CN105376893A - 一种可调光led灯具及其调光装置，调光系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调光LED灯具、调光装置及调光系统，其中可调光LED灯具包括信号解调装置和光源控制装置，信号解调装置接收和解调来自单线式负载电力线承载的特定频带调光控制编码，光源控制装置根据所解调的特定频带调光控制编码调整可调光LED灯具的亮度、色温和色彩参数。在关断可调光LED灯具的状态下仍可通过附接供电通路保持负载电力线的单线式供电通路。这种可调光LED灯具的调光装置包括第一信号调制装置、输入装置和控制器，通过输入装置输入调光指令，第一信号调制装置将特定频带调光控制编码进行调制后承载于负载电力线以发送给可调光LED灯具，控制器根据所输入的调光指令生成所述特定频带调光控制编码。

Description

一种可调光LED灯具及其调光装置，调光系统

技术领域

本发明涉及智能照明控制领域，特别是一种可调光LED灯具，在传统的电工布线要求下，通过负载电力线传输数字控制指令，利用控制器控制LED灯具亮度、色温和色彩的控制。

背景技术

随着半导体照明技术的发展，LED灯具已经越来越普及，特别是普通家庭已经开始大面积使用LED照明，LED照明节能、个性、可控的优势也得到了充分的体现，用户对LED照明的认可度也大幅提升。普通LED灯具无法实现调光调色温甚至调色彩，而目前市面上常规的做法是通过遥控器或手机进行无线控制，但使用不够方便。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题提出了一种可调光LED灯具、调光装置及其系统，调光装置可通过负载侧(包含LED灯具)的单线式电力线传输数字控制指令，利用控制器控制LED灯具亮度、色温和色彩的控制。同时支持普通机械开关分段式调光调色温和无线遥控，在传统的电工布线要求下，解决普通LED灯具无法实现LED灯具亮度、色温和色彩的控制的问题。

在本发明第一实施例中，一种可调光LED灯具包括：信号解调装置，被配置为接收和解调来自单线式负载电力线承载的特定频带调光控制编码，其中所述特定频带调光控制编码包含了所述可调光LED灯具的亮度调节等级、色温调节等级和色彩调节等级中至少一者；电性耦合所述信号解调装置的光源控制装置，被配置为根据所解调的特定频带调光控制编码调整所述可调光LED灯具的亮度、色温和色彩参数中至少一者；和电性耦合于所述负载电力线的附接供电通路，被配置为在关断所述可调光LED灯具的状态下仍保持所述负载电力线的单线式供电通路。

在本发明第二实施例中，这种可调光LED灯具的调光装置通过单线式负载电力线调节所述的可调光LED灯具，包括：第一信号调制装置，被配置为将所述特定频带调光控制编码进行调制后承载于所述负载电力线以发送给可调光LED灯具；输入装置，用于输入调光指令；和电性耦合于该第一信号调制装置和输入装置的控制器，被配置为根据所输入的调光指令生成所述特定频带调光控制编码。

在本发明第三实施例中，这种调光系统包括单线式负载电力线电力回路，在该回路上的控制始端设有调节装置，控制末端设有若干个可调光LED灯具，其中所述调节装置包括：第一信号调制装置，被配置为将特定频带调光控制编码进行调制后承载于所述负载电力线并发送给所述可调光LED灯具；输入装置，用于输入调光指令；和电性耦合于该信号调制装置和输入装置的控制器，被配置为根据所输入的调光指令生成所述特定频带调光控制编码。所述可调光LED灯具包括：信号解调装置，被配置为接收和解调来自所述负载电力线承载的特定频带调光控制编码，其中所述特定频带调光控制编码包含了所述可调光LED灯具的亮度调节等级、色温调节等级和色彩调节等级中至少一者；电性耦合所述信号解调装置的光源控制装置，被配置为根据所解调的特定频带调光控制编码调整所述可调光LED灯具的亮度、色温和色彩参数中至少一者；和电性耦合于所述负载电力线的附接供电通路，被配置为在关断所述可调光LED灯具的状态下仍保持所述负载电力线的单线式供电通路。

在本发明所体现的优势中，调光装置和LED灯具可在不改变家居室内电力引线设置的情况下被安装，同时，本发明LED灯具发出的光能够被处于所述光的照射范围内的外部数字识别设备所接收和解码，以获取其中的控制指令。

附图说明

图1为本发明实施例的一种可调光LED灯具的系统示意图；

图2为本发明实施例的一种控制图1中可调光LED灯具的调节装置的系统示意图；

图3为本发明实施例的输入装置的用户可触控式面板的外形结构示意图。

具体实施方式

按照图1，在本发明若干实施例公开的方案中，可实现一种调光系统，包括基于负载电力线实现数字信号控制的调光装置2和LED灯具1，这若干个实施例是以分别对LED灯具1和调光装置2的举例的方式来突显本发明的优势。应当理解的是，这些实施例之间可以相互组合或引用来体现本发明的技术效果，对于普通家居室内照明控制来说，本发明的方案是特别有益和便于实施的。

调光装置2和LED灯具1可在不改变家居室内电力引线设置的情况下被安装，从电力引线的L线至N线构成单端回路。电力线可不更改铺设方式或节点，同时可用作信号传输介质来传输信息。电力线是普及率非常高的楼宇基本电力设施，可对使用电力线供电的照明设备进行通信。电力线一般是铺设于室内、室外的电线，在实施本发明调光系统的过程中，能够直接使用原有的电线。另外，室内/外照明设备为了从负载电力线100接收获取电力供给，在墙面上设置取电开关，技术人员能够使用室内原有的照明开关来改进。在图1所示例子中，可在照明开关内增设调光装置2，从而使此照明开关具备调光功能。

从而，在该回路上形成了单线式负载电力线100的供电通路，在所述调光装置2与LED灯具1形成的控制通路以外的供电通路上不具有任何数字调制信号。在一个较佳例子里，调光装置2与LED灯具1形成的控制通路上通过特定信号调制方式将数字控制指令承载于该负载电力线100的交流供电波形上(例如，正弦波)，在该调制方式中，调光装置2可采用过零检测装置产生一个过零信号，以作为开始发送数字调光指令的激励信号。在一个实施例中，调光装置2在交流正弦波的正半周向波峰方向的过零开始后的一个时间段调制所述数字控制指令，并在该正半周向波谷方向接近过零点的一个时间段发送数字控制指令。时间段的设置是可更改的。

实施例1：对LED灯具的改进

参照图1，可调光LED灯具1包括：信号解调装置12，被配置为接收和解调来自所述单线式负载电力线100承载的特定频带调光控制编码，其中所述特定频带调光控制编码包含了所述可调光LED灯具1的亮度调节等级、色温调节等级和色彩调节等级中至少一者；电性耦合所述信号解调装置12的光源控制装置13，被配置为根据所解调的特定频带调光控制编码调整所述可调光LED灯具1的亮度、色温和色彩参数中至少一者；和电性耦合于所述负载电力线100的附接供电通路11，被配置为在关断所述可调光LED灯具1的状态下仍保持所述负载电力线100的单线式供电通路。

在一种变型中，所述的可调光LED灯具1还包括：连接于光源控制装置13的第二信号调制装置15，被配置为根据所述特定频带调光控制编码调制出数字调制信息并将该数字调制信息承载于该LED灯具1内LED光源14发出的光上，其中所述特定频带调光控制编码还包含了用于表达该数字调制信息的控制指令；和发射装置16，发射承载于所述光上的数字调制信息。

具体来说，LED光源14发出的光能够被处于所述光的照射范围内的外部数字识别设备3所接收和解码，以获取其中的控制指令。在图1所示实施例中，外部数字识别设备3具有光接收装置，用于接收从上述LED灯具1内LED光源14照射的光并抽取数字调制信息进行解调以接收其中所传送的数字信息。所示光接收装置可以是个人计算机(PC)或便携式终端(PDA)、移动电话等，还可以是设置有感光器件的音/视频设备、电视机等数字设备。在一种变型中，所述的发射装置16可以用LED光源14加以替代或组合。

为了使LED光源14能够正常发光，需要通过直流电力来驱动LED光源14内LED颗粒，可调光LED灯具1进一步设有变压装置，将来自负载电力线100供给的交流电力变换成直流电输出，为了简化灯具的改进，能使用已有LED灯具的电源模块。另外，为了实现对LED光源14的信号输出，所述变压装置被配置为对供给LED光源14颗粒的直流电压进行调整。进而，在带通滤波器112中还进行动作所需要的电力的供给。此外在一个实施例中，由于在电力线100上承载了经过调制的数字调制信息波形，可通过整流电路使得数字调制信息的波形不出现在该直流波形上。

在另一种变型中，信号解调装置12具有低通滤波器，被配置为抽取在电力线100上所承载的数字调制信息。在一个实施例中，信号解调装置12又具有连接所述低通滤波器的信号选择器，被配置为分解和选择用所述LED光源发出的光来发送所述的控制指令。所述的选择是将作为特定频带调光控制编码所表达的数字控制指令进行解调，并选择和分离该数字控制指令来产生需要向外部数字识别设备3发送的数字信息，或者也可通过其他方法来进行选择，从而生成所述控制指令。或者，也可以是采用光源控制装置13来控制低通滤波器的解调频率的方式，将承载于另一频带的用于表达该数字调制信息的控制指令进行解调和重新调制发送。所述信号选择器是对应于低通滤波器设定的与调光装置2发送的相应频率而设置。信号选择器可设置在低通滤波器的前级，也可以设置在其后级。进而可知，如果不设置第二信号调制装置15来发送用于表达该数字调制信息的控制指令，那么在仅作为接收特定频带调光控制编码之用的LED灯具中，可设置固定的特定频带波形而不设置所述的信号选择器，低通滤波器仅使该固定频带波形通过即可。

具体来说，所述第二信号调制装置15被配置为使由低通滤波器抽取出的数字控制指令信号承载于在通过上述装置转换成的直流电力波形上，由此能够根据所承载的数字控制指令信息使提供给LED光源14两端的直流电压产生变化(例如使光源发生所述特定频带所设定频率的闪烁)，同时，特定频带调光控制编码能够用于控制LED光源的调光(例如，光通量或者亮灭)。在一种变型中，光源控制装置13还可以根据来自低通滤波器的调光控制编码对来自变压装置的直流电进行开关控制。

实施例2：专用于调节LED灯具的调光装置

参照图2和3，调光装置2的实施例是通过单线式负载电力线100调节实施例1所述的可调光LED灯具1，包括：第一信号调制装置21，被配置为将所述特定频带调光控制编码进行调制后承载于所述负载电力线100以发送给可调光LED灯具1；输入装置22，用于(例如)用户手动输入调光指令；和电性耦合于该第一信号调制装置21和输入装置22的控制器23，被配置为根据用户所输入的调光指令生成所述特定频带调光控制编码。在一种变型中，调光装置2的输入装置22包括一个用户可触控式界面200，以响应于用户的触控输入所述的调光指令。

具体来说，所述用户可触控式界面200包括便于用户手指旋动操作的旋动调节机构201。用于用户使用的旋动调节机构201可以是单旋钮式，也可以是多旋钮式。在本发明实施例中，可以通过单个旋钮来调节所述可调光LED灯具1的亮度调节等级、色温调节等级和色彩调节等级中的一个或多个，在本发明实施例中，调节方式为分级式调节。为了便于用户对自身调节效果的获知，在该用户可触控式界面上设置有位于旋动调节机构201的旋钮内圈的环形指示装置202(例如，指示灯的闪烁或亮/灭提示)。发明人对旋动调节机构201和指示装置202的具体构造和功能特征另行提交专利申请，在此不予赘述。

在一种变型中，所述的调光装置2的控制器23可被配置为：

根据旋动所述旋动调节机构201的第一旋动比例203生成第一特定频带调光控制编码。其中所述旋动调节机构201可以位置A作为旋动的初始点，当顺时针旋动至位置B时产生第一旋动比例203，该第一旋动比例203通过与之机械耦合的转动电机产生第一电平信号给控制器23，所述控制器23将根据该第一电平信号产生需要对LED光源14的(例如)亮度进行电位调节的数字编码；

在满足预设时隙条件下根据第二旋动比例204，基于该第一特定频带调光控制编码生成第二特定频带调光控制编码；和

在不满足所述预设时隙条件下，不生成特定频带调光控制编码。具体来说，所述时隙是由控制器23设定的，也可以是与该控制器23电性耦合的定时器来设定(例如，1s)，若用户在使用该旋动调节机构201时，当用户已旋动至位置B后，用户可在1s时隙内继续向图3所示的位置C旋动，从而产生第二旋动比例204，基于上述实施例，控制器23已根据第一旋动比例203产生了第一电平信号来生成第一特定频带调光控制编码，此时若设定1s时隙，则旋动调节机构201可在不进行电平复位的状态下在第一电平信号基础上叠加第二电平信号，从而，控制器23可以在(例如)第一特定频带调光控制编码所指示的亮度调节基础上产生对色温等级的调节，进而，LED光源14将先后或同时接收到对色温和亮度的调节指令，以实现亮度和色温的变化。应当理解的是，若用户的连续旋动操作超出1s时隙(例如，5s后)，则旋动调节机构201将进行电平复位，从而在继续旋动至位置C时，将产生继续对亮度的第二等级调节。在另一个例子里，若时隙大于5s，则旋动调节机构201可不做出任何电平回应，而是复位或休眠，从而不产生任何特定频带调光控制编码。

另外，所述控制器还可被配置为：根据对用户可触控式界面201触控(例如，上述旋动操作)输入生成第三特定频带调光控制编码。例如，用户可将旋动调节机构201自位置A顺时针旋动至位置D，在此状态下，控制器23根据该较大角度旋动比例205产生的电平信号是用于产生包含对LED光源14照射范围内的外部数字识别设备3发送数字信息的第三特定频带调光控制编码。较佳地，控制器23可根据所旋动的比例对应的电平高低来确定是否触发这种控制编码，该控制编码用于使得上述第二信号调制装置15解调为控制LED光源14产生另一种特定频率波形(例如，使LED光源颗粒产生闪烁)。在一种变型中，按照上述实施例，由于各自的数字调节指令信息(例如，上述第一、第二或第三特定频带调光控制编码)是通过频率分割后被多路化或彼此重叠，所以可由仅使特定频率通过的低通滤波器从多个数字调节指令信息之中有选择性地分离一个信息出来。此外，关于经过分离后的信息的调制波形还可以外加偏压、或者实施整形或放大等方式进行再次调制以发送给外部数字识别设备3。

实施例3：单线式LED调光系统

进一步参照图1和2，这种调光系统实施例可包括单线式负载电力线电力回路100，在该回路上的控制始端设有调节装置2，控制末端设有若干个可调光LED灯具1。在本发明各个实施例中，在负载电力线100上承载和发送的特定频带调光控制编码仅在控制始端与控制末端之间传送，也就是说，在控制始端与控制末端以外的电力线通路上仅存在供电电源，而不存在任何承载数字信号。因此，这种单线式负载电力线100的设置是特别有益的，可不受到任何其他数字信号的干扰或影响。

其中所述调节装置包括：第一信号调制装置21，被配置为将上述(例如)第一、第二和第三特定频带调光控制编码进行调制后承载于所述负载电力线100并发送给所述可调光LED灯具1；输入装置22，用于输入调光指令；和电性耦合于该信号调制装置21和输入装置22的控制器23，被配置为根据所输入的调光指令生成上述特定频带调光控制编码。LED灯具1包括：信号解调装置12，被配置为接收和解调来自所述负载电力线100承载的特定频带调光控制编码，其中所述特定频带调光控制编码包含了所述可调光LED灯具1的亮度调节等级、色温调节等级和色彩调节等级中至少一者；电性耦合所述信号解调装置12的光源控制装置13，被配置为根据所解调的特定频带调光控制编码调整所述可调光LED灯具1的亮度、色温和色彩参数中至少一者；和电性耦合于所述负载电力线100的附接供电通路11，被配置为在关断所述可调光LED灯具1的状态下仍保持所述负载电力线100的单线式供电通路。

在一种变型中，所述的可调光LED灯具1还包括：连接于光源控制装置13的第二信号调制装置15，被配置为根据所述特定频带调光控制编码调制出数字调制信息并将该数字调制信息承载于该LED灯具1内LED光源14发出的光上，其中所述特定频带调光控制编码还包含了用于表达该数字调制信息的控制指令；和发射装置16，发射承载于所述光上的数字调制信息。

按照图3，用户可触控式界面200可以是机械开关，或者其他形式的电容式触摸屏幕。在上述实施例中，可通过连续手动开关或旋动所述机械开关(例如，旋动调节机构201)来实现对所述可调式LED灯具1的分段式调光、调色温或调色彩控制。

在上述实施例中，特定频带调光控制编码的特定频带被设置为介于50～60Hz内，从而，所述特定频带调光控制编码为8位字节或14位字节，第一、第二和第三特定频带调光控制编码可单独发送，或同时发送，通过所述低通滤波器来进行多路化或抽取，例如，对LED光源14的亮度、色温或色彩等级的调节可基于55Hz加以调制和发送，对LED光源14发射数字控制指令的调节可基于57Hz加以调制和发送。

在一个实施例中，调节上述LED灯具1的方法包括：

步骤1、接收和解调来自所述单线式负载电力线承载的特定频带调光控制编码，其中所述特定频带调光控制编码包含了所述可调光LED灯具的亮度调节等级、色温调节等级和色彩调节等级中至少一者；

步骤2、根据所解调的特定频带调光控制编码调整所述可调光LED灯具的亮度、色温和色彩参数中至少一者。

作为一种变型，所述调节LED灯具1的方法进一步包括：

步骤3、根据所述特定频带调光控制编码调制出数字调制信息并将该数字调制信息承载于所述可调光LED灯具发出的光上，其中所述特定频带调光控制编码还包含了用于表达该数字调制信息的控制指令；

步骤4、发射承载于所述光上的数字调制信息。

进一步地，在上述步骤1中还包括：

步骤1-1、根据旋动所述旋动调节机构的第一旋动比例生成第一特定频带调光控制编码；

步骤1-2、在满足预设时隙条件下根据第二旋动比例，基于该第一特定频带调光控制编码生成第二特定频带调光控制编码；和在不满足所述预设时隙条件下，不生成特定频带调光控制编码。

更进一步地，在上述步骤1中还包括：

步骤1-3、根据对用户可触控式界面201触控(例如，上述旋动操作)输入生成第三特定频带调光控制编码。该调光控制编码用于使得上述第二信号调制装置15解调为控制LED光源14产生另一种特定频率波形(例如，使LED光源颗粒产生闪烁)。

在一个实施例中，外部数字识别设备3可为用户所持有，用户可通过其数字识别设备3具有的感光器件(例如，光学屏幕的LED背光灯或手机/数字相机的摄像头)来获取第三特定频带调光控制编码。基于前述实施例，LED光源14可按照控制器23调制的57Hz频率闪烁，数字识别设备3的数字解调器件将以该频带进行接收和抽取，从而获得其中的数字指令。

在一种室外照明的应用中，LED光源14可传输用户所期望获取的信息，在用户携带着具有(例如)摄像头等光接收装置的便携式数字识别设备3的情况下，可通过该数字识别设备3接收来自可调式LED灯具1的光线就能够取得从其LED光源14送来的信息。在发送与用户需求信息的情况下，由于一个LED光源14的照明区域存在限制，所以还可通过按数个可调式LED灯具1组成的照明架构来逐个变更将要发送的信息。即使用户在移动过程中，由于从一个LED光源14照射范围内移动到下一个LED光源14之下需要花费时间，只要不是传输大量信息就能够进行持续通信而不会在途中被中断。例如，技术人员可以考虑对LED光源14的位置信息或周围的地图信息等进行发送。

此外，根据上述实施例，由于LED光源14具有高速的信号发送特性，所以光量的变化或亮灭、闪烁将不会被人眼感知而感觉到LED光源仍然在连续发光。从而即使进行光承载的数据传输，LED光源14也同时作为照明用具。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可调光LED灯具，其改进设计在于包括：

信号解调装置，被配置为接收和解调来自单线式负载电力线承载的特定频带调光控制编码，其中所述特定频带调光控制编码包含了所述可调光LED灯具的亮度调节等级、色温调节等级和色彩调节等级中至少一者；

电性耦合所述信号解调装置的光源控制装置，被配置为根据所解调的特定频带调光控制编码调整所述可调光LED灯具的亮度、色温和色彩参数中至少一者；和

电性耦合于所述负载电力线的附接供电通路，被配置为在关断所述可调光LED灯具的状态下仍保持所述单线式负载电力线的单线式供电通路。

2.根据权利要求1所述的可调光LED灯具，其改进设计于还包括：

第二信号调制装置，被配置为根据所述特定频带调光控制编码调制出数字调制信息并将该数字调制信息承载于所述可调光LED灯具发出的光上，其中所述特定频带调光控制编码还包含了用于表达该数字调制信息的控制指令；和

发射装置，发射承载于所述光上的数字调制信息。

3.根据权利要求2所述的可调光LED灯具，其改进设计于，所述可调光LED灯具发出的光是通过LED光源发出，所述光能够被处于所述光的照射范围内的外部数字识别设备所接收和解码。

4.一种调光装置，其改进设计在于通过单线式负载电力线调节权利要求1所述的可调光LED灯具，包括：

第一信号调制装置，被配置为将所述特定频带调光控制编码进行调制后承载于所述负载电力线以发送给可调光LED灯具；

输入装置，用于输入调光指令；和

电性耦合于该第一信号调制装置和输入装置的控制器，被配置为根据所输入的调光指令生成所述特定频带调光控制编码。

5.根据权利要求4所述的调光装置，其改进设计在于，所述输入装置包括一个用户可触控式界面，以响应于用户的触控输入所述的调光指令。

6.根据权利要求5所述的调光装置，其改进设计在于，所述用户可触控式界面包括旋动调节机构。

7.根据权利要求6所述的调光装置，其改进设计在于所述控制器被配置为：

根据旋动所述旋动调节机构的第一旋动比例生成第一特定频带调光控制编码；

在满足预设时隙条件下根据第二旋动比例，基于该第一特定频带调光控制编码生成第二特定频带调光控制编码；和

在不满足所述预设时隙条件下，不生成特定频带调光控制编码。

8.根据权利要求5所述的调光装置，其改进设计在于所述控制器被配置为：根据对用户可触控式界面触控输入生成第三特定频带调光控制编码。

9.调光系统，包括单线式负载电力线电力回路，在该回路上的控制始端设有调节装置，控制末端设有若干个可调光LED灯具，其改进设计在于，

所述调节装置包括：

第一信号调制装置，被配置为将特定频带调光控制编码进行调制后承载于所述负载电力线并发送给所述可调光LED灯具；

输入装置，用于输入调光指令；和

电性耦合于该信号调制装置和输入装置的控制器，被配置为根据所输入的调光指令生成所述特定频带调光控制编码；

可调光LED灯具包括：

信号解调装置，被配置为接收和解调来自所述单线式负载电力线承载的特定频带调光控制编码，其中所述特定频带调光控制编码包含了所述可调光LED灯具的亮度调节等级、色温调节等级和色彩调节等级中至少一者；

电性耦合所述信号解调装置的光源控制装置，被配置为根据所解调的特定频带调光控制编码调整所述可调光LED灯具的亮度、色温和色彩参数中至少一者；和

电性耦合于所述负载电力线的附接供电通路，被配置为在关断所述可调光LED灯具的状态下仍保持所述单线式负载电力线的单线式供电通路。

10.根据权利要求9所述的调光系统，其改进设计在于，所述可调光LED灯具还包括：

第二信号调制装置，被配置为根据所述特定频带调光控制编码调制出数字调制信息并将该数字调制信息承载于所述可调光LED灯具发出的光上，其中所述特定频带调光控制编码还包含了用于表达该数字调制信息的控制指令；和

发射装置，发射承载于所述光上的数字调制信息。