一種發(fā)光控制裝置、及使用該發(fā)光控制裝置的發(fā)光系統(tǒng)和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及使用發(fā)光二極管（LED)的燈具的應(yīng)用和控制領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明 公開了一種控制裝置及使用該發(fā)光控制裝置的發(fā)光系統(tǒng)，用于控制L邸燈具在預(yù)設(shè)色溫點(diǎn) 之間的多個受控色溫調(diào)節(jié)幅度，并且可W實(shí)現(xiàn)調(diào)光時色溫不發(fā)生明顯變化的效果。
[0002] 本申請有利于使用在家用和商用的發(fā)光二極管燈具或其他照明設(shè)施上。
【背景技術(shù)】
[0003] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體照明技術(shù)因節(jié)能、環(huán)保、壽命長等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用 于各個領(lǐng)域，特別是大功率白光發(fā)光二極管（LED)芯片技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品涵蓋了更多的 尺寸，電壓，流明輸出和色溫。
[0004] 對于一般照明而言，人們希望能像調(diào)節(jié)普通燈具郝樣地調(diào)節(jié)L邸燈具，并獲得類 似于太陽光或燭光的照明效果。送就對L邸燈具的色溫和光度調(diào)節(jié)提出了更高的要求。
[0005]目前，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了若干種改變L邸燈具的輸出色彩的方法和結(jié)構(gòu)。例 女口，美國專利4837565提出了使用紅色L邸和綠色LED來產(chǎn)生黃色，美國專利8212466提出 了使用兩組不同波長的L邸根據(jù)普朗克軌跡（planckianlocus)來產(chǎn)生組合的色溫。
[0006] 在現(xiàn)有技術(shù)的多種LED燈具調(diào)節(jié)技術(shù)中，仍然存在不少技術(shù)缺陷。例如，當(dāng)存在多 組L邸時，需要復(fù)雜的控制電路來控制每一組LED,增加了設(shè)計(jì)復(fù)雜度和生產(chǎn)成本；使用多 組L邸的組合時，無法獲得較大的調(diào)節(jié)范圍。因此，目前業(yè)界仍然需要一種設(shè)計(jì)簡單且能夠 大范圍調(diào)節(jié)色溫和調(diào)光的L邸燈具控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對W上現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本申請的目的之一是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低廉 的控制裝置W控制L邸燈具的色溫和亮度。本申請?zhí)岢隽艘环N電子控制器，包括兩個獨(dú)立 的控制輸入；色溫和亮度水平。本申請的控制器能接受目前可用的各種常規(guī)輸入方式，諸 如兩個獨(dú)立的O-IOV直流燈光控制信號、脈寬調(diào)制信號（PWM)、更可用LED數(shù)字調(diào)光方案 值LT)的控制信號、或數(shù)字可尋址照明接口值A(chǔ)LI)使用單一組的信號線來同時控制色溫和 亮度水平。本申請的控制器能夠同時控制多組LED串，實(shí)現(xiàn)在調(diào)光輸出最高的時候，其中 至少一組L邸處于最大輸出的水平，并具有在各LED串的色溫之間的色溫全范圍可調(diào)的特 點(diǎn)，由此提高了LED發(fā)光系統(tǒng)的整體性能。本申請的控制器可W使用本領(lǐng)域已知的多種技 術(shù)來構(gòu)建，例如單片機(jī)（MCU)，生產(chǎn)成本低并可W被自由編程為接受多種不同的有線或無線 控制信號，W實(shí)現(xiàn)靜態(tài)或動態(tài)的獨(dú)立色溫和調(diào)光連續(xù)或分級預(yù)設(shè)。
[0008] 根據(jù)本申請的第一個方面，提出了一種發(fā)光控制裝置，包括：
[0009] 電子控制器，具有色溫控制輸入端和調(diào)光控制輸入端，分別用于接收外部輸入的 色溫控制輸入信號和調(diào)光控制輸入信號，并具有第一色溫控制輸出端、第二色溫控制輸出 端、W及調(diào)光控制輸出端，用于基于外部輸入的所述色溫控制輸入信號和所述調(diào)光控制輸 入信號，按照預(yù)設(shè)的處理程序來分別輸出第一色溫控制信號和第二色溫控制信號W調(diào)節(jié)發(fā) 光效果的色溫、并且輸出調(diào)光控制信號W進(jìn)行調(diào)光；第一可變輸出恒流源，包括：第一色溫 控制輸入端，禪合至所述電子控制器的第一色溫控制輸出端，用于接收第一色溫控制信號， 調(diào)光控制輸入端，禪合至所述電子控制器的調(diào)光控制輸出端，用于接收調(diào)光控制信號，第一 輸出端，提供第一電流輸出；第二可變輸出恒流源，包括：第二色溫控制輸入端，禪合至所 述電子控制器的第二色溫控制輸出端，用于接收第二色溫控制信號，調(diào)光控制輸入端，禪合 至所述電子控制器的調(diào)光控制輸出端，用于接收調(diào)光控制信號，第二輸出端，提供第二電流 輸出；其中，所述第一可變輸出恒流源根據(jù)所述第一色溫控制信號來調(diào)節(jié)所述第一電流輸 出的大小，并根據(jù)所述調(diào)光控制信號兩者來調(diào)節(jié)所述第一電流輸出大小的比例，所述第二 可變輸出恒流源根據(jù)第二色溫控制信號來調(diào)節(jié)所述第二電流輸出的大小，并根據(jù)所述調(diào)光 控制信號兩者來調(diào)節(jié)所述第二電流輸出大小的比例，通過控制所述第一可變輸出恒流源的 第一電流輸出和所述第二可變輸出恒流源的第二電流輸出的大小及比例來調(diào)節(jié)色溫和/ 或調(diào)光的發(fā)光效果。
[0010] 根據(jù)本申請的第二個方面，所述第一色溫控制信號是第一脈沖寬度色溫控制信 號，所述第二色溫控制信號是第二脈沖寬度色溫控制信號，所述調(diào)光控制信號是DC電平調(diào) 光控制信號。
[0011] 根據(jù)本申請的第H個方面，所述電子控制器包括；微型控制單元，存儲預(yù)設(shè)的可編 程程序，并包括多個IO通道，用于分別接收如下輸入控制信號中的一種或多種：主開關(guān)檢 測輸入信號、數(shù)字調(diào)光方案的控制輸入信號、DC電壓格式的色溫控制輸入信號、DC電壓格 式的調(diào)光控制輸入信號，所述微型控制單元基于上述輸入控制信號和內(nèi)部預(yù)設(shè)的程序，輸 出內(nèi)部PWM色溫控制信號、內(nèi)部PWM調(diào)光控制信號、50%占空比的PWM同步信號；PWM源選 擇器，禪合到所述微型控制單元的內(nèi)部PWM色溫控制信號輸出端和內(nèi)部PWM調(diào)光控制信號 輸出端，并禪合并接收外部PWM色溫控制輸入信號和外部PWM調(diào)光控制輸入信號，用于決定 是選用所述微型控制單元所輸出的內(nèi)部PWM色溫控制信號和內(nèi)部PWM調(diào)光控制信號還是選 用外部輸入的外部PWM色溫控制輸入信號和外部PWM調(diào)光控制輸入信號，并將所選的內(nèi)部 PWM色溫控制信號或外部輸入的外部PWM色溫控制輸入信號作為PWM色溫控制信號而輸出 往PWM至脈沖寬度處理單元，將所選的內(nèi)部PWM調(diào)光控制信號或外部輸入的外部PWM調(diào)光 控制輸入信號作為PWM調(diào)光控制信號輸出往PWM電壓積分器；PWM至脈沖寬度處理單元，禪 合至所述PWM源選擇器的輸出，用于基于輸入的PWM色溫控制信號和50%占空比的PWM同 步信號，產(chǎn)生所述第一脈沖寬度色溫控制信號給所述第一可變輸出恒流源、產(chǎn)生所述第二 脈沖寬度色溫控制信號給所述第二可變輸出恒流源，在任何時候，所述第一脈沖寬度色溫 控制信號和所述第二脈沖寬度色溫控制信號的其中一個會處于滿度輸出狀態(tài)，而另一個則 會被控制在最大輸出狀態(tài)和最小輸出狀態(tài)之間；PWM電壓積分器，禪合至所述PWM源選擇器 的輸出，用于對輸入的PWM調(diào)光控制信號進(jìn)行積分，產(chǎn)生與PWM脈沖寬度成正比的平穩(wěn)的DC 電壓值，作為所述DC電平調(diào)光控制信號提供給所述第一可變輸出恒流源和所述第二可變 輸出恒流源。
[0012] 根據(jù)本申請的第四個方面，所述PWM至脈沖寬度處理單元包括；反相器，接收所述 50%占空比的PWM同步信號，并將其反相，提供給第一異或口（Gl);所述第一異或口，包括 第一輸入端用于接收所述反相器的輸出并包括第二輸入端用于接收所述PWM色溫控制信 號，并將所述反相器的輸出與所述PWM色溫控制信號進(jìn)行比較，如果所述PWM色溫控制信號 的占空比為50%W上，便可W在所述第一異或口的輸出端得到高電平輸出，該輸出信號被 提供到D型觸發(fā)器的D輸入；延遲線值LI)和第二異或口（G2)組成脈沖發(fā)生器，所述延遲 線的輸入接收所述50 %占空比的PWM同步信號，所述延遲線的輸出同樣被提供給所述第二 異或口，所述第二異或口比較所述延遲線的輸出與所述50%占空比的PWM同步信號，W在 PWM周期的0%和50%兩點(diǎn)提供時鐘脈沖信號到所述D型觸發(fā)器的CLK端；所述D型觸發(fā)器 Q，包括D輸入、化K輸入、Q輸出和NOT-Q輸出，所述D輸入禪合到所述第一異或口的輸出， 所述CLK輸入禪合到所述第二異或口的輸出、所述Q輸出禪合到第一或口，所述NOT-Q輸出 禪合到第H異或口（G3)，當(dāng)所述PWM色溫控制信號的占空比大于50%時，Q輸出在PWM同 步信號周期的前50%產(chǎn)生高電平的輸出信號，然后于PWM同步信號周期的余下后50%復(fù)位 至低電平，并且當(dāng)所述PWM色溫控制信號的占空比小于50%時，Q輸出在整個PWM刷新周期 上保持為低電平。而D型觸發(fā)器的所述NOT-Q輸出與所述Q輸出反相；所述第一或口接收 所述Q輸出和所述PWM色溫控制信號，進(jìn)行邏輯或操作并且其輸出禪合至第一緩沖器，所述 第一緩沖器的輸出提供所述第一脈沖寬度色溫控制信號；所述第H異或口接收所述NOT-Q 輸出和所述PWM色溫控制信號，并且輸出禪合至第二緩沖器，所述第二緩沖器的輸出提供 所述第二脈沖寬度色溫控制信號；當(dāng)PWM色溫控制輸入信號的占空比小于50 %時，所述第 一或口的輸出使得所述第一脈沖寬度色溫控制信號跟隨所述PWM色溫控制信號而變化，而 所述D型觸發(fā)器的NOT-Q輸出處于高電平，所述第H異或口的輸出使得所述第二脈沖寬度 色溫控制信號變成高電平信號；當(dāng)所述PWM色溫控制信號的占空比大于50 %時，所述第一 或口的輸出使得所述第一脈沖寬度色溫控制信號選用所述D型觸發(fā)器的Q輸出的高電平信 號，而所述D型觸發(fā)器的NOT-Q輸出處于低電平，所述第H異或口的輸出使得所述第二脈 沖寬度色溫控制信號跟隨所述PWM色溫控制信號而變化；由此，使得所述第一脈沖寬度色 溫控制信號和所述第二脈沖寬度色溫控制信號的其中一個會處于滿度輸出狀態(tài)，而另一個 則會被控制在最大輸出狀態(tài)和最小輸出狀態(tài)之間。
[0013] 根據(jù)本申請的第五個方面，W上的控制裝置還包括：同步信號發(fā)生器，禪合至所述 微型控制單元和所述PWM源選擇器，當(dāng)確定選用從外部輸入的外部PWM色溫控制輸入信號 時，監(jiān)測及利用所述外部PWM色溫控制輸入信號的刷新率，產(chǎn)生50%占空比的PWM同步信 號，代替由所述微型控制單元所提供的50%占空比的PWM同步信號，并輸出給所述PWM至脈 沖寬度處理單元。
[0014] 根據(jù)本申請的第六個方面，在W上的控制裝置中，當(dāng)需要不同水平的色溫和調(diào)光 時，所述第一脈沖寬度色溫控制信號被設(shè)置為提供第一比例的脈沖寬度W確定所述第一電 流輸出的大小，所述第二脈沖寬度色溫控制信號被設(shè)置為提供第二比例的脈沖寬度W確定 所述第二電流輸出的大小，所述DC電平調(diào)光控制信號被設(shè)置為允許所述第一可變輸出恒 流源將所述第一電流輸出控制在由所述第一比例的脈沖寬度所確定的大小的第一百分比 范圍內(nèi)，并允許所述第二可變輸出恒流源將所述第二電流輸出控制在由所述第二比例的脈 沖寬度所確定的大小的第二百分比范圍內(nèi)。
[0015] 根據(jù)本申請的第走個方面，W上的控制裝置包括W下工作狀況；當(dāng)需要高色溫 輸出時，所述第一脈沖寬度色溫控制信號被設(shè)置為提供約100%的脈沖寬度，所述第二脈 沖寬度色溫控制信號被設(shè)置為提供約2%的脈沖寬度；配合所述DC電平調(diào)光控制信號 0% -100%的范圍，所述第一可變輸出恒流源的所述第一電流輸出為0% -約100%，而所 述第二可變輸出恒流源的所述第二電流輸出為0%-約2% ;當(dāng)需要低色溫輸出時，所述第 一脈沖寬度色溫控制信號被設(shè)置為提供約2%的脈沖寬度，所述第二脈沖寬度色溫控制信 號被設(shè)置為提供約100%的脈沖寬度；配合所述DC電平調(diào)光控制信號0% -100%的范圍， 所述第一可變輸出恒流源的所述第一電流輸出為〇%-約2%，而所述第二可變輸出恒流源 的所述第二電流輸出為0% -約100% ;當(dāng)需要相對較高的色溫輸出時，所述第一脈沖寬度 色溫控制信號被設(shè)置為提供約100%的脈沖寬度，所述第二脈沖寬度色溫控制信號被設(shè)置 為提供20%的脈沖寬度；配合所述DC電平調(diào)光控制信號0% -100%的范圍，所述第一可 變輸出恒流源的所述第一電流輸出為〇%-約100%，而所述第二可變輸出恒流源的所述第 二電流輸出為0% -20% ;當(dāng)需要相對較低的色溫輸出時，所述第一脈沖寬度色溫控制信號 被設(shè)置為提供10%的脈沖寬度，所述第二脈沖寬度色溫控制信號被設(shè)置為提供約100%的 脈沖寬度；配合所述DC電平調(diào)光控制信號0% -100%的范圍，所述第一可變輸出恒流源的 所述第一電流輸出為0% -10%而所述第二可變輸出恒流源的所述第二電流輸出為0% -約 100%。
[0016] 根據(jù)本申請的第八個方面，該控制裝置進(jìn)一步包括;AC-DC電源變換器，所述電子 控制器的色溫控制輸入端和調(diào)光控制輸入端分別禪合至DC電壓格式的色溫控制輸入端和 調(diào)光控制輸入端，所述AC-DC電源變換器進(jìn)一步禪合至墻面開關(guān)；所述墻面開關(guān)可W在通 ON和斷OFF之間切換，并將主電源輸入提供給所述AC-DC電源變換器、所述第一可變輸出恒 流源和所述第二可變輸出恒流源；所述AC-DC電源變換器將所述墻面開關(guān)輸入的主電源輸 入轉(zhuǎn)換為DC輸入供電給電子控制器，并基于所述墻面開關(guān)的通/斷狀態(tài)的切換，生成主開 關(guān)檢測輸入信號，提供給所述電子控制器的所述色溫控制輸入端和所述調(diào)光控制輸入端， 所述電子控制器按照預(yù)設(shè)的處理程序來