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用于自動控制LED照明設備的亮度的裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201180031611.7

申請日:

2011.06.24

公開號:

CN103202100B

公開日:

2015.01.21

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H05B 37/02申請日:20110624|||公開
IPC分類號: H05B37/02 主分類號: H05B37/02
申請人: 株式會社普蘭尼特
發明人: 樸中河; 魏正澈; 金載憲
地址: 韓國京畿道
優先權: 2010.06.25 KR 10-2010-0060535
專利代理機構: 北京三友知識產權代理有限公司 11127 代理人: 呂俊剛;劉久亮
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201180031611.7

授權公告號:

103202100B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.21|||2013.08.07|||2013.07.10

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種用于自動控制亮度的裝置,其使用亮度控制電子開關基于交流電力的零交叉而發送調光信號。根據本發明實施方式的自動控制發光二極管(LED)的亮度的裝置包括:調光控制電子開關,該調光控制電子開關用于在向LED燈提供交流電力期間感測到用戶對開關的操作的情況下,基于所述交流電力的零交叉而在預置時間段期間中斷所述交流電力的提供;以及LED燈控制設備,該LED燈控制設備用于通過檢測所述交流電力的供應和中斷來控制所述LED燈的亮度。

權利要求書

權利要求書
1.   一種用于自動控制亮度的裝置,包括:
調光控制電子開關,該調光控制電子開關用于在向發光二極管(LED)燈提供交流電力期間感測到用戶對開關的操作的情況下,基于所述交流電力的零交叉而在預置時間段期間中斷所述交流電力的提供;以及
LED燈控制設備,該LED燈控制設備用于通過檢測所述交流電力的供應和中斷來控制所述LED燈的亮度。

2.   根據權利要求1所述的裝置,其中所述調光控制電子開關包括:
調光調節輸入單元,該調光調節輸入單元包括由用戶操作的調光級別選擇開關;
零交叉檢測單元,該零交叉檢測單元用于檢測所述交流電力的零交叉;
開關控制單元,該開關控制單元用于根據所述調光調節輸入單元的用戶操作狀態,基于由所述零交叉檢測單元檢測到的零交叉而在所述預置時間段期間輸出電力提供信號或輸出電力中斷信號;以及
電子開關,該電子開關用于響應于從所述開關控制單元輸出的電力提供信號和電中斷信號在交流電力和所述LED燈控制設備之間進行切換。

3.   根據權利要求2所述的裝置,其中所述調光控制電子開關還包括顯示單元,該顯示單元用于顯示在所述開關控制單元的控制下的所述LED燈的開/關狀態和調光級別。

4.   根據權利要求2所述的裝置,其中所述電子開關是繼電器或三端雙向可控硅開關元件。

5.   根據權利要求2所述的裝置,其中所述調光控制電子開關還包括遠程控制接收單元,該遠程控制接收單元用于接收用于調光調節的遠程控制信號。

6.   根據權利要求2所述的裝置,其中所述調光調節輸入單元是遠程控制接收單元。

7.   根據權利要求1所述的裝置,其中所述調光控制電子開關被實現為3線開關或2線時鐘控制開關。

8.   根據權利要求1所述的裝置,其中所述LED燈控制設備包括:
交流/直流轉換器單元,該交流/直流轉換器單元用于將通過所述調光控制電子開關輸入的交流電力轉換為直流電力;
零電位檢測單元,該零電位檢測單元用于從所述交流電力檢測零電位;
零電位時間測量單元,該零電位時間測量單元用于測量由所述零電位檢測單元檢測到的零電位的持續時間。
存儲單元,該存儲單元用于存儲調光確定時間和電力關閉確定時間;
調光控制單元,該調光控制單元用于將所述零電位的持續時間與所述調光確定時間和所述電力關閉確定時間分別進行比較,然后輸出LED燈控制信號;和
調光調節單元,該調光調節單元用于響應于所述LED燈控制信號調節從所述交流/直流轉換器單元輸出并向所述LED燈提供的直流電力的大小,從而調節所述LED燈的亮度。

9.   根據權利要求8所述的裝置,其中所述LED燈控制設備還包括電力保持電路單元,該電力保持電路單元用于當所述調光控制電子開關提供交流電力時充入所述直流電力,并且當所述調光控制電子開關中斷所述交流電力時向所述LED燈控制設備的各個組件提供驅動電力。

10.   根據權利要求1所述的裝置,其中所述預置時間段是比所述交流電力的1/4周期更短的時間。

說明書

說明書用于自動控制LED照明設備的亮度的裝置
技術領域
本發明總體上涉及用于自動控制亮度的裝置,更確切地,涉及用于自動控制亮度的裝置,該裝置用于發光二極管(LED)照明設備。
背景技術
過去,白熾燈和熒光燈已主要用作照明設備。然而,相比于照明效率,白熾燈和熒光燈具有相對高的功耗,且每年由內部照明設備消耗2.1萬億千瓦時的電力。這相當于總電力消耗的12%至15%,并且還導致了每年排放17億噸二氧化碳。此外,由于利用了水銀來制造這種熒光燈并且其使用壽命短,因此必須頻繁更換熒光燈,而且如果不適當地帶走并丟棄熒光燈,則環境污染的問題也會突顯。由于這些問題,近來,已在全世界以這樣的一種方式加強了環境約束:通過將導致在一些國家禁止銷售白熾燈和熒光燈的法案。
因此,近來,使用具有優異的節能效果和環保特性的發光二極管(LED)的照明設備已引起注意。這樣的LED照明設備具有長使用壽命、高亮度和低功耗,從而獲得節能的效果。LED照明設備的優異性以這樣的一種方式被廣泛認知以至于有以下的預測,如果到2015年,當前國內照明設備的30%由LED照明設備取代,則將使得每年節約大約160億千瓦時的電力并減少約680萬噸二氧化碳的排放。此外,LED燈被視為用于取代射燈等的裝置,該射燈在典型的照明單元中實現為白熾燈或鹵素燈。
如在圖1中所示,當前的LED照明設備被配置以使得僅一個燈由LED燈14取代,而在現有的白熾燈或熒光燈中使用的照明開關11、照明布線12和基座13被不加更改地使用。這樣的LED照明設備使用先前已使用且不能控制LED照明設備的亮度的照明開關11僅能控制LED燈14的開/關操作。
因此,如圖2中所示,使亮度能夠得到控制的LED照明設備被配置為還包括獨立于現有照明開關11和現有照明布線12的亮度控制開關21、亮度控布線22、控制設備23和LED燈24。
也就是說,使用照明開關11控制LED照明設備24打開/關閉,且使用亮度控制開關21控制LED燈24的亮度。然后,控制設備23受照明開關11的開/關控制和亮度控制開關21的亮度控制,然后驅動LED燈24。
使亮度能夠得到控制的這種傳統LED照明設備存在的問題是:必須與現有的照明布線12獨立地進行額外的布線,而且必須安裝額外的開關,因此復雜化了整體安裝并增加了其成本。
發明內容
技術問題
因此,在考慮以上問題的情況下做出本發明,本發明的目的是提供一種用于自動控制LED照明設備的亮度的裝置,該裝置能在不安裝單獨的亮度控制開關和亮度控制布線的情況下控制LED燈的開/關操作和亮度,并且該裝置允許用戶使用用于調光控制的電子開關容易地控制LED燈的亮度。
技術方案
為了實現上述目的,根據本發明實施方式的自動控制發光二極管(LED)照明設備的亮度的裝置包括:調光控制電子開關,該調光控制電子開關用于在向發光二極管(LED)燈提供交流(AC)電力期間感測到用戶對開關的操作的情況下,基于AC電力的零交叉(zero?crossing)而在預置時間段期間中斷交流電力的提供;以及LED燈控制設備,該LED燈控制設備用于通過檢測交流電力的供應和中斷來控制LED燈的亮度。
有益效果
以上描述的本發明能通過替換現有的典型照明系統中的控制設備和LED燈來控制LED燈的開/關操作和亮度,從而延長照明燈的使用壽命,基于對亮度的控制獲得額外的節電效果,且基于對亮度的控制的實現情感化照明。
附圖說明
圖1是示出傳統LED照明系統的圖;
圖2是示出使得亮度能夠得到控制的傳統LED照明系統的圖;
圖3是示出包括LED燈控制設備的照明系統的圖,該照明系統由申請號為2009?0110113的韓國專利申請公開;
圖4是示出自動控制LED照明設備的亮度的裝置的問題的圖,該裝置由申請號為2009?0110113的韓國專利申請公開;
圖5是示出根據本發明的自動控制LED照明設備的亮度的裝置的系統配置圖;以及
圖6是示出根據本發明的自動控制LED照明設備的亮度的裝置的信號的波形圖。
具體實施方式
本發明能以各種方式而變化且能有各種實施方式,所以將在附圖中示出并在本說明書中詳細描述具體的實施方式。
然而,這并不旨在將本發明限制于具體的實施方式,并且應被理解的是,在本發明的精神和范圍內的所有的變化、等同物或替代物都包含在本發明中。
包含序數的術語,例如“第一”和“第二”,可被用于描述各種部件,但是那些部件不應被這些術語所限制。
這些術語僅僅被用于將一個部件區分于其它部件。例如,在不偏離本發明的范圍的情況下,第一部件可被指定為第二部件,且以相似的方式,第二部件可被指定為第一部件。
應被理解的是,指示第一部件“連接”或“耦接”至第二部件的表示可包括第一部件連接或耦接至第二部件且第三部件位于第一部件和第二部件之間的情況,也包括第一部件“直接連接”或“直接耦接”至第二部件的情況。相反,應被理解的是,指示第一部件“直接連接”或“直接耦接”至第二部件的表示意味著第一和第二部件之間沒有布置部件。
在本說明書中使用的術語僅僅用于描述具體實施方式且并不意圖用來限制本發明。單數的表達包含復數的表達,除非上下文中明確指出相反的描述。
在本說明中,應被理解的是如“包含”或“具有”的術語僅僅旨在指示特征、數量、步驟、操作、部件、部分或其組合是存在的,并不意圖排除一個或多個其它的特征、數量、步驟、操作、部件、部分或其組合將存在或被添加的可能性。
此外,附于本說明書的附圖應被理解為了描述的方便而被放大或縮小。
在下文中,將參考附圖詳細描述根據本發明實施方式的自動控制LED照明設備的亮度的裝置。
本發明的申請人在韓國知識產權局提交了能夠控制LED燈的開/關操作和亮度的LED照明系統作為申請號為2009?0110113的韓國專利申請。
圖3是示出使亮度能夠得到控制的LED照明系統的功能框圖,該LED照明系統在申請號為2009?0110113的韓國專利申請中公開。在以上在先專利中公開的使亮度能夠得到控制的LED照明系統包括照明開關11、照明布線12、LED燈控制設備30和LED燈24。
LED燈控制設備30包括:交流(AC)/直流(DC)轉換器單元31;開/關檢測裝置,用于檢測照明開關打開和關閉狀態;調光確定裝置,用于從開/關檢測裝置接收與照明開關的開/關狀態有關的信息,確定照明開關的撥動(snapping)操作,然后輸出調光信號;調光調節裝置,用于在從調光確定裝置輸入了調光信號的情況下,調節LED燈的亮度;電力保持電路單元42,用于當執行照明開關的撥動操作時,向LED燈提供驅動電力;以及電力關閉裝置,用于從開/關檢測裝置接收與照明開關的關閉狀態有關的信息,并且在照明開關的關閉狀態超過閾值時間時,關閉LED燈。
照明開關11通過照明布線12串聯到交流電力,并且被配置為向LED燈24提供或中斷交流電力。當用戶在開狀態下臨時關閉照明開關11并隨后再次打開照明開關11時(即,當照明開關11臨時從打開狀態進入關狀態并隨后再次進入打開狀態(該操作被稱為“撥動操作”)時),LED燈控制設備30將該信號識別為調光控制信號。
開/關檢測裝置包括零交叉檢測器單元32、非檢測計數器單元33和時鐘34。調光確定裝置包括存儲單元41、第一比較器39和調光確定單元37。電力關閉裝置包括存儲單元41、第二比較器40和電力關閉確定單元38。調光調節裝置包括調光步驟計數器單元36和調光調節單元35。為了描述LED燈控制設備30的詳細配置和操作,可參考申請號為2009?0110113的韓國專利申請的說明書。
當用戶打開照明開關11時,在以上申請號為2009?0110113的韓國專利申請中公開的使亮度能夠得到控制的LED照明系統以最大亮度打開LED燈24。在以這種方式打開LED燈24的狀態(打開狀態)下,如果在一臨時時段(調光閾值時間)內關閉照明開關11(關閉狀態)并隨后打開該照明開關11(打開狀態),則LED燈的亮度被逐步地調節降低。如果用戶在他或她期望的亮度上停止該操作,則亮度的狀態被保持。如果在用戶關閉照明開關后經過預定時間段,則所有的操作被復位,然后LED燈被關閉。
以上申請號為2009?0110113的韓國專利申請被配置以使得用戶能夠任意地關閉照明開關并隨后打開該照明開關,以使得如圖4所示,當用戶關閉照明開關時,提供給LED燈控制設備30的交流電力被中斷和切斷。
以這種方式,在申請號為2009?0110113的韓國專利申請中公開的技術中,用戶手動關閉/打開照明開關,并且當未檢測到零交叉時,LED燈控制設備使用所執行的時鐘計數來控制LED燈的亮度,以使得如圖4所示,交流電力被中斷的時間較長。然而,由于即使當用戶執行撥動操作時,LED燈也必須被打開,所以即使當交流電力被中斷時驅動電力也必須被提供給LED燈控制設備30和LED燈24。
對于這個操作,電力保持電路單元42充入(charge)輸入電力,并在執行撥動操作時向LED燈控制設備30和LED燈24提供所充入的電力。然而,申請號為2009?0110113的韓國專利申請的問題在于:用戶手動撥動照明開關,這時交流電力關閉時間較長,使得電力保持電路單元42的內部電容器(condenser)的容量必須較大。
為了解決申請號為2009?0110113的韓國專利申請的上述問題,本發明提出以下技術,其中,亮度控制電子開關基于交流電力的零交叉而在最小時間段內撥動,并且中斷將向LED燈控制設備提供的電力,從而降低電力保持電路單元42的內部電容器的容量。
圖5是示出根據本發明實施方式的自動控制LED照明設備的亮度的裝置的配置框圖。
根據本發明的自動控制LED照明設備的亮度的裝置通常分為:調光控制電子開關510,用于通過根據用戶的操作切換交流電力而產生調光控制信號;和LED燈控制設備520,用于分析根據交流電力的切換的調光控制信號,從而調節并控制LED燈24的亮度。
調光控制電子開關510包括:由用戶操作的調光調節輸入單元511;零交叉檢測單元512,用于檢測輸入的交流電力的相位改變的零交叉;開關控制單元513,用于根據用戶操作調光調節輸入單元511的狀態,基于由零交叉檢測單元512檢測到的零交叉,在預置的時間段內輸出電力供應信號或輸出電力中斷信號;電子開關514,用于響應于從開關控制單元513輸出的電力供應信號和電力中斷信號在輸入交流電力和LED燈控制設備520之間進行切換;電力單元515,用于從輸入的交流電力產生驅動電力,并向調光控制電子開關510的內部組件提供驅動電力。開關控制單元513在顯示單元516上顯示LED燈的當前開/關狀態、當前調光級別等。
調光控制電子開關510可實現為3線開關或2線時鐘控制開關(clockcon switch)。調光調節輸入單元511包括:打開/關閉開關,用于控制LED燈24的打開/關閉操作;和調光級別選擇開關。用戶通過操作調光級別選擇開關來調節LED燈的亮度,并通過操作開/關開關來打開/關閉LED燈。
這里,輸出電力中斷信號的預置時間段被設置為比交流電力的一半周期更短的時間。
LED燈控制設備520包括:AC/DC轉換器單元521,用于接收提供的或中斷的交流電力并將交流電力轉換為直流電力;零電位檢測單元522,用于從提供的或中斷的交流電力來檢測零電位;零電位時間測量單元523,用于測量由零電位檢測單元522檢測到的零電位的持續時間;存儲單元524,用于存儲調光確定時間和電力關閉確定時間;調光控制單元525,用于將零電位持續時間與調光確定時間和電力關閉確定時間分別進行比較,然后輸出LED燈控制信號;調光調節單元526,用于響應于LED燈控制信號而調節LED燈24的亮度;以及電力保持電路單元527,用于當調光控制電子開關510中斷提供交流電力時向LED燈控制設備520的各個組件和LED燈24提供驅動電力。電力關閉確定時間被設置為比調光確定時間更長的時間。
零電位檢測單元522檢測提供的或中斷的交流電力變為零電位的點。也就是說,當正常提供交流電力時,零電位檢測單元522間歇地檢測零電位,并且當交流電力的供應中斷時連續地檢測零電位。零電位時間測量單元523測量由零電位檢測單元522檢測到的零電位的持續時間。
電子開關514可實現為繼電器或三端雙向可控硅開關元件(triac)。調光調節輸入單元511可實現為遠程控制接收單元(未示出)以使得能夠通過使用遙控來調節LED燈的調光程度,或除調光調節輸入單元511之外還可以包括遠程控制接收單元(未示出)以使得能夠使用遙控來調節LED燈的調光程度。
以下將對根據本發明的自動控制LED照明設備的亮度的裝置的操作方法進行描述。
當用戶操作調光控制電子開關510的調光調節輸入單元511的打開/關閉開關以打開該開關時,開關控制單元513識別打開狀態并向電子開關514輸出電力提供信號,以使得輸入交流電力能夠被提供給LED燈控制設備420。
零電位檢測單元522從向LED燈控制設備420提供的交流電力檢測零電位。由于當向LED燈控制設備420正常提供交流電力時僅交流電力的相位變化的零交叉與零電位對應,所以由零電位檢測單元522檢測到的零電位的持續時間非常短。零電位時間測量單元523測量零電位的持續時間并向調光控制單元525提供測量到的持續時間。調光控制單元525將零電位的持續時間與調光確定時間和電力關閉確定時間分別進行比較。在這種情況下,如果零電位的持續時間短于調光確定時間,則調光控制單元525控制調光調節單元526以使得LED燈24的當前亮度被保持。
同時,當用戶通過操作調光控制電子開關510的調光調節輸入單元511的調光級別選擇開關來調節LED燈的亮度時,開關控制單元513從零交叉檢測單元512接收與輸入的交流電力的相位改變的零交叉有關的信息并基于輸入交流電力的零交叉在預置的時間段內向電子開關514輸出電力中斷信號。這里,預置的時間段被預先設置為比輸入交流電力的周期的1/4更短的任意時間。
當從開關控制單元513輸入電力提供信號時,電子開關514向LED燈控制設備520提供輸入的交流電力,而當從開關控制單元513輸入電力中斷信號時,中斷輸入的交流電力以使得不向LED燈控制設備520提供輸入的交流電力。中斷向LED燈控制設備520提供交流電力意味著所提供的交流電力為零電位,從而零電位檢測單元522能夠檢測到該零電位。
開關控制單元513以特定的模式順序地輸出電力供應信號和電力中斷信號,以使得提供給LED燈控制設備520的交流電力能夠由電子開關514來切換,從而向LED燈控制設備520發送調光控制信號。
當AC電力被中斷時,零電位檢測單元522檢測到零電位,且零電位時間測量單元523測量零電位的持續時間并向調光控制單元525提供測量到的持續時間。調光控制單元525將零電位的持續時間與調光確定時間和電力關閉確定時間分別進行比較,如果零電位持續時間長于調光確定時間且短于電力關閉確定時間,則通過控制調光調節單元526來調節LED燈24的亮度。調光調節單元526通過調節從AC/DC轉換器單元521輸出的DC電力中的提供給LED燈的DC電力來調節LED燈24的亮度。同時,當AC電力的供應被中斷時,電力保持電路單元527向LED燈控制設備520的各個部件和LED燈24提供驅動電力,從而使LED燈24能夠保持其預置的亮度。
當用戶操作調光控制電子開關510的調光調節輸入單元511的打開/關閉開關以關閉該開關時,開關控制單元513識別該關閉狀態并向電子開關514輸出電力中斷信號,從而中斷向LED燈控制設備420提供AC電力。
然后,AC電力持續地保持在零電位,且零電位檢測單元522檢測到該零電位。零電位時間測量單元523測量零電位的持續時間,并向調光控制單元525提供測量到的持續時間。如果零電位的持續時間長于電力關閉確定時間,調光控制單元525通過調節調光調節單元526而中斷已提供給LED燈24的驅動電力,從而使得LED燈24被關閉。
雖然已公開了本發明的實施方式,但是本領域的技術人員將意識到落入本發明等同物范圍內的各種修改和實施方式是可能的。因此,本發明的技術范圍應由所附的權利要求限定。

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