CN203761617U - 多路调光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及照明场所的多路调光装置，其中该多路调光装置包括用于根据用户输入产生调光控制信号的控制输入装置、用于根据所述调光控制信号输出模式控制信号的控制单元、以及用于根据所述模式控制信号交替驱动所述多路半导体光源起辉的电源驱动单元。在一个交替驱动周期内，所述多个半导体光源中的至少一部分的不过电时间都不超过其余辉时间。该多路调光装置的驱动单元的输出稳定，不会出现间歇性过压保护的情况，电路运行更稳定，使用寿命更长，可实现多级或无极调节色温、亮度的调光效果。

Description

多路调光装置

技术领域

本实用新型涉及调光控制领域，尤其是涉及一种多路调光装置的硬件架构。

背景技术

现有的调光形式可包括单光源调光和多光源调光。单个光源调光一般仅用于调节光源的亮与暗。多光源调光不仅可控制光源整体输出的亮与暗，还可以调节光源整体输出的色温，甚至于颜色，如常见的RGB混光调节形式等。

以半导体光源为例，目前通常采用单个驱动装置对应单个半导体光源的形式进行调光，即各个不同颜色或不同色温的半导体光源分别与其对应的电源驱动链接，并通过一个总的控制模块来控制各个电源驱动，藉此实现控制各个电源驱动所对应的半导体光源同时起辉，以形成各种光源色彩调和，组成各种调光模式，来满足需求。但上述驱动架构的缺陷在于，每个半导体光源设置了一个对应的驱动装置来驱动，因此不单增加了调光控制装置的成本，同时也难以减小控制装置的体积。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可通过单个驱动装置实现对多个光源进行调光控制的多路调光装置的硬件架构。

一种多路调光装置，用于控制多路半导体光源起辉，其包括：用于向多个半导体光源提供额定驱动电压或电流的一个电源驱动单元、用于根据用户输入产生相应的调光控制信号的至少一个控制输入单元、以及根据所述调光控制信号向所述电源驱动单元输出多个PWM信号以实现利用所述电源驱动单元同时控制所述多个半导体光源来根据所述多个PWM信号熄灭和点亮的至少一控制单元。

优选的，所述至少一部分半导体光源为具有不同颜色或色温或亮度的半导体光源。

一实施例中，所述电源驱动单元包括一恒流源芯片和多个开关管；所述恒流源芯片具有连接外部电源的输入端口，以及一可向所述多个半导体光源的正极输出恒定电流的第一输出端口，所述多个开关管的第一端分别与对应的半导体光源的负极相连，其第二端接地；所述恒流源芯片还可识别电源开关状态，其还具有在所述输入端口每次断电后重新上电时输出与前次上电后输出信号相反的信号的第二和第三输出端口，所述第二输出端口和第三输出端口的输出信号作为所述调光控制信号，因此所述恒流源芯片还作为所述控制输入单元。所述至少一控制单元包括一微处理器，所述微处理器的两个输入端口分别与所述第二和第三输出端口相连，并根据第二和第三输出端口的输出信号输出多个预设的PWM信号至所述多个 开关管的控制端。

优选的，所述恒流源芯片的型号为OZ2082，所述多个开关管为三极管或MOS管，所述微处理器的型号为Atmal tiny13。

优选的，所述控制输入单元为用于采集为所述电源驱动单元供电的输入电源的电压的输入电源采集单元和多种无线遥控信号接收处理单元中的一种，所述输入电源采集单元采集到的电压作为所述调光控制信号。

另一实施例中，所述输入电源为市电交流电，所述电源驱动单元包括一将市电交流电转换为恒定电流输出的驱动芯片和多个开关管，所述驱动芯片的恒定电流输出端与所述多个半导体光源的正极相连；所述多个开关管的第一端分别与对应的半导体光源的负极相连，其第二端接地；所述控制单元包括一微处理器，所述微处理器的一输入端与所述控制输入单元的输出端相连，并根据所述调光控制信号输出多个预设的PWM信号至所述多个开关管的控制端。

优选的，所述驱动芯片的型号为SD6800，所述多个开关管为三极管或MOS管，所述微处理器的型号为Atmal tiny13。

优选的，所述控制单元的多个PWM信号的输出端与所述多个开关管的控制端之间还连接有隔离单元，所述隔离单元为光耦和磁耦中的一种。

本实用新型提供了一种多路调光装置的硬件架构，其仅利用现有调光开关、至少一个控制单元和一电源驱动单元搭建成一可同时驱动多个半导体光源的光源驱动电路硬件架构，本领域技术人员可基于该硬件架构，实现仅用一个传统驱动芯片带动多个半导体光源的目的，则带有该调光装置和多个半导体光源的半导体光源装置整体的体积可做到非常小，使得该半导体光源装置的应用面更广。与原有通过调节驱动芯片输出电流的方式来调色温的模式来比，在于结构更简单，成本大幅度缩减，有很高的性价比。

附图说明

图1为本实用新型多路调光装置的功能模块图。

图2为图1中多路调光装置可选的控制输入装置及其控制信号类型示意图。

图3为图1中控制单元的功能模块图。

图4为图1中电源驱动单元的驱动原理图。

图5为本实用新型一实施例中三路半导体光源在一个驱动周期下的发光情况示意图。

图6为本实用新型一实施例中多路调光装置的结构框图。

图7为本实用新型另一实施例中多路调光装置的结构框图。

图8为本实用新型又一实施例中多路调光装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本实用新型多路调光装置及其调光方法作进一步详细描述。

图1示出了本实用新型的多路调光装置的功能结构及控制信号流程。该多路调光装置从功能上分，主要包括控制输入装置、控制单元和电源驱动单元，用于驱动多个半导体光源(光源1，光源2...，光源N，N为整数)，并可实现多种调光效果。

其中，控制输入单元用于根据用户输入产生相应的调光控制信号(调光控制信号1、调光控制信号2...，调光控制信号M，M为整数)。控制输入单元可以是电器开关或者是无线遥控输入模块，例如Wi-Fi遥控模块、红外遥控模块或射频遥控模块，还可利用智能设备配合无线接收模块作为控制输入单元，见图2。对应的，调光控制信号可以是电信号或数据包/流。可以理解的，一个多路调光装置可能配置多个控制输入单元，方便用户使用。

控制单元用于根据接收到的调光控制信号选择相应的预设的调光模式，并根据所选择的预设调光模式输出模式控制信号。控制单元优选采用芯片，例如单片机、微控制器(MCU)等实现其功能。在一实施例中，请参考图3，控制单元内预设有多种调光模式(预设模式1，预设模式2...，预设模式M)，每种调光模式包括N个与待控制的半导体光源1至N对应的占空比信息(光源1占空比，光源2占空比...，光源N占空比)，以及有效电平(例如高电平)开始的时间信息。每种调光模式对应一种调光效果，理论上通过调整占空比数据，可排列组合出非常多的调光效果。控制单元还包括一信号识别模块，用于对接收到的调光控制信号进行识别，并在识别后选择对应的预设调光模式。控制单元还包括一信号发生模块，该信号发生模块根据被选中的预设调光模式产生多个PWM信号(PWM信号1，PWM信号2...，PWM信号N)以作为模式控制信号，并输出。在其它实施例中，模式控制信号可用三角波信号、脉冲信号或不同的电压等级信号等来实现，对应的，多种预设调光模式包括对应的三角波信号参数、脉冲信号参数或电压等级参数等。可以理解的，实际应用中可根据需求配置多个控制单元以输出数量足够的模式控制信号。

电源驱动单元用于根据接收到的模式控制信号驱动多路半导体光源起辉。在本实用新型的较佳实施例中，电源驱动单元采用一个恒流源驱动电源配合多个开关装置(见图4)无缝隙交替驱动该多个半导体光源，也即该恒流源芯片在一个循环驱动周期(也即一个交替驱动周期)内持续输出恒定电流依次驱动多个半导体光源，也就是说驱动单元的工作是稳定的，不会出现间歇性过压保护的情况，电路运行更稳定，使用寿命更长。当采用PWM信号进行控制时，多个半导体光源的PWM信号的占空比之和为1。

图5示出了在一个控制周期(交替驱动周期)内，三个半导体光源被无缝隙交替驱动的混光效果。可以看出，这三个半导体光源实现了全程混光，且在任何时刻，都有一个灯处于启辉状态，而其它两个灯处于余辉状态。考虑到不同色温，不同颜色的光源的荧光粉有不同的余晖时间和不同的效率，可通过略微调整这个占空比来调整这个略微的光源上的差别。当三个灯色温不同，可实现调节色温。再通过调节三个PWM信号的占空比的分配，可实现多种调光效果。

此外，在一个交替驱动周期内，多个半导体光源中的至少一部分的不过电(也即非启辉状态)时间都不超过这个光源的余辉时间，且PWM信号的频率均大于人眼可识别的范围(一般大于或等于200HZ)。也就是说，至少一部分半导体光源在其非启辉状态是人眼无法识别的，感觉上光源持续处于点亮和混光的状态。如此设计的一个好处是：半导体光源被间歇性启辉，发热量大大减少，光源使用寿命更长。最最重要的一个优点是：仅用一个驱动电源带动了多个半导体光源，则带有该调光装置和多个半导体光源的半导体光源装置整体的体积可做到非常小，使得该半导体光源装置的应用面更广。而且，该多个半导体光源在整个驱动周期内一直处于混光状态，当该至少一部分半导体光源为具有不同颜色或色温或亮度的半导体光源时，则实现了调节色温、亮度的调光效果。每种预设调光模式可对应一种调节后色温或亮度。

可以理解的，其它实施例中，可采用恒压源或其它驱动电路对半导体光源进行驱动，对多个半导体驱动时，可不采用无缝隙交替驱动的方式，例如在一个驱动周期内可同时驱动多个半导体光源中的至少一部分，或在某一时刻所有半导体光源都处于余辉状态，也可实现类似的调节色温和调节亮度的效果。本领域技术人员可利用驱动芯片或纯电路结构实现电源驱动单元的功能。

综上，上述多路调光装置的调光方法包括步骤：

1)根据用户输入产生调光控制信号；

2)识别所述调光控制信号，并选择相应的预设调光模式；

3)转化该预设调光模式输出相应的PWM信号至电源驱动单元，令电源驱动单元在一个控制周期内交替起辉所述多个半导体光源，并持续；其中所述调光模式为：在一个交替驱动周期内填充各路起辉光源占空比，排列组合形成预设光效调光模式。且，在一个占空比周期内，所述多个半导体光源中的至少一部分的不过电时间都不超过其余辉时间。

如图6所示，本实用新型一实施例中，多路调光装置的电源驱动单元包括一恒流源芯片U1及其外围电路(未示出)和多个开关管(图中仅示出了两个开关管Q1和Q2)。恒流源芯片U1具有连接外部电源(例如市电交流电)的输入端口AC1和AC2，以及一可向 多个半导体光源(图中仅示出了两个半导体光源LED1和LED2)的正极输出恒定电流的第一输出端口OUT1。开关管Q1和Q2的第一端分别与半导体光源LED1和LED2的负极相连，其第二端接地，其控制端连接控制单元，其开关状态受控制单元控制。当开关管Q1和Q2导通时，恒流源芯片U1从第一输出端口OUT1输出的电流流过半导体光源LED1和LED2，半导体光源LED1和LED2被启辉发光，处于启辉段。当开关管Q1和Q2截至时，半导体光源LED1和LED2的回路被断开，半导体光源LED1和LED2处于启辉段。

恒流源芯片U1还可识别电源开关状态，其还具有在输入端口AC1和AC2每次断电后重新上电时输出与前次上电后输出信号相反的信号的第二和第三输出端口CON1、CON2。第二输出端口和第三输出端口CON1、CON2的输出信号作为调光控制信号被输出至控制单元，因此本实施例中，恒流源芯片U1还作为控制输入单元。恒流源芯片U1可采用，例如但不限于型号为OZ2082的芯片。

本实施例中，控制单元包括微处理器U2及其外围电路，微处理器U2的两个输入端口IO1和IO2分别与恒流源芯片U1的第二和第三输出端口CON1、CON2相连。通过内部程序，微处理器U2对第二和第三输出端口CON1、CON2输出的信号的反转进行识别，以确定需要输出的预设调光模式。例如，当检测到第一组CON1、CON2信号时，输出第一组的两个相反的PWM信号，交替控制两个半导体光源发光以达成第一种调光效果。当检测到与第一组CON1、CON2信号相反的第二组CON1、CON2信号时，输出第二组的、具有与第一组的PWM信号的占空比不同的两个PWM信号，以达成第二种调光效果，以此类推，在完成最后一种调光效果后，开始第一种调光效果。这么做的好处是我们可以摆脱两种光源不等效光通量的缺点，通过程序控制得到自己需求的色温。此外，由于两路PWM信号完全相反，芯片U1的第一输出端口的输出保持恒定，不易出现间歇性过压保护的情况。同理的，当采用两个不同亮度的半导体光源时，可实现亮度调节的效果。

本领域技术人员可以理解的，图6中的电路仅是一电路结构示意图，在实际应用中，还包括各芯片的外围电路，而外围电路的结构设计受限于所采用的芯片，且本领域技术人员都可完成，在此不再赘述。

在本实用新型的另一种实施例中，可在原有产品的基础上实现本实用新型，也即利用现有产品上的驱动芯片来实现，可直接去掉多出来的驱动芯片，加入控制单元和控制输入单元即可。

其结构图如图7所示，其中，多路调光装置的电源驱动单元包括传统驱动芯片(一恒流源芯片，例如型号为SD6800)U21及其外围电路(未示出)和多个开关管(图中仅示出了两个开关管Q1和Q2)。驱动芯片U21具有连接市电交流电的输入端口AC1和AC2， 以及一可向多个半导体光源(图中仅示出了两个半导体光源LED1和LED2)的正极输出恒定电流的第一输出端口OUT1。开关管Q1和Q2的第一端分别与半导体光源LED1和LED2的负极相连，其第二端接地，其控制端连接控制单元，其开关状态受控制单元控制。当开关管Q1和Q2导通时，其驱动芯片U21从第一输出端口OUT1输出的电流流过半导体光源LED1和LED2，半导体光源LED1和LED2被启辉发光，处于启辉段。当开关管Q1和Q2截至时，半导体光源LED1和LED2的回路被断开，半导体光源LED1和LED2处于启辉段。

本实施例中，控制输入单元为一输入电源采集单元，该电源采集单元用于采集输入电源的电压，采集到的电压作为调光控制信号输出至控制单元。

控制单元包括微处理器U22及其外围电路，微处理器U22的一输入端IO2与电源采集单元的输出端相连，其输出端PWM1和PWM2分别连接开关管Q1和Q2的控制端。通过内部程序，微处理器U22对电源采集单元输出的信号进行识别，以确定需要输出的预设调光模式。例如，与上一实施例类似的，当检测到第一次上电时，输出第一组的两个相反的PWM信号，交替控制两个半导体光源发光以达成第一种调光效果。当检测到第二次上电时，输出第二组的、具有与第一组的PWM信号的占空比不同的两个PWM信号，以达成第二种调光效果，以此类推，循环往复。

可以理解的，可用无线遥控设备取代电源采集单元以实现根据用户输入输出调光控制信号的目的。

图8示出了本实用新型第三个实施例的电路结构原理图，其与上一实施例的区别在于电源驱动单元还包括一隔离单元U23，其连接在微处理器U22的输出端PWM1和PWM2与开关管Q1和Q2的控制端之间，以实现信号隔离，减少系统干扰。隔离单元U23可为光耦和磁耦中的一种。可以理解的，隔离单元还可应用于第一种实施例中。

虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (8)

1.一种多路调光装置，其特征在于，包括：

用于向多个半导体光源提供额定驱动电压或电流的一个电源驱动单元、用于根据用户输入产生相应的调光控制信号的至少一个控制输入单元、以及根据所述调光控制信号向所述电源驱动单元输出多个PWM信号以实现利用所述电源驱动单元同时控制所述多个半导体光源来根据所述多个PWM信号熄灭和点亮的至少一控制单元。

2.根据权利要求1所述的多路调光装置，其特征在于，所述至少一部分半导体光源为具有不同颜色或色温或亮度的半导体光源。

3.根据权利要求1所述的多路调光装置，其特征在于，所述电源驱动单元包括一恒流源芯片和多个开关管；所述恒流源芯片具有连接外部电源的输入端口，以及一可向所述多个半导体光源的正极输出恒定电流的第一输出端口，所述多个开关管的第一端分别与对应的半导体光源的负极相连，其第二端接地；所述恒流源芯片还可识别电源开关状态，其还具有在所述输入端口每次断电后重新上电时输出与前次上电后输出信号相反的信号的第二和第三输出端口，所述第二输出端口和第三输出端口的输出信号作为所述调光控制信号，因此所述恒流源芯片还作为所述控制输入单元；

所述至少一控制单元包括一微处理器，所述微处理器的两个输入端口分别与所述第二和第三输出端口相连，并根据第二和第三输出端口的输出信号输出多个预设的PWM信号至所述多个开关管的控制端。

4.根据权利要求3所述的多路调光装置，其特征在于，所述恒流源芯片的型号为OZ2082，所述多个开关管为三极管或MOS管，所述微处理器的型号为Atmal tiny13。

5.根据权利要求1所述的多路调光装置，其特征在于，所述控制输入单元为用于采集为所述电源驱动单元供电的输入电源的电压的输入电源采集单元和多种无线遥控信号接收处理单元中的一种，所述输入电源采集单元采集到的电压作为所述调光控制信号。

6.根据权利要求5所述的多路调光装置，其特征在于，所述输入电源为市电交流电，所述电源驱动单元包括一将市电交流电转换为恒定电流输出的驱动芯片和多个开关管，所述驱动芯片的恒定电流输出端与所述多个半导体光源的正极相连；所述多个开关管的第一端分别与对应的半导体光源的负极相连，其第二端接地；所述控制单元包括一微处理器，所述微处理器的一输入端与所述控制输入单元的输出端相连，并根据所述调光控制信号输出多个预设的PWM信号至所述多个开关管的控制端。

7.根据权利要求6所述的多路调光装置，其特征在于，所述驱动芯片的型号为SD6800，所述多个开关管为三极管或MOS管，所述微处理器的型号为Atmal tiny13。

8.根据权利要求3或6所述的多路调光装置，其特征在于，所述控制单元的多个PWM信号的输出端与所述多个开关管的控制端之间还连接有隔离单元，所述隔离单元为光耦和磁耦中的一种。