专利名称：一种led照明供电及驱动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明供电控制系统，特别是涉及一种LED照明供电及驱动控制系统。
背景技术：
现有技术LED照明供电及驱动控制系统如图1所示，配电箱内安装有总断路器10、照明用断路器20和零线端子排30，各个房间内安装有电源内置的LED灯5a和普通控制开关6a。220V交流电源的火线L和零线N与总断路器10的输入端连接，总断路器10的火线输出L端与照明用断路器20的火线输入端L连接，照明用断路器20的火线输出L端与照明主干线的火线L连接，总断路器10的零线输出端N与零线端子排30连接，主干线的零线N与零线端子排30连接，主干线L和主干线N通往各房间，房间里的普通控制开关6a的一端与通往该房间的火线L连接，其另一端与所控制的电源内置的LED灯5a的一端连接，LED灯5a的另一端与通往该房间的零线N连接。图2是现有技术的多条照明主干线路的LED照明供电及驱动控制系统原理框图，配电箱内有两个或两个以上照明用断路器，分别控制两条或两条以上的主干线路，图中仅画出了两条。由于LED照明用的220V交流电由主干线路通过普通控制开关6a直接加载到LED灯5a上，LED灯内置的电源发出的热量与LED器件本身发出的热量叠加在一起很难及时散发出去，这会加速LED光源以及元器件老化减少寿命，尤其是LED球泡灯和LED日光灯，虽然外形和传统的白炽灯和日光灯相似有利于被有传统意识的公众所接受，但有限的空间里挤满了各种零件，热量不能很有效地及时散发会导致故障增加，加速了 LED的光衰，减少了寿命，这也成为LED普及的一大障碍。众所周知，LED是一种需要低压直流供电的半导体器件，为了应用在照明领域就必须采用AC/DC电源变换器，目前LED灯常用的电源内设置有AC/DC电源变换电路和恒流驱动电路，直流输出端可直接接LED灯串，交流输入端与220V交流电源连接，安全性和传统的节能灯、荧光灯以及白炽灯基本相同，采用非隔离电源的LED灯负载的安全性比传统灯具还要低，更容易发生漏电的危险，这也是国内和国际安规组织对非隔离电源的LED灯具有更高要求的原因。靠直流低压供电的LED光源仍面临着安全隐患，这是现有技术存在的问题和弊端。
LED具有可调光的优势，采用PWM的方式能实现无级调光，调光平稳可靠，但现有技术由于采用交流220V直接进入LED灯，在现有单火线回路中不能实现PWM调光，只能采用遥控的方式或采用可控硅交流斩波调光的方式。遥控调光成本高，不能在原墙壁开关上实现，遥控器的随意放置出现的暂时丢失也会给使用带来麻烦。可控硅交流斩波式调光是由调光器与LED灯串联后与交流电源连接而成，LED灯里安装有可与该调光器配套的AC/DC变换电路及驱动电路，通过旋转调光器旋钮改变输出交流电的斩波角，由LED灯的AC/DC变换电路及驱动电路提取所改变的斩波角信息来控制LED灯电流实现调光。可控硅交流斩波型调光方式的优点是可直接使用现有技术的墙壁式调光器直接控制LED灯的开启关闭以及调光，免去了重新布线的麻烦及由此带来的成本提高，但实际使用中会出现AC/DC变换驱动电路与调光器参数匹配不好或电网干扰引起LED灯的闪烁，效率和功率因数低等问题，而且存在与上述同样的散热问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种LED照明供电及驱动控制系统，解决现有技术中220V交流电直接进入LED灯带来的驱动电源和LED灯集中一起难以散热的问题和安全隐患问题，解决现有LED驱动控制器不能直接在现有已经铺设好的照明线路上对LED灯进行调光的问题，解决LED灯成本高难以普及的问题。根据上述目的发明的一种LED照明供电及驱动控制系统，其特征在于:包括开关电源、LED灯以及LED控制开关；所述开关电源安装在配电箱内或配电箱外，所述LED灯安装在各个房间内，开关电源的交流输入端通过配电箱内的断路器与220V交流电源连接，开关电源的直流安全电压输出端与通往各房间的主干线路连接，各房间的LED控制开关与房间内的LED灯串联连接在主干线路的DC+和DC-上。进一步的，所述LED灯包括与LED串联的LED恒流电路。于一具体实施例中，所述LED控制开关是普通墙壁开关。于另一具体实施例中，所述LED控制开关是LED驱动控制器，包括具有开关电路的开关取电单元以及具有微控制器的控制单元；微控制器包括PWM信号输出端、信息输入端、电源输入端，PWM信号输出端连接所述开关取电单元的信号输入端，电源输入端连接开关取电单元的电源输出端；开关取电单元的一端与LED灯的一端连接，开关取电单元的另一端与直流电源的一端连接，直流电源的另一端与LED灯的另一端连接。进一步的一个实施例，开关取电单元中的开关电路包括至少一个场效应管；开关取电单元还包括取电电路和稳压电路；所述取电电路包括二极管、电解电容和与开关电路共用的场效应管；所述场效应管的漏极作为开关取电单元的一端与LED灯的负极连接，场效应管的源极作为开关取电单元的另一端与直流电源的负极连接，场效应管的栅极与控制单元的信号输出端连接或通过电阻与控制单元中的微控制器的信号输出端连接，LED灯的正极与直流电源的正极连接；所述二极管的阳极与场效应管的漏极连接，二极管的阴极与所述电解电容的正极以及所述稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端与控制单元的电源输入端以及微控制器的电源输入端连接，场效应管的源极、电解电容的负极、稳压电路的地端以及控制单元的地端与公共地连接。进一步的另一个实施例中，开关取电单元中的开关电路包括至少一个场效应管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、三极管；开关取电单元还包括取电电路和稳压电路；所述取电电路包括二极管、电解电容和与开关电路共用的场效应管；所述场效应管的漏极作为开关取电单元的一端与所述LED灯的正极连接，场效应管的源极作为开关取电单元的另一端与直流电源的正极连接，LED灯的负极与直流电源的负极连接，场效应管的栅极与所述第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端与场效应管的源极连接，所述第二电阻的一端与场效应管的栅极连接，第二电阻的另一端与所述三极管的集电极连接，三极管的基极与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与控制单元中微控制器的信号输出端连接，所述二极管的阴极与场效应管的漏极连接，所述电解电容的正极与场效应管的源极以及所述稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端与控制单元的电源输入端以及微控制器的电源输入端连接，三极管的发射极、二极管的阳极、电解电容的负极、稳压电路的地端以及控制单元的地端与公共地连接。在上述的所有LED控制开关是LED驱动控制器的实施例中，在所述LED灯两端并联一电阻；所述电阻的阻值由(U-Vc-Vd)/Is简化计算得出，U为直流电源的输入电压，Vc为稳压电路输入端可确保正常工作的最低电压，Vd为二极管的管压降，Is为控制单元和稳压电路消耗的最大电流和在工作时损耗的电流之和。在LED控制开关是LED驱动控制器的实施例中，所述控制单元还包括信息输入模块，其输入模式为按键输入模式或触摸输入模式或感应输入模式，信息输入模块的信号输出端与微控制器的信号输入端连接。在LED控制开关是LED驱动控制器的实施例中，所述控制单元还包括无线或红外遥控接收电路，其信号输出端与微控制器的信号输入端连接，其电源端与稳压电路的电源输出端连接。在LED控制开关是LED驱动控制器的实施例中，所述控制单元还包括信息端口或信息端口和总线收发器，可接收或发送来自总线系统的信息。由于本发明的LED照明供电及驱动控制系统中的LED电源安装在配电箱里或配电箱外并且输出的安全直流电与照明主干线路连接，电源与LED灯完全分离，一条照明主干线路上的几个至几十个LED灯可使用一个大功率开关电源，而目前的开关电源技术是功率越大效率越高，单位功率成本越低，这样既降低了 LED灯的成本，同时也降低了照明系统的总成本，提高了电源的效率，又减少了原LED灯内置电源造成的散热集中问题，安全的低压直流电连接在主干线路上传输给各房间内的LED灯和控制开关，彻底解决了触电的安全隐患，可在现有照明线路中实现而不必改变原布线结构，LED驱动控制器直接替代普通墙壁开关可实现对LED灯的PWM调光控制，既方便了使用，又更加节能环保，推动了 LED照明在现有条件下的普及。
图1是现有技术LED驱动控制系统原理框图。图2是现有技术LED驱动控制系统多条主干线路原理框图。图3是本发明控制开关为普通开关的LED驱动控制系统原理框图。图4是本发明控制开关为LED驱动控制器的LED驱动控制系统原理框图。图5是本发明多条主干线路的LED驱动控制系统原理框图。图6是本发明LED电源盒在配电箱外的LED驱动控制系统原理框图。图7是本发明由普通开关控制的LED灯原理图。图8是本发明LED驱动控制器原理框图。图9是本发明由LED驱动控制器控制的LED灯原理图。图10是本发明使用N沟道场效应管的LED驱动控制器原理框图。图11是本发明使用P沟道场效应管的LED驱动控制器原理框图。图12是本发明使用N沟道场效应管控制多回路的LED驱动控制器原理框图。图13是本发明使用P沟道场效应管控制多回路的LED驱动控制器原理框图。
图14是本发明使用N沟道场效应管LED驱动控制器的布线图。图15是本发明使用P沟道场效应管LED驱动控制器的布线图。图16是本发明LED驱动控制器关闭LED灯时PWM信号、场效应管D-S端电压、取电电流以及取电电压的波形图。图17是本发明LED驱动控制器开启LED灯时PWM信号、场效应管D-S端电压、取电电流以及取电电压的波形图。图18是本发明LED驱动控制器对LED灯调光时PWM信号、场效应管D-S端电压、取电电流以及取电电压的波形图。图19本发明LED驱动控制器开灯和关灯流程图。图20本发明LED驱动控制器调光流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施方式对本发明做进一步的描述。本发明的控制开关为普通开关的实施例参见图3，包括开关电源40、具有恒流电路的LED灯50以及LED控制开关6a ;所述开关电源40安装在配电箱内或配电箱外，所述LED灯50安装在各个房间内，开关电源40的火线输入端L通过配电箱内的照明用断路器20以及总断路器10与220V交流电源的火线L连接，开关电源40的零线输入端N与零线端子排30连接，开关电源40的直流安全电压输出端+和-分别与通往各房间的主干线路的DC+和DC-连接，各房间的LED控制开关6a与房间内的LED灯50串联连接在主干线路的DC+和DC-上。具有恒流电路的LED灯50如图7所示，包括多个串联的LED51 LED5m(m表示第m个LED)和恒流电路IC51，最上端的LED51正极作为LED灯50的正极，最下端的LED5m负极与恒流电路IC51的恒流输入端连接，恒流电路IC51的地端作为LED灯50的负极，恒流电路IC51的电源端与最下端的LED5m正极连接。LED灯50可采用6个LED串联，每个LED正向压降约3.2 3.3V，LED串的总电压为19.2 19.8V，采用低压差的恒流芯片如QX7135，其压降仅为150mV，系统线路压降在普通的住宅配电线路中经实际测试为0.3V，LED开关电源输出电压为20V，则由系统线路压降产生的效率降低仅有1.5%，而大功率的开关电源效率一般都能达到86% 90%以上，好的可以达到93 %以上，这足可以抗衡小功率电源的低效率，因此可满足整个LED驱动控制系统的要求。本发明的控制开关为LED驱动控制器的实施例如图4所示，包括开关电源40、具有恒流电路的LED灯50'以及LED控制开关6a ;所述开关电源40安装在配电箱内或配电箱夕卜，所述LED灯50'安装在各个房间内，开关电源40的火线输入端L通过配电箱内的照明用断路器20以及总断路器10与220V交流电源的火线L连接，开关电源40的零线输入端N与零线端子排30连接，开关电源40的直流输出端+和-分别与通往各房间的主干线路的DC+和DC-连接，各房间的LED控制开关6a与房间内的LED灯50'串联连接在主干线路的DC+ 和 DC-o本发明多条主干线路的实施例如图5所示，与图3或图4所不同的是有两条或两条以上的(图中仅画出两条)主干线路分别连接两个或两个以上的开关电源以及各自的照明用断路器上。本发明开关电源40在配电箱外的LED驱动控制系统原理框图如图6所示，由于在现有的常规照明的配电箱里安装使用本发明的开关电源40有可能会出现配电箱里空间不足的问题，因此，需要在配电箱外安装开关电源40。可以将装有开关电源40的LED电源盒安装在配电箱旁，将开关电源40的火线输入端L与配电箱里的照明用断路器20的火线输出端L连接，开关电源40的零线输入端N与配电箱里的零线端子排30连接，将原来与照明用断路器20的火线输出端L连接的主干线L连接到开关电源40的直流输出端+变为主干线DC+，再将原来与零线端子排30连接的主干线N连接到开关电源40的直流输出端-变为主干线DC-。由于有些写字楼的办公区是大房间，房间内有数个照明用断路器20，每个断路器20又带了很多个照明灯，这就需要根据每条线路所要驱动的LED灯具的总功率来计算出线路载流量是否够用，若不够用，则需要在一个照明用断路器20的输出端连接两个或两个以上的开关电源40，关电源40可安装在适当地方，每个开关电源40分别连接到各自所驱动的主干线上。上述方法不仅适用于图6所示的实施例，还适用于图3至图5所示的实施例。参见图8和图10，本发明的LED驱动控制器60包括具有开关电路62b的开关取电单元62以及具有微控制 器61a的控制单元61 ；微控制器61a包括PWM信号输出端P、信息输入端S、电源输入端Vdd, PWM信号输出端P连接所述开关取电单元62的信号输入端，电源输入端Vdd连接开关取电单元62的电源输出端；开关取电单元62的一端与LED灯50'的一端连接，开关取电单元62的另一端与直流电源的一端连接，直流电源的另一端与LED灯50'的另一端连接。本发明由LED驱动控制器控制的LED灯实施例如图9所示，与图7所示的由普通控制开关控制的LED灯50所不同的是在LED灯的两端并联一电阻R51，其目的一是在LED灯50'关闭时给开关取电单元62和控制单元61提供电力，二是给LED —个旁路分流，使大部分流经电阻R51，流经LED的电流极其微小，防止LED出现微闪现象。电阻R51的阻值R彡(U-Vc-Vd)/Is, U为直流电源的输入电压，Vc为稳压电路IC621输入端可确保正常工作的最低电压，Vd为二极管D621管压降，Is为控制单元61和稳压电路IC621消耗的最大电流和在工作时损耗的电流之和，电解电容C621及C622之类的电容损耗可忽略不计。例如，若Is为700ii A，U = 20V, Vc = 5V，Vd = 0.7V，则R ( (U-Vc-Vd)/Is= (20-5-0.7)/0.0007 = 20428.6Q ,R ^ 20k。阻值 20k 的电阻与 LED灯并联所消耗的能量仅为0.002W,若按LED灯为6W计算，在LED灯点亮期间仅占0.3/1000的损耗，这与在现有的线路中可采用本发明以及迅速替代白炽灯和节能灯所节约的电力，可忽略不计。况且在多回路的使用场合，可以仅在主回路LED灯上并联电阻，其余回路的LED灯可不并，这就更可忽略这一及其微小的损耗。本发明使用N沟道场效应管的LED驱动控制器实施例如图10所示，开关取电单元62中的开关电路62a包括至少一个N沟道场效应管Q621 ;开关取电单元62还包括取电电路62b和稳压电路IC621 ;所述取电电路62b包括二极管D621、电解电容C621和与开关电路62a共用的N沟道场效应管Q621 ;所述N沟道场效应管Q621的漏极作为开关取电单元62的一端与LED灯50'的负极连接，N沟道场效应管Q621的源极作为开关取电单元62的另一端与直流电源的负极连接，N沟道场效应管Q621的栅极与微控制器61a的信号输出端P连接或通过电阻与微控制器61a的信号输出端P连接，LED灯50'的正极与直流电源的正极连接；所述二极管D621的阳极与场效应管Q621的漏极连接，二极管D621的阴极与所述电解电容C621的正极以及所述稳压电路IC621的输入端连接，稳压电路IC621的输出端与控制单元61的电源输入端以及微控制器61a的电源输入端Vdd连接，场效应管Q621的源极、电解电容C621的负极、稳压电路IC621的地端以及微控制器61a的地端与公共地连接。本发明使用P沟道场效应管的LED驱动控制器实施例如图11所示，开关取电单元62中的开关电路62a包括至少一个P沟道场效应管Q621、第一电阻R621、第二电阻R622、第三电阻R623、三极管Q622 ;开关取电单元62还包括取电电路62b和稳压电路IC621 ;所述取电电路62b包括二极管D621、电解电容C621和与开关电路62a共用的场效应管Q621 ；所述P沟道场效应管的漏极作为开关取电单元62的一端与所述LED灯50'的正极连接，P沟道场效应管的源极作为开关取电单元62的另一端与直流电源的正极连接，LED灯50'的负极与直流电源的负极连接，P沟道场效应管的栅极与所述第一电阻R621的一端连接，第一电阻R621的另一端与P沟道场效应管的源极连接，所述第二电阻R622的一端与P沟道场效应管的栅极连接，第二电阻R622的另一端与所述三极管Q622的集电极连接，三极管Q622的基极与第三电阻R623的一端连接，第三电阻R623的另一端与控制单元61中微控制器61a的信号输出端P连接，所述二极管D621的阴极与P沟道场效应管的漏极连接，所述电解电容C621的正极与P沟道场效应管的源极以及所述稳压电路IC621的输入端连接，稳压电路IC621的输出端与控制单兀61的电源输入端以及微控制器61a的电源输入端Vdd连接，三极管Q622的发射极、二极管D621的阳极、电解电容C621的负极、稳压电路IC621的地端以及微控制器61a的地端与公共地连接。本实施例中的三极管Q622也可用N沟道场效应管替代。控制单元61还包括信息输入模块61b，其输入模式为按键输入模式或触摸输入模式或感应输入模式，，也可以是三种模式任意组合。信息输入模块61b的信号输出端与微控制器61a的信号输入端S连接。感应式可采用红外线反射式感应或阻隔式感应，这种操作模式适合厨房、卫生间或公共场所。也可采用人体热释电感应，适合楼道使用。在楼道类似需要紧急疏散的照明场合，需要将消防集控线引入到控制单元或开关取电单元，这样在危险情况需要紧急疏散时由消防集控线路通过控制单元或开关取电单元将LED灯具强制打开应急照明。控制单元61还可包括无线或红外遥控接收电路，其信号输出端与微控制器61a的信号输入端连接，其电源输入端与稳压电路IC621的电源输出端连接。控制单元61还可包括信息端口或信息端口和总线收发器，可接收或发送来自总线系统的信息。本发明使用N沟道场效应管的LED驱动控制器实施例如图12所示，微控制器61a的信号输出端P1、P2和P3分别连接控制LED灯回路的N沟道场效应管Q621、N沟道场效应管Q622和N沟道场效应管Q623的栅极，场效应管Q622和Q623所带的LED灯回路节省了如主回路里的取电用的二极管D621，也可稳定可靠工作。上述实施例还可拆分为三路独立的控制电路，分别由三个控制单元对各自的场效应管进行控制，地端公共连接，这对于控制单元采用的微控制器或集成电路仅有一个PWM信号输出接口的电路是行之有效的。本发明使用P沟道场效应管的LED驱动控制器实施例如图13所示，微控制器61a的信号输出端PU P2和P3通过电阻R623、R626和R629分别连接控制LED灯回路的三极管Q22、Q24和Q26的基极，场效应管Q623和Q625所带的LED灯回路节省了如主回路里的取电用的二极管D621，也可稳定可靠工作。上述实施例也可拆分为三路独立的控制电路，分别由三个控制单元对各自的场效应管进行控制，这对于控制单元采用的微控制器或集成电路仅有一个PWM信号输出接口的架构也是行之有效的。图14给出了本发明使用N沟道场效应管LED驱动控制器的布线图，对于具有至少两路控制端的LED驱动控制器60来说，控制器的公共端适合与主干线DC-连接，各驱动端所连接的LED灯50'适合与主干线DC+连接。图15给出了本发明使用P沟道场效应管LED驱动控制器的布线图，对于具有至少两路控制端的LED驱动控制器60来说，控制器的公共端适合与主干线DC+连接，各驱动端所连接的LED灯50'适合与主干线连接DC-。图14或图15无论采用哪种布线方式，LED灯和LED驱动控制器的布局与接线方式与现有的照明布局和接线方式一样，可利用原照明线路直接更换传统灯具和控制开关，不必破坏原布线的墙体结构，只需在配电箱里或箱外安装开关电源，更改配电箱内的接线即可实现，便于实施，安全可靠。应该指出，对于单回路的N沟道场效应管LED驱动控制器来说也可以在直流正极接LED驱动控制器直流负极接LED灯的线路中使用。本发明的工作原理如下:交流220V电源经过总断路器和照明用断路器给开关电源供电，开关电源输出直流电连接到通往各房间的主干线路，各房间的控制开关与具有恒流电路的LED灯串联连接在主干线路的DC+和DC-上，由控制开关来控制LED灯的开启和关闭。在控制开关为LED控制器的LED驱动控制系统中，LED控制器中的微控制器按一定的周期检测输入的操作信息并根据接收到的开灯信息或关灯信息以及调光信息产生相应的控制信号传输给开关电路，开关电路接收信号并由场效应管响应开关动作，驱动LED灯点亮或熄灭以及调光，场效应管与二极管以及电解电容在开灯期间兼起取电和储能的作用，产生的电力供给控制单元正常工作。参见图19给出的开灯和关灯流程图，本发明的LED驱动控制系统的工作包括以下步骤:步骤S01，LED驱动控制器中的微控制器按一定周期检测输入信息；步骤S02，微控制器判断是否接收到输入的开灯信息，如未收到开灯信息，继续检测，如接收到开灯信息，转步骤S03 ；步骤S03，微控制器发送PWM信号，该PWM信号的占空比接近而不到100%为95%、96%、97%、98%或99%，优选值为99%，发送给开关电路；步骤S04，开关电路接收该PWM信号并响应开关动作，驱动LED灯；步骤S05，LED灯点亮；步骤S06，微控制器继续检测输入信息；
步骤S07，判断是否接收到输入的关灯信息，如未收到则转步骤03，如收到则转步骤 S08 ；步骤S08，微控制器停止发送PWM信号；步骤S09，开关电路未收到PWM信号，响应关断；步骤S10，LED灯熄灭。开灯和关灯期间取电方法如下:关灯期间或初始上电，LED驱动控制器中的场效应管处于关断状态，直流电源的电流经LED灯和负载两端的电阻以及二极管给电解电容和稳压电路以及控制单元供电，使控制单元正常工作，各采集点的波形如图16所示。开灯期间，场效应管接收到的PWM信号处在低电平时场效应管关断，直流电源的电流经LED灯和负载两端的电阻以及二极管给电解电容储能以及向稳压电路和控制单元供电。场效应管接收到的PWM信号处在高电平时场效应管导通，二极管阻止电流逆向通过场效应管流入公共地，由电解电容储存的能量继续向稳压电路和控制单元维持供电。各采集点的波形如图17所示，以PWM信号占空比为99%来说明本发明的控制和取电方法及原理。参见图20给出的调光流程图，本发明的LED驱动控制系统的工作包括以下步骤:步骤S10，微控制器按一定周期检测输入信息；步骤S12，微控制器判断是否接收到输入的调光信息，如未收到调光信息，继续检测，如接收到调光信息，转步骤S13 ；步骤S13，微控制器发送相应占空比PWM信号给开关电路；步骤S14，开关电路接收该PWM信号并响应开关动作，驱动LED灯；步骤S15，LED灯按要求的亮度点亮；步骤S16，微控制器继续检测输入信息；步骤S17，判断是否接收到输入的调光信息变化，如未收到则转步骤13，如收到则转步骤S18 ；步骤S18，微控制器发送新的PWM信号；步骤S19，开关电路接收新的PWM信号，响应新的开关动作；步骤S20，LED灯按调整后的亮度发光。 执行调光操作期间，取电原理与开灯期间相同，只是PWM信号的占空比不同，各采集点的波形如图18所示，仅以调光占空比为10%来说明本发明的控制和取电方法及原理。应该指出，上述步骤结合图19和图20给出的流程图仅描述了本发明工作方法的主要技术特征及其步骤和流程，步骤SOl至SlO和步骤Sll至S20之间应该按用户实有可能的操作信息相互关联和穿插。如实际操作会出现进行到步骤S02接收到开灯信息后微控制器检测到输入的调光信息，这样必须响应这一信息而转到步骤S13。如进行到步骤S20后微控制器检测到关灯信息并作出判断，则立即响应这一信息而转到S08。这些按实际操作与使用的具体程序及各个步骤之间的相互关联和转化属于现有技术，是本领域的普通程序员可顺利完成的，在此不做详细描述。本发明LED驱动控制系统LED驱动控制器的工作方法的关键部分是:步骤S02，微控制器判断是否接收到输入的开灯信息，如未收到开灯信息，继续检测，如接收到开灯信息，转步骤S03 ;步骤S03，微控制器发送PWM信号，该PWM信号的占空比接近而不到100%为95%、96%、97%、98%或99%，优选值为99%，发送给开关电路。本发明的要点在于将现有技术诸如调光台灯开灯的PWM信号占空比为100%变为不到100%，优选值99%，实现了 LED驱动控制器在本发明的LED驱动控制系统中可与LED灯串联并对其驱动控制，在开灯期间仅靠单回路就可产生控制器正常工作所需的电力供给，而现有技术100%的占空比是不可能实现的。实验证明，12W的LED灯在开灯时使用99%占空比会比100%占空比在相同的距离下照度仅降低了 1.3%，这一微小的照度降低人眼难以察觉，同时功耗也降低了
1.5% (由于测量仪表的误差测试数据会有微小差距)，控制单元及微控制器消耗的功率及其微小，相比LED灯可忽略不计，因此，本发明不会带来效率的降低。本发明同时解决了现有LED的PWM调光技术不能直接在本发明采用的现有已经铺设好的二线制照明线路上使用的问题，电源与LED灯分离的串联驱动控制技术同时解决了LED灯的散热问题，这一革命性的变革将加速LED照明的普及，由此可见本发明取得的显著进步。与LED灯并联的电阻既可以并联在LED灯内部的灯板上，也可以并联在线路与LED灯的接线端上外置。对于外置电阻，可做成带有引线或端子的小模块，这样更加便于安装。本发明中所描述的LED灯所具有的恒流电路为现有技术，图9仅给出了其中的一种恒流电路,本发明对于其它拓扑模式的恒流电路同样适用。恒流电路的电源端也不仅局限于和最下端的LED正极连接，只要电压与恒流电路的电压要求一致即可。LED灯也不仅局限于一组6个LED串联，可采用多组并联以达到不同功率LED灯的需要。LED灯也不仅局限于6个LED串联，这就需要对开关电源的直流供电电压与LED灯使用的LED的特性参数进行匹配，以达到最佳照明效果。对于不同的照明需求如使用射灯的环境以及使用大功率LED光源的环境，可采用不同数量的LED串联及多组并联，也可使用LED模组，这就需要系统中有多个不同输出电压的开关电源以及开关电源具有一组以上输出电压与不同电压需求的照明线路连接，以满足不同的照明需求，这也是本发明的实施例。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种LED照明供电及驱动控制系统，其特征在于: 包括开关电源、LED灯以及LED控制开关； 所述开关电源安装在配电箱内或配电箱外，所述LED灯安装在各个房间内，开关电源的交流输入端通过配电箱内的断路器与220V交流电源连接，开关电源的直流安全电压输出端与通往各房间的主干线路连接，各房间的LED控制开关与房间内的LED灯串联连接在主干线路的DC+和DC-上。
2.如权利要求1所述的LED照明供电及驱动控制系统，其特征在于: 所述LED灯包括与LED串联的LED恒流电路。
3.如权利要求1或2所述的LED照明供电及驱动控制系统，其特征在于: 所述LED控制开关是普通墙壁开关。
4.如权利要求1或2所述的LED照明供电及驱动控制系统，其特征在于: 所述LED控制开关是LED驱动控制器，包括具有开关电路的开关取电单元以及具有微控制器的控制单元； 微控制器包括PWM信号输出端、信息输入端、电源输入端，PWM信号输出端连接所述开关取电单元的信号输入端，电源输入端连接开关取电单元的电源输出端； 开关取电单兀的一端与LED灯的一端连接，开关取电单兀的另一端与直流电源的一端连接，直流电源的另一端与LED灯的另一端连接。
5.如权利要求4所述的LED照明供电及驱动控制系统，其特征在于: 开关取电单元中的开关电路包括至少一个场效应管； 开关取电单元还包括取电电路和稳压电路； 所述取电电路包括二极管、电解电容和与开关电路共用的场效应管； 所述场效应管的漏极作为开关取电单元的一端与LED灯的负极连接，场效应管的源极作为开关取电单元的另一端与直流电源的负极连接，场效应管的栅极与控制单元的信号输出端连接或通过电阻与控制单元中的微控制器的信号输出端连接，LED灯的正极与直流电源的正极连接； 所述二极管的阳极与场效应管的漏极连接，二极管的阴极与所述电解电容的正极以及所述稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端与控制单元的电源输入端以及微控制器的电源输入端连接，场效应管的源极、电解电容的负极、稳压电路的地端以及控制单元的地端与公共地连接。
6.如权利要求4所述的LED照明供电及驱动控制系统，其特征在于: 开关取电单元中的开关电路包括至少一个场效应管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、三极管； 开关取电单元还包括取电电路和稳压电路； 所述取电电路包括二极管、电解电容和与开关电路共用的场效应管； 所述场效应管的漏极作为开关取电单元的一端与所述LED灯的正极连接，场效应管的源极作为开关取电单元的另一端与直流电源的正极连接，LED灯的负极与直流电源的负极连接，场效应管的栅极 与所述第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端与场效应管的源极连接，所述第二电阻的一端与场效应管的栅极连接，第二电阻的另一端与所述三极管的集电极连接，三极管的基极与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与控制单元中微控制器的信号输出端连接，所述二极管的阴极与场效应管的漏极连接，所述电解电容的正极与场效应管的源极以及所述稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端与控制单元的电源输入端以及微控制器的电源输入端连接，三极管的发射极、二极管的阳极、电解电容的负极、稳压电路的地端以及控制单元的地端与公共地连接。
7.如权利要求2和权利要求4至6的任何一项所述的LED照明供电及驱动控制系统，其特征在于: 在所述LED灯两端并联一电阻； 所述电阻的阻值由R ( (U-Vc-Vd)/Is简化计算得出，U为直流电源的输入电压，Vc为稳压电路输入端可确保正常工作的最低电压，Vd为二极管的管压降，Is为控制单元和稳压电路消耗的最大电流和在工作时损耗的电流之和。
8.如权利要求4至6的任何一项所述的LED照明供电及驱动控制系统，其特征在于: 所述控制单元还包括信息输入模块，其输入模式为按键输入模式或触摸输入模式或感应输入模式，信息输入模块的信号输出端与微控制器的信号输入端连接。
9.如权利要求4至6的任何一项所述的LED照明供电及驱动控制系统，其特征在于: 所述控制单元还包括无线或红外遥控接收电路，其信号输出端与微控制器的信号输入端连接，其电源端与稳压电路的电源输出端连接。
10.如权利要求4至9的任何一项所述的LED照明供电及驱动控制系统，其特征在于: 所述控制单 元还包括信息端口或信息端口和总线收发器，可接收或发送来自总线系统的信息。
全文摘要
本发明涉及一种LED照明供电及驱动控制系统，包括开关电源、LED灯以及LED控制开关，开关电源安装在配电箱内或配电箱外，开关电源的交流输入端通过配电箱内的断路器与220V交流电源连接，其直流安全电压输出端与通往各房间的主干线路连接，各房间的LED控制开关与房间内的LED灯串联连接在主干线路的DC+和DC-上。本发明解决了现有技术220V交流电直接进入LED灯带来的驱动电源和LED灯集中一起难以散热的问题和安全隐患问题，并降低了LED灯的成本，LED驱动控制器可在现有已经铺设好的照明线路上对LED灯进行调光控制，推动了LED照明在现有条件下的普及。
文档编号H05B37/02GK103167672SQ201110418278
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者金德奎 申请人:金德奎