一种集中供电式led智能照明系统及其控制方法

一种集中供电式led智能照明系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能照明系统，尤其涉及一种集中供电式LED智能照明系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]照明作为人类社会发展过程中不可或缺的元素，对人类文明及社会的进步起到至关重要的作用。1996年，日本日亚化学公司发明了能发出白光的发光二极管，开启了 LED进入照明市场的时代。随着材料科学与半导体技术的进步，LED各方面性能迅速提高，有着广阔的市场前景，特别是近年来能源危机的影响，LED成为世界各国以及照明巨头重点研宄和推进的项目。日本“21世纪光计划”、美国“下一代照明计划”、欧盟“彩虹计划”等政府计划纷纷启动。当今的智能照明控制系统多是采用一对双绞线作为通信介质，即有线智能照明控制系统。在有线智能照明控制系统里，双绞线组成的控制网络连接起了系统所有的控制单元，控制信号从系统控制单元发出，经由双绞线在整个控制系统网络里传播，系统的各个控制单元从双绞线上汲取控制信号，根据控制系统的通信协议，按照规定执行命令动作，完场网络智能控制。现阶段的LED智能照明系统没有在效率和调光方面做出更深层次的优化，有线控制也存在布线麻烦的问题，运用于家居照明中的单灯控制，每个房间的每个LED灯都有一个LED驱动电源，无法进行集中控制，而且存在效率低的问题。

【发明内容】

[0003]本发明的首要目的在于克服现有家居照明中单灯开关控制造成的照明效率低的问题，提供一种集中供电式LED智能照明系统，采用集中供电的方式提高照明效率，方便灯具的开关和壳度调节。
[0004]本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种控制集中供电式LED智能照明系统的控制方法，该方法能够智能调光和有效提高照明效率。
[0005]本发明的首要目的可以由下述的技术方案实现:一种集中供电式LED智能照明系统，其特征在于，包括:输入保护电路、EMI滤波电路、整流电路、PFC电路、恒压变换模块、恒流变换电路、智能控制模块、红外遥控模块、环境光检测模块；所述输入保护电路用于过电流保护和吸收瞬时浪涌电压；所述EMI滤波电路与所述整流电路相连接，所述EMI滤波电路用于抑制电网的噪声；所述整流电路与所述PFC电路相连接，所述整流电路用于交流电到直流电的变换；所述PFC电路与所述恒压变换模块连接，所述PFC电路用于实现功率因数校正，所述功率因数校正的效果是使输入电压和输入电流同相；所述恒压变换模块用于恒压输出，所述恒压变换模块与多路所述恒流变换电路连接；所述恒流变换电路实现恒流输出，所述恒流变换电路用于驱动LED灯；所述智能控制模块与所述环境光检测模块连接，所述环境光检测模块用于检测环境光照强度并进行记录；所述智能控制模块与所述红外遥控模块连接，所述红外遥控模块通过无线遥控对LED灯进行调光。
[0006]作为优选，所述输入保护电路包括熔丝管、压敏电阻器和负温度系数热敏电阻器，所述熔丝管采用快速熔丝管，压敏电阻器采用防雷击型压敏电阻器。
[0007]作为优选，所述EMI滤波电路包括共模扼流圈、旁路电容和共模电容，所述旁路电容采用耐压值为250V交流电的薄膜电容，所述共模电容采用电容值范围是2200pF?0.1uF的陶瓷电容，所述共模电容用于抑制高频噪声。
[0008]作为优选，所述整流电路采用耐压值为1000V的整流桥，所述PFC电路包括有源功率因数校正控制芯片及其外围电路，所述控制芯片的型号是UC3854，所述PFC电路的输出电压为400VDC，所述PFC电路的输出功率为500W。
[0009]作为优选，所述恒压变换模块是谐振式变换器，所述谐振式变换器采用半桥LLC谐振变换器，所述半桥LLC谐振式变换器包括半桥、谐振电感、谐振电容、控制器及其外围电路。
[0010]作为优选，所述恒流变换电路可以包括至少8路恒流输出电路，用以驱动LED灯，每一路所述恒流变换电路包括独立的恒流驱动芯片及其外围电路，所述恒流驱动芯片通过PWM调光方法对LED灯的亮度进行调节。
[0011]作为优选，所述恒流变换电路可以包括I?7路恒流输出电路。
[0012]作为优选，所述智能控制模块包括微处理器及其最小系统，所述微处理器采用STM32F103 增强型。
[0013]作为优选，所述红外遥控模块包括红外发射器和红外接收器，所述红外接收器与微处理器的数据引脚相连。
[0014]作为优选，所述环境光检测模块采用光照度传感器获取室内环境的光照强度，所述环境光检测模块通过放大电路将传感器输出的电流信号转变为电压信号，所述放大电路采用积分电路，包括运算放大器、电容和电阻，所述智能控制模块通过AD转换将环境的光照强度转换为对应的数字信号。
[0015]本发明的另一目的通过以下技术方案实现:一种控制集中供电式LED智能照明系统的控制方法，包括以下步骤:
[0016]步骤一、用户通过所述红外遥控模块进行调光，所述LED智能照明系统仅按照用户的遥控操作进行调光，同时，所述LED智能照明系统采集用户调光时的光照强度和相应的电流，采集到的光照强度和电流通过AD转换成数字量存储在寄存器中；
[0017]步骤二、判断采集的电流数据是否足够进行推算，如果是，则进行智能调光的电流推算，否则，所述LED智能照明系统继续采集用户采用所述红外遥控模块调光时的数据；
[0018]步骤三、所述智能控制模块进行智能调光推算，根据所述环境光检测模块得到当前环境的光照强度，根据步骤一中采集的光照强度和相应电流的数据，所述智能控制模块查找相同光照强度下用户调光的电流数据，去除奇异点，对用户调光的电流数据进行平均化处理，得到平均电流值；
[0019]步骤四、在PWM调光技术中，LED灯的平均电流等于最大电流与PWM信号占空比的乘积，最大电流是由恒流驱动芯片的外围电路决定的，是一个固定值，根据所述平均电流值，由所述智能控制模块产生相应占空比的PWM信号，调节LED灯的亮度。
[0020]本发明的有益效果是:通过集中供电方式对家居照明中所有LED灯具进行控制，提高了集成度和照明效率；采用红外遥控手动调节方式和智能调光方法根据环境光的光照强度进行智能调光，达到提高照明效率，方便集中控制的目的。
【附图说明】
[0021]图1是本发明一种集中供电式LED智能照明系统的结构框图。
[0022]图2是本发明一种集中供电式LED智能照明系统的控制流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
[0024]实施例
[0025]如图1所示，一种集中供电式LED智能照明系统，包括:输入保护电路1、EMI滤波电路2、整流电路3、PFC电路4、恒压变换模块5、恒流变换电路6、智能控制模块9、红外遥控模块7和环境光检测模块8。所述输入保护电路1、EMI滤波电路2、整流电路3、PFC电路4、恒压变换模块5依次连接，所述恒压变换模块5连接多路所述恒流变换电路6，所述红外遥控模块7和所述环境光检测模块8都与所述智能控制模块9连接。交流市电接入LED照明系统，所述输入保护电路I由熔丝管、压敏电阻器和负温度系数的热敏电阻构成，熔丝管采用快速熔丝管，用于过电流保护，负温度系数的热敏电阻用于通电时瞬间限流保护，压敏电阻用于吸收浪涌电压和防雷击。所述EMI滤波电路2包括共模扼流圈、旁路电容和共模电容，旁路电容采用耐压值为250V交流电的薄膜电容，共模电容采用电容值范围是2200pF?0.1uF的陶瓷电容，用于抑制高频噪声。所述整流电路3采用耐压值为1000V的整流桥，型号为KBJC2510。所述PFC电路4采用有源PFC电路，由有源功率因数校正控制芯片UC3854及其外围电路构成，实现输入电压和输入电流同相，所述PFC电路的输出功率为500W，输出电压为400V。所述恒压变换模块5采用半桥LLC谐振式变换器，所述半桥LLC谐振式变换器包括半桥、谐振电感、谐振电容、控制器及其外围电路，所述恒压变换模块5是为了实现DC/DC变换，所述恒压变换模块5的输出电压为40V。所述恒流变换电路6采用LED恒流驱动芯 片AX2005实现恒流输出，驱动LED灯，所述智能控制模块9产生的PWM信号输入到AX2005的调光引脚进行调光，本系统中为多路恒流输出，可连接8路所述恒流变换电路6实现家居环境中各个房间的照明。所述智能控制模块9包括微处理器STM32F103CBT6及其最小系统，与所述红外遥控模块7共同实现红外遥控调光功能，所述环境光检测模块8采用光照度传感器获取室内环境的光照强度，所述环境光检测模块8通过放大电路将传感器输出的电流信号转变为电压信号，所述放大电路采用积分电路，包括运算放大器、电容和电阻，所述智能控制模块9通过AD转换将环境的光照强度转换为对应的数字信号。当用户采用红外遥控器调节LED灯的亮度时，所述智能控制模块9将存储所述环境光检测模块8获得的环境光照强度和从所述恒流变换电路6输出端的反馈电流；当系统采集的数据足够进行智能调光的电流推算时，所述智能控制模块9通过对采集数据的统计和平均化处理，得到平均电流值，所述智能控制模块9通过所述平均电流值产生相应占空比的PWM信号，对LED灯的亮度进行调节。
[0026]如图2所示，一种集中供电式LED智能照明系统及其控制方法，包括如下步骤:S101，用户通过红外遥控器对LED灯的亮度进行调节，用户是根据当前环境光强的明暗程度和人眼的感受进行调节，与此同时，系统通过所述智能控制模块9采集用户在调光过程中的光照强度数据以及对应的恒流变换电路6的输出电流数据。S102，判断所述智能控制模块9采集的数据是否足够进行推算，如果数据足够，则进行智能调光的电流推算，否则，继续采集用户采用红外遥控调光时的数据。S103，所述环境光检测模块8检测当前环境中的光照强度。S104，进行智能调光推算，所述环境光检测模块8得到当前环境的光照强度，在步骤SlOl采集的数据中查找相同光照强度下用户调光的反馈电流数据，对用户调光的电流数据进行平均化处理，得到平均电流值。S105，在PWM调光技术中，LED灯的平均电流等于最大电流与PWM信号占空比的乘积，所述最大电流是由恒流驱动芯片AX2005的外围电路决定的，是一个固定值，根据所述平均电流值，由所述智能控制模块9产生相应占空比的PWM信号，调节LED灯的亮度。
[0027]所述恒压变换模块5后连接的所述恒流变换电路6不局限于本实施例中的8路输出，也可以是10路输出或者12路输出，根据家居照明环境中的采用的LED灯的数目而定。而且，根据不同照明需求的LED灯可以选择其他的LED恒流驱动芯片，只要采用具有PWM调光功能的驱动芯片即可。
[0028]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种集中供电式LED智能照明系统，其特征在于，包括:输入保护电路、EMI滤波电路、整流电路、PFC电路、恒压变换模块、恒流变换电路、智能控制模块、红外遥控模块和环境光检测模块；所述输入保护电路用于过电流保护和吸收瞬时浪涌电压；所述EMI滤波电路与所述整流电路相连接，所述EMI滤波电路用于抑制电网的噪声；所述整流电路与所述PFC电路相连接，所述整流电路用于交流电到直流电的变换；所述PFC电路与所述恒压变换模块连接，所述PFC电路用于实现功率因数校正，所述功率因数校正的效果是使输入电压和输入电流同相；所述恒压变换模块用于恒压输出，所述恒压变换模块与多路所述恒流变换电路相连接；所述恒流变换电路实现恒流输出，所述恒流变换电路用于驱动LED灯；所述智能控制模块与所述环境光检测模块相连接，所述环境光检测模块用于检测环境光照强度并进行记录；所述智能控制模块与所述红外遥控模块连接，所述红外遥控模块通过无线遥控对LED灯进行调光。2.根据权利要求1所述的集中供电式LED智能照明系统，其特征在于，所述输入保护电路包括熔丝管、压敏电阻器和负温度系数热敏电阻器，所述熔丝管采用快速熔丝管，所述压敏电阻器采用防雷击型压敏电阻器。3.根据权利要求1所述的集中供电式LED智能照明系统，其特征在于，所述EMI滤波电路包括共模扼流圈、旁路电容和共模电容，所述旁路电容采用耐压值为250V交流电的薄膜电容，所述共模电容采用电容值范围是2200pF?0.1uF的陶瓷电容，所述共模电容用于抑制尚频噪声。4.根据权利要求1所述的集中供电式LED智能照明系统，其特征在于，所述整流电路采用耐压值为100V的整流桥，所述PFC电路包括有源功率因数校正控制芯片及其外围电路，所述控制芯片的型号是UC3854，所述PFC电路的输出电压为400VDC，所述PFC电路的输出功率为500W。5.根据权利要求1所述的集中供电式LED智能照明系统，其特征在于，所述恒压变换模块是谐振式变换器，所述谐振式变换器采用半桥LLC谐振变换器，所述半桥LLC谐振式变换器包括半桥、谐振电感、谐振电容、控制器及其外围电路。6.根据权利要求1所述的集中供电式LED智能照明系统，其特征在于，所述恒流变换电路包括至少8路恒流输出电路，所述恒流变换电路用于驱动LED灯，每一路所述恒流变换电路包括独立的恒流驱动芯片及其外围电路，所述恒流驱动芯片通过PWM调光方法对LED灯的亮度进行调节。7.根据权利要求1所述的集中供电式LED智能照明系统，其特征在于，所述智能控制模块包括微处理器及其最小系统，所述微处理器采用STM32F103增强型。8.根据权利要求7所述的集中供电式LED智能照明系统，其特征在于，所述红外遥控模块包括红外发射器和红外接收器，所述红外接收器与微处理器的数据引脚相连。9.根据权利要求1所述的集中供电式LED智能照明系统，其特征在于，所述环境光检测模块采用光照度传感器获取室内环境的光照强度，所述环境光检测模块通过放大电路将传感器输出的电流信号转变为电压信号，所述放大电路采用积分电路，所述放大电路包括运算放大器、电容和电阻，所述智能控制模块通过AD转换将环境的光照强度转换为对应的数字信号。10.一种控制权利要求1所述的集中供电式LED智能照明系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、用户通过所述红外遥控模块进行调光，所述LED智能照明系统仅按照用户的遥控操作进行调光，同时，所述LED智能照明系统采集用户调光时的光照强度和相应的电流，并把采集到的光照强度和电流通过AD转换成数字量存储在寄存器中； 步骤二、判断采集的电流数据是否足够进行推算，如果是，则进行智能调光的电流推算，否则，所述LED智能照明系统继续采集用户采用所述红外遥控模块调光时的数据；步骤三、所述智能控制模块进行智能调光推算，根据所述环境光检测模块得到当前环境的光照强度，根据步骤一中采集的光照强度和相应电流的数据，所述智能控制模块查找相同光照强度下用户调光的电流数据，去除奇异点，对用户调光的电流数据进行平均化处理，得到平均电流值； 步骤四、在PWM调光技术中，LED灯的平均电流等于最大电流与PWM信号占空比的乘积，所述最大电流由恒流驱动芯片的外围电路决定，所述最大电流是一个固定值，根据所述平均电流值，由所述智能控制模块产生相应占空比的PWM信号以调节LED灯的亮度。
【专利摘要】本发明公开了一种集中供电式LED智能照明系统，包括：输入保护电路、EMI滤波电路、整流电路、PFC电路、恒压变换模块、恒流变换电路、智能控制模块、红外遥控模块和环境光检测模块；本发明公开了一种控制所述集中供电式LED智能照明系统的控制方法，包括以下步骤：步骤一、用户通过所述红外遥控模块进行调光，系统采集数据；步骤二、系统判断采集的数据是否足够进行智能调光的电流推算；步骤三、根据当前光强推算出调光电流；步骤四、所述智能控制模块根据所述调光电流产生相应占空比的PWM信号，调节LED灯的亮度。上述LED智能照明系统具有集成度高、亮度调节方便、工作稳定性高等优点，适用于家居照明场合。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN104883781
【申请号】CN201510262138
【发明人】吴玉香, 唐一纯, 徐少承, 文尚胜
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月21日