一种基于电力载波的LED照明控制电路及系统的制作方法

一种基于电力载波的led照明控制电路及系统
技术领域
1.本技术涉及滤波电路技术领域，特别是一种基于电力载波的led照明控制电路及系统。


背景技术：

2.led(lightingemittingdiode)照明即是发光二极管照明，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿色的光，在此基础上，利用三基色原理，添加荧光粉，可以发出任意颜色的光。
3.研究资料表明，由于led是冷光源，半导体照明自身对环境没有任何污染，与白炽灯、荧光灯相比，节电效率可以达到90％以上。在同样亮度下，耗电量仅为普通白炽灯的1/10，荧光灯管的1/2。如果用led取代我们传统照明的50％，每年我国节省的电量就相当于一个三峡电站发电量的总和，其节能效益十分可观。
4.然而，目前led节能照明电路和系统，一般使用的是rs485控制，一方面，过多的控制线使得布线复杂容易出现故障，且控制线具有距离限制，从而使得系统复杂，并且成本高等缺点。


技术实现要素：

5.鉴于所述问题，提出了本技术以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种基于电力载波的led照明控制电路及系统。
6.本技术公开了一种基于电力载波的led照明控制电路，包括：在同一台区下的载波网关、载波控制模组、可编程控制模块以及led模组；
7.所述载波网关电性连接到终端，用于接收所述终端发送包含地址码的控制信号；
8.所述载波网关电性连接至电力线，用于向所述电力线发送调制后的所述控制信号，以及接收来自电力线中的反馈信号，并解调该反馈信号作为所述反回信号发送至所述终端；
9.所述载波控制模组电性连接到所述电力线和所述可编程控制模块，用于接收并解调所述控制信号，并依据所述地址码向所述可编程控制模块发送控制指令；以及将其控制的设备状态信息调制为反馈信号发送到所述电力线；
10.可编程控制模块电性连接到所述led模组，用于依据所述控制指令控制led模组的工作状态。
11.进一步的，所述载波网关包括：
12.第一耦合模块，其包括第一电容c1、第二电容c2以及第一耦合电感t1，所述第一电容c1电性连接于所述电力线与所述第一耦合电感t1之间，所述第二电容c2连接于所述第一耦合电感t1与第一调制解调模块之间，用于将电力线中的载波信号耦合并传输到所述第一调制解调模块，或将所述第一调制解调模块的信号耦合至所述电力线；
13.所述第一调制解调模块电性连接到网络模块，用于解调接收的载波信号并发送至所述网络模块，以及接收网络模块的信号进行调制为载波信号，并发送至所述第一耦合模块；
14.所述网络模块，用于与所述终端传输数据。
15.进一步的，所述载波控制模组包括：
16.第二耦合模块，其包括第三电容c3、第四电容c4以及第二耦合电感t2，所述第三电容c1电性连接于所述电力线与所述第二耦合电感t2之间，所述第四电容c4连接于所述第二耦合电感t2与第二调制解调模块之间，用于将电力线中的载波信号耦合并传输到所述第二调制解调模块，或将所述第二调制解调模块的信号耦合至所述电力线；
17.所述第二调制解调模块电性连接到处理器模块和地址码校验模块，用于解调接收的载波信号并发送至所述处理器模块和地址码校验模块，以及调制所述处理器模块发送的状态信号为载波信号，并发送至所述第二耦合模块；
18.所述地址码校验模块电性连接到所述处理器模块，用于校验其接收到的所述载波信号中的所述地址码，并依据所述地址码发送检验结果到所述处理器模块；
19.所述处理器模块电性连接到所述可编程控制模块，用于发送所述控制指令到所述可编程控制模块。
20.进一步的，所述led模组包括：
21.led灯组以及电源转换电路；
22.所述led灯组的一端与所述可编程控制模块电性连接，另一端与所述电源转换电路的输出端电性连接，所述电源转换电路的输入端电性连接到所述载波控制模组的第二调制解调模块，用于获取通过所述第二调制解调模块分离所述载波信号后电压；
23.所述led灯组的另一端与所述可编程控制模块的驱动端连接，用于通驱动led灯组。
24.进一步的，所述电源转换电路包括：
25.变电压t3、整流桥vd1以及稳压输出单元；
26.所述变压器t3的初级绕组为所述电源转换电路的输入端，所述变压器t3的次级绕组电性连接所述整流桥vd1的输入端；
27.所述整流桥vd1的输出端连接所述稳压输出单元，具体的，所述稳压输出单元包括，滤波电容c5、滤波电容c6、滤波电容c7、稳压二极管zd1、晶体管q1以及分压电阻r2和r3；其中，所述波波电容c5的正极、分压电阻r2的一端以及晶体管q1的c极电性连接到所述整流桥vd1的输出端，所述滤波电容c6的正极、所述稳压二极管的负极、所述分压电阻r2的另一端以及所述分压电阻r3的一端电性连接至所述晶体管q1的b极；所述晶体管q1的e极为所述电源转换电路的输出端，其电性连接到滤波电容c7的一端和所述led灯组的一端；
28.所述滤波电容c5和c6的负极、滤波电容c7的另一端、稳压二极管zd1的正极以及分压电阻r3的另一端接地。
29.进一步的，所述晶体管q1为npn型的互补硅功率达林顿晶体管。
30.进一步的，所述分压电阻r3为可调电阻。
31.进一步的，所述稳压输出单元，还可以为三端固定集成稳压电路。
32.进一步的，所述网络模块，包括：wifi模块、物联网模块、zigbee模块以及以太网模
块。
33.本技术还公开了一种基于电力载波的led照明系统，包括终端，以及上述基于电力载波的led照明控制电路，其中，所述终端通过网络连接到所述基于电力载波的led照明控制电路中的载波网关。
34.本技术具有以下优点：在本技术的实施例中，通过在同一台区下的载波网关、载波控制模组、可编程控制模块以及led模组；所述载波网关电性连接到终端，用于接收所述终端发送包含地址码的控制信号；所述载波网关电性连接至电力线，用于向所述电力线发送调制后的所述控制信号，以及接收来自电力线中的反馈信号，并解调该反馈信号作为所述反回信号发送至所述终端；所述载波控制模组电性连接到所述电力线和所述可编程控制模块，用于接收并解调所述控制信号，并依据所述地址码向所述可编程控制模块发送控制指令；以及将其控制的设备状态信息调制为反馈信号发送到所述电力线；可编程控制模块电性连接到所述led模组，用于依据所述控制指令控制led模组的工作状态。上述实施例的照明系统可用于通过远程控制的系统，在远程电脑等设备发送指令即可控制，并且安装灵活，只需将载波网关和用于控制led灯组的载波控制模组安装在同一台区下，无需布置控制线，通过市电的供电线传送控制信号，设备在取电的同时实行信号收发，极大的简化了系统，同时节省的布线成本。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对本技术的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本技术一实施例提供的一种基于电力载波的led照明系统结构框图；
37.图2是本技术一实施例提供的一种基于电力载波的led照明控制电路中的结构示意图；
38.图3是本技术一实施例提供的可编程控制模块和led模组的电路结构示意图；
39.图4是本技术一实施例提供的电源转换电路电路结构示意图。
具体实施方式
40.为使本技术的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.需要说明的是，在本发明任一实施例中，上述三极管的三个电极分别为基极(b极)、集电极(c极)以及发射极(e极)，台区是指(一台)变压器的供电范围或区域。
42.参照图2，示出了本技术一实施例提供的一种基于电力载波的led照明控制电路中的结构示意图，包括：在同一台区下的载波网关200、载波控制模组300、可编程控制模块400以及led模组500；所述载波网关200电性连接到终端100，用于接收所述终端100发送包含地址码的控制信号；所述载波网关200电性连接至电力线，用于向所述电力线发送调制后的所
述控制信号，以及接收来自电力线中的反馈信号，并解调该反馈信号作为所述反回信号发送至所述终端100；所述载波控制模组300电性连接到所述电力线和所述可编程控制模块400，用于接收并解调所述控制信号，并依据所述地址码向所述可编程控制模块400发送控制指令，通过地址码识别所控制由上述载波控制模组300所连接的led灯；以及将其控制的设备状态信息调制为反馈信号发送到所述电力线，通过反馈信号使得设备的状态信息可实反回到终端；可编程控制模块400电性连接到所述led模组，用于依据所述控制指令控制led模组的工作状态，当载波控制模组300接收到的载波信息中的地址码与该载波控制模组300相匹配时，则载波控制模组300发送控制信号到上述可编程控制模块400，从而控制led灯的开启/关闭以及调光等。
43.上述实施例中，通过终端100向载波网关200发送控制数据，载波网关200将其转换为载波数据，通过电力线路载将控制信号传送到波控制模组根据信号控制led灯发光，一方面运用电力载波使控制信号供助电力线传播，从而解决的使用控制线的局限，使其在同一台区下的led照明设备无需布线(控制线)便能控制照明；通过在载波信号中加入地址码，从而通过一个网关实现分别控制多个载波控制模组300，进而控制led照明设备。
44.需要说明的是，本技术中载波网关200和载波控制模组300在使用电力载波通信时，需要连接电力线(市电线)同时在解调出信号时，又获得供电，因此无需单独为其下的设备供电，直接连上电力线即可，从而简化了电路的连接。
45.下面，将对本示例性实施例中一种基于电力载波的led照明控制电路作进一步地说明。
46.在本技术一实施例中，参照图1和图2所示，所述载波网关200包括：第一耦合模块201，其包括第一电容c1、第二电容c2以及第一耦合电感t1，所述第一电容c1电性连接于所述电力线与所述第一耦合电感t1之间，所述第二电容c2连接于所述第一耦合电感t1与第一调制解调模块202之间，用于将电力线中的载波信号耦合并传输到所述第一调制解调模块202，或将所述第一调制解调模块202的信号耦合至所述电力线；所述第一调制解调模块202电性连接到网络模块203，用于解调接收的载波信号并发送至所述网络模块203，以及接收网络模块203的信号进行调制为载波信号，并发送至所述第一耦合模块201；所述网络模块203，用于与所述终端传输数据。
47.上述实施例中，一方面，通过第一电容c1对电力载波信号进行耦合，然后再通过所述第一耦合电感t1与所述第二电容c2，将信号耦合并传至上述第一调制解调模块202，另一方面，通过上述第一调制解调模块202调制好的载波信号通过所述第二电容c2、所述第一耦合电感t1以及所述第一电容c1耦合至电力线(市电线)。
48.作为一种示例，所述网络模块203，包括：wifi模块、物联网模块、zigbee模块以及以太网模块。通过wifi模块、物联网模块、zigbee模块以及以太网模块使得第一调制解调模块202能够连接网络(zigbee、wifi、2g-5g等方式)，通过终端100发送控制信号到第一调制解调模块202的调制器，调制器通过第一耦模块201连接市电的线缆(同时为其供电)，使控制信号以电力载波的方式通过电力线传输，解决了通过控制线(如rs485、光纤等)控制时，布线的距离限制和复杂度，达到使得布线更简单，在同一台区内无距离限制的效果。
49.本技术一实施例中，参照图1和图2所示，所述载波控制模组300包括：第二耦合模块301，其包括第三电容c3、第四电容c4以及第二耦合电感t2，所述第三电容c1电性连接于
所述电力线与所述第二耦合电感t2之间，所述第四电容c4连接于所述第二耦合电感t2与第二调制解调模块302之间，用于将电力线中的载波信号耦合并传输到所述第二调制解调模块302，或将所述第二调制解调模块302的信号耦合至所述电力线；上述第二耦合模块301和第一耦合模块201相同，不再赘述。所述第二调制解调模块302电性连接到处理器模块304和地址码校验模块303，用于解调接收的载波信号并发送至所述处理器模块304和地址码校验模块303，以及调制所述处理器模块304发送的状态信号为载波信号，并发送至所述第二耦合模块301；所述地址码校验模块303电性连接到所述处理器模块304，用于校验其接收到的所述载波信号中的所述地址码，并依据所述地址码发送检验结果到所述处理器模块304；所述处理器模块304电性连接到所述可编程控制模块400，用于发送所述控制指令到所述可编程控制模块400。
50.上述实施例中，通过地址码校验模块303对第二调制解调模块302解调后信号的地址码信息进行校验，当控制信号中的地址码校验不通过，则控制信号不是控制本设备的信号，此时，上述地址码校验模块303发送校验不通过的信号到处理器模块304，处理器模块不发送控制电平到上述可编程控制模块400；反之，当地址码是本设备地址时，也即(校验通过)则发送相关指令到上述处理器模块304，处理器模块304发送控制电平到上述可编程控制模块400用于控制led进行照明。
51.需要说明的是，上述终端可以是电脑、手机、平板电脑等具有可通过网络发送数据的设备。
52.作为一种示例，如图3所示，所述可编程控制模块，包括：控制芯片u1，在本技术中优选使用lx1991芯片，其控制端电性连接到是电性连接到上述处理器模块304，具体的，上述处理器模块304电性连接到该芯片的en引脚和dig_dim引脚，其中，当上述处理器模块304发送高电平到en引脚时，开启该该芯片，若发送低电平则该芯片不工作，当该芯片工作时，上述处理器模块304发送pwm信号到dig_dim引脚，通过pwm信号的占空比调节与其连接的led灯组502的亮度。
53.在本技术一实施例中，如图3所示，所述led模组500包括：led灯组502以及电源转换电路501；所述led灯组502的一端与所述可编程控制模块400电性连接，另一端与所述电源转换电路501的输出端电性连接，所述电源转换电路501的输入端电性连接到所述载波控制模组300的第二调制解调模块301，用于获取通过所述第二调制解调模301块分离所述载波信号后的电压，经过信号和供电分离后，一方面，将分离后的载波信号进行解调，另一方面，为设备提供供电；所述led灯组500的另一端与所述可编程控制模块400的驱动端连接，用于通驱动led灯组502。
54.上述实施例中，通过调制解调分离信号为电源转换电路501进行供电，再通过上述电源转换电路501进行电源换后为led灯组502供电，使得信号和供电一体，简化了设备的连接。
55.在本技术一实施例中，如图3所示，所述电源转换电路501包括：变电压t3、整流桥vd1以及稳压输出单元；所述变压器t3的初级绕组为所述电源转换电路501的输入端，所述变压器t3的次级绕组电性连接所述整流桥vd1的输入端；所述整流桥vd1的输出端连接所述稳压输出单元，具体的，所述稳压输出单元包括，滤波电容c5、滤波电容c6、滤波电容c7、稳压二极管zd1、晶体管q1以及分压电阻r2和r3；通过使用电解电容作为滤波电容c5和滤波电
容c6，在起到滤波的同时，其还具备储能功能，保障供电和晶体管工作的稳定性，其中，所述波波电容c5的正极、分压电阻r2的一端以及晶体管q1的c极电性连接到所述整流桥vd1的输出端，所述滤波电容c6的正极、所述稳压二极管的负极、所述分压电阻r2的另一端以及所述分压电阻r3的一端电性连接至所述晶体管q1的b极；所述晶体管q1的e极为所述电源转换电路的输出端，其电性连接到滤波电容c7的一端和所述led灯组的一端；所述滤波电容c5和c6的负极、滤波电容c7的另一端、稳压二极管zd1的正极以及分压电阻r3的另一端接地。
56.需要说明的是，稳压二极管利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更高的稳定电压。
57.作为一种示，上述变压器t3可选用24v变压器，整流滤波后输出，分压电阻r2优选470kω，分压电阻r2优选5kω，稳压二极管zd1相应选用24v稳压二极管，例如1n4749a；此外，还需要说明的是，上述变压器t3还可以选用5v至36v中的类型，相应的稳压二极管zd1选用与之输出电压相匹配即可。
58.在本技术一实施例中，如图3所示，所述晶体管q1为npn型的互补硅功率达林顿晶体管，达林顿晶体管的放大系数比普通晶体管大得多，其优点是放大系数很高、输入阻抗较大、热稳定性好、开关速度快、电路简单等，从而提高输出功率。
59.在本技术一实施例中，如图3所示，所述分压电阻r3为可调电阻，通过可调节输出电压，其调节范围为0v至整流桥vd1输出的范围，根据上述npn三极管的特性，当分压电阻r3调为0ω时，晶体管q1的b极电平为0，此时上述晶体管q1的b极和e极之间无电流产生，使得上述晶体管q1的c极和e极不导通，也即，上述电源转换电路501的输出端无输出，当分压电阻r3调为其能达到的最大值时，此时上述晶体管q1的b极和e极之间产生电流，使得上述晶体管q1的c极和e极形成饱和导通，使得上述电源转换电路501的输出端输出相当于整流后的电压(由于晶体管导通时具有导通压降，因此，导通后输出电压与整流桥vd1的输出有所差别)。
60.在本技术一实施例中，如图4所示，所述稳压输出单元，还可以为三端固定集成稳压电路，其主要由三端稳压器组成，例如，24v三端稳压器可以选用78系列的7824，12v三端稳压器可以选用78系列的7812，5v三端稳压器可以选用78系列的7805。
61.作为一种示例，如图4中的图a部分所示，通过分压电阻r2和r3之间连接的上述三端稳压器的公共端(com端，用于接地连接的一端)，使用上述滤波电容c5和c6分别优选0.33uf和01uf容量的电容，作为其输入端和输出端的滤波电容，并优选使用电解电容，需要说明的是，由于78系列是固定输出，例如7812是输出12v，7824则是输出的是24v，而若是需要输出13v，三端稳压器又无法直接输出，因此，通过在公共端使用分压电阻，使得三端稳压器的公共端的对地电压高于0v，从而使得其输出端的电压也相应提高；其中，分压电阻r3优选使用可调式电阻，使得其公共端对地的电压值可调，便于控制输出电压。
62.作为一种示例，如图4中的图b部分所示，在三端稳压器的输出端反接一个稳压二极管zd2，以及在其输入端和输出端之间反向并联一稳压二极管zd3，一方面通过稳压二极
管的特性，可以对输入端的电压进行钳位(限制电压，不使其过高)，另一方面，可以防止短路对电路造成烧坏，当三端稳压器的输出端和/或输入端有短路发生时，通过二极管将电容中储存的电放掉，不使其通过三端稳压器放电，避免可能对防止三端稳压器芯片造成损坏。
63.需要说明的是，上述三端稳压器还可以通过串联的方式提高输出电压，或通过并联方式提高电流，此外，上述图a和图b部分还可以结合，使得其具有短路保护和调压功能；
64.还需要说明的是，本技术中实施例中，使用的三端稳压器还可以是其他类型，如lm系列，具体例如，lm317等，如上述图a所示的其分压电阻可选择百欧级或千欧级，一般三端稳压器其输入端和输出端应保持至少2v的压差，在选用分压电阻r2和r3时，使调整后的输出电压至少低于输入端电压2v即可。
65.在本技术一实施例中，参照图1，还公开了一种基于电力载波的led照明系统，包括包括终端100，以及上述基于电力载波的led照明控制电路，其中，所述终端100通过网络连接到所述基于电力载波的led照明控制电路中的载波网关200。
66.在一示例中，例如，上述实施例的照明系统可用于通过远程控制的系统，在远程电脑等设备发送指令即可控制，并且安装灵活，只需将载波网关200和用于控制led灯组502的载波控制模组400安装在同一台区下，无需布置控制线，通过市电的供电线传送控制信号，设备在取电的同时实行信号收发，极大的简化了系统，同时节省的布线成本。使用地址码可使一载波网关可管理上千个上述载波控制模组，若在更大的系统中，通过网关级联，可扩展为更大的系统。
67.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
68.尽管已描述了本技术实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术实施例范围的所有变更和修改。
69.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
70.以上对本技术所提供的一种基于电力载波的led照明控制电路及系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。