1.一种控制LED灯亮度的单火线低谐波调节方法,由壁控开关单元、LED灯调节驱动单元组成的装置实现,所述壁控开关单元设有单火线输入端、单火线输出端,所述单火线输入端连接至交流电源火线;所述LED灯调节驱动单元设有火线输入端、零线输入端,其中,所述火线输入端连接至壁控开关单元的单火线输出端,所述零线输入端连接至交流电源零线;
其特征在于:
所述壁控开关单元包括单火线稳压器、低压差稳压器、双向晶闸管、控制单片机、晶振XT1、可控硅输出光耦、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电感L2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、稳压管DW1、BCD旋转编码器;
单火线输入端是壁控开关单元的模拟地,连接至单火线稳压器的交流电压公共端;电容C1的两端分别连接至单火线稳压器的滤波电容输入端和交流电压公共端;单火线稳压器的直流输出电压地端为壁控开关单元的数字地,电感L2的两端分别连接至壁控开关单元的数字地和模拟地;二极管D1、电感L1和电容C2组成半波整流滤波电路,半波整流滤波电路的输入连接至单火线输出端、输出连接至单火线稳压器的直流高压输入端;单火线稳压器还设有直流电压输出端、交流电压端;
低压差稳压器的输入端连接至单火线稳压器的直流电压输出端,输出端输出直流工作电源VDD,向控制单片机提供工作电源;低压差稳压器的地端连接至壁控开关单元的数字地;电容C3、电容C4分别为低压差稳压器的输入电压、输出电压滤波电容;
双向晶闸管的两个阳极端分别连接至单火线输出端和单火线稳压器的交流电压端;电阻R1并联在双向晶闸管的两个阳极端;可控硅输出光耦的输出可控硅与电阻R2串联,其串联支路连接至双向晶闸管的第一阳极和控制极;可控硅输出光耦的输入发光二极管与电阻R3串联,其串联支路一端连接至直流工作电源,另外一端为触发信号输入端;
电阻R4的两端分别连接至二极管D2阴极和稳压管DW1阴极;二极管D2阳极连接至单火线输出端;稳压管DW1阳极连接至壁控开关单元的模拟地;电阻R5并联在稳压管DW1两端;交流电源过零信号从稳压管DW1阴极输出,过零信号被送至控制单片机;
BCD旋转编码器输出BCD编码作为亮度给定信号,亮度给定信号被送至控制单片机;
触发信号从控制单片机输出,并被送至触发信号输入端;
壁控开关单元由控制单片机控制单火线输出端输出的电压波形来发送亮度控制信号,其方法是,步骤A,判断是否关闭LED灯,是则关闭LED灯,转到步骤C;否则转到步骤B;
步骤B,发出一次亮度控制信号;
步骤C,判断亮度给定信号是否发生改变,亮度给定信号发生改变,返回步骤A;亮度给定信号没有发生改变,维持不发出亮度控制信号状态,返回步骤C;
控制单片机持续输出触发信号,单火线输出端输出的电压波形为连续完整的单相正弦波,稳压管DW1阴极不输出交流电源过零信号;
发出一次亮度控制信号时,控制单片机随机停止触发信号输出;当停止输出触发信号的时刻在交流电源正半波期间时,双向晶闸管在接下来的交流电源负半波不导通,在接下来的交流电源负半波从稳压管DW1阴极输出交流电源过零信号,交流电源过零信号为对应该不导通的交流电源负半波的正脉冲;当停止触发信号输出的时刻在交流电源负半波期间时,双向晶闸管在接下来的交流电源正半波和下一个交流电源负半波均不导通,在该不导通的交流电源正半波不从稳压管DW1阴极输出交流电源过零信号,在下一个交流电源负半波从稳压管DW1阴极输出交流电源过零信号,交流电源过零信号为对应下一个交流电源负半波的正脉冲。
2.根据权利要求1所述的控制LED灯亮度的单火线低谐波调节方法,其特征在于:所述维持不发出亮度控制信号状态,当LED灯处在关闭状态时,单火线输出端流过微电流;所述维持不发出亮度控制信号状态,当LED灯处在点亮状态时,单火线输出端输出的电压波形为连续完整的单相正弦波。
3.根据权利要求2所述的控制LED灯亮度的单火线低谐波调节方法,其特征在于:所述发出一次亮度控制信号,包括发出引导波形,再紧接着发出数据波形;
所述引导波形由一个不导通的负半波,紧接一个完整导通的正半波组成;所述引导波形或者由一个不导通的完整周波,紧接一个完整导通的正半波组成;
所述数据波形由一个周波的移相波形组成,负半波为移相角β1,正半波为移相角β0;
所述移相角β1、移相角β0的值分别为移相角α2、α1、α0中的一个,移相角α2、α1、α0分别对应三进制数码值2、1、0;
所述亮度控制信号有从低到高9档不同亮度,由2位三进制亮度数据组成。
4.根据权利要求3所述的控制LED灯亮度的单火线低谐波调节方法,其特征在于:将交流电源过零信号的正脉冲下降沿作为过零计时起点,10ms后为移相角β1的过零点,
20 ms后为移相角β0的过零点。
5.根据权利要求3所述的控制LED灯亮度的单火线低谐波调节方法,其特征在于:所述移相角β1为2位三进制亮度数据的高位,移相角β0为2位三进制亮度数据的低位。
6.根据权利要求3所述的控制LED灯亮度的单火线低谐波调节方法,其特征在于:所述移相角α2、α1、α0满足α2 < α1 < α0的关系。
7.根据权利要求3所述的控制LED灯亮度的单火线低谐波调节方法,其特征在于:所述移相角α2 = 45°,α1 = 90°,α0 = 135° 。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的控制LED灯亮度的单火线低谐波调节方法,其特征在于:所述LED灯调节驱动单元由单片机调节模块、LED驱动模块组成;
所述LED驱动模块设有交流输入端和LED灯驱动端,其中,交流输入端连接至LED灯调节驱动单元的火线输入端和零线输入端,LED灯驱动端连接至LED灯;所述LED驱动模块还设有PWM亮度调节信号输入端;
所述单片机调节模块包括有调节单片机、正半波整流整形电路、负半波整流整形电路和整流稳压电路,设有交流输入端、PWM亮度调节信号输出端;所述交流输入端连接至LED灯调节驱动单元的火线输入端和零线输入端,PWM亮度调节信号输出端连接至LED驱动模块的PWM亮度调节信号输入端;所述正半波整流整形电路和负半波整流整形电路分别对火线输入端输入的交流电压进行正半波整流整形和负半波整流整形;所述正半波整流整形电路的输出、负半波整流整形电路的输出分别连接至调节单片机不同的脉冲捕捉输入端。
9.根据权利要求8所述的控制LED灯亮度的单火线低谐波调节方法,其特征在于:所述LED灯调节驱动单元由单片机调节模块接收亮度控制信号并调节LED灯亮度,其方法是,步骤一,初始化,控制LED灯为初始亮度;
步骤二,判断单火线上是否有亮度控制信号;没有亮度控制信号,返回步骤二;有亮度控制信号,转到步骤三;
步骤三,接收亮度控制信号,得到2位三进制亮度数据;
步骤四,改变LED灯亮度;返回步骤二;
所述判断单火线上是否有亮度控制信号,方法为判断单火线上是否有亮度控制信号的引导波形;
所述接收亮度控制信号,得到2位三进制亮度数据,方法为依次测量数据波形负半波的导通角和正半波的导通角,计算得到负半波的移相角β1和正半波的移相角β0后,再转换成2位三进制亮度数据;
所述改变LED灯亮度,由单片机调节模块改变连接至LED灯调节驱动单元的PWM亮度调节信号的占空比实现。
10.根据权利要求9所述的控制LED灯亮度的单火线低谐波调节方法,其特征在于:所述判断单火线上是否有亮度控制信号的引导波形,方法为判断负半波整流整形电路输出的波形有负半波脉冲缺失,且接下来的正半波整流整形电路输出的正半波波形完整。