输出图2中的交流信号C吋，MCU模块U3解读为“循环调色”模式，此模式下驱动输出端23输出占空比此消彼长的PWM调制信号，以至于两个LED模组26的光输出反向变化，从而实现了终端10叠加的光输出色温循环往复变化。可见，同样用两个按键形式的Kl和K2，即可实现终端20的光输出、色温循环无极变化，操作非常简单、快捷。以上实施例，在本发明技术方案的提示下，其PWM调制过程、LED模组驱动过程可以由现有技术人员利用现有的常规LED驱动技术实现。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
权利要求
1.变极驱动方法，其特征在干 对单相交流形式的一输入功率信号进行处理，获得三种平均功率相同的、具有不同极性特征的输出功率信号予以输出，分别是 第一极信号，为将所述输入功率信号进行全波整流得到直流者； 第二极信号，为与所述第一极信号极性完全相反的直流者；以及 交流信号，即不作处理的所述输入功率信号直接输出； 其中，上述的三种输出功率信号被切换提取其中的ー种，从共用的ー输出端输出；所述输出端连接于終端，具有双端的形态；所述终端具有极性判断功能，依据上述三种所述输出功率信号中的至少两种来对应作出彼此不同的响应；同时所述输出端复用为所述终端的电源端。
2.变极调光装置，其特征在于它包括一变极开关和至少ー终端，其中 所述变极开关包括 ー输入端，连接于单相交流形式的一输入功率信号；一整流桥，连接于所述输入端，具有将所述输入功率信号全波整流输出的直流端；以及开关组，同时连通所述输入端、整流桥，具有ー输出端；此开关组可切換地使所述输出端输出ー输出功率信号，该输出功率信号按其极性特征包括以下三种信号中的至少两种，分别是与所述输入功率信号相同的一交流信号、来自所述直流端的一第一极信号和与所述第一极信号极性相反的第二极信号； 所述终端包括 ー变极检测模块，该变极检测模块连接所述输出端，依据所述输出功率信号的极性状态，得到不同的驱动信号，再输出至一驱动控制端； LED负载，连接所述驱动控制端，依据所述驱动信号的状态驱动其内部的LED模组，使其处于对应不同包括光通和/或色温的输出状态。
3.根据权利要求2所述变极调光装置，其特征在于所述开关组包括双刀双掷的第一开关，该第一开关的两个公共端作为所述输出端；其中两个同相端连接于所述输入端，另两个同相端连接于所述直流端。
4.根据权利要求2所述变极调光装置，其特征在于所述开关组还包括双刀双掷的第一开关和第二开关；所述第一开关的两个公共端作为所述输出端； 所述第二开关的两个公共端连接所述直流端；并且该第二开关的同相端各自与其内部另一子开关的反相端连接，构成双端的一换相端；所述第一开关的两个同相端连接于所述输入端，另两个同相端连接于所述换相端。
5.根据权利要求2所述变极调光装置，其特征在于所述变极检测模块将所述输出功率信号的电压部分进行检波，以判断其极性。
6.根据权利要求2所述变极调光装置，其特征在于所述变极检测模块包括一光耦，其输入端正向接入所述输出功率信号的回路。
7.根据权利要求2所述变极调光装置，其特征在于所述变极检测模块其驱动控制端输出的驱动信号为高低电平标示的选通信号；所述输出状态为与所述驱动信号对应的稳定的光通和/或色温。
8.根据权利要求2所述变极调光装置，其特征在于所述变极检测模块其驱动控制端输出的驱动信号为占空比持续变化的PWM信号或电平连续变化的幅度调制信号；所述LED负载对应地采用PWM调制方式或幅度调制方式驱动所述LED模组，所述输出状态包括与所述驱动信号对应的稳定的光通和/或色温，以及不断变化的光通和/或色温。
9.根据权利要求8所述变极调光装置，其特征在于所述驱动信号为占空比往复变化的PWM信号或所述幅度调制信号；所述输出状态处于光通和/或色温不断变化时，其变化形式为相应的往复变化。
10.根据权利要求8所述变极调光装置，其特征在于所述色温的变化方式为采用至少两组不同色温的LED负载；所述输出状态中，至少有ー个状态是该两组LED负载其各自的光通量具有不同的变化趋势，产生所混合的光通具有相应不同的色温。
全文摘要
本发明公开了变极驱动方法和运用变极驱动方法的变极调光装置，其中变极驱动方法是对单相交流形式的一输入功率信号进行处理，获得三种平均功率相同的、具有不同极性特征的输出功率信号输出至终端；终端具有极性判断功能，依据上述三种所述输出功率信号中的至少两种来对应作出彼此不同的响应；同时所述输出端复用为所述终端的电源端。变极驱动方法使终端的功率路径和控制路径得到完整的复用，使得输出端端口线完全省略额外的信号线，控制端和终端使用原有的电源线即可；其带载能力强，仅受限于传输途径的功率上限，并且信号强度佳，抗干扰能力好，通信距离远，具有调光、调色温方案的综合优势。
文档编号H05B37/02GK102695333SQ201210127389
公开日2012年9月26日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者余鹭帆, 方金海 申请人:厦门阳光恩耐照明有限公司
技术领域：
本发明涉及ー种采用极性变换方式驱动负载的方法，和运用该方法实现LED调光的变极调光装置。
背景技术：
照明灯具的调节集中在对其光通输出和色温上，根据不同场合不同时间等需要，调节照明灯具的光色，使其符合照明要求。LED光源可控性高的的特点，在调光的领域具有相当大的应用潜力，当LED光源得到长足发展后，对运用LED光源的灯具进行光色调节，已经具有多种多样的方式，比如第一种是可控硅调光方式，通过匹配的调光器对含有可调驱动器的LED灯具进行操作。此为LED灯具调光比较主流的方法，这种方式相对较成熟，已经获得广泛运用，但其 具有一些缺陷，比如效率低、干扰大、谐波大、噪音较大的问题，特别地还具有使光源闪烁的隐患。第二种是红外遥控方式，通过在LED灯具上设置红外接收机来控制驱动器，并运用额外的遥控器进行遥控；这种方式一般只能ー对一地进行控制，而且，从红外线的特点可知其控制距离较短，存在接收角度限制，而且容易受到干扰。第三种是射频遥控方式，通过类似红外方式的遥控和接收装置实现无线的调光操作。这种方式成本较高,而且稳定性不好,容易受到干扰。第四种是用有线通信的方式，铺设额外的信号线连接各个终端灯具，比如采用DALI系统的光色调节方案；这种方式控制比较精确，但需要额外的信号线，増加了安装成本，而且其通信和控制系统需要额外涉及，比较复杂。综上，对于照明灯具光色稳定调节的需求，总是需要避免上述列举的隐患，但现有的这些方法难以周全。所以，如何地设计光色调节系统及方法，使之具有简洁、可靠、抗干扰、高效的综合优点，是LED照明光色调节系统设计的必然需求。
发明内容
针对上述LED照明光色调节设计的必然需求，本发明提出ー种变极调光方法和运用此变极调光方法的变极调光装置，其技术方案如下变极驱动方法，其方案是对单相交流形式的一输入功率信号进行处理，获得三种平均功率相同的、具有不同极性特征的输出功率信号予以输出，分别是第一极信号，为将所述输入功率信号进行全波整流得到直流者；第二极信号，为与所述第一极信号极性完全相反的直流者；以及交流信号，即不作处理的所述输入功率信号直接输出；其中，上述的三种输出功率信号被切换提取其中的ー种，从共用的ー输出端输出；所述输出端连接于終端，具有双端的形态；所述终端具有极性判断功能，依据上述三种所述输出功率信号中的至少两种来对应作出彼此不同的响应；同时所述输出端复用为所述终端的电源端。作为采用上述变极驱动方法的ー种变极调光装置，其技术方案如下ー种变极调光装置，它包括一变极开关和至少ー终端，其中所述变极开关包括—输入端，连接于单相交流形式的一输入功率信号；一整流桥，连接于所述输入端，具有将所述输入功率信号全波整流输出的直流端；以及 开关组，同时连通所述输入端、整流桥，具有ー输出端；此开关组可切換地使所述输出端输出ー输出功率信号，该输出功率信号按其极性特征包括以下三种信号中的至少两种，分别是与所述输入功率信号相同的一交流信号、来自所述直流端的一第一极信号和与所述第一极信号极性相反的第二极信号；所述终端包括ー变极检测模块，该变极检测模块连接所述输出端，依据所述输出功率信号的极性状态，得到不同的驱动信号，再输出至一驱动控制端；LED负载，连接所述驱动控制端，依据所述驱动信号的状态驱动其内部的LED模组，使其处于对应不同包括光通和/或色温的输出状态。作为以上本发明的ー些较佳实施例，可以在如下方面得到体现所述变极调光装置的一较佳实施例中，所述开关组包括双刀双掷的第一开关，该第一开关的两个公共端作为所述输出端；其中两个同相端连接于所述输入端，另两个同相端连接于所述直流端。所述变极调光装置的一较佳实施例中，所述开关组还包括双刀双掷的第一开关和第二开关；所述第一开关的两个公共端作为所述输出端；所述第二开关的两个公共端连接所述直流端；并且该第二开关的同相端各自与其内部另一子开关的反相端连接，构成双端的一换相端；所述第一开关的两个同相端连接于所述输入端，另两个同相端连接于所述换相端。所述变极调光装置的一较佳实施例中，所述变极检测模块将所述输出功率信号的电压部分进行检波，以判断其极性。所述变极调光装置的一较佳实施例中，所述变极检测模块包括一光耦，其输入端正向接入所述输出功率信号的回路。所述变极检测模块其驱动控制端输出的驱动信号为高低电平标示的选通信号；所述输出状态为与所述驱动信号对应的稳定的光通和/或色温。所述变极调光装置的一较佳实施例中，所述变极检测模块其驱动控制端输出的驱动信号为占空比持续变化的PWM信号或电平连续变化的幅度调制信号；所述LED负载对应地采用PWM调制方式或幅度调制方式驱动所述LED模组，所述输出状态包括与所述驱动信号对应的稳定的光通和/或色温，以及不断变化的光通和/或色温。该方案可以有两个方向的优选方案其一，所述驱动信号为占空比往复变化的PWM信号或所述幅度调制信号；所述输出状态处于光通和/或色温不断变化时，其变化形式为相应的往复变化。
其ニ，所述色温的变化方式为采用至少两组不同色温的LED负载；所述输出状态中，至少有ー个状态是该两组LED负载其各自的光通量具有不同的变化趋势，产生所混合的光通具有相应不同的色温。本技术方案带来的有益效果是I.变极驱动方法使终端的功率路径和控制路径得到完整的复用，也即，功率信号和控制信号一方面信号本身完全相 同，另ー方面其电流回路也相同；如此，使得输出端端ロ线完全省略额外的信号线，控制端和終端使用原有的电源线即可；其带载能力强，仅受限于传输途径的功率上限，并且信号強度佳，抗干扰能力好，通信距离远，具有调光、调色温方案的综合优势。2.在变极调光装置中，该变极驱动方法因为输出功率信号其平均功率相同，因此可以兼容传统照明灯具，甚至是其他类型的调光灯具，具有很好的适用性。3.光耦配合ニ极管检波的变极检测方式，使变极检测模块性能稳定、抗干扰能力強，同时可扩展性较好，适用于多个负载。4.运用了了变极驱动方法，使这种按键调光的方案优势得到充分的发挥，效果十分突出使整个循环调光的方案具有简单可靠的调光机构，成本较低，噪音小；5. “变极调光装置”可以实现用两个开关即可实现终端的光输出、色温循环无极变化，成本低、性能稳定，负载扩展性很好，操作非常简单、快捷。
以下结合附图实施例对本发明作进ー步说明图I是本发明“变极驱动方法”实施例一的流程图；该流程图展示了完整的变极驱动循环；图2是图I所示实施例一所对应的“变极调光装置”的一个模块结构图；并且展示了一些关键端ロ的波形；图3是本发明“变极调光装置”方案中，ー种变极开关模块10实现电路示意图；图4是本发明“变极调光装置”方案中，另ー种变极开关模块10实现电路示意图；图5是本发明“变极调光装置”方案中，ー种变极检测模块21的实现电路示意图；图6是本发明“变极调光装置”方案中，另ー种变极检测模块21的实现电路示意图；图7是本发明“变极调光装置”方案中，ー种LED负载22的模块图；图8是本发明“变极调光装置”方案的第一类结构示意图；图9是本发明“变极调光装置”方案的第二类结构示意图。
具体实施例方式实施例一如
图1，本发明“变极驱动方法”实施例一的流程图；该流程图展示了完整的变极驱动循环；而图2是图I所示实施例一所对应的“变极调光装置”的一个模块结构图；并且展示了一些关键端ロ的波形；结合此ニ图予以说明变极驱动方法和对应的装置，其处理的步骤为
信号发生步骤I :该步骤对单相交流形式的一输入功率信号D进行处理，比如単相正弦波交流电，经过开关组切換，分别获得三种输出功率信号，这三种输出功率信号的平均功率相同，而且具有的不同极性特征，分别是第一极信号A，为将所述输入功率信号D进行全波整流得到；第二极信号B,与第一极信号A极性完全相反,也是直流；和交流信号C，对输入功率信号D不作处理，直接输出；其中，上述的三种输出功率信号共用一双端形态的输出端12以控制終端20，并且，输出端12功能复用，成为终端的电源线。信号选择步骤2 :按照需要，经开关组14的切換，输出ー种输出功率信号；
信号转换步骤3 :已经选择的输出功率信号，从输出端12进入终端20，首先经过ー个变极检测模块21，该变极检测模块21对输出端12的输出功率信号的极性特征进行甄另O，因为上述三种信号彼此特征明显，很容易区别开来，所以，针对每一个输出功率信号，可以明确地从变极检测模块21输出ー个驱动控制信号，从驱动控制端23输出；信号接收步骤4 :该步骤中，LED负载模块22对上述的驱动信号响应，从而明确地工作于ー个特定输出状态；此输出状态可以是电參量不变的恒參量工作，比如LED负载模块22工作于某稳定光通稳定色温的状态；也可以使按照某參量变化的一变參量工作形式，比如LED负载模块22工作于一光通量逐步减弱的过程；输出判断步骤5 :该步骤用各种方式判断所需要的输出状态，比如LED负载模块22的光通、色温是否达到需求，若是则结束判断，若不是则需要继续回到信号选择步骤2重新调整；这个步骤通常会出现在LED负载模块22工作于按某參量变化的变參量工作模式，而常常需要人眼等的主观体验加以甄别；稳定工作步骤6 :该步骤不作任何调整，使电路按照稳定參量的输出状态输出。综上，从本发明的实施例一可以看出，此变极驱动方法具有以下的特点終端20的功率路径和控制路径得到完整的复用，也即，功率信号和控制信号一方面信号本身完全相同，另ー方面其电流回路也相同；如此，使得输出端12端ロ线完全省略额外的信号线，控制端和終端使用原有的电源线即可；其带载能力强，仅受限于传输途径的功率上限，并且信号強度佳，抗干扰能力好，通信距离远；特别地，在变极调光装置中，该变极驱动方法因为输出功率信号其平均功率相同，因此可以兼容传统照明灯具，甚至是其他类型的调光灯具，具有很好的适用性。实施例ニ 本发明的实施例ニ，是ー个可循环调节光输出的变极调光装置，简称“循环调光”的方案，该装置的模块结构图如图8所示；该“循环调光”的方案，包括一变极开关模块10和一終端20，其中变极开关模块10米用的是图3所不的变极开关方案,它包括一输入端11，一整流桥13和一开关组14,其中，整流桥13连接于输入端11，输入功率信号从输入端11进入全波整流后，从ー个直流端输出；开关组14包括双刀双掷的第一开关K1，该第一开关Kl的两个公共端aa’作为输出端12 ;其中两个同相端bb’连接于输入端11，另两个同相端cc’连接于直流端。本实施例ニ “循环调光”的方案，终端20具有变极检测模块21和LED负载22，本实施例采用了图5所示的变极检测模块21，此变极检测模块接入输出端12，采用了将输出功率信号的电压部分进行检波的形式，以判断其极性采用一光耦U1，其输入端串联了整流ニ极管D2，正向接入输出功率信号的回路；此变极检测模块21从输出端12接收到图2中所不的的第一极信号A时,通过U2向驱动控制端23输出ー个对应的驱动信号；此驱动信号乃是ー个占空比逐渐变化的PWM调制信号；本实施例的LED负载22形式如图7所示，驱动器25为PWM调制方式的DC-DC驱动器，通过调制端24驱动ー个完整的LED模组26。作为驱动器25的控制方式，可以用PWM占空比可调的形式，也可以是直流电幅度调制的方式，用幅度调制信号实现控制。本例中就采用了比较常见的PWM方式。综上，本实施例“循环调光”的变极调光装置，其工作原理如下输入端11接入市电，在第一开关Kl的切換下，输出端12可以得到两种不同的输出功率信号，当第一开关Kl连通同相端CC’时，输出端12是图2中的交流信号C，从而光耦Ul耦合此信号，向MCU模块U3输出，从而MCU模块U3明确判断，向驱动控制端23先输出ー个占空比逐渐变小的PWM信号，以至于驱动器25接收以后，控制LED模组26的光通量逐渐减小；MCU模块U3有ー个功能是当LED模组26的光通量小到最大值的10%时，此基础上驱动控制端23的PMW信号占空比变为逐渐増大，达到最大值再重复上述过程——如此可见，当第一开关Kl保持连通同相端cc’，则LED负载22中的LED模组26会循环(往复)地改变光通量，直至使用者满意为止，将第一开关Kl切換至同相端bb’，以至于光耦Ul耦合到图2中的第一极信号A，从而MCU模块U3其驱动控制端23的PWM信号占空比不再变化，即可使LED模组26保持已经得到的光通量稳定工作。可见，第一开关Kl可以用ー个非自锁的按键，运用了了变极驱动方法，使这种按键调光的方案优势得到充分的发挥，效果十分突出使整个循环调光的方案具有简单可靠的调光机构，成本较低，噪音小。光耦配合ニ极管D2的检波方式，使变极检测模块性能稳定、抗干扰能力强，距离远，同时可扩展性较好，适用于多个负载。
实施例三本发明的实施例三，是ー个可快速切換色温的变极调光装置，简称“切換色温”的方案，该装置的模块结构图如图9所示；与实施例一相比，结构差异主要在于LED负载22采用了两个，仍然是图7所示的形式；此两个LED负载22的色温不一样，一者具有高色温比如6400K的LED模组26，另ー为较低色温3500K者。并且，变极开关模块10采用图3的单开关形式，变极检测模块21仍采用图5所示的单光耦者，该实施例三“切换色温”方案的工作原理如下本实施例三中，变极开关模块10中按照Kl的状态，可以使输出端12具有图2中的交流信号C和第一极信号A两种形式的输出功率信号；这两种输出功率信号在变极检测模块21中，单光耦Ul可以得到不同的耦合結果，使MCU模块U3通过驱动控制端23驱动两个独立的LED负载22。此独立的两个LED负载22各自连接ー个驱动控制端23。MCU模块U 3对输出功率信号响应得到两个独立的驱动信号，此驱动信号为驱动控制端23两端各自输出高电平，如此，该驱动控制端23的两端就作为ー个选通端ロ，使两个独立的LED负载22选通工作，从而切换得到不同的色温输出。该功能同样以ー个第一开关K2实现，例如可以用自锁按键。其控制简単、稳定。
实施例四本发明的实施例四，是ー个双向调节光输出的变极调光装置，简称“双向调光”的方案，该装置的模块结构图如图8所示；在本实施例四“双向调光”方案中，变极开关模块10如图4所示，该方案的变极开关模块10，其开关组14有两个双刀双掷开关，分别是第一开关Kl和第二开关K2，第一开关Kl的两个公共端aa’作为输出端12 ;第ニ开关K2的两个公共端aa’连接整流桥13输出直流的直流端；并且该第二开关K2的同相端bb’和cc’各自与其内部另一子开关的反相端连接，构成双端的ー换相端；第一开关的两个同相端bb’连接于输入端11，另两个同相端cc’连接于换相端。如此构造的变极开关模块10，在Kl和K2的切換下，其输出端12可以具有图2中A、B和C全部三种信号。本实施例四的变极检测模块21仍然采用图5所示的单光耦形式，并且也连接于如图7所示的ー个LED负载22，故变极检测模块21其驱动控制端23仅用一端；本实施例四“双向调光”其工作原理如下 默认情况下如图4所示，则输出端12输出的是如图2中第一极信号A所示的输出功率信号，则变极检测模块21中其光耦Ul耦合此信号，使MCU模块U3向驱动控制端23输出占空比不变的PWM调制信号，使得LED负载22中，其LED模组26稳定光输出工作；在图4所示的基础上，使Kl切換，则输出端12输出了图2中的交流信号C，于是，通过光耦Ul耦合此信号，使得MCU模块U3向驱动控制端输出较当前占空比越来越大的PWM信号，使得LED模组26工作在其光通量输出越来越大的输出状态。若在图4基础上，是K2切換，则输出端12输出了图2中的第二极信号B，则此吋，MCU模块U3输出较当前占空比越来越小的PWM信号，使LED模组26工作在光通量输出越来越小的输出状态。综上，变极开关模块10的两个开关Kl和K2成为控制LED模组26光输出的两个开关，其变化趋势各自相反，这使得当LED模组26的光通量需要比较精确的调节时，双向的操作显得便利、快捷。Kl和K2可以用非自锁的按键实现，显示和操作都很直观。实施例五本发明的实施例五，是ー个双向调节色温的变极调光装置，简称“双向调色”的方案，该装置的模块结构图如图9所示；本实施例五“双向调色”方案，其LED负载22具有两个，分别是具有两个极端色温的模组，ー个是6400K，ー个是2700K，可见，通过两个LED负载22的混色，整个光源的色温可以再2700K至6400K之间无极变化，具有很高的适用性。所以，本方案中LED负载22为两个图7所示的完整模块；其驱动控制端23所传输的是PWM调制信号。本方案中，其变极开关模块10采用的是图4所示的两个开关的形式，上一个实施例对此已有介绍故不赘述。本方案中的变极检测模块21采用的是图6所示的方案，该方案的特点，较之前述的如图5所示的方案相比有明显差异光耦具有Ul和U2两个，各自向反向接入了输出端12的回路中，其用途是同时对输出端12输出功率信号进行甄别；当来自变极开关模块10输出端12的信号为图2所不的第一极信号A时,光f禹Ul和U2的耦合结果使MCU模块U3的驱动控制端23两端均输出稳定的PWM调制信号，使最终两个色温的LED负载22均稳定工作；当来自输出端12的信号为图2所示的第二极信号B时，MCU模块U3向驱动控制端23的其中ー个，连接较高色温LED负载22者输出占空比逐渐变大的调制信号，而驱动控制端23的另ー个，连接较低色温LED负载22者输出占空比逐渐变小的调制信号——于是，此输出状态为整个终端20色温逐渐变高的一个变化状态。类似地，当来自输出端12的信号为图2中所示的交流信号C时，终端20的色温会越来越低。特别地，两个LED负载22不论如何变化，可以在MCU模块中设定其总功率不变，于 是，在Kl和K2两个按键的简单组合下，終端20可以实现色温全范围无极变化，且总功率不变。无闪烁、状态稳定，其色温变化曲线可控。实施例六本发明的实施例六，是ー个同时双向调节色温和光输出的变极调光装置，简称“双调光色”的方案，该装置的模块结构图如图9所示；并且，该方案的结构与实施例五的类似，主要的差异在于MCU模块的设置。其差异在于实施例五中，MCU模块的驱动输出端23，其两端分别输出一占空比此消彼长的PWM信号，并且该PWM信号独立驱动两个LED负载22工作。本实施例六中，驱动输出端23的设定如下当变极开关模块10其输出端输出图2中的第一极信号A时,驱动输出端23稳定PWM占空比，最终两个LED模组26的状态稳定，因此终端20的光输出、色温稳定不变；当输出端12输出图2中的第二极信号B吋，MCU模块U3解读为“循环调光”模式，驱动输出端23输出同步变化的PWM调制信号，以至于LED模组26光输出同步变化，特别地，光输出变化趋势会循环往复——所以，只要使输出端12输出第一极信号A，即可实现终端20的光输出循环往复变化；当输出端12输出图2中的交流信号C吋，MCU模块U3解读为“循环调色”模式，此模式下驱动输出端23输出占空比此消彼长的PWM调制信号，以至于两个LED模组26的光输出反向变化，从而实现了终端10叠加的光输出色温循环往复变化。可见，同样用两个按键形式的Kl和K2，即可实现终端20的光输出、色温循环无极变化，操作非常简单、快捷。以上实施例，在本发明技术方案的提示下，其PWM调制过程、LED模组驱动过程可以由现有技术人员利用现有的常规LED驱动技术实现。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
权利要求
1.变极驱动方法，其特征在干 对单相交流形式的一输入功率信号进行处理，获得三种平均功率相同的、具有不同极性特征的输出功率信号予以输出，分别是 第一极信号，为将所述输入功率信号进行全波整流得到直流者； 第二极信号，为与所述第一极信号极性完全相反的直流者；以及 交流信号，即不作处理的所述输入功率信号直接输出； 其中，上述的三种输出功率信号被切换提取其中的ー种，从共用的ー输出端输出；所述输出端连接于終端，具有双端的形态；所述终端具有极性判断功能，依据上述三种所述输出功率信号中的至少两种来对应作出彼此不同的响应；同时所述输出端复用为所述终端的电源端。
2.变极调光装置，其特征在于它包括一变极开关和至少ー终端，其中 所述变极开关包括 ー输入端，连接于单相交流形式的一输入功率信号；一整流桥，连接于所述输入端，具有将所述输入功率信号全波整流输出的直流端；以及开关组，同时连通所述输入端、整流桥，具有ー输出端；此开关组可切換地使所述输出端输出ー输出功率信号，该输出功率信号按其极性特征包括以下三种信号中的至少两种，分别是与所述输入功率信号相同的一交流信号、来自所述直流端的一第一极信号和与所述第一极信号极性相反的第二极信号； 所述终端包括 ー变极检测模块，该变极检测模块连接所述输出端，依据所述输出功率信号的极性状态，得到不同的驱动信号，再输出至一驱动控制端； LED负载，连接所述驱动控制端，依据所述驱动信号的状态驱动其内部的LED模组，使其处于对应不同包括光通和/或色温的输出状态。
3.根据权利要求2所述变极调光装置，其特征在于所述开关组包括双刀双掷的第一开关，该第一开关的两个公共端作为所述输出端；其中两个同相端连接于所述输入端，另两个同相端连接于所述直流端。
4.根据权利要求2所述变极调光装置，其特征在于所述开关组还包括双刀双掷的第一开关和第二开关；所述第一开关的两个公共端作为所述输出端； 所述第二开关的两个公共端连接所述直流端；并且该第二开关的同相端各自与其内部另一子开关的反相端连接，构成双端的一换相端；所述第一开关的两个同相端连接于所述输入端，另两个同相端连接于所述换相端。
5.根据权利要求2所述变极调光装置，其特征在于所述变极检测模块将所述输出功率信号的电压部分进行检波，以判断其极性。
6.根据权利要求2所述变极调光装置，其特征在于所述变极检测模块包括一光耦，其输入端正向接入所述输出功率信号的回路。
7.根据权利要求2所述变极调光装置，其特征在于所述变极检测模块其驱动控制端输出的驱动信号为高低电平标示的选通信号；所述输出状态为与所述驱动信号对应的稳定的光通和/或色温。
8.根据权利要求2所述变极调光装置，其特征在于所述变极检测模块其驱动控制端输出的驱动信号为占空比持续变化的PWM信号或电平连续变化的幅度调制信号；所述LED负载对应地采用PWM调制方式或幅度调制方式驱动所述LED模组，所述输出状态包括与所述驱动信号对应的稳定的光通和/或色温，以及不断变化的光通和/或色温。
9.根据权利要求8所述变极调光装置，其特征在于所述驱动信号为占空比往复变化的PWM信号或所述幅度调制信号；所述输出状态处于光通和/或色温不断变化时，其变化形式为相应的往复变化。
10.根据权利要求8所述变极调光装置，其特征在于所述色温的变化方式为采用至少两组不同色温的LED负载；所述输出状态中，至少有ー个状态是该两组LED负载其各自的光通量具有不同的变化趋势，产生所混合的光通具有相应不同的色温。
全文摘要
本发明公开了变极驱动方法和运用变极驱动方法的变极调光装置，其中变极驱动方法是对单相交流形式的一输入功率信号进行处理，获得三种平均功率相同的、具有不同极性特征的输出功率信号输出至终端；终端具有极性判断功能，依据上述三种所述输出功率信号中的至少两种来对应作出彼此不同的响应；同时所述输出端复用为所述终端的电源端。变极驱动方法使终端的功率路径和控制路径得到完整的复用，使得输出端端口线完全省略额外的信号线，控制端和终端使用原有的电源线即可；其带载能力强，仅受限于传输途径的功率上限，并且信号强度佳，抗干扰能力好，通信距离远，具有调光、调色温方案的综合优势。
文档编号H05B37/02GK102695333SQ201210127389
公开日2012年9月26日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者余鹭帆, 方金海 申请人:厦门阳光恩耐照明有限公司
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