照明系統(tǒng)、照明驅(qū)動電源及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了照明系統(tǒng)、照明驅(qū)動電源及其控制器和控制方法。該控制方法包括：對電網(wǎng)電壓進行整流，產(chǎn)生整流信號；將整流信號與閾值電壓進行比較，產(chǎn)生同步信號；基于同步信號進行計時；接收包含預(yù)約時間與具體操作的預(yù)約操作指令；以及在計時時間達到預(yù)約時間時執(zhí)行所述具體操作。
【專利說明】
照明系統(tǒng)、照明驅(qū)動電源及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子電路，尤其涉及照明系統(tǒng)、照明驅(qū)動電源及其控制器和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]網(wǎng)絡(luò)化控制的智能照明系統(tǒng)是當(dāng)前研究和應(yīng)用的熱點。在道路照明領(lǐng)域，由于組網(wǎng)規(guī)模龐大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多樣，技術(shù)更為復(fù)雜，也更有應(yīng)用價值。
[0003]網(wǎng)絡(luò)化控制的智能照明系統(tǒng)的主流方案是將現(xiàn)有的通信技術(shù)采用模塊的形式與照明驅(qū)動電源相結(jié)合，以實現(xiàn)遠程控制。如圖1所示，其基本原理是通過服務(wù)器使用GPRS(General Packet Rad1 Service)等無線通信方案控制分布式的主節(jié)點，如果忽略掉互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)慕粨Q機、移動通信基站等設(shè)備或設(shè)施以及其通信過程，則可認為該拓撲為星型網(wǎng)絡(luò)，為系統(tǒng)的最上層網(wǎng)絡(luò)。
[0004]每個主節(jié)點一般管理幾個到幾百個從節(jié)點。從節(jié)點一般以燈桿或者燈具為單位，一個燈桿上一個或者數(shù)個從節(jié)點，主節(jié)點與從節(jié)點間構(gòu)成第二層網(wǎng)絡(luò)。由于燈桿距離較遠，分布情況復(fù)雜，無論采用傳統(tǒng)的微功率無線或者電力線載波方案，由于作為通信設(shè)備的從節(jié)點發(fā)射功率有限，通信距離較近，很多情況下主節(jié)點無法直接控制到該網(wǎng)絡(luò)最遠端的從節(jié)點，往往需要中間的從節(jié)點對通信信息進行轉(zhuǎn)發(fā)。因此一般從節(jié)點既承擔(dān)控制任務(wù)，也承擔(dān)通信中繼任務(wù)，故該網(wǎng)絡(luò)拓撲非常復(fù)雜，可能為星型、樹型、復(fù)合型等拓撲。需要指出的是，主節(jié)點管理從節(jié)點的數(shù)量越龐大，該網(wǎng)絡(luò)越復(fù)雜，性能也越差。
[0005]從節(jié)點一般管理一個或者若干個驅(qū)動電源，可采用內(nèi)置或者外置于驅(qū)動電源的方式。一般從節(jié)點控制驅(qū)動電源的開燈、關(guān)燈、調(diào)光，或者采集驅(qū)動電源工作狀態(tài)，采集驅(qū)動電源輸入輸出的電參數(shù)。
[0006]節(jié)能與智能化是照明系統(tǒng)發(fā)展的兩個重要的目標。但無論節(jié)能還是智能化的目標，都與通信設(shè)備的組網(wǎng)性能有關(guān)。在這方面，存在不少問題有待解決，例如:
[0007](I)照明驅(qū)動電源執(zhí)行指令可靠性存在不足。由于使用環(huán)境復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量巨大，指令執(zhí)行成功的概率很難保證達到百分之百，特別是在一些關(guān)鍵操作上，比如開燈、關(guān)燈、調(diào)光等動作，如果執(zhí)行失敗，這種情形會帶來惡劣的用戶體驗，也影響節(jié)能效果。
[0008](2)批量性設(shè)備(照明驅(qū)動電源或者各種傳感器、通信設(shè)備等)對操作指令的響應(yīng)時間不一致，偏差較大。這種情形除了會影響用戶操作體驗，也會導(dǎo)致用電計量不準。節(jié)能是智能系統(tǒng)重要的目標和推廣的動力。特別是近年來興起的合同能源管理(energymanagement contract ,EMC)或者公私合營模式(PubIic-private-partnership，PPP)等商業(yè)模式，很可能是國內(nèi)道路照明領(lǐng)域推廣的重要模式。在這種背景下，準確的用電計量就變得非常重要。對于智能控制系統(tǒng)，除了惡劣氣象條件下的特殊開關(guān)燈操作，一般情況下，開燈、關(guān)燈以及調(diào)光的操作時間直接影響到用電情況。對于大批量的路燈，執(zhí)行這種與用電量相關(guān)指令的時間偏差越大，用電的不可控性越大。對于節(jié)能方案的設(shè)計、使用以及后續(xù)商業(yè)模式執(zhí)行方面會有不利影響。
[0009]上述問題主要源于大規(guī)模應(yīng)用的通信技術(shù)的一些不足。由于道路狀況復(fù)雜，這種規(guī)?；h程組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲多樣化，有星型、網(wǎng)狀、樹狀或復(fù)合型，對單次通信，不同的拓撲可能需要次數(shù)不一的中繼(路由)。再加上電磁環(huán)境復(fù)雜、障礙物阻擋、氣象條件多變，很多情況下，設(shè)備間的通信很難做到百分之百成功。往往需要握手、重發(fā)、跳頻、路由等可能引起延時的方法來規(guī)避或者減小這種通信失敗的情形，這就惡化了執(zhí)行時間不一致等問題。此夕卜，對于規(guī)模化的應(yīng)用，主節(jié)點與服務(wù)器之間的通信也可能會出現(xiàn)丟包、錯包、掉線等問題。本質(zhì)上，這也屬于通信技術(shù)的不足。
[0010]解決這些問題是研究和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化控制的智能照明系統(tǒng)的一個重要挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)本發(fā)明實施例的一種照明驅(qū)動電源的控制方法，包括:對電網(wǎng)電壓進行整流，產(chǎn)生整流信號；將整流信號與閾值電壓進行比較，產(chǎn)生同步信號;基于同步信號進行計時；接收包含預(yù)約時間與具體操作的預(yù)約操作指令；以及在計時時間達到預(yù)約時間時執(zhí)行所述具體操作。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實施例的一種照明驅(qū)動電源，包括:開關(guān)變換器，將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓和輸出電流以驅(qū)動照明負載;邏輯控制電路，產(chǎn)生控制信號以控制開關(guān)變換器;整流電路，對電網(wǎng)電壓進行整流，產(chǎn)生整流信號；比較電路，耦接至整流電路，將整流信號與閾值電壓進行比較，產(chǎn)生同步信號；以及數(shù)字控制器，耦接至比較電路以接收同步信號，并基于同步信號進行計時，其中數(shù)字控制器還接收包含預(yù)約時間與具體操作的預(yù)約操作指令，并在計時時間達到預(yù)約時間時，通過邏輯控制電路執(zhí)行所述具體操作。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實施例的一種照明系統(tǒng)，包括:多個如前所述的照明驅(qū)動電源;多個從節(jié)點，其中每個從節(jié)點控制一個或數(shù)個照明驅(qū)動電源;多個主節(jié)點，其中每個主節(jié)點通過無線通信方案或電力線載波方案控制若干個從節(jié)點；以及服務(wù)器，通過無線通信方案控制所述多個主節(jié)點，產(chǎn)生所述包含預(yù)約時間與具體操作的預(yù)約操作指令。
[0014]根據(jù)本發(fā)明實施例的一種照明驅(qū)動電源的控制器，包括:整流電路，對電網(wǎng)電壓進行整流，產(chǎn)生整流信號；比較電路，耦接至整流電路，將整流信號與閾值電壓進行比較，產(chǎn)生同步信號；以及數(shù)字控制器，耦接至比較電路以接收同步信號，并基于同步信號進行計時，其中數(shù)字控制器還接收包含預(yù)約時間與具體操作的預(yù)約操作指令，并在計時時間達到預(yù)約時間時，控制照明驅(qū)動電源執(zhí)行所述具體操作。
[0015]本發(fā)明的實施例提出適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化控制的照明驅(qū)動電源的同步策略，包括:第一，將開關(guān)燈、調(diào)光等可預(yù)期的操作設(shè)為預(yù)約操作(即將其指令通過通信設(shè)備提前下發(fā)至照明驅(qū)動電源，每臺電源利用內(nèi)部時鐘進行定時操作)，改善了系統(tǒng)執(zhí)行指令的可靠性;第二，利用同一電網(wǎng)內(nèi)電網(wǎng)電壓周期、相位一致的特點，每臺照明驅(qū)動電源使用電網(wǎng)電壓進行同步計時，縮小了照明驅(qū)動電源執(zhí)行指令的時間誤差。
[0016]另一方面，本發(fā)明提供一種一種照明驅(qū)動電源的控制方法，包括:對電網(wǎng)電壓進行整流，產(chǎn)生整流信號；將整流信號與閾值電壓進行比較，產(chǎn)生同步信號;基于同步信號進行計時;接收包含預(yù)約時間與具體操作的預(yù)約操作指令；以及在計時時間達到預(yù)約時間時執(zhí)行所述具體操作。
[0017]優(yōu)選的，所述具體操作包括開燈、關(guān)燈或調(diào)光。
[0018]優(yōu)選的，基于同步信號計時的步驟從照明驅(qū)動電源上電時刻開始。
【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)化控制的智能照明系統(tǒng)的主流方案；
[0020]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的照明驅(qū)動電源200的原理性框圖；
[0021 ]圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的LED驅(qū)動電源200A的電路原理圖；
[0022]圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的圖3所示LED驅(qū)動電源200A的工作波形圖；
[0023]圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的照明驅(qū)動電源控制方法的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將詳細描述本發(fā)明的具體實施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，不必采用這些特定細節(jié)來實行本發(fā)明。在其他實例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
[0025]在整個說明書中，對“一個實施例”、“實施例”、“一個示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱“元件” “連接到”或“親接”到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接連接到”或“直接親接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的項目的任何和所有組合。
[0026]對圖1中系統(tǒng)，一般情況下，影響節(jié)能與用戶體驗的關(guān)鍵操作是開燈、關(guān)燈、調(diào)光等操作。照明驅(qū)動電源對于開燈、關(guān)燈、調(diào)光這一類指令，大多數(shù)情況下是可預(yù)期的。例如，半夜由于道路行人車輛稀少，部分道路實施調(diào)光或者部分路燈關(guān)燈的操作有利于進一步節(jié)能。針對這種可預(yù)期操作，可以采用預(yù)約控制，將這種有規(guī)律的操作在系統(tǒng)空閑時間下發(fā)到驅(qū)動電源內(nèi)，由驅(qū)動電源定時執(zhí)行。例如，從照明驅(qū)動電源上電開始計時，待計時時間到達預(yù)約時間時執(zhí)行操作。
[0027]上述預(yù)約控制策略的核心是需要照明驅(qū)動電源內(nèi)置時鐘。然而專用時鐘電路成本較高，而且照明驅(qū)動電源內(nèi)部屬于高溫、強輻射的環(huán)境，提高精度比較困難。因而，本發(fā)明提出電網(wǎng)電壓同步方案來改善驅(qū)動電源時間軸的精度與同步程度。
[0028]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的照明驅(qū)動電源200的原理性框圖。其中開關(guān)變換器201將電網(wǎng)電壓Viine轉(zhuǎn)換為輸出電壓V。和輸出電流i。以驅(qū)動照明負載。照明負載包括但不限于LED、高壓鈉燈、石英金鹵燈、陶瓷金鹵燈、無極燈等光源。照明驅(qū)動電源指驅(qū)動這些光源的電子驅(qū)動裝置，包括但不限于LED驅(qū)動電源、電子鎮(zhèn)流器。
[0029]整流電路204對電網(wǎng)電壓Vline3進行整流(例如半波或全波整流)，產(chǎn)生整流信號Vrec。比較電路205耦接至整流電路204，將整流信號Vrec與閾值電壓Vth進行比較，產(chǎn)生同步信號Vsyn。數(shù)字控制器203耦接至比較電路205以接收同步信號Vsyn，并基于同步信號Vsyn進行計時，例如從照明驅(qū)動電源上電時刻開始計時。數(shù)字控制器203還由從節(jié)點處接收包含預(yù)約時間及具體操作(例如開關(guān)燈、調(diào)光等)的預(yù)約操作指令，該指令通常由服務(wù)器產(chǎn)生，再通過主節(jié)點逐層傳輸至從節(jié)點。數(shù)字控制器203在計時時間達到預(yù)約時間時，通過控制開關(guān)變換器201的邏輯控制電路202執(zhí)行相應(yīng)具體操作。當(dāng)相應(yīng)操作為開關(guān)燈時，數(shù)字控制器203可以提供開關(guān)控制信號ΟΝ/OFF至邏輯控制電路202，以使其控制開關(guān)變換器201開始或停止向照明負載提供能量。當(dāng)相應(yīng)操作為調(diào)光時，數(shù)字控制器203可以提供調(diào)光信號DM至邏輯控制電路202，以使其據(jù)之調(diào)節(jié)開關(guān)變換器201的輸出電壓V?；蜉敵鲭娏鱥。。
[0030]對于圖1所示的照明系統(tǒng)，主節(jié)點-從節(jié)點可以看做一個子網(wǎng)絡(luò)，若干個子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成整個系統(tǒng)。如果一個子網(wǎng)絡(luò)由一個控制柜管理，則同一子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)照明驅(qū)動電源的上電時間一致。故采用上述同步方案后，理想情況下該子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有照明驅(qū)動電源時間軸應(yīng)該都一致，從而避免了采用各自內(nèi)部時鐘造成不同步的情況。
[0031]以下以圖3所示的LED驅(qū)動電源200A為例，對本發(fā)明作進一步詳細描述。其中開關(guān)變換器201A包括前級的功率因數(shù)校正(PFC)電路與后級的半橋LLC諧振變換器。PFC電路將電網(wǎng)電壓Viine3變?yōu)橹绷髂妇€Vbus，半橋LLC變換器將Vbus電壓作DC/DC變換，實現(xiàn)恒流限壓的輸出來驅(qū)動LED負載。
[0032]整流電路204A包括二極管Dl?D4組成的整流橋和電阻器Rl、R2組成的分壓器。為了提高對電網(wǎng)畸變的抗干擾能力，比較電路205A采用滯環(huán)比較的形式，包括比較器COM以及電阻器R3?R6。
[0033]微程序控制器(MQJ,micro control unit，例如單片機)用作數(shù)字控制器203A，根據(jù)比較電路206A產(chǎn)生的同步信號￥_進行計時測自LED驅(qū)動電源上電時刻起，對同步信號Vsyn的周期進行計數(shù)。當(dāng)計數(shù)值達到MCU接收到的預(yù)約操作指令中包含的預(yù)設(shè)值時，MCU通過邏輯控制電路202A執(zhí)行相應(yīng)操作，例如，通過調(diào)光接口提供調(diào)光信號DM調(diào)節(jié)輸出電流i。，或通過開關(guān)控制接口提供開關(guān)控制信號0N/0FF以控制LED的亮滅。在一些實施例中，M⑶還可用于采樣輸出電壓V。與輸出電流i。，并通過從節(jié)點、主節(jié)點將采樣數(shù)據(jù)提供至服務(wù)器，以實現(xiàn)實時監(jiān)控。
[0034]圖4為圖3所示LED驅(qū)動電源200A的工作波形圖。由圖中可見，電網(wǎng)電壓Viine作為正弦波，經(jīng)過整流和分壓后得到正弦半波的整流信號vre。。該整流信號vre。被用作與高閾值電壓vth—h和低閾值電壓^^進行比較，產(chǎn)生形狀為方波的同步信號vsyn J⑶可以自LED驅(qū)動電源上電時刻起，在同步信號Vsyn的上升沿或者下降沿進行計數(shù)。
[0035]雖然前述實施例中，均自驅(qū)動電源上電時刻起基于同步信號開始計時，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述計時也可以在驅(qū)動電源接收到時間校正指令時開始，或在接收到時間校正指令時被重置。
[0036]圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的照明驅(qū)動電源控制方法的工作流程圖，包括步驟S501-S506o
[0037]在步驟S501，對電網(wǎng)電壓￥1&進行整流，產(chǎn)生整流信號vrec。
[0038]在步驟S502，將整流信號vrec與閾值電壓Vth進行比較，產(chǎn)生同步信號vsyn。
[0039]在步驟S503，基于同步信號Vsyn進行計時。
[0040]在步驟S504，接收包含預(yù)約時間與具體操作的預(yù)約操作指令。
[0041]在步驟S505，判斷計時時間是否達到預(yù)約時間，是，則至步驟S506，否則繼續(xù)等待。
[0042]在步驟S506，執(zhí)行預(yù)約操作指令包含的具體操作。
[0043]雖然已參照幾個典型實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例不限于任何前述的細節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1.一種照明驅(qū)動電源的控制方法，包括: 對電網(wǎng)電壓進行整流，產(chǎn)生整流信號； 將整流信號與閾值電壓進行比較，產(chǎn)生同步信號； 基于同步信號進行計時； 接收包含預(yù)約時間與具體操作的預(yù)約操作指令；以及 在計時時間達到預(yù)約時間時執(zhí)行所述具體操作。2.如權(quán)利要求1所述的控制方法，所述具體操作包括開燈、關(guān)燈或調(diào)光。3.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其中基于同步信號計時的步驟從照明驅(qū)動電源上電時刻開始。4.一種照明驅(qū)動電源，包括: 開關(guān)變換器，將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓和輸出電流以驅(qū)動照明負載； 邏輯控制電路，產(chǎn)生控制信號以控制開關(guān)變換器； 整流電路，對電網(wǎng)電壓進行整流，產(chǎn)生整流信號； 比較電路，耦接至整流電路，將整流信號與閾值電壓進行比較，產(chǎn)生同步信號；以及數(shù)字控制器，耦接至比較電路以接收同步信號，并基于同步信號進行計時，其中數(shù)字控制器還接收包含預(yù)約時間與具體操作的預(yù)約操作指令，并在計時時間達到預(yù)約時間時，通過邏輯控制電路執(zhí)行所述具體操作。5.如權(quán)利要求4所述的照明驅(qū)動電源，其中當(dāng)具體操作為開燈或關(guān)燈時，數(shù)字控制器提供開關(guān)控制信號至邏輯控制電路，使開關(guān)變換器在邏輯控制電路的控制下開始或停止向照明負載提供能量。6.如權(quán)利要求4所述的照明驅(qū)動電源，其中當(dāng)具體操作為調(diào)光時，數(shù)字控制器提供調(diào)光信號至邏輯控制電路，使邏輯控制電路調(diào)節(jié)開關(guān)變換器的輸出電壓或輸出電流。7.如權(quán)利要求4所述的照明驅(qū)動電源，其中數(shù)字控制電路基于同步信號進行的計時從照明驅(qū)動電源上電時刻開始。8.如權(quán)利要求4所述的照明驅(qū)動電源，其中整流電路為全波、半波或全橋整流電路，所述比較電路包括滯環(huán)比較器。9.一種照明系統(tǒng)，包括: 多個如權(quán)利要求4至8中任一項所述的照明驅(qū)動電源； 多個從節(jié)點，其中每個從節(jié)點控制一個或數(shù)個照明驅(qū)動電源； 多個主節(jié)點，其中每個主節(jié)點通過無線通信方案或電力線載波方案控制若干個從節(jié)點；以及 服務(wù)器，通過無線通信方案控制所述多個主節(jié)點，產(chǎn)生所述包含預(yù)約時間與具體操作的預(yù)約操作指令。10.一種照明驅(qū)動電源的控制器，包括: 整流電路，對電網(wǎng)電壓進行整流，產(chǎn)生整流信號； 比較電路，耦接至整流電路，將整流信號與閾值電壓進行比較，產(chǎn)生同步信號；以及數(shù)字控制器，耦接至比較電路以接收同步信號，并基于同步信號進行計時，其中數(shù)字控制器還接收包含預(yù)約時間與具體操作的預(yù)約操作指令，并在計時時間達到預(yù)約時間時，控制照明驅(qū)動電源執(zhí)行所述具體操作。
【文檔編號】H05B37/02GK106028597SQ201610525066
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】胡進
【申請人】浙江大邦科技有限公司