一种基于环境亮度的LED调光方法及系统与流程

本发明涉及LED驱动技术领域，具体涉及一种基于环境亮度的LED调光方法及系统。

背景技术：

由于具有节能环保的优点，LED作为新一代照明光源得到了广泛应用。LED调光装置可使得LED照明系统感知外界环境亮度进行调光，节约能耗的同时，提供了更加智能和舒适的照明环境。

在现有的LED照明系统根据环境亮度调光控制方案中，感光器件检测环境亮度后，将环境亮度信号传送至MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)模块，MCU模块将环境亮度信号转换为调光信号并将调光信号传送至LED驱动器，LED驱动器根据接收到的调光信号，调整输出功率，达到调光目的。

该方案的缺点在于，由于感光器件通常与照明灯具安装在一起以感应环境亮度，而光源驱动器安装在灯具外，环境亮度信号传输并转换成成调光信号的过程，需要增设额外的调光信号传输线路以及MCU处理器。尤其在户外照明领域，光源驱动器与LED灯具及感光器件之间距离较远时，需要较长的感光信号和调光信号传输线路，增设线路的成本较高，并且带来因电磁兼容问题导致的调光信号的失真。

技术实现要素：

本发明的目的，是提供一种新的基于环境亮度的LED调光方法及系统，可替代现有技术中通过增设调光信号线路传递调光信号的技术方案，以降低因增设调光线路的成本，同时避免增设调光线路带来的电磁兼容性问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于环境亮度的LED调光方法，包括以下步骤：

亮度传感器采集环境亮度信息，生成环境亮度信号并将该环境亮度信号传递至PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号发生器；

PWM信号发生器接收环境亮度信号，确定调光等级；

PWM信号发生器根据所述调光等级，生成对应上述调光等级的电压变化信号；

LED驱动器通过LED驱动线路，采集上述电压变化信号；

LED驱动器根据采集获得的电压变化信号，确定调光等级，调节输出功率实现调光目的。

作为一种可选方案，PWM信号发生器根据调光等级，生成LED驱动线路上对应该调光等级的电压变化信号的方法为：利用MOSFET或者三极管，对LED灯具中的至少一个灯珠，进行通断电操作，生成对应调光等级的电压变化信号。

作为一种可选方案，通断电操作为：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，对至少一个灯珠进行通断电操作，将电压变化信号转化为由高低电平信号组成的数字化信号。数字化信号代表所述调光等级。

作为一种可选方案，通断电操作为：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，以固定频率和信号宽度对至少一个灯珠进行通断电操作，将电压变化信号转化为由高低电平信号组成的数字化信号。数字化信号代表调光等级。

作为一种可选方案，将电压变化信号转化为由高低电平信号组成的数字化信号包括：定义高电平为数字信号1，低电平为数字信号0；或者，低电平为数字信号0，高电平为数字信号1，将上述固定频率和信号宽度的通断电操作转化为一组二进制数字码，对该二进制数字码添加起始位、终止位以及校验码，获得数字化信号。

作为一种可选方案，通断电操作为：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，以一定的频率对至少一个灯珠进行通断电操作，生成一定频率的电压变化信号。通过该频率代表调光等级。

作为一种可选方案，通断电操作为：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，以一定的占空比对至少一个灯珠进行通断电操作，生成一定占空比的电压变化信号。通过该占空比代表调光等级。

作为一种可选方案，通断电操作为：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，对至少一个灯珠进行一定次数的通断电操作，产生一定次数的电压变化。通过上述电压变化次数代表调光等级。

作为一种可选方案，通断电操作为：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，对至少一个灯珠进行一定时长的单次通电或断电操作，产生一定时长的电压变化。通过该电压变化时长表示调光等级。

本发明提供的一种基于环境亮度的LED调光系统，包括LED驱动器、LED灯具、PWM信号发生器以及亮度传感器，LED驱动通过驱动线路为LED灯具提供工作电压和电流，亮度传感器采集环境亮度信息、生成环境亮度信号并传递至PWM信号发生器，其特征在于：

PWM信号发生器还包括亮度信号接收模块、亮度信号解析模块以及电压变化生成模块，亮度信号接收模块用于接收亮度传感器发出的环境亮度信号；亮度解析模块用于解析环境亮度信号，确定调光等级；电压变化生成模块用于控制所述PWM信号发生器生成LED驱动线路上对应该调光等级的电压变化信号；

LED驱动器还包括电压变化信号采集模块、电压变化信号解析模块以及输出功率调整模块，电压变化信号采集模块用于采集LED驱动线路上的电压变化信号；电压变化信号解析模块用于解析电压变化信号，确定调光等级；输出功率调整模块用于控制调整LED驱动输出功率，实现所述调光等级的调光操作。

作为一种可选方案，PWM信号发生器通过MOSFET或者三极管，对LED灯具中至少一个灯珠进行通断电操作，产生LED驱动线路上的电压变化信号。

作为一种可选方案，通断电操作包括：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，以固定频率和信号宽度对至少一个灯珠进行通断电操作。

作为一种可选方案，通断电操作包括：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，以一定频率对至少一个灯珠进行通断电操作。

作为一种可选方案，通断电操作包括：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，以一定占空比对至少一个灯珠进行通断电操作。

作为一种可选方案，通断电操作包括：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，对至少一个灯珠进行一定次数的通断电操作。

作为一种可选方案，通断电操作包括：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，对至少一个灯珠进行一定时长的单次通电或断电操作。

本发明的优点在于：本发明提供的一种基于环境亮度的LED调光方法及系统，基于普通LED驱动控制电路中的基本器件，通过使用PWM信号发生器对LED灯具中的至少一个灯珠进行通断电操作，造成LED驱动线路上的电压变化信号，通过电压变化的多样性携带不同等级调光需求，LED驱动器通过检测解析LED驱动线路上的电压变化，调整输出功率，实现该等级的调光。

通过上述电压变化信号传递调光命令的技术方案，解决了现有技术中需要额外增设调光信号传递线路所带来的设备成本以及安装成本的问题，同时避免了增设上述调光信号传递线路给整个照明电路系统带来的电磁兼容性问题。本发明提供的调光方案便捷可行，并可根据LED照明系统的具体调光等级需求，选择不同种类的电压变化信号与调光等级之间的转换模式，调光准确度高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于环境亮度的LED调光方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电压变化波形信号示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电压变化波形信号示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电压变化波形信号示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电压变化波形信号示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电压变化波形信号示意图；

图7为本发明实施例提供的一种基于环境亮度的LED调光系统示意图。

具体实施方式

下面参照附图并结合具体的实施例，对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供的一种基于环境亮度的LED调光方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤101，亮度传感器采集环境亮度信息，生成环境亮度信号并将该环境亮度信号传递至PWM信号发生器；

步骤102，PWM信号发生器接收环境亮度信号，确定调光等级；

步骤103，PWM信号发生器根据所述调光等级，生成对应上述调光等级的电压变化信号；

步骤104，LED驱动器通过LED驱动线路，采集上述电压变化信号；

步骤105，LED驱动器根据采集获得的电压变化信号，确定调光等级，调节输出功率实现调光目的。

本发明提供的调光方法，解决了现有技术中需要额外增设调光信号传递线路所带来的设备成本以及安装成本的问题，同时避免了增设上述调光信号传递线路给整个照明电路系统带来的电磁兼容性问题。

可选的，PWM信号发生器根据调光等级，生成LED驱动线路上对应该调光等级的电压变化信号的方法为：利用MOSFET或者三极管，对LED灯具中的至少一个灯珠，进行通断电操作，生成对应调光等级的电压变化信号。通过开关装置对LED灯具中至少一个灯珠进行通断电操作，是本发明技术方案中产生电压变化信号的关键步骤，当然，除本实施例中披露的MOSFET以及三极管外，其它本领域中常用的可控开关装置也可以达到同样的技术效果，另外应当说明的是，对LED灯具中至少一个灯珠进行通断电操作的实质含义是指造成LED驱动线路上电压波形变化即可，在实际应用方案中，对多个灯珠或者一个或多个LED灯进行通断电同样可以产生电压波形的变化，且电压变化差更大，因而被开关光源的数量可在实际使用案例中根据需求进行设计和选择。

可选的，通断电操作为：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，对至少一个灯珠进行通断电操作，将电压变化信号转化为由高低电平信号组成的数字化信号。通过数字化信号代表调光等级。

可选的，通断电操作为：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，以固定频率和信号宽度对至少一个灯珠进行通断电操作，将电压变化信号转化为由高低电平信号组成的数字化信号。通过数字化信号代表调光等级。

进一步地，将电压变化信号转化为由高低电平信号组成的数字化信号包括：定义高电平为数字信号1，低电平为数字信号0；或者，低电平为数字信号0，高电平为数字信号1，将上述固定频率和信号宽度的通断电操作转化为一组二进制数字码，对该二进制数字码添加起始位、终止位以及校验码，获得数字化信号。

上述采用固定的频率和信号宽度为基础，用标准数字化方式来对应调光等级的技术方案是本发明实施例中较易于实现的方案：采用一定位数的二进制数码，如8位，将高电平定义为1，低电平定义为0，8位二进制数码分别为00000000-11111111，通过此类标准化的二进制数码来代表不同的调光等级。此外，还可以在以上二进制数码的基础上，添加起始位、终止位以及校验码，根据更适合LED调光系统识别的信号模式来代表不同的调光等级信号，这种实施例可选方案的通信协议简单、信号传输稳定、MOSFET或者三极管的开关操作简单易行、对灯光的影响也十分微小，具有很高的实际应用价值。如图2所示，上述至少一个灯珠通电时，LED驱动线路上的电压为Von，断电时为Voff，t表示时间，低电平定义为0，高电平定义为1，则该组二进制数码为01010101，可用该二进制数码对应一种调光等级。

可选的，通断电操作为：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，以一定的频率对至少一个灯珠进行通断电操作，生成一定频率的电压变化信号。通过该频率代表调光等级。这种通断电操作方案是以MOSFET或者三极管的开关操作频率来代表不同的调光等级需求，相对应的，LED驱动器检测电压波形变化的频率，从而确定调光等级。如图3所示，上述至少一个灯珠通电时，LED驱动线路上的电压为Von，断电时为Voff，t表示时间，T为一个通断电循环周期时长，通过不同的开关频率f(f＝1/T)代表不同的调光等级。

可选的，通断电操作为：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，以一定的占空比对至少一个灯珠进行通断电操作，生成一定占空比的电压变化信号。通过该占空比代表调光等级。这种通断电操作方案是以MOSFET或者三极管的开关操作的占空比来代表不同的调光等级需求，相对应的，LED驱动器检测电压波形所携带的占空比参数，从而确定调光等级。如图4所示的电压变化波形图，在一个通断电循环周期内，通电时长为Ton，断电时长为Toff，占空比Duty Ratio＝Ton/(Ton+Toff)，通过不同的占空比参数来代表不同的调光等级。

可选的，通断电操作为：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，对至少一个灯珠进行一定次数的通断电操作，产生一定次数的电压变化。通过上述电压变化次数代表调光等级。这种通断电操作方案是以MOSFET或者三极管对LED灯珠的通断电次数来代表不同的调光等级需求，相对应的，LED驱动器检测电压波形所发生的变化次数，从而确定调光等级。如图5所示的电压变化波形图，LED驱动线路上的电压在Von与Voff之间共计发生了6次变化，通过电压的不同变化次数来代表不同的调光等级。

可选的，通断电操作为：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，对至少一个灯珠进行一定时长的单次通电或断电操作，产生一定时长的电压变化。通过该电压变化时长表示调光等级。这种通断电操作方案是以MOSFET或者三极管对LED灯珠的单次通电或断电时长来代表不同的调光等级需求，相对应的，LED驱动器检测单次电压波形变化的时间，从而确定调光等级。如图6所示的电压变化波形图，在LED驱动线路上原始电压为Von的情形下，对灯珠进行单次一定时长的断电操作T off，通过不同的单次电压变化时长来代表不同的调光等级。

本发明实施提供的一种基于环境亮度的LED调光方法，通过LED驱动线路上电压波形的变化来传递调光命令。省去了传统调光方案总需要额外增设的调光信号传递线路和器件的同时，调光方案便捷可行，调光等级与电压波形控制及变化方式多样可选，具有十分显著的实际应用价值。

本发明实施例提供的一种基于环境亮度的LED调光系统，如图7所示，包括LED驱动器71、LED灯具72、PWM信号发生器73以及亮度传感器74，LED驱动通过驱动线路75为LED灯具提供工作电压和电流，亮度传感器采集环境亮度信息、生成环境亮度信号并传递至PWM信号发生器；

PWM信号发生器还包括亮度信号接收模块731、亮度信号解析模块732以及电压变化生成模块733，亮度信号接收模块用于接收亮度传感器发出的环境亮度信号；亮度解析模块用于解析环境亮度信号，确定调光等级；电压变化生成模块用于控制所述PWM信号发生器生成LED驱动线路上对应该调光等级的电压变化信号；

LED驱动器还包括电压变化信号采集模块711、电压变化信号解析模块712以及输出功率调整模块713，电压变化信号采集模块用于采集LED驱动线路上的电压变化信号；电压变化信号解析模块用于解析电压变化信号，确定调光等级；输出功率调整模块用于控制调整LED驱动器的输出功率，实现所述调光等级的调光操作。

可选的，PWM信号发生器通过MOSFET或者三极管，对LED灯具中至少一个灯珠进行通断电操作，产生LED驱动线路上的电压变化信号。

可选的，通断电操作包括：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，以固定频率和信号宽度对至少一个灯珠进行通断电操作。

可选的，通断电操作包括：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，以一定频率对至少一个灯珠进行通断电操作。

可选的，通断电操作包括：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，以一定占空比对至少一个灯珠进行通断电操作。

可选的，通断电操作包括：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，对至少一个灯珠进行一定次数的通断电操作。

可选的，通断电操作包括：在LED驱动器采集电压变化信号的一个采样周期内，对至少一个灯珠进行一定时长的单次通电或断电操作。

终上所述，本发明实施例提供的一种基于环境亮度的LED调光方法及系统，通过使用PWM信号发生器对亮度传感器采集并传回的环境亮度信息进行接收和解析，确定调光等级后，对LED灯具中的至少一个灯珠进行通断电操作生成对应该调光等级的电压变化波形，LED驱动器通过检测并解析该波形，调整输出功率实现上述调光等级的调光，解决了现有技术中需要额外增设调光信号传递线路所带来的设备成本以及安装成本的问题，同时避免了增设上述调光信号传递线路给整个照明电路系统带来的电磁兼容性问题。本发明提供的调光方案便捷可行，并可根据LED照明系统的具体调光等级需求，选择不同种类的电压变化信号与调光等级之间的转换模式，调光准确度高。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制。本领域的普通技术人员应当知晓，依然可以在不付出创造性劳动的前提下对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分甚至全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。