CN103220842B - 实现色温变化的led发光装置以及实现色温变化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现色温变化的LED发光装置以及实现色温变化的方法。包括一LED驱动电源，其中，所述LED发光装置还包括一输入端与LED驱动电源相连的光电耦合电路、微处理器、第一LED灯组、与所述第一LED灯组连接并用于驱动所述第一LED灯组的第一开关电路、第二LED灯组、与所述第二LED灯组连接并用于驱动所述第二LED灯组的第二开关电路、以及一用于为所述微处理器、第一LED灯组以及第二LED灯组提供驱动电源的电源驱动电路。本发明实现了一个LED装置完成三种色温的LED照明，不仅节约了成本，而且满足不同地区用户及不同环境照明需求，利于LED生产厂商和LED照明产品的推广和普及。

Description

实现色温变化的LED发光装置以及实现色温变化的方法

技术领域

本发明涉及LED照明和控制领域，尤其涉及的是一种通过交流开关实现色温变化的LED发光装置以及实现色温变化的方法。

背景技术

现在市面上销售的LED照明产品主要有暖光(2000K-3000K色温)，暖白光(4000K-5500K色温)，冷白光(5500K-6500K色温)三种色温的LED灯，在一个LED照明产品中只能发出一种色温的光，如果发出三种色温的光，需使用三种色温的LED灯珠，而这三种色温的LED照明产品各自都需要一套用做散热的铝材外壳、塑胶绝缘套管、LED灯珠、散热铝基板、透光灯罩、LED驱动电源、灯头、连接线、固定螺丝和导热胶等。这三种色温的LED需要三套原材料.这样比较浪费资源、成本、人力、物料、生产工时，运输费用也比较高，不低碳，不环保。且对于不同地区的用户会使用不同色温的LED照明产品，单一色温LED照明不利于生产厂商和LED照明产品的推广和普及。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种实现色温变化的LED发光装置以及实现色温变化的方法，使一个LED装置变三种色温LED照明，以便节约成本，以满足不同地区用户及不同环境照明需求，方便厂商生产和LED照明产品的推广和普及。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种通过交流开关实现色温变化的LED发光装置，包括LED驱动电源，其中，所述LED发光装置还包括一输入端与所述LED驱动电源相连的光电耦合电路、微处理器、第一LED灯组、与所述第一LED灯组连接并用于驱动所述第一LED灯组的第一开关电路、第二LED灯组、与所述第二LED灯组连接并用于驱动所述第二LED灯组的第二开关电路、以及一用于为所述微处理器、第一LED灯组以及第二LED灯组提供驱动电源的电源驱动电路；

所述光电耦合电路的输出端与所述微处理器的其中一信号输入端相连，所述微控制器的多个脉宽调制信号输出端分别连接所述第一开关电路和第二开关电路的控制端，用于控制所述第一开关电路和第二开关电路的通断。

所述的通过交流开关实现色温变化的LED发光装置，其中，所述第一LED灯组和第二LED灯组分别包括数量相同且相互串联的LED灯，且所述第一LED灯组中LED灯的色温与第二LED灯组中LED灯的色温不同。

所述的通过交流开关实现色温变化的LED发光装置，其中，所述电源驱动电路包括一交流转直流电路和一输入端与所述交流转直流电路的输出端相连的稳压电路。

所述的通过交流开关实现色温变化的LED发光装置，其中，所述稳压电路为低压差线性稳压集成电路。

所述的通过交流开关实现色温变化的LED发光装置，其中，所述稳压电路与所述微处理器的电源输入端相连，并为所述微处理器提供工作电压。

所述的通过交流开关实现色温变化的LED发光装置，其中，所述第一开关电路和第二开关电路均为场效应管，且所述第一开关电路为第一场效应管，第二开关电路为第二场效应管。

所述的通过交流开关实现色温变化的LED发光装置，其中，所述第一LED灯组和第二LED灯组的正极分别与所述电源驱动电路输出端的正极相连，所述第一LED灯组和第二LED灯组的负极分别第一场效应管的D极和第二场效应管的D极相连，所述第一场效应管的S极和第二场效应管的S极分别与所述电源驱动电路输出端的负极相连，所述第一场效应管的G极和第二场效应管的G极分别与所述微处理器的第一脉宽调制信号输出端和第二脉宽调制信号输出端相连。

一种采用上述LED发光装置实现色温变化的方法，其中，包括步骤：

A、电源驱动电路接通外接交流电后，开始工作，向所述微处理器、第一LED灯组和第二LED灯组输出恒压恒流信号；

B、所述光耦合电路向所述微处理器的控制信号输入端输出方波信号，并经所述微处理器向所述第一开关电路输出脉宽调制信号，驱动所述第一开关电路导通，并控制所述第一LED灯组发冷白光；

C、通过交流开关中断交流电，使所述微处理器的控制信号输入端的方波信号处于高电平，并向所述第二开关电路输出脉宽调制信号，驱动所述第二开关电路导通，控制所述第二LED灯组发暖光。

D、再次通过交流开关中断交流电，使所述微处理器的控制信号输入端的方波信号处于高电平，同时向所述第一开关电路和第二开关电路输出各自一半的脉宽调制信号，驱动所述第一开关电路和第二开关电路导通，控制所述第一LED灯组和第二LED灯组同时发光，以产生暖白光。

所述的实现色温变化的方法，其中，所述步骤D之后还包括：

E、再次通过交流开关中断交流电，使所述微处理器的控制信号输入端的方波信号处于高电平并向所述第一开关电路输出脉宽调制信号，驱动所述第一开关电路导通，控制所述第一LED灯组发冷白光。

本发明所提供的实现色温变化的LED发光装置以及实现色温变化的方法，实现了一个LED装置完成三种色温的LED照明，不仅节约了成本，而且满足不同地区用户及不同环境照明需求，利于LED生产厂商或LED照明产品的推广和普及。

附图说明

图1是本发明提供的实现色温变化的LED发光装置的原理框图。

图2是本发明提供的实现色温变化的LED发光装置的电路结构图。

图3是本发明提供的采用图1和图2所示的LED发光装置实现色温变化的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，图1是本发明提供的实现色温变化的LED发光装置的原理框图，该LED发光装置包括一为整个LED发光装置提供电源的LED驱动电源10、光电耦合电路20、微处理器40、第一LED灯组51、第一开关电路52、第二LED灯组61、第二LED灯组62以及电源驱动电路30。

具体地，光电耦合电路20的输入端与所述LED驱动电源10相连，输出端与微处理器40的信号输入端相连，该光电耦合电路20通过LED驱动电源10产生光电耦合信号，在本实施例中，其产生的是方波信号。因此，微处理器40的信号输入端接收的信号为方波信号。所述微处理器40的多个脉宽调制信号输出端分别连接所述第一开关电路52和第二开关电路62的控制端，所述微处理器40通过脉宽调制信号输出端输出控制信号，控制第一开关电路52和第二开关电路62的通断。而第一开关电路52和第二开关电路62分别与第一LED灯组51和第二LED灯组61相连，用于分别驱动第一LED灯组51和第二LED灯组61的发光。电源驱动电路30分别与微处理器40、第一LED灯组51和第二LED灯组61相连，为它们提供驱动电流。

为了更加清晰的描述上述LED发光装置，本发明以具体的实施例进行详细的说明。

请参见图2，该LED发光装置的所述LED驱动电源10为两相电源，包括火线和零线。光电耦合电路20的两个输入管脚分别连接LED驱动电源的火线和零线，光电耦合电路20的其中一输出管脚连接微处理器40的信号输入端，也即是微处理器MCU的AD1端口，该AD1端口是微处理器40的一模数转换端口，由于光电耦合电路20输出的信号为方波信号。因此，为了便于后续通过微处理器40对开关电路进行通断控制，光电耦合电路20的该输出端需接微处理器40的该AD1端口，以将模拟信号转换为数字信号。光电耦合电路20的另一输出端连接电源驱动电路30的输出端负极。

光耦合电路20向微处理器AD1端口输出的的方波信号的产生过程如下：光耦合电路20的输入管脚接在交流电的火线和零线两端，当交流电正半周流过光耦合电路20输入端中发光二极管的正极时，该发光二极管开始发光，使里面的三极管导通，AD1端口的信号从原来的高电位变为低电位，当交流电为负半周流过时，发光二极管截止工作，发光二极管不发光使三极管不导通，进而使AD1端口的信号从原来的低电位变为高电位，这样不断有交流电流过光耦合电路的输入管脚，使输出端管脚输出方波信号。

本实施例中，电源驱动电路30包括一交流转直流电路31和稳压电路32，其中，交流转直流电路31的输入端连接所述LED驱动电源10的两相上，而交流转直流电路31的输出端连接稳压电路32的输入端，稳压电路32的输出端连接微处理器40的电压输入端，为微处理器40提供工作电压Vcc，该稳压电路32为低压差线性稳压集成电路。交流转直流电路31将LED驱动电源10提供的交流电转换为直流电，并产生恒压恒流信号。电压和电流的大小可以通过交流转直流电路31进行调节。交流转直流电路31的输出端还与第一LED灯组51和第二LED灯组61相连，为第一LED灯组51和第二LED灯组61提供工作电源。

在本实施例中，第一LED灯组51和第二LED灯组61都包括有数个串联的LED灯，且第一LED灯组51中LED灯的数量和第二LED灯组61中LED串的数量相同，第一LED灯组51中LED灯的色温与第二LED灯组61中LED灯的色温不相同。在本发明中，LED灯的色温有三种选择，包括冷白光、暖光和暖白光，因此，在本实施例中色温的搭配就有三种选择，本实施例选用一组冷白光LED灯和一组暖光LED灯，即选取LED11-LED1N为冷白光，LED21-LED2N为暖光，第一LED灯组51中LED11和第二LED灯组61中LED21的正极分别与电源驱动电路30输出端的正极相连，电源驱动电路30的输出端正极也即是交流转直流电路输出端的正极。

在本实施例中，第一开关电路52和第二开关电路62均为场效应管，分别为第一场效应管和第二场效应管，第一场效应管的D极和第二场效应管的D极分别与所述第一LED灯组51和第二LED灯组61的负极相连，在此，第一场效应管的D极和第二场效应管的D极分别与LED1N和LED2N的负极相连。所述第一场效应管的S极和第二场效应管的S极分别与所述电源驱动电路输出端的负极相连，所述第一场效应管的G极和第二场效应管的G极分别与所述微处理器40的第一脉宽调制信号输出端和第二脉宽调制信号输出端相连。所述微处理器40的第一脉宽调制信号输出端和第二脉宽调制信号输出端分别向第一场效应管和第二场效应管提供脉宽调制信号，以控制第一场效应管和第二场效应管的通断。微处理器40的第一脉宽调制信号输出端和第二脉宽调制信号输出端不间断产生脉宽调制信号，驱动第一场效应管或者第二场效应管导通，驱动第一LED灯组51发出冷白光、或者第二LED灯组61发出暖光、或者第一LED灯组51和第二LED灯组61同时发光。

通过上述LED发光装置，可以实现色温的变换，具体的实现过程请参见图3，包括以下步骤：

步骤S100、电源驱动电路接通外接交流电，开始工作，向所述微处理器、第一LED灯组和第二LED灯组输出恒压恒流信号；

步骤S200、所述光耦合电路向所述微处理器的控制信号输入端输出方波信号，并经所述微处理器向所述第一开关电路输出脉宽调制信号，驱动所述第一开关电路导通，并控制所述第一LED灯组发冷白光；

步骤S300、通过交流开关中断交流电，使所述微处理器的控制信号输入端的方波信号处于高电平，并向所述第二开关电路输出脉宽调制信号，驱动所述第二开关电路导通，控制所述第二LED灯组发暖光。

步骤S400、再次通过交流开关中断交流电，使所述微处理器的控制信号输入端的方波信号处于高电平，同时向所述第一开关电路和第二开关电路输出各自一半的脉宽调制信号，驱动所述第一开关电路和第二开关电路导通，控制所述第一LED灯组和第二LED灯组同时发光，以产生暖白光。

而在步骤S400之后还包括步骤：再次通过交流开关中断交流电，使所述微处理器的控制信号输入端的方波信号处于高电平并向所述第一开关电路输出脉宽调制信号，驱动所述第一开关电路导通，控制所述第一LED灯组发冷白光。

当然，第一LED灯组并不限于发冷白光，第二LED灯组也并不限于发暖光，上述实例仅仅用于解释通过上述LED发光装置实现色温变换的过程。具体每个灯组发哪种色温的光，可以自由设定。

下面结合具体的实施例对上述步骤进行详细的说明和描述。

在该LED发光装置第一次通电后，电源驱动电路开始工作，分别为微处理器提供工作电压，而光耦合电路也向微处理器的信号输入端口(AD1端口)输出方波信号，此时微处理器判断AD1端口的方波信号处于高电位，则第一脉宽调制信号输出端输出脉宽调制信号，驱动第一场效应管导通，而第二场效应管截止，第一LED灯组点亮，发出冷白光。

如果需将LED发光装置由发冷白光切换到发暖光，则通过交流开关断开交流电，并在1秒钟时间内恢复交流电，此时AD1端口的方波信号处于高电位，微处理器的第二脉宽调制信号输出端产生脉宽调制信号，驱动第二场效应管导通，而第一场效应管截止。此时，第二LED灯组被点亮，发出暖光。

如果需将LED发光装置由发暖光切换到同时发暖光和冷白光，也即是发暖白光，则通过交流开关断开交流电，并在很短时间如1秒钟时间内恢复交流电，此时AD1端口的方波信号处于高电位，微处理器的第一脉宽调制信号输出端和第二脉宽调制信号输出端同时产生脉冲调制信号，而每个脉冲调制信号的强度为只有一个发出脉冲调制信号时的一半。此时，第一场效应管和第二场效应管同时被驱动导通，进而控制第一LED灯组和第二LED灯组同时发光，也即是第一LED灯组发出冷白光、第二LED灯组发出暖光，但他们的强度为只发出冷白光或者只发出暖光时的一半，因此，他们同时发光可产生暖白光。由于此时LED灯的实际功率会比每组LED灯组单独发光时的功率要小，因此两组LED灯组的温度也会下降，进而使LED灯组的使用寿命增加。

而如果此时需将LED发光装置由同时发暖光和冷白光切换到发冷白光，则通过交流开关断开交流电，并在1秒钟时间内恢复交流电，此时AD1端口的方波信号处于高电位，第一脉宽调制信号输出端输出脉宽调制信号，驱动第一场效应管导通，而第二场效应管截止，第一LED灯组点亮，发出冷白光。

这样，通过不断地控制交流开关中断交流电，实现了LED发光装置发出不同色温的光，且每控制交流开关断开交流电一次，LED发光装置就发出一种色温的光，使LED发光装置发出的光在不同色温间切换，实现了三种色温LED照明。且在变换不同色温过程中，LED的功率都保持不变，节约了成本。

本发明的LED装置可以广泛应用于球泡灯.筒灯，吸顶灯，日光灯管，面板灯，天花灯，PAR灯，玉米灯，油灯，工矿灯等等，外型随着灯具的要求可以随意变动，且根据LED照明要求的功率大小可以调整驱动电源以适应各种灯具要求的功率。应用范围广泛。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种通过交流开关实现色温变化的LED发光装置，包括一LED驱动电源，其特征在于，所述LED发光装置还包括一输入端与LED驱动电源相连的光电耦合电路、微处理器、第一LED灯组、与所述第一LED灯组连接并用于驱动所述第一LED灯组的第一开关电路、第二LED灯组、与所述第二LED灯组连接并用于驱动所述第二LED灯组的第二开关电路、以及一用于为所述微处理器、第一LED灯组以及第二LED灯组提供驱动电源的电源驱动电路；

所述光电耦合电路的输出端与所述微处理器的一信号输入端相连，所述微处理器的多个脉宽调制信号输出端分别连接所述第一开关电路和第二开关电路的控制端，用于控制所述第一开关电路和第二开关电路的通断；

所述光电耦合电路的两个输入管脚分别连接LED驱动电源的火线和零线，所述光电耦合电路输出的信号为方波信号；

所述第一LED灯组和第二LED灯组分别包括数量相同且相互串联的LED灯，且所述第一LED灯组中LED灯的色温与第二LED灯组中LED灯的色温不同；

所述第一开关电路和第二开关电路均为场效应管，且所述第一开关电路为第一场效应管，第二开关电路为第二场效应管；

所述第一LED灯组和第二LED灯组的正极分别与所述电源驱动电路输出端的正极相连，所述第一LED灯组与第二LED灯组的负极分别与第一场效应管的D极和第二场效应管的D极相连，所述第一场效应管的S极和第二场效应管的S极分别与所述电源驱动电路输出端的负极相连，所述第一场效应管的G极和第二场效应管的G极分别与所述微处理器的第一脉宽调制信号输出端和第二脉宽调制信号输出端相连；微处理器的第一脉宽调制信号输出端和第二脉宽调制信号输出端不间断产生脉宽调制信号，驱动第一场效应管或者第二场效应管导通，驱动第一LED灯组发出冷白光、或者第二LED灯组发出暖光、或者第一LED灯组和第二LED灯组同时发光；

具体地，当光电耦合电路向所述微处理器的控制信号输入端输出方波信号时，所述微处理器向所述第一开关电路输出脉宽调制信号，驱动所述第一开关电路导通，并控制所述第一LED灯组发冷白光；

当交流开关中断交流电，微处理器的控制信号输入端的方波信号处于高电平，向所述第二开关电路输出脉宽调制信号，驱动所述第二开关电路导通，控制所述第二LED灯组发暖光；

当交流开关再次中断交流电，微处理器的控制信号输入端的方波信号处于高电平，同时向所述第一开关电路和第二开关电路输出各自一半的脉宽调制信号，驱动所述第一开关电路和第二开关电路导通，控制所述第一LED灯组和第二LED灯组同时发光，以产生暖白光。

2.根据权利要求1所述的通过交流开关实现色温变化的LED发光装置，其特征在于，所述电源驱动电路包括一交流转直流电路和一输入端与所述交流转直流电路的输出端相连的稳压电路。

3.根据权利要求2所述的通过交流开关实现色温变化的LED发光装置，其特征在于，所述稳压电路为低压差线性稳压集成电路。

4.根据权利要求2所述的通过交流开关实现色温变化的LED发光装置，其特征在于，所述稳压电路与所述微处理器的电源输入端相连，并为所述微处理器提供工作电压。

5.一种采用如权利要求1所述的LED发光装置实现色温变化的方法，其特征在于，包括步骤：

A、电源驱动电路接通外接交流电后，开始工作，向所述微处理器、第一LED灯组和第二LED灯组输出恒压恒流信号；

B、所述光电耦合电路向所述微处理器的控制信号输入端输出方波信号，并经所述微处理器向所述第一开关电路输出脉宽调制信号，驱动所述第一开关电路导通，并控制所述第一LED灯组发冷白光；

C、通过交流开关中断交流电，使所述微处理器的控制信号输入端的方波信号处于高电平，并向所述第二开关电路输出脉宽调制信号，驱动所述第二开关电路导通，控制所述第二LED灯组发暖光；

D、再次通过交流开关中断交流电，使所述微处理器的控制信号输入端的方波信号处于高电平，同时向所述第一开关电路和第二开关电路输出各自一半的脉宽调制信号，驱动所述第一开关电路和第二开关电路导通，控制所述第一LED灯组和第二LED灯组同时发光，以产生暖白光；

其中，所述光电耦合电路的两个输入管脚分别连接LED驱动电源的火线和零线。

6.根据权利要求5所述的实现色温变化的方法，其特征在于，所述步骤D之后还包括：

E、再次通过交流开关中断交流电，使所述微处理器的控制信号输入端的方波信号处于高电平并向所述第一开关电路输出脉宽调制信号，驱动所述第一开关电路导通，控制所述第一LED灯组发冷白光。