一种发光控制装置、及使用该发光控制装置的发光系统和控制方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及使用发光二极管（LED)的灯具的应用和控制领域，更具体地，本发明 公开了一种控制装置及使用该发光控制装置的发光系统，用于控制L邸灯具在预设色温点 之间的多个受控色温调节幅度，并且可W实现调光时色温不发生明显变化的效果。
[0002] 本申请有利于使用在家用和商用的发光二极管灯具或其他照明设施上。
【背景技术】
[0003] 随着科学技术的发展，半导体照明技术因节能、环保、寿命长等特点而被广泛应用 于各个领域，特别是大功率白光发光二极管（LED)芯片技术日趋成熟，产品涵盖了更多的 尺寸，电压，流明输出和色温。
[0004] 对于一般照明而言，人们希望能像调节普通灯具郝样地调节L邸灯具，并获得类 似于太阳光或烛光的照明效果。送就对L邸灯具的色温和光度调节提出了更高的要求。
[0005]目前，现有技术中已经提出了若干种改变L邸灯具的输出色彩的方法和结构。例 女口，美国专利4837565提出了使用红色L邸和绿色LED来产生黄色，美国专利8212466提出 了使用两组不同波长的L邸根据普朗克轨迹（planckianlocus)来产生组合的色温。
[0006] 在现有技术的多种LED灯具调节技术中，仍然存在不少技术缺陷。例如，当存在多 组L邸时，需要复杂的控制电路来控制每一组LED,增加了设计复杂度和生产成本；使用多 组L邸的组合时，无法获得较大的调节范围。因此，目前业界仍然需要一种设计简单且能够 大范围调节色温和调光的L邸灯具控制系统。
【发明内容】
[0007] 针对W上现有技术缺陷，本申请的目的之一是提供一种结构简单、生产成本低廉 的控制装置W控制L邸灯具的色温和亮度。本申请提出了一种电子控制器，包括两个独立 的控制输入；色温和亮度水平。本申请的控制器能接受目前可用的各种常规输入方式，诸 如两个独立的O-IOV直流灯光控制信号、脉宽调制信号（PWM)、更可用LED数字调光方案 值LT)的控制信号、或数字可寻址照明接口值ALI)使用单一组的信号线来同时控制色温和 亮度水平。本申请的控制器能够同时控制多组LED串，实现在调光输出最高的时候，其中 至少一组L邸处于最大输出的水平，并具有在各LED串的色温之间的色温全范围可调的特 点，由此提高了LED发光系统的整体性能。本申请的控制器可W使用本领域已知的多种技 术来构建，例如单片机（MCU)，生产成本低并可W被自由编程为接受多种不同的有线或无线 控制信号，W实现静态或动态的独立色温和调光连续或分级预设。
[0008] 根据本申请的第一个方面，提出了一种发光控制装置，包括：
[0009] 电子控制器，具有色温控制输入端和调光控制输入端，分别用于接收外部输入的 色温控制输入信号和调光控制输入信号，并具有第一色温控制输出端、第二色温控制输出 端、W及调光控制输出端，用于基于外部输入的所述色温控制输入信号和所述调光控制输 入信号，按照预设的处理程序来分别输出第一色温控制信号和第二色温控制信号W调节发 光效果的色温、并且输出调光控制信号W进行调光；第一可变输出恒流源，包括：第一色温 控制输入端，禪合至所述电子控制器的第一色温控制输出端，用于接收第一色温控制信号， 调光控制输入端，禪合至所述电子控制器的调光控制输出端，用于接收调光控制信号，第一 输出端，提供第一电流输出；第二可变输出恒流源，包括：第二色温控制输入端，禪合至所 述电子控制器的第二色温控制输出端，用于接收第二色温控制信号，调光控制输入端，禪合 至所述电子控制器的调光控制输出端，用于接收调光控制信号，第二输出端，提供第二电流 输出；其中，所述第一可变输出恒流源根据所述第一色温控制信号来调节所述第一电流输 出的大小，并根据所述调光控制信号两者来调节所述第一电流输出大小的比例，所述第二 可变输出恒流源根据第二色温控制信号来调节所述第二电流输出的大小，并根据所述调光 控制信号两者来调节所述第二电流输出大小的比例，通过控制所述第一可变输出恒流源的 第一电流输出和所述第二可变输出恒流源的第二电流输出的大小及比例来调节色温和/ 或调光的发光效果。
[0010] 根据本申请的第二个方面，所述第一色温控制信号是第一脉冲宽度色温控制信 号，所述第二色温控制信号是第二脉冲宽度色温控制信号，所述调光控制信号是DC电平调 光控制信号。
[0011] 根据本申请的第H个方面，所述电子控制器包括；微型控制单元，存储预设的可编 程程序，并包括多个IO通道，用于分别接收如下输入控制信号中的一种或多种：主开关检 测输入信号、数字调光方案的控制输入信号、DC电压格式的色温控制输入信号、DC电压格 式的调光控制输入信号，所述微型控制单元基于上述输入控制信号和内部预设的程序，输 出内部PWM色温控制信号、内部PWM调光控制信号、50%占空比的PWM同步信号；PWM源选 择器，禪合到所述微型控制单元的内部PWM色温控制信号输出端和内部PWM调光控制信号 输出端，并禪合并接收外部PWM色温控制输入信号和外部PWM调光控制输入信号，用于决定 是选用所述微型控制单元所输出的内部PWM色温控制信号和内部PWM调光控制信号还是选 用外部输入的外部PWM色温控制输入信号和外部PWM调光控制输入信号，并将所选的内部 PWM色温控制信号或外部输入的外部PWM色温控制输入信号作为PWM色温控制信号而输出 往PWM至脉冲宽度处理单元，将所选的内部PWM调光控制信号或外部输入的外部PWM调光 控制输入信号作为PWM调光控制信号输出往PWM电压积分器；PWM至脉冲宽度处理单元，禪 合至所述PWM源选择器的输出，用于基于输入的PWM色温控制信号和50%占空比的PWM同 步信号，产生所述第一脉冲宽度色温控制信号给所述第一可变输出恒流源、产生所述第二 脉冲宽度色温控制信号给所述第二可变输出恒流源，在任何时候，所述第一脉冲宽度色温 控制信号和所述第二脉冲宽度色温控制信号的其中一个会处于满度输出状态，而另一个则 会被控制在最大输出状态和最小输出状态之间；PWM电压积分器，禪合至所述PWM源选择器 的输出，用于对输入的PWM调光控制信号进行积分，产生与PWM脉冲宽度成正比的平稳的DC 电压值，作为所述DC电平调光控制信号提供给所述第一可变输出恒流源和所述第二可变 输出恒流源。
[0012] 根据本申请的第四个方面，所述PWM至脉冲宽度处理单元包括；反相器，接收所述 50%占空比的PWM同步信号，并将其反相，提供給第一异或口（Gl);所述第一异或口，包括 第一输入端用于接收所述反相器的输出并包括第二输入端用于接收所述PWM色温控制信 号，并将所述反相器的输出与所述PWM色温控制信号进行比较，如果所述PWM色温控制信号 的占空比为50%W上，便可W在所述第一异或口的输出端得到高电平输出，该输出信号被 提供到D型触发器的D输入；延迟线值LI)和第二异或口（G2)组成脉冲发生器，所述延迟 线的输入接收所述50 %占空比的PWM同步信号，所述延迟线的输出同样被提供給所述第二 异或口，所述第二异或口比较所述延迟线的输出与所述50%占空比的PWM同步信号，W在 PWM周期的0%和50%两点提供时钟脉冲信号到所述D型触发器的CLK端；所述D型触发器 Q，包括D输入、化K输入、Q输出和NOT-Q输出，所述D输入禪合到所述第一异或口的输出， 所述CLK输入禪合到所述第二异或口的输出、所述Q输出禪合到第一或口，所述NOT-Q输出 禪合到第H异或口（G3)，当所述PWM色温控制信号的占空比大于50%时，Q输出在PWM同 步信号周期的前50%产生高电平的输出信号，然后于PWM同步信号周期的余下后50%复位 至低电平，并且当所述PWM色温控制信号的占空比小于50%时，Q输出在整个PWM刷新周期 上保持为低电平。而D型触发器的所述NOT-Q输出与所述Q输出反相；所述第一或口接收 所述Q输出和所述PWM色温控制信号，进行逻辑或操作并且其输出禪合至第一缓冲器，所述 第一缓冲器的输出提供所述第一脉冲宽度色温控制信号；所述第H异或口接收所述NOT-Q 输出和所述PWM色温控制信号，并且输出禪合至第二缓冲器，所述第二缓冲器的输出提供 所述第二脉冲宽度色温控制信号；当PWM色温控制输入信号的占空比小于50 %时，所述第 一或口的输出使得所述第一脉冲宽度色温控制信号跟随所述PWM色温控制信号而变化，而 所述D型触发器的NOT-Q输出处于高电平，所述第H异或口的输出使得所述第二脉冲宽度 色温控制信号变成高电平信号；当所述PWM色温控制信号的占空比大于50 %时，所述第一 或口的输出使得所述第一脉冲宽度色温控制信号选用所述D型触发器的Q输出的高电平信 号，而所述D型触发器的NOT-Q输出处于低电平，所述第H异或口的输出使得所述第二脉 冲宽度色温控制信号跟随所述PWM色温控制信号而变化；由此，使得所述第一脉冲宽度色 温控制信号和所述第二脉冲宽度色温控制信号的其中一个会处于满度输出状态，而另一个 则会被控制在最大输出状态和最小输出状态之间。
[0013] 根据本申请的第五个方面，W上的控制装置还包括：同步信号发生器，禪合至所述 微型控制单元和所述PWM源选择器，当确定选用从外部输入的外部PWM色温控制输入信号 时，监测及利用所述外部PWM色温控制输入信号的刷新率，产生50%占空比的PWM同步信 号，代替由所述微型控制单元所提供的50%占空比的PWM同步信号，并输出给所述PWM至脉 冲宽度处理单元。
[0014] 根据本申请的第六个方面，在W上的控制装置中，当需要不同水平的色温和调光 时，所述第一脉冲宽度色温控制信号被设置为提供第一比例的脉冲宽度W确定所述第一电 流输出的大小，所述第二脉冲宽度色温控制信号被设置为提供第二比例的脉冲宽度W确定 所述第二电流输出的大小，所述DC电平调光控制信号被设置为允许所述第一可变输出恒 流源将所述第一电流输出控制在由所述第一比例的脉冲宽度所确定的大小的第一百分比 范围内，并允许所述第二可变输出恒流源将所述第二电流输出控制在由所述第二比例的脉 冲宽度所确定的大小的第二百分比范围内。
[0015] 根据本申请的第走个方面，W上的控制装置包括W下工作状况；当需要高色温 输出时，所述第一脉冲宽度色温控制信号被设置为提供约100%的脉冲宽度，所述第二脉 冲宽度色温控制信号被设置为提供约2%的脉冲宽度；配合所述DC电平调光控制信号 0% -100%的范围，所述第一可变输出恒流源的所述第一电流输出为0% -约100%，而所 述第二可变输出恒流源的所述第二电流输出为0%-约2% ;当需要低色温输出时，所述第 一脉冲宽度色温控制信号被设置为提供约2%的脉冲宽度，所述第二脉冲宽度色温控制信 号被设置为提供约100%的脉冲宽度；配合所述DC电平调光控制信号0% -100%的范围， 所述第一可变输出恒流源的所述第一电流输出为〇%-约2%，而所述第二可变输出恒流源 的所述第二电流输出为0% -约100% ;当需要相对较高的色温输出时，所述第一脉冲宽度 色温控制信号被设置为提供约100%的脉冲宽度，所述第二脉冲宽度色温控制信号被设置 为提供20%的脉冲宽度；配合所述DC电平调光控制信号0% -100%的范围，所述第一可 变输出恒流源的所述第一电流输出为〇%-约100%，而所述第二可变输出恒流源的所述第 二电流输出为0% -20% ;当需要相对较低的色温输出时，所述第一脉冲宽度色温控制信号 被设置为提供10%的脉冲宽度，所述第二脉冲宽度色温控制信号被设置为提供约100%的 脉冲宽度；配合所述DC电平调光控制信号0% -100%的范围，所述第一可变输出恒流源的 所述第一电流输出为0% -10%而所述第二可变输出恒流源的所述第二电流输出为0% -约 100%。
[0016] 根据本申请的第八个方面，该控制装置进一步包括;AC-DC电源变换器，所述电子 控制器的色温控制输入端和调光控制输入端分别禪合至DC电压格式的色温控制输入端和 调光控制输入端，所述AC-DC电源变换器进一步禪合至墙面开关；所述墙面开关可W在通 ON和断OFF之间切换，并将主电源输入提供给所述AC-DC电源变换器、所述第一可变输出恒 流源和所述第二可变输出恒流源；所述AC-DC电源变换器将所述墙面开关输入的主电源输 入转换为DC输入供电给电子控制器，并基于所述墙面开关的通/断状态的切换，生成主开 关检测输入信号，提供给所述电子控制器的所述色温控制输入端和所述调光控制输入端， 所述电子控制器按照预设的处理程序来