灯具控制系统及其控制方法与流程

本发明属于灯具控制领域，具体涉及一种灯具控制系统及其控制方法。

背景技术：

led光源作为第四代照明光源，由于具有显著的节能和寿命优势，其正逐步替代白炽灯和荧光灯光源。

随着社会的发展，生活中不同的使用场合、不同环境对色温和亮度要求不同。目前，led灯的调光方式分为直流调光和pwm调光两种，pwm即脉冲宽度调整，脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

但目前市场上的灯具在实现色温调节的同时难以实现亮度调节，且电路结构复杂，硬件成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种灯具控制系统及其控制方法，该灯具控制系统操作简单，容易实现色温调节的同时实现亮度调节，且电路结构简单，硬件成本低。

其技术方案如下：

灯具控制系统，包括led光源组件、ac输入端、通断开关、emi滤波电路、整流滤波电路、降压电路、整流输出电路、稳压电路及控制电路，所述emi滤波电路通过通断开关与ac输入端连接，所述emi滤波电路、整流滤波电路、降压电路、整流输出电路依次电气连接，所述整流滤波电路、稳压电路、控制电路及降压电路形成闭环电路，所述整流输出电路与所述led光源组件电气连接。

在其中一个实施例中，所述emi滤波电路包括第一电容、第二电容、第三电容及共模电感，所述第一电容与第二电容串联形成电容组，所述电容组与第三电容并联，并形成第一差模电感。

在其中一个实施例中，所述整流滤波电路包括整流桥、第一薄膜电容、第二薄膜电容及第二差模电感，所述整流桥与emi滤波电路连接，所述第二差模电感与整流桥连接，所述第一薄膜电容的第一端与第二差模电感的第一端连接，所述第二薄膜电容的第一端与第二差模电感的第二端连接，所述第一薄膜电容及第二薄膜电容的第二端均接地。

在其中一个实施例中，所述降压电路包括降压电感、ic芯片、第一电阻、第二电阻、第四电容、第一mos管、第一整流二极管及第一稳压二极管，所述第一mos管的源极与ic芯片连接，所述第一mos管的漏极与降压电感连接，所述第一mos管的栅极与第一电阻的第二端连接，所述第一电阻的第一端与所述第二电阻连接，所述第四电容的第一端与第二电阻连接，所述第四电容的第二端接地，所述第一整流二极管的输出端与第一电阻的第一端连接，所述第一整流二极管的输入端与第一mos管的源极连接，所述第一稳压二极管的输出端与第一mos管的栅极连接，所述第一稳压二极管的输入端与第四电容的第二端连接。

在其中一个实施例中，所述整流输出电路包括第二整流二极管、第三整流二极管、第一电解电容及第二电解电容，所述第二整流二极管与第三整流二极管并联，所述第一电解电容与第二电解电容并联。

在其中一个实施例中，所述稳压电路包括电感辅助绕组、第一三极管、第四整流二极管、第二稳压二极管、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电解电容及第四电解电容，所述电感辅助绕组用于提供感应电压，所述第四整流二极管的输入端与电感辅助绕组连接，所述第四整流二极管的输出端与第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与第一三极管的集电极连接，所述第四电阻第一端与第四整流二极管的输出端连接，所述第四电阻的第二端与第一三极管的基电极连接，所述第一三极管的基极与第二稳压二极管的输出端连接，所述第二稳压二极管的输入端接地，所述第三电解电容的正极与第三电阻的第一端连接，所述第一电容与第三电解电容并联，所述第四电解电容的正极与第一三极管的发射极连接，所述第二电容与第四电解电容并联。

在其中一个实施例中，所述控制电路包括ic芯片、mcu、第五电阻、第一电阻组、第二电阻组及第二mos管，所述第五电阻用于将输入电压分压后输入到mcu中作为判断信号，所述第二mos管的栅极与mcu连接，所述第一电阻组与第二电阻组均包括三个并联的电阻，所述第一电阻组的第一端与第二电阻组的第一端均与ic芯片连接，所述第一电阻组的第二端与第二mos管的源极连接，所述第二电阻组的第二端与第二mos管的漏极连接。

在其中一个实施例中，所述控制电路还包括第一光耦、第二三极管、第三稳压二极管、第六电阻、第七电阻、第三mos管及第四mos管，所述第一光耦与mcu连接，所述第六电阻的第一端与整流输出电路连接，所述第三mos管的漏极与整流输出电路连接，且所述第三mos管的漏极与整流输出电路之间设有第一保护电阻，所述第三mos管的栅极与第六电阻的第二端连接，所述第三mos管的源极与led光源组件连接，所述第七电阻的第一端与第六电阻的第二端连接，所述第七电阻的第二端接地，所述第二三极管的集电极与第六电阻的第二端连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极与第三稳压二极管的输入端连接，所述第三稳压二极管的输出端与第四mos管的栅极连接，且所述第三稳压二极管的输出端与第一光耦连接，所述第四mos管的漏极与整流输出电路连接，且所述第四mos管的漏极与整流输出电路之间设有第二保护电阻，所述第四mos管的源极与led光源组件连接。

在其中一个实施例中，所述控制电路还包括第二光耦、第三光耦、第三mos管及第四mos管，所述第二光耦的输入端与mcu的第一引脚连接，所述第三光耦的输入端与mcu的第二引脚连接，所述第三mos管的漏极与整流输出电路连接，且所述第三mos管的漏极与整流输出电路之间设有第一保护电阻，所述第三mos管的栅极与第三光耦的输出端连接，所述第三mos管的源极与led光源组件连接，所述第四mos管的漏极与整流输出电路连接，且所述第四mos管的漏极与整流输出电路之间设有第二保护电阻，所述第四mos管的栅极与第二光耦的输出端连接，所述第四mos管的源极与led光源组件连接。

灯具控制系统的控制方法，包括以下步骤：

闭合通断开关，灯具控制系统通电；

led光源组件输出第一色温及第一功率；

断开通断开关，经过时间段t1，闭合通断开关；

控制电路根据时间段t1，输出第二色温控制信号，控制led光源组件输出第二色温；

控制电路输出第二功率控制信号，调节led光源组件的亮度；

断开通断开关，经过时间段t2，闭合通断开关；

控制电路根据时间段t2，输出第三色温控制信号，控制led光源组件输出第三色温；

控制电路输出第三功率控制信号，调节led光源组件的亮度。

本发明所提供的灯具控制系统，通过控制通断开关的断开时间，切换led光源组件的色温的同时调节亮度，能避免灯具的色温调节和亮度调节相互干扰，控制容易实现，且电路结构简单，安装方便，硬件成本低，电路工作稳定。

附图说明

此处的附图，示出了本发明所述技术方案的具体实例，并与具体实施方式构成说明书的一部分，用于解释本发明的技术方案、原理及效果。

除非特别说明或另有定义，不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的技术特征，对于相同或相似的技术特征，也可能会采用不同的附图标记进行表示。

图1是本发明实施例一灯具控制系统的工作流程图。

图2是本发明实施例一灯具控制系统的结构示意图。

图3是本发明实施例一灯具控制系统中emi滤波电路的结构示意图。

图4是本发明实施例一灯具控制系统中整流滤波电路的结构示意图。

图5是本发明实施例一灯具控制系统中降压电路的结构示意图。

图6是本发明实施例一灯具控制系统中整流输出电路的结构示意图。

图7是本发明实施例一灯具控制系统中稳压电路的结构示意图。

图8是本发明实施例一灯具控制系统中控制电路的结构示意图。

图9是本发明实施例二灯具控制系统中控制电路的结构示意图。

附图标记说明：

10、光源组件；20、ac输入端；30、emi滤波电路；40、整流滤波电路；50、降压电路；60、整流输出电路；70、稳压电路；80、控制电路。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照说明书附图对本发明的具体实施例进行更详细的描述。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在结合本发明的技术方案以现实的场景的情况下，本文所使用的所有技术和科学术语也可以具有与实现本发明的技术方案的目的相对应的含义。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，当元件被认为“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上，也可以是存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，也可以是同时存在居中元件；当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“所述”、“该”为相应位置之前所提及或描述的技术特征或技术内容，该技术特征或技术内容与其所提及的技术特征或技术内容可以是相同的，也可以是相似的。

毫无疑义，与本发明的目的相违背，或者明显矛盾的技术内容或技术特征，应被排除在外。

实施例一：

如图1至图8所示，本实施例公开一种灯具控制系统，包括led光源组件10、ac输入端20、通断开关、emi滤波电路30、整流滤波电路40、降压电路50、整流输出电路60、稳压电路70及控制电路80，所述emi滤波电路30通过通断开关与ac输入端20连接以接入市电交流电，所述emi滤波电路30、整流滤波电路40、降压电路50、整流输出电路60依次电气连接，所述整流滤波电路40、稳压电路70、控制电路80及降压电路50形成一闭环电路，所述整流输出电路60与所述led光源组件10电气连接。通过控制通断开关的断开时间，切换led光源组件10的色温的同时调节亮度，能避免灯具的色温调节和亮度调节相互干扰，控制容易实现，且电路结构简单，安装方便，硬件成本低，电路工作稳定。

其中，led光源组件10包括pcb灯板及安装在pcb灯板上的led；通断开关指实现连接线断开的装置，可根据实际需要选用单刀单掷、单刀双掷，按键式，拨动式、墙壁式、遥控式开关等。

如图3所示，所述emi滤波电路30包括第一电容y1、第二电容y2、第三电容x1及共模电感l1等，所述第一电容y1与第二电容y2串联形成电容组，所述电容组与第三电容x1并联，并形成第一差模电感,第三电容x1上并联有用于保护电路的压敏电阻7d271，第一电容y1与第二电容y2之间接地。通过以上设置，滤除电路中的差模干扰及共模干扰，避免电路系统受到干扰后性能降低。

如图4所示，所述整流滤波电路40包括整流桥br1、第一薄膜电容c1、第二薄膜电容c2及第二差模电感l6等，所述整流桥br1在正极与负极相连的两个连接点与共模电感l1连接，实现与emi滤波电路30连接，整流桥br1的正极连接处接地，所述第二差模电感l6与整流桥br1的负极连接处连接，第二差模电感l6与整流桥br1之间连接有电阻r0，第二差模电感l6与电阻r1并联，所述第一薄膜电容c1的第一端与第二差模电感l6的第一端连接，所述第二薄膜电容c2的第一端与第二差模电感l6的第二端连接，所述第一薄膜电容c1及第二薄膜电容c2的第二端均接地，第一薄膜电容c1与压敏电阻7d271并联，薄膜电容c3与电阻r2串联后，与薄膜电容c2并联。通过以上设置，对电路系统进行整流、滤除波纹及提高功率因素，避免因输出功率过小而降低电源效率及led光效的问题。

如图5所示，所述降压电路50包括降压电感t1、ic芯片u1、第一电阻r54、第二电阻r56、第四电容c33、第一mos管m1、第一整流二极管d9及第一稳压二极管z3等，ic芯片u1可采用iw3689，所述第一mos管m1的源极与ic芯片u1的引脚6连接，并与电容c30连接后接地，所述第一mos管m1的漏极与降压电感t1的第二端连接，所述第一mos管m1的栅极与第一电阻r54的第二端连接，所述第一电阻r54的第一端与所述第二电阻56的第二端连接，第二电阻56的第一端与第二差模电感l6的第二端连接，所述第四电容c33的第一端与第二电阻r56的第二端连接，所述第四电容c33的第二端接地，所述第一整流二极管d9的输出端与第一电阻r54的第一端连接，所述第一整流二极管z3的输入端与第一mos管m1的源极连接，所述第一稳压二极管z3的输出端与第一mos管m1的栅极连接，所述第一稳压二极管z3的输入端与第四电容c33的第二端连接，另外，电阻r56及降压电感t1的第一端均与母线连接，其中，母线与hv+连接，ic芯片u1的引脚1分别与整流桥br1在正极与负极相连的两个连接点连接，且之间分别连接有电阻r60及电阻r62，ic芯片u1的引脚2依次与电阻r59、电容c35连接后，与电阻r60连接，电阻r59与电容c34并联，ic芯片u1的引脚3与电解电容c29连接，电容c28与电解电容c29并联，ic芯片u1的引脚4接地，电容c35、电阻r59、电容c34、电解电容c29、电容c28的另一端均接地，ic芯片u1的引脚8与串联的电阻r49及电阻r51连接后接入母线。通过以上设置，能保持电路电流恒定，对电路的过压、过流及过温进行保护，ic芯片u1及第一mos管m1起到开关控制作用，当ic芯片u1及第一mos管m1导通时，降压电感t1储存能量，当第一mos管m1关断时，降压电感t1释放能量。

如图6所示，所述整流输出电路60包括第二整流二极管d3、第三整流二极管d5、第一电解电容ec1及第二电解电容ec2等，所述第二整流二极管d3与第三整流二极管d5并联，所述第一电解电容ec1与第二电解电容ec2并联，第二整流二极管d3的输入端与第一mos管m1的漏极连接，第三整流二极管d5的输入端与第二整流二极管d3的输入端连接，并与串联的电阻r48及电阻r50连接后与ic芯片u1的引脚7连接，第一电解电容ec1与第二电解电容ec2的正极均与第二整流二极管d3的输出端连接，第一电解电容ec1与第二电解电容ec2的负极均与母线连接，第二整流二极管d3的输出端与n+连接，v+与n+连接，电容c12的第一端与第二整流二极管d3的输出端连接，电容c12的第二端接地。整流二极管将交流电转为直流电后，通过电解电容滤波，为led光源组件10供电；将第二整流二极管d3与第三整流二极管d5并联能够承受更大的电流并起到分流作用当其中一个二极管损坏了，另一个二极管能让电路可以继续工作。

另外，电阻r61的第一端与降压电感t1的第二端连接，电阻r61的第一端与电容c31的第一端连接，电容c31的第二端与电阻r18连接后接入母线，且电容c31的第二端与第二整流二极管d3的输出端连接。电阻r61、电容c31、电阻r18形成泄放电路，电阻r18为假负载，电阻r61和电容c13起嵌位作用。

如图7所示，所述稳压电路70包括电感辅助绕组t2a、第一三极管q4、第四整流二极管d4、第二稳压二极管zd2、第三电阻r20、第四电阻r21、第一电容c8、第二电容c9、第三电解电容ec4及第四电解电容ec5等，所述电感辅助绕组用t2a于提供感应电压，所述第四整流二极管d4的输入端与电感辅助绕组t2a连接，所述第四整流二极管d4的输出端与第三电阻r20的第一端连接，所述第三电阻r20的第二端与第一三极管q4的集电极连接，所述第四电阻r21的第一端与第四整流二极管d4的输出端连接，所述第四电阻r21的第二端与第一三极管q4的基极连接，所述第一三极管q4的基极与第二稳压二极管zd2的输出端连接，所述第二稳压二极管zd4的输入端接地，所述第三电解电容ec4的正极与第三电阻r20的第一端连接，所述第一电容c8与第三电解电容ec4并联，所述第四电解电容ec5的正极与第一三极管q4的发射极连接，第一三极管q4的发射极与控制电路80中的mcu的引脚1连接，所述第二电容c9与第四电解电容ec5并联,第三电解电容ec4及第四电解电容ec5的负极均接地。在该稳压电路70中，电阻起到分压作用，电容起到滤波作用，第四整流二极管d4起到整流作用，第二稳压二极管zd2起到稳压作用，第一三极管q4起到稳压作用，目的为后端控制电路80提供稳定电压。

如图8所示，所述控制电路80包括ic芯片u1、mcu、第五电阻r22、第一电阻组、第二电阻组及第二mos管q1等，需要说明的是，控制电路80中的ic芯片u1与降压电路50中的ic芯片u1为同一芯片，mcu可采用ft60f011a，所述第二mos管q1的栅极与mcu的引脚6连接，所述第一电阻组与第二电阻组均包括三个并联的电阻，其中，第一电阻组包括电阻r14、电阻r15及电阻r16，第二电阻组包括电阻r12、电阻r13及电阻r18，所述第一电阻组的第一端与第二电阻组的第一端均与ic芯片u1的引脚5连接，所述第一电阻组的第二端与第二mos管q1的源极连接，所述第二电阻组的第二端与第二mos管q1的漏极连接，第二mos管q1的源极与电阻r17连接后与mcu的引脚6连接，电阻r3的一端与母线连接，电阻r3与电阻r4串联后与第五电阻r22连接，第五电阻r22的第一端还与mcu的引脚7连接，第五电阻r22的第二端及mcu的引脚8均接地，稳压二极管zd3的输出端与第五电阻r22的第一端连接，稳压二极管zd3的输入端接地，第五电阻r22还与电容c10并联，稳压二极管zd3起整流及稳压作用，电容c10起滤波作用，所述第五电阻r22用于将输入电压分压后输入到mcu中作为判断信号。通过以上设置，通断开关在实现电路的连接与断开时，电阻r22的电平会发生改变，当电阻r22电平改变达到设定值的时候，mcu输出功率控制信号，改变引脚6上的电平去驱动第二mos管q1的源极，使得第二电阻组与第一电阻组并联，改变ic芯片u1的功率电阻的大小，改变输出功率，从而实现改变输出的亮度。

所述控制电路80还包括第一光耦u3、第二三极管q5、第三稳压二极管zd4、第六电阻r26、第七电阻r27、第八电阻r25、第三mos管q2及第四mos管q3，所述第一光耦u3与mcu的引脚5连接，所述第六电阻r26的第一端与整流输出电路60的第二整流二极管d3的输出端连接，所述第三mos管q2的漏极通过第一保护电阻r28后与第二整流二极管d3的输出端连接，第三mos管q2的漏极与第一保护电阻r28之间还与n-连接，所述第三mos管q2的栅极与第六电阻r26的第二端连接，所述第三mos管q2的源极与led光源组件10连接，所述第七电阻r27的第一端与第六电阻r26的第二端连接，所述第七电阻r27的第二端接地，所述第二三极管q5的集电极与第六电阻r26的第二端连接，所述第二三极管q5的发射极接地，所述第二三极管q5的基极与第三稳压二极管zd4的输入端连接，所述第三稳压二极管zd4的输出端与引脚dm1连接，且第三稳压二极管zd4的输出端还与第一光耦u3连接，引脚dm1与第四mos管q3的栅极连接，第八电阻r25的第一端与第六电阻r26的第一端连接，第八电阻r25的第二端与引脚dm1连接，所述第四mos管q3的漏极通过第二保护电阻r29后与v+连接，所述第四mos管的源极与led光源组件10连接。第五电阻r22将输入电压分压后输入到mcu中作为判断信号，当通断开关断开再连接后，mcu根据断开时间的不同输出不同的pwm信号经第一光耦u3到不同的mos管，从而控制led光源组件10的不同的色温点亮或熄灭，其中，通过设置第二三极管q5、第三稳压二极管zd4、第六电阻r26、第七电阻r27、第八电阻r25，起转换作用，mcu检测第五电阻r22电平的变化，改变引脚5的电平，控制第一光耦u3的通断，当第一光耦u3耦合时，引脚dm1被拉低到地，因此第三mos管q2导通，当第一光耦u3断开时，引脚dm1后面的第三稳压二极管zd4反向击穿，稳住引脚dm1的电压，第二三极管q5导通，把第六电阻r26和第七电阻r27之间的分压拉低到地，因此第四mos管q3导通。

本实施例还公开一种灯具控制系统的控制方法，包括以下步骤：

闭合通断开关，灯具控制系统通电；

led光源组件10输出第一色温及第一功率，其中，第一色温3000k，第一功率10w；

断开通断开关，经过时间段t1，闭合通断开关；其中，0s＜t1＜3s，；

控制电路80根据时间段t1，输出第二色温控制信号，控制led光源组件10输出第二色温2000k；

控制电路80输出第二功率控制信号，调节led光源组件10的亮度，led光源组件10的第二功率5w；

断开通断开关，经过时间段t2，闭合通断开关；其中，t2＞3s；

控制电路80根据时间段t2，输出第三色温控制信号，控制led光源组件10输出第三色温5000k；

控制电路80输出第三功率控制信号，调节led光源组件10的亮度，led光源组件10的第三功率10w。

需要说明的是，以上色温及功率控制信号均为mcu输出的pwm信号。该控制方法简单，容易调节led光源组件10的色温的同时还能调节亮度，互不干扰，能满足更多的照明效果需求。

实施例二：

本实施例也公开一种灯具控制系统，与实施例一不同的是：

如图9所示，所述控制电路80的色温控制部分包括第二光耦u3、第三光耦u4、第三mos管q2及第四mos管q3，所述第二光耦u3的输入端与mcu的引脚5连接，所述第三光耦u4的输入端与mcu的引脚4连接，所述第三mos管q2的漏极通过第一保护电阻r28后与第二整流二极管d3的输出端连接，第三mos管q2的漏极与第一保护电阻r28之间还与n-连接，所述第三mos管q2的栅极与引脚dm2连接，引脚dm2与第三光耦u4的输出端连接，所述第三mos管q2的源极与led光源组件10连接，所述第四mos管q3的漏极通过第二保护电阻r29后与v+连接，所述第四mos管q3的栅极与引脚dm1连接，引脚dm1与第二光耦u3的输出端连接，所述第四mos管q3的源极与led光源组件10连接。mcu检测第五电阻r22电平的变化，根据第五电阻r22电平的变化，以改变引脚4或引脚5的电平，从而控制第二光耦u3及第三光耦u4的通断，从而控制第三mos管q2及第四mos管q3的通断，切换不同的色温，其中，当引脚4通电时，第三mos管q2导通，当引脚5通电时，第四mos管q3导通。

本发明提供的灯具控制系统，通过将通断开关断开再连接后，mcu根据断开时间的不同，输出不同的pwm信号经光耦到不同的mos管，从而控制led光源组件的不同的色温点亮或熄灭；同时还具备调节输出亮度能力，通过mcu输出pwm信号控制mos管导通和关断从而增加降压电路中ic芯片的功率电阻的大小，形成输出电流大和小的切换，控制方法简单有效且容易实现，另外，电路结构简单，硬件成本低，工作稳定；该灯具控制系统可适用不同场合需求不同色温和亮度的灯具，满足更多的照明效果需求。

本实施例的其余内容可部分参照实施例一，此处不再进行赘述。

以上实施例的目的，是对本发明的技术方案进行示例性的再现与推导，并以此完整的描述本发明的技术方案、目的及效果，其目的是使公众对本发明的公开内容的理解更加透彻、全面，并不以此限定本发明的保护范围。

以上实施例也并非是基于本发明的穷尽性列举，在此之外，还可以存在多个未列出的其他实施方式。在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。