CN103363431A

CN103363431A - Led灯的全彩调节方法及全彩led灯

Info

Publication number: CN103363431A
Application number: CN2013102600528A
Authority: CN
Inventors: 沙玉峰
Original assignee: CHONGQING HENGYOUYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHONGQING HENGYOUYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: CN103363431B

Abstract

本发明提供了一种LED灯的全彩调节方法及全彩LED灯，其中全彩LED灯包括驱动模块和LED灯体，LED灯体包括并联后共用第一输入端和第二输入端的第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串，第一LED灯串和第二LED灯串反向并联且导通电压值相同，第三LED灯串和第四LED灯串反向并联且导通电压值相同，第一LED灯串的导通电压值小于第三LED灯串的导通电压值；驱动模块分别与第一输入端和第二输入端连接用于向LED灯体发送能量脉冲信号，调节第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串在一个周期内的能量大小，第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串的发光颜色包括如下四种且不重复：红色、绿色、蓝色和白色。本发明，采用全新的全彩调节方式使得布线简单。

Description

LED灯的全彩调节方法及全彩LED灯

技术领域

本发明涉及LED灯照明技术领域，尤其涉及一种LED灯的全彩调节方法及全彩LED灯。

背景技术

全彩LED灯，是一种新型的LED幻彩灯，它是在幻彩LED灯的基础上增加了专业白光照明功能，它既能提供专业照明白光，又能随意调节灯光的颜色和亮度。全彩LED灯采用白（包括：冷白和暖白等各种照明白光）、红、绿、蓝（R、G、B）四种基本颜色的LED灯珠芯片，这些灯珠芯片以多种形式进行封装，每一组颜色都可以分开单独使用。使用者可以通过遥控器或灯具上有线连接的按纽，对白、红、绿、蓝（R、G、B）四色灯珠的芯片进行亮度调节；还可以控制红、绿、蓝（R、G、B）三种LED灯珠芯片按光学三原色原理(所有颜色均可以用三原色红、绿、蓝按照一定比例混合出来)近似调出几乎所有人眼可见的光颜色。但由于采用RGB三色混合的方法混出的白色效果不好，因此需要单独增加白色进行弥补。

如图1所示，是目前全彩LED灯的结构示意图，其包括：驱动部分和LED灯体部分，其中LED灯体部分主要由红色LED灯串、绿色LED灯串、蓝色LED灯串和白色LED灯串同向并联后共用阳极端（+）、分用阴极端（-）而成，当然上述几个LED灯串也可以共用阴极端（-），分用阳极端（+）。而驱动部分可在同一时刻分别向红色LED灯串、绿色LED灯串、蓝色LED灯串和白色LED灯串发送控制信号，分别控制各LED灯串的亮度，以调出不同颜色的灯光颜色，实现全彩调节。但是，此种结构需要LED灯体部分对外提供五个触点，因此需要布五条线，使得全彩LED灯在安装时，布线非常复杂且困难，但是就目前的全彩调节方案而言，如果不如此设置，则很难实现LED灯的全彩调节。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种LED灯的全彩调节方法及全彩LED灯。提出了一种新的LED灯全彩调节方式，使得采用该全彩调节方式的全彩LED灯的布线更简单。

本发明提供的一种全彩LED灯，包括：驱动模块和LED灯体，所述LED灯体包括：并联后共用第一输入端和第二输入端的第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串，所述第一LED灯串和第二LED灯串反向并联且导通电压值相同，所述第三LED灯串和第四LED灯串反向并联且导通电压值相同，所述第一LED灯串的导通电压值小于所述第三LED灯串的导通电压值；所述驱动模块分别与所述第一输入端和第二输入端连接构成驱动回路，用于向所述LED灯体发送能量脉冲信号，调节所述第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串在一个周期内的能量大小，所述第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串的发光颜色包括如下四种之一且相互不重复：红色、绿色、蓝色和白色。

进一步，所述能量脉冲信号的频率大于或等于50Hz。

进一步，所述第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串共用限流元件或分别串联限流元件。

进一步，所述驱动模块和第一LED灯串之间连接有第一电压判断电路，用于当判断到加载到所述第一LED灯串两端的电压与所述第一LED灯串的导通电压方向相同，且电压值大于所述第一LED灯串的导通电压值时，控制所述第一LED灯串所在回路截止；

所述驱动模块和第二LED灯串之间连接有第二电压判断电路，用于当判断到加载到所述第二LED灯串两端的电压与所述第二LED灯串的导通电压方向相同，且电压值大于所述第二LED灯串的导通电压值时，控制所述第二LED灯串所在回路截止。

进一步，所述第一判断电路包括第一延时电路，用于当加载到所述第一LED灯串两端的电压与所述第一LED灯串的导通电压方向相同，电压值与所述第一LED灯串的导通电压值相近且保持了预设时间之后，控制所述第一LED灯串所在回路导通；

所述第二判断电路包括第二延时电路，用于当加载到所述第二LED灯串两端的电压与所述第二LED灯串的导通电压方向相同，电压值与所述第二LED灯串的导通电压值相近且保持了预设时间之后，控制所述第二LED灯串所在回路导通。

相应的，本发明还提供了一种LED灯的全彩调节方法，包括：

将第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串并联后构成共用第一输入端和第二输入端的LED灯体，其中所述第一LED灯串和第二LED灯串反向并联且导通电压值相近，所述第三LED灯串和第四LED灯串反向并联且导通电压值相近，所述第一LED灯串的导通电压值小于所述第三LED灯串的导通电压值；

将驱动模块分别与所述第一输入端和第二输入端连接构成驱动回路，并向所述LED体发送能量脉冲信号，调节所述第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串在一个周期内的能量大小，所述第一LED灯串、第二ED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串的发光颜色包括如下四种之一且相互不重复：红色、绿色、蓝色和白色。

进一步，所述能量脉冲信号的频率大于或等于50Hz。

进一步，当加载到所述第一LED灯串两端的电压与所述第一LED灯串的导通电压方向相同，且电压值大于所述第一LED灯串的导通电压值时，控制所述第一LED灯串所在回路截止；

当加载到所述第二LED灯串两端的电压与所述第二LED灯串的导通电压方向相同，且电压值大于所述第二LED灯串的导通电压值时控制所述第二LED灯串所在回路截止。

本发明的有益效果：

本发明的全彩LED灯，其LED灯体部分包括：并联后共用第一输入端和第二输入端的第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串，因此LED灯体对外仅提供两个触点，因此，安装人员在安装时只需要布两条线，这将减少安装人员的布线工作量，使得全彩LED灯安装时的布线工作变得简便。另外，在LED灯体布线改变的基础上，已不能实现传统的对LED灯体部分的控制，因此本发明的全彩LED灯，在其驱动部分，通过向LED灯体发送能量脉冲信号，调节第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串在一个周期内的能量大小，从而达到了实现全彩调节的功能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是现有的全彩LED灯的结构示意图。

图2是本发明提供的全彩LED灯的实施例的结构示意图。

图3至图4是能量脉冲信号的波形示意图。

图5是第一电压判断电路的实施例的结构示意图。

图6是第一LED灯串为红色LED灯串时所在回路的一种实施例的电路示意图。

图7是第一LED灯串为红色LED灯串时所在回路的另一种实施例的电路示意图。

图8是图1中的驱动模块2的实施例的结构示意图。

图9是图8中调制电路23的一张实际电路结构图。

图10是本发明提供的LED灯的全彩调节方法的实施例的流程示意图。

具体实施方式

请参考图2，是本发明提供的全彩LED灯的实施例的结构示意图。该全彩LED灯主要由LED灯体1和驱动模块2构成。

其中，LED灯体1包括：第一LED灯串11、第二LED灯串12、第三LED灯串13和第四LED灯串14。如图所示，第一LED灯串11和第二LED灯串12反向并联且导通电压值相近（即导通电压值相近，导通方向相反），优选为相等，第三LED灯串13和第四LED灯串14反向并联且导通电压值相近，优选为相等。此处需要说明的是，实际中很难找到两个导通电压值完全相等的LED灯串，因此允许存在一定的误差，该误差范围一般在5%以内就可以认为两LED灯串的导通电压值相近（或相等）,例如：两个规格均为10V的LED灯串，若其中一只的实际导通电压值为10.02V，另一只的实际导通电压值为9.09V，那么就可认为两只的导通电压值相近。第一LED灯串的导通电压值小于第三LED灯串的导通电压值。同时，第一LED灯串11、第二LED灯串12、第三LED灯串13和第四LED灯串14并联并共用第一输入端In1和第二输入端In2，即对于整个LED灯体而言，其对外仅提供两个触点,即第一输入端In1和第二输入端In2。进一步的，第一LED灯串11、第二LED灯串12、第三LED灯串13和第四LED灯串14的发光颜色包括如下四种之一且相互不重复：红色、绿色、蓝色和白色。例如：第一LED灯串11可以为绿色LED灯串、第二LED灯串12可以为蓝色LED灯串、第三LED灯串可以为红色LED灯串、第四LED灯串可以为白色LED灯串，这些显然本实施例均不限制。本实施例中，由于该LED灯体1对外仅提供两个触点（第一输入端和第二输入端），因此该全彩LED灯在安装时，对于安装人员来说，布线和接线将变得十分的简单。

其中，驱动模块2分别与LED灯体1的第一输入端和第二输入端连接构成驱动回路。驱动模块2向LED灯体发送能量脉冲信号，调节第一LED灯串11、第二LED灯串12、第三LED灯串13和第四LED灯串14在一个周期内的能量大小，以达到全彩调节的目的。具体的，能量脉冲信号的波形可以如图3所示，图3为电压（U）随时间（t）的变化关系图。由图3可知，在能量脉冲信号的一个周期（T）内，可以包括：位于第一个四分之一周期内的正向能量脉冲（例如+12V）、位于第二个四分之一周期内的负向能量脉冲（例如-12V）、位于第三个四分之一周期内的正向能量脉冲（例如+24V）、位于第四个四分之一周期内的负向能量脉冲（例如-24V），用于相应驱动第一LED灯串11、第二LED灯串12、第三LED灯串13和第四LED灯串14，在能量脉冲信号的驱动下，四个LED灯串在一个周期内的同一时刻，仅可能存在一个LED灯串发光。在图3能量脉冲信号的驱动下，虽然各个LED灯串导通的时间存在间隙，但是由于能量脉冲信号的频率十分的高，高于或等于50Hz，而人眼具有视觉惰性，即光象一旦在视网膜上形成，视觉将会对这个光象的感觉维持一个有限的时间，因此当第四LED灯串14发光时，人的眼睛中依旧维持有第一LED灯串11、第二LED灯串12和第三LED串13的光象，此时人眼睛识别到的光的颜色是第一至第四LED灯串11、12、13、14发出的光的颜色混合的结果，这样也能够达到全彩调节的目的，并且经过实验已证实该方案的可行性。

当然，图3仅是能量脉冲信号的一种波形图，能量脉冲信号的波形还可以如图4所示，或者表现为其它形式。只需要保证在一个周期之内，能量脉冲信号可以让四个LED灯串中的至少一个LED灯串导通，能量脉冲信号通过控制一个周期之内各个LED灯串的导通时间，进而可以控制LED灯串的能量大小，进而实现LED灯的全彩调节。

需要说明的一点是，能量脉冲信号内的各个能量脉冲之间可以无缝衔接或者相隔一定的间隔（图3与图4中的Δt1、Δt2、Δt3），优选的，各个能量脉冲之间相隔一定的间隔，这是由于当各个能量脉冲无缝衔接时，在衔接时刻，可能出现两个LED灯串同时导通的情况，这不利于精确的全彩调节，因此有必要相隔一定时间。

需要说明的第二点是，由于各LED灯串的导通电压值是固定的，因此各能量脉冲的幅值（即电压值）是不能变的，为了调节各LED灯串在全彩调节时所占的颜色比例，可以通过调节能量脉冲的持续时间的方式实现。例如：假设第一LED灯串发绿光，为了提高全彩调节时绿色所占比例，可以通过提高驱动第一LED灯串的能量脉冲的持续时间实现。

需要说明的第三点是，为保证各个LED灯串的安全性，还可以对各个LED灯串进行限流处理，例如为所述第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串分别串联限流元件或共用一个限流元件，例如限流电阻等。

上述中，由于第一LED灯串11的导通电压与第四LED灯串14的导通电压方向相同，但是第一LED灯串11的导通电压值小于第四LED灯串14的导通电压值。因此当驱动模块2驱动第四LED灯串14发光时，由于此时导通电压值已达到第一LED灯串11的导通电压值，因此第一LED灯串11也会导通，这一方面使得第一LED灯串11由于过压而容易损坏，另一方面也不利于全彩调节的实现。同理，第二LED灯串12和第三LED灯串13之间也存在同样的问题。

因此，可以考虑在第一LED灯串11和第二LED灯串12两端分别附加一个第一电压判断电路和第二电压判断电路。其中，第一电压判断电路，用于判断到驱动模块当前加载到第一LED灯串两端的电压与第一LED灯串的导通电压方向相同，且电压值大于第一LED灯串的导通电压值时，控制第一LED灯串所在回路截止。第二电压判断电路，用于当判断到当前加载到第二LED灯串两端的电压与第二LED灯串的导通电压方向相同，且电压值大于第二LED灯串的导通电压值时，控制第二LED灯串所在回路截止。

具体的，以第一电压判断电路的结构为例，对上述实现过程进行说明。

如图5所示，是第一电压判断电路3的实施例的结构示意图。其包括：第一开关电路31、第二开关电路32和过压截止电路33，驱动模块2分别与In1第一输入端和第二输入端连接。其中，第一开关电路31，用于检测在脉冲能量驱动信号的驱动下，当前电压的方向是否与第一LED灯串11的导通电压的方向相同，如果相同，则第一开关电路31闭合导通，否则第一开关电路31断开。第二开关电路32，用于在第一开关电路31闭合时，检测当前加载到第一LED灯串11两端的电压值是否达到了第一LED灯串11的导通电压值，如果达到，则第二开关电路32导通，从而使得第一LED灯串11所在的回路导通，驱动第一LED灯串11。过压截止电路33，用于当加载到第一LED灯串11两端的电压值大于第一LED灯串的导通电压值时，控制第一LED灯串11所在的回路截止。

下面，举个实际电路进行说明。如图6所示，假设第一LED灯串为红色LED灯串，图6中的二极管D1构成了第一开关电路31，电阻R2、R3、R4以及MOS管Q1构成了第二开关电路32，电阻R5、R6、R7、MOS管Q1以及三级管Q2构成了电压截止电路33。其中，In1为第一输入端端，In2为第二输入端。假设红色LED灯串的导通电压为（+12V），因此当驱动模块加载到LED灯体的电压为正向电压时，二极管D1导通。在D1导通的情况下，第二开关电路32检测驱动模块加载到LED灯体红色LED灯串两端的电压为12V时，Q1也导通，红色LED灯串所在的回路导通，红色LED灯串发光。但是，当驱动模块加载到LED灯体红色LED灯串两端的电压超过12V时，例如为第四LED灯串的导通电压24伏时，此时过压截止电路32工作，Q2导通，Q1因被拉低而截止，红色LED灯串所在的回路截止，红色LED灯串熄灭。可以理解的是，与第二LED灯串相连的第二电压判断电路的示意图可以与图6类似，只需要将图6中的LED灯串改为第二LED灯串，以及将In1和In2的位置互换即可。

另外，在某些周期内，若驱动模块1需要驱动第四LED灯串导通，假设第一LED灯串的导通电压为+12V，第四LED灯串的导通电压为+24V，由于电压信号的加载需要一定的时间，因此，将第四LED灯串两端的电压加载到+24V的过程中时，必然存在某一时刻t1，使得驱动模块加载到第四LED灯串两端的电压为+12V，由于该电压满足第一LED灯串两端的导通电压+12V，因此这会导致第一LED灯串亮起。当驱动模块加载到第四LED灯串两端的电压超过第一LED灯串两端的导通电压后，由于过压截止电路的作用，第一LED灯串才熄灭，即在驱动第四LED灯串的过程中，存在第一LED灯串亮起又熄灭的过程，因此这可能导致在全彩调节的过程中，调节出来的颜色会出现偏差、不纯正的现象。同理，第二LED灯串和第三LED灯串间也存在同样的问题，对于这个问题，可以采用下述类似的方法来解决。

如图7所示，在第一电压判断电路中增加一个延时电路，用于当加载到所述第一LED灯串两端的电压与所述第一LED灯串的导通电压方向相同，电压值与所述第一LED灯串的导通电压值相近且保持了预设时间之后，控制所述第一LED灯串所在回路导通。而当电压值大于所述第一LED灯串的导通电压值之后，则通过电压截止回路控制所述第一LED灯串所在的回路截止。

例如，该延时电路具体为一个电容C1。该电容C1的一端同时与Q1的栅极和电阻R4的一端相连，该电容的另一端同时与Q1的源极、Q2的集电极以及R7的一端相连。该电容C1具有一个额定的电容值，当大于该额定电容值时，该电容C1会自动放电。具体地，在驱动第四LED灯串时，驱动模块将电压由0加载到+24V的过程中时，当加载到第一LED灯串两端的电压小于或等于12V时，第一电压判断电路会对C1充电，因此第一LED灯串不会亮起。而在当加载到第一LED灯串两端的电压大于12V时，由于三极管Q2导通、而MOS管Q1因被拉低而截至,因此，第一LED灯串仍然不会亮起。同时，当加载到第一LED灯串两端的电压大于12V时，还保证电容C1存储的电容量已经超过其额定电容值，此时电容C1则会通过R4、R3、R6进行放电，且保证在第四LED灯串亮起时，电容C1存储的电容量已经放完，从而成功的避免掉了第一LED灯串出现亮起又熄灭的现象，能够在一定程度上提供全彩调节时颜色不纯正的现象，提高了全彩调节的精确性。

下面，具体说明驱动模块是如何产生能量脉冲信号的？

如图8所示，是驱动模块2的实施例的结构示意图。其包括：提供电压信号的电压提供电路21；提供驱动信号的处理器22；根据处理器22提供的驱动信号调制电压提供电路21提供的电压信号，得到能量脉冲信号的调制电路23。在驱动模块2中，调制电路23的结构尤其重要，下面结合实际电路，具体说明驱动模块中的调制电路的结构。

如图9所示，其中的VCC是电压提供电路提供的直流电压，提供的直流电压包括12V和24V。驱动信号1与驱动信号2均为处理器22输出给调制电路23的驱动信号，在同一时刻，处理器22提供不同的驱动信号1与驱动信号2（例如：当驱动信号1为高电平时，驱动信号2为低电平，或者当驱动信号1为低电平时，驱动信号2为高电平）。调制电路23接收电压提供电路21输出的直流电压及处理器22输出的驱动信号之后，会输出两个能量驱动信号OUT1与OUT2。其中，OUT1与OUT2分别与LED灯灯体的两端连接，在本发明中，假设OUT1与LED灯体的第一输入端In1连接，OUT2与LED灯体的第二输入端In2连接，当OUT1或OUT2有输出时，LED灯体导通（可能是第一LED灯串导通，可能是第二LED灯串导通，可能是第三LED灯串导通，也可能是第四LED灯串导通），这样通过处理器控制驱动信号的输出节奏来调节四个LED灯串的导通时间，进而调节流过四个LED灯串的能量大小，进而可以实现LED灯的全彩调节。

下面相应于上述结构，说明本发明实施例的方法，需要说明的是，上述结构中已经对方法的诸多特征进行了说明，因此下面仅简略的说明本发明的方法。

请参考图10，是本发明的LED灯的全彩调节方法的实施例的流程示意图。其包括：

步骤S11、将第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串并联后构成共用第一输入端端和第二输入端的LED灯体。

其中，所述第一LED灯串和第二LED灯串反向并联且导通电压值相同，所述第三LED灯串和第四LED灯串反向并联且导通电压值相同，所述第一LED灯串的导通电压值小于所述第三LED灯串的导通电压值。且第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串的发光颜色包括如下四种之一且相互不重复：红色、绿色、蓝色和白色。

步骤S12、将驱动模块分别与所述第一输入端和第二输入端连接构成驱动回路，并向所述LED体发送能量脉冲信号，调节所述第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串在一个周期内的能量大小。

其中，能量脉冲信号的频率大于或等于50Hz。

本实施例，通过充分利用人眼的视觉惰性，使得不同时刻发光的第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串发出的光也能够混合，实现全彩调节。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种全彩LED灯，包括：驱动模块和LED灯体，其特征在于：所述LED灯体包括：并联后共用第一输入端和第二输入端的第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串，所述第一LED灯串和第二LED灯串反向并联且导通电压值相同，所述第三LED灯串和第四LED灯串反向并联且导通电压值相同，所述第一LED灯串的导通电压值小于所述第三LED灯串的导通电压值；所述驱动模块分别与所述第一输入端和第二输入端连接构成驱动回路，用于向所述LED灯体发送能量脉冲信号，调节所述第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串在一个周期内的能量大小，所述第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串的发光颜色包括如下四种之一且相互不重复：红色、绿色、蓝色和白色。

2.如权利要求1所述的全彩LED灯，其特征在于：所述能量脉冲信号的频率大于或等于50Hz。

3.如权利要求1所述的全彩LED灯，其特征在于：所述第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串和第四LED灯串共用限流元件或分别串联限流元件。

4.如权利要求1-3中任一项所述的全彩LED灯，其特征在于：所述驱动模块和第一LED灯串之间连接有第一电压判断电路，用于当判断到加载到所述第一LED灯串两端的电压与所述第一LED灯串的导通电压方向相同，且电压值大于所述第一LED灯串的导通电压值时，控制所述第一LED灯串所在回路截止；

5.如权利要求4所述的全彩LED灯，其特征在于：所述第一判断电路包括第一延时电路，用于当加载到所述第一LED灯串两端的电压与所述第一LED灯串的导通电压方向相同，电压值与所述第一LED灯串的导通电压值相近且保持了预设时间之后，控制所述第一LED灯串所在回路导通；

6.一种LED灯的全彩调节方法，其特征在于：包括：

7.如权利要求6所述的LED灯的全彩调节方法，其特征在于：所述能量脉冲信号的频率大于或等于50Hz。

8.如权利要求6或7所述的LED灯的全彩调节方法，其特征在于：

当加载到所述第一LED灯串两端的电压与所述第一LED灯串的导通电压方向相同，且电压值大于所述第一LED灯串的导通电压值时，控制所述第一LED灯串所在回路截止；