CN102281663A - 具稳定色温功能的发光二极管调光控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种具稳定色温功能的发光二极管调光控制装置，包括一电源供应模块及一调光控制模块；该调光控制模块接受一外部的脉宽调制PWM调光信号，以控制电源供应模块的回馈信号，以达到对光源调光或开关的目的；其中，该调光控制模块包括一输出电流开关电路、一开关控制电路及一调光控制电路，该输出电流开关电路是利用外部的PWM调光信号对电源供应模块的输出电流执行PWM控制，以维持发光二极管光源的色温；又开关控制电路可于PWM调光信号超出一设定值时关闭脉宽调制控制器而进入待机模式，以达节省电力消耗的目的。

Description

具稳定色温功能的发光二极管调光控制装置

技术领域

本发明是关于一种发光二极管灯具的调光控制装置，尤其关于一种不影响色温且可支持外部调光器直接控制光源开关的调光控制装置。

背景技术

采用脉宽调制(PWM)方式对发光二极管灯具进行调光(Dimming)控制是一种已知技术，一般PWM调光系统大致包括一调光控制装置及一作为调光开关的PWM调光器，该调光控制包括电源供应单元及调光控制单元，该电源供应单元中包含一脉宽调制控制器，用以控制对灯具供电的导通周期，又调光控制单元的输入端是与PWM调光器连接，调光控制单元的输出端则与脉宽调制控制器的回馈端连接，该调光控制单元接受PWM调光器送入的PWM调光信号，以便改变脉宽调制控制器的回馈信号，由此达到调光的目的。

而如一般所知，调整发光二极管灯具亮度的方式是改变电源供应单元的输出电流，如图3揭示有一发光二极管灯具的电压电流特性曲线，其顺向电流If与顺向电压Vf呈线性相关是的区段为一调光操作区，意即改变了顺向电压Vf，亦相对改变了顺向电流If，进而调整了发光二极管灯具的亮度。然而在改变顺向电流If的同时，也已改变了发光二极管光线的色温(Chroma)，较低的色温是偏红黄色(称为暖色系)，数值较高的色温则偏向蓝绿色(称为冷色系)，此种色温的改变，有时会对光视觉敏感者造成不适，同时在某些特殊的应用场合，色温扮演着重要的角色，若发光二极管灯具会因为电流改变而造成其色温的显著变化，将会影响其应用。由上述可知，如何达成对发光二极管调光，却可避免改变其色温，实有待积极寻求可行的解决方案。

再者，发光二极管灯具为满足调光的需求，其调光控制装置无论灯具是否在使用中，均随时处理工作状态，其意味着调光控制装置即使在灯具未使用的状况下仍处于耗电状态，此种无谓的电力浪费，也有待检讨改善。

另既有的PWM调光系统在装配上亦有不便之处，原因在于外部的PWM调光器具有正、负极性的分别，当PWM调光器与调光控制装置进行装配作业时，必须确认接线的极性是否正确，此一确认动作原已造成装配作业的困扰，万一出现极性反接的状况，将使得调光控制装置整个无法正常动作。由此可见，前述PWM调光器与调光控制装置的极性匹配问题有待进一步改进与克服。

由上述可知，既有的PWM调光系统仍有未尽完善之处，犹待进一步改进，并谋求可行的解决方案。

发明内容

因此，本发明主要目的在提供一种具稳定色温功能的发光二极管调光控制装置，其通过特殊的电路设计可在发光二极管灯具调光时，不虞影响其色温。

为达成前述目的采取的主要技术手段是令前述控制装置包括：

一电源供应模块，具有一脉宽调制控制器，并以脉冲宽度调制方式供电；该脉宽调制控制器具有一回馈端；

一调光控制模块，用以控制前述脉宽调制控制器回馈端上的信号，用以对光源调光或控制其开关；其中，该调光控制模块包括一全波整流器、一输出电流开关电路及调光控制电路；该输出电流开关电路包括一第一开关及一第二开关，该第一、第二开关由晶体管构成，其中第一开关的栅极与全波整流器的输出端连接，第一开关的漏极连接到第二开关的栅极，该第二开关的源、漏极跨接在电源供应模块的输出端回路上；该全波整流器具有一输入端及一输出端，其输出端分别与输出电流开关电路、调光控制电路连接；该调光控制电路与脉宽调制控制器的回馈端连接；

前述调光控制装置提供的输出电流开关电路，通过对输出电流的开关控制，可使发光二极管灯具在调光过程中不致改变其色温；再者，又开关控制电路可于PWM调光信号超过一设定值时将电源供应模块中的脉宽调制控制器关闭，以进入无耗电的关机模式，以有效避免电力的无谓消耗。

附图说明

图1A～1D：是本发明一优选实施例的详细电路图。

图2：是本发明输出电流开关电路的工作波形图。

图3：是发光二极管灯具的电流电压特性曲线图。

具体实施方式

以下配合图式及本发明的优选实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

关于本发明一优选实施例的详细电路图，请参阅图1A～1D所示，其包括一电源供应模块10及一调光控制模块20，其中：

在本实施例中，该电源供应模块10是一交换式电源供应器，其包括一EMI滤波电路11、一功率因子校正电路12、一脉宽调制控制器13及一直流对直流转换器14；其中：EMI滤波电路11的输入端是与交流电源连接，当交流电源送入电源供应模块10，即由EMI滤波电路11进行滤波整流，又由功率因子校正电路12进行功率因子(PFC)校正后送至直流对直流转换器14，该直流对直流转换器14中含有一变压器T1，该变压器T1的一侧连接有两功率开关Q101、Q102，两功率开关Q101、Q102分别受控于前述脉宽调制控制器13，进而控制变压器T1一侧的导通与否；又脉宽调制控制器13具有两输出端HS、LS及一回馈端，两输出端HS、LS分别与前述的功率开关Q101、Q102连接，在本实施例中，两功率开关Q101、Q102由金氧半场效晶体管构成，该脉宽调制控制器13的两输出端HS、LS分别与对应的功率开关Q101、Q102的栅极连接，而采用脉宽调制(PWM)方式控制变压器T1一侧的导通周期。

再者，该电源供应模块10在直流对直流转换器14的输出端与脉宽调制控制器13的回馈端之间进一步设有定电流/定电压(CC/CV)电路15，以通过该定电流/定电压电路15提供脉宽调制控制器13一回馈信号，以稳定控制光源的亮度。

由于前述电源供应模块10的组成与工作原理与一般交换式电源供应器大致相同，且非本发明主要技术特征所在，所以不进一步详述其技术内容与工作原理。

又该调光控制模块20包括一全波整流器21、一开关控制电路22、一调光控制电路23及一输出电流开关电路24；在本实施例中，该全波整流器21由一全桥式整流电路所构成，其具有一输入端及一输出端，其输入端是用来和外部的PWM调光器(图中未示)连接，其输出端则分别与前述开关控制电路22、调光控制电路23及输出电流开关电路24连接，其中：

前述调光控制电路23包括一晶体管Q602，该晶体管Q602的栅极通过两分压电阻R618、R619的分压节点连接到全波整流器21的输出端，又晶体管Q602的漏极经分压电阻R609、R615连接到定电流/定电压电路15的输入端，该定电流/定电压电路15的输出端与一光耦合器的输入端PC1-A连接，该光耦合器的输出端PC1-B设在脉宽调制控制器13的回馈端上，由此，该PWM调光器输入的PWM信号经全波整流器21进行全波整流后，将由调光控制电路23通过定电流/定电压电路15、光耦合器PC1改变脉宽调制控制器13的回馈信号而进行调光。

该输出电流开关电路24包括一第一开关Q604及一第二开关Q603，在本实施例中，该第一、第二开关Q604、Q603仍由金氧半场效晶体管构成，其中第一开关Q604的栅极通过分压电阻R618、R619与全波整流器21的输出端连接，亦即受控于经过整流后的外部PWM调光信号，第一开关Q604的漏极连接到第二开关Q603的栅极，该第二开关Q603的源、漏极则跨接在直流对直流转换器14的输出端回路上，以控制直流对直流转换器14输出至发光二极管灯具的电流，具体而言，是对直流对直流转换器14输出至发光二极管灯具的顺向电流进行脉宽调制(PWM)控制，如图2所示，是外部PWM调光信号与第二开关Q603导通周期的关是图，由图中可以看出，第二开关Q603的导通周期与外部PWM调光信号的周期相同，但第二开关Q603是在顺向电流If固定的状态下作开关(ON/OFF)切换，利用PWM控制达到对发光二极管灯具调光的目的，而在顺向电流If不变的状况下，即不致于改变发光二极管灯具的色温。

另该开关控制电路22包括一可调式稳压器U603、一分压电路及一光耦合器，该分压电路由两分压电阻R622、R624组成，其设在全波整流器21的输出端上，其分压节点连接到可调式稳压器U603的参考端，该可调式稳压器U603是与光耦合器的输入端PC2-A串接地设在全波整流器21的输出端上，该光耦合器的输出端PC2-B则设在脉宽调制控制器13的回馈端上；而该可调式稳压器U603常态下为未导通状态，一旦输入的PWM信号经全波整流及分压后送至可调式稳压器U603，而超过其崩溃电压时，该可调式稳压器U603因而导通，随即通过光耦合器PC2送出信号，由此将脉宽调制控制器13关闭，而电源供应模块10也整个关闭，令整个调光控制装置进入一关机模式，遂不虞因随时处于待机状态而造成无谓的电力浪费。

另外，该调光控制模块20在输入端设全波整流器21，具有方便安装作业的优点：主要是因外部PWM调光器送入的PWM信号具有正负极性，以往在配线时必须考虑极性问题，本发明利用全波整流器21对输入的PWM信号进行全波整流后，对于装置本身而言，在安装PWM调光器时即不存在极性匹配的问题，换言之，其组装配线时即无须考虑极性问题，从而不会发生因极性反接而造成调光控制装置无法正常运作的问题。

由上述可知，由于本发明的调光控制装置具有特殊设计，因而在调光时不会影响发光二极管灯具的色温，且可支持使用者直接利用PWM调光器将调光控制装置及光源完全关闭，由此不仅方便使用者利用同一接口对光源进行调光及开关控制，更可减少电力的无谓消耗；另本发明在使用者进行组装配线时，无须考虑极性匹配的问题，可使组装作业更加方便。

以上所述仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明权利要求保护的范围内。

Claims (4)

1.一种具稳定色温功能的发光二极管调光控制装置，包括：

一电源供应模块，具有一脉宽调制控制器，并以脉冲宽度调制方式供电；该脉宽调制控制器具有一回馈端；

一调光控制模块，用以控制前述脉宽调制控制器回馈端上的信号及输出电流；其中，该调光控制模块包括一全波整流器、一输出电流开关电路及调光控制电路；该输出电流开关电路包括一第一开关及一第二开关，该第一、第二开关由场效晶体管构成，其中第一开关的栅极与全波整流器的输出端连接，第一开关的漏极连接到第二开关的栅极，该第二开关的源、漏极跨接在电源供应模块的输出端回路上；该全波整流器具有一输入端及一输出端，其输出端分别与输出电流开关电路、调光控制电路连接；该调光控制电路与脉宽调制控制器的回馈端连接。

2.根据权利要求1所述的具稳定色温功能的发光二极管调光控制装置，该调光控制模块进一步包括一开关控制电路，该开关控制电路包括一可调式稳压器、一分压电路及一光耦合器，该分压电路设在全波整流器的输出端上，包括两分压电阻，两分压电阻的分压节点连接到可调式稳压器的参考端，该可调式稳压器与光耦合器的输入端串接地设在全波整流器的输出端上，该光耦合器的输出端则设在脉宽调制控制器的回馈端上。

3.根据权利要求2所述的具稳定色温功能的发光二极管调光控制装置，该调光控制电路包括有一晶体管及两分压电阻；其中晶体管的栅极连接到全波整流器的输出端，晶体管的漏极通过前述两分压电阻连接到一定电流/定电压电路的输入端，该定电流/定电压电路的输出端和一光耦合器的输入端连接，该光耦合器的输出端设在脉宽调制控制器的回馈端上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的具稳定色温功能的发光二极管调光控制装置，该电源供应模块是一交换式电源供应器，其包括一EMI滤波电路、一功率因子校正电路、一脉宽调制控制器及一直流对直流转换器；其中：

该EMI滤波电路的输入端与交流电源连接，其输出端与功率因子校正电路连接，该功率因子校正电路输出端又连接到直流对直流转换器，该直流对直流转换器中含有一变压器，该变压器的一次侧连接有一个以上的功率开关；又脉宽调制控制电路的脉宽调制控制器具有一个以上的输出端，该一个以上的输出端是与前述的功率开关连接；

该输出电流开关电路的第二开关是跨接在直流对直流转换器的输出端回路上。

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