CN103369788A

CN103369788A - Led灯的分段调光装置

Info

Publication number: CN103369788A
Application number: CN2013101180971A
Authority: CN
Inventors: 方金海; 余鹭帆; 黄学仁
Original assignee: Xiamen Yankon Energetic Lighting Co Ltd
Current assignee: Xiamen Yankon Energetic Lighting Co Ltd
Priority date: 2013-04-07
Filing date: 2013-04-07
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-04-07
Also published as: CN103369788B

Abstract

本发明公开了LED灯的分段调光装置，其特征在于：包括LED驱动器、主负载和次负载，其中主负载包括主LED光源，直接接LED驱动器驱动端，次负载包括两端接入一恒流模块的次LED光源，该次负载的输入端接入所述驱动端；所述主负载的电压在该次负载的最小工作电压与最大工作电压范围内。在所述调光器控制下，该调光装置包括初始状态：所述主负载的主LED光源全亮，调光器处于最大调光状态；初始调节状态：调节所述调光器，主LED光源开始随调光器变化，次LED光源恒流常亮；和分段调节状态：该主LED光源亮度为零，该次LED光源亮度开始随调光器变化。该方案使同一个调光器被分离为多个调节段，每个调节段单独对应了一个负载，实现了同一调光器的复用，兼容性好。

Description

LED灯的分段调光装置

技术领域

本发明涉及一种半导体照明领域中调光的设备，具体是一种实现LED灯中多个光源分段调光的装置。

背景技术

调光技术在照明领域中已经具有较成熟的方案，其中一类是使用可控硅器件对交流波形进行斩波处理后，改变光源负载的有效电流，实现光通量的改变。从早期的白炽灯光源，到近期的紧凑型荧光灯，都具有使用可控硅方式调光较成熟的方案。现阶段，随着LED光源的发展，LED光源已经在相当多领域中实现了对传统光源的替代处理，使用LED光源的灯具，也逐渐适应可控硅调光的方式，并且具有较成熟的方案。

目前，使用可控硅调光方式的LED灯仍然同传统灯具一样，对单个LED灯具而言，当灯具的电流回路接入了可控硅调光器后，不论灯具上光源的复杂程度，调光操作改变的是整个灯具的光通量。可见，这种调节方式也只能实现单一的调光操作，若LED灯具中含有不同的光源负载，需要对不同的光源负载进行不同的处理，则往往只能增加其控制线路的数量，这无疑提高了很多调光器、调光线路的硬件成本，并且带来许多的不便。

发明内容

本发明的方案，针对现有可控硅方式调节LED灯具光通量功能单一的问题，提出一种解决的办法，使LED灯具在可控硅调节方式下具有丰富的功能；

本发明的方案针对现有可控硅方式，对LED灯具中不同负载分离调节处理时带来额外的调节线路成本问题，提出一种解决办法，使LED灯具在较复杂的调光模式下也不需要增加额外的调光器成本。

LED灯的分段调光装置，它包括：

LED驱动器，接入调光器输出的交流端，具有可直接驳接LED光源负载的驱动端；在所述调光器控制下，该驱动端输出直接驱动LED光源的可变的驱动电流；

主负载，包括主LED光源，直接接入所述驱动端，根据所述驱动端的驱动电流变化而其光通量发生改变；

次负载，包括两端接入一恒流模块的次LED光源，该次负载的输入端接入所述驱动端；

其中，所述主负载的电压在该次负载的最小工作电压与最大工作电压范围内；在所述调光器控制下，该调光装置包括以下工作状态：

（1）初始状态：所述主负载的主LED光源全亮，调光器处于最大调光状态；

（2）初始调节状态：调节所述调光器，主LED光源开始随调光器变化，次LED光源恒流常亮；

（3）分段调节状态：该主LED光源亮度为零，该次LED光源亮度开始随调光器变化。

本技术方案可以有如下改进：

较好实施例中，所述次负载包括多级形式，该多级形式包括：

并联式，所述次负载的输入端相并联构成一后级；该并联式在所述分段调节状态中，具有一个并联状态，该并联状态下所有该次负载中的次LED光源随调光器变化；所有并联的次负载，其前级LED端的工作电压在该级负载工作电压的范围内；

级联式，所述次负载其中一个的输入端与一前级的次负载中LED光源的两端相并联构成其后级；该级联式在所述分段调节状态中，具有一个级联状态，该级联状态下，某后级的LED光源其亮度随调光器变化时，其前级的次LED光源亮度为零；其前级的次LED端的工作电压在该级负载的最小与最大工作电压的范围内；

以及

混合式，为上述并联式和级联式的混合结构，也具有其各自的并联状态和级联状态。

较好实施例中，所述主LED光源、次LED光源包含多个LED单体的串和/或并联的组合。

较好实施例中，所述次负载中的恒流模块与次LED光源之结构，包括以下几种及其组合：

DC/DC恒流控制模块，包括PWM方式实现的恒流电路，输出两个恒流端与所述次LED光源连接；

恒流二极管，与所述次LED光源相同向串联；以及

串联型恒流模块，与所述次LED光源相串联。

较好实施例中，所述LED驱动器包括一个单端反激式AC-DC变换器，该变换器的次级线圈通过整流滤波电路输出所述驱动端。

本技术方案带来的有益效果有：

1.同一个调光器被分离为多个调节段，每个调节段单独对应了一个负载，实现了同一调光器的复用。调节功能丰富，不会带来额外的线路和调光器成本，兼容性好。

2.负载容易构成并联式和级联式组合的混合式次负载多级形式，只要保证了LED驱动器的最大容量，同时前级LED的工作电压在其后级负载的最小与最大工作电压范围内，均可实现调光器丰富的分段调光功能，因此，扩展性较好，具有很好的通用性。

附图说明

以下结合附图实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施一的总体结构图；

图2是图1实施例中主负载32和次负载33结构示意图；

图3是图1所示实施例中LED驱动器31的电路图；

图4是本发明实施例二的部分结构图；

图5是图4所示实施例二的负载部分结构图。

具体实施方式

实施例一：

如图1至图3所示，本发明实施例一的示意图。其中，图1是其总体结构的概览，图2是图1中主负载32、次负载33的结构和细节，图3则展示了图1中LED驱动器31电路结构。

图1中是一个完整方案。包括市电接口10、可控硅调光器20和灯具30.其中可控硅调光器20置于室内墙体，其输入端通过市电接口10连接市电的火线和零线。可控硅调光器20通过交流端21输出斩波波形，该斩波波形随着可控硅调光器20的调节而变化。

灯具30为一个整体，其内部包含了光源和控制光源的部件，具有一个LED驱动器31，其通过埋线接入了交流端21。该LED驱动器31具有驱动端39，该驱动端39的电气特性可以可直接驳接LED光源；在调光器20的控制下，驱动端39输出驱动电流，用于直接驱动LED光源。

驱动端39连接了主负载32，该主负载中有主LED光源，可见，主LED光源根据驱动端39的驱动电流变化而其光通量发生改变；也即，来自调光器20的操作可以直接即时影响主负载32。

除了主负载32以外，灯具30中还有次负载33，该次负载33包括两端接入一恒流模块33的次LED光源35，该次负载33的输入端接入驱动端39，与主负载32并联。为保证主负载32和次负载33的有效工作，主负载32的工作电压在次负载32的最小与最大工作电压范围内，即，主负载32的电压在次LED光源35与恒流模块33工作电压相加后的最小与最大工作电压范围内，在调光器20的控制下，该调光装置包括以下工作状态：

（1）初始状态：调光器20处于最大调光状态；主负载32的主LED光源全亮，

（2）初始调节状态：调节调光器20，驱动端39的电流值随之变化，所以主负载32中的主LED光源开始随调光器20变化。此时，由于驱动端39的电流大于次负载33的最大工作电流，因此，在恒流模块34的控制下，次LED光源35因恒流而常亮；

（3）分段调节状态：在（2）的基础上，再调节调光器20使驱动端39电流减小，根据LED负载的特点，其工作电流降低时，工作电压随之下降，当其工作电压下降到某阈值后会停止发光，由于次负载33的最大压降不会大于主负载32的最小压降，所以，在调小调光器20最终会直至主LED光源亮度为零，此时，此负载33中的次LED光源35亮度开始随调光器变化。最后，调光器20的调节下可以使次LED光源35的亮度为零。

在（3）步骤的基础上，逐渐增大调光器20，则可以使上述步骤逆向进行。可见，不论如何调节调光器，所带来的结果，一定是主负载32和次负载33分别被调节的同时，另一者保持不变。如此，同一个调光器20被分离为两个调节段，每个调节段单独对应了一个负载，实现了同一调光器20的复用。一方面，调节功能丰富，另一方面，对调光器20、交流端21的硬件设施不作任何改动，不会带来额外的线路和调光器成本，兼容性好。

本实施例还具有其他一些特点：

如图2，主负载32中的主LED光源为LED1_1至LEDN+M_L的串并联矩阵，次LED光源35为LED1_1至LEDN_K的串并联矩阵，可见二者都包含多个LED单体的串并联的组合，适合组建各种功率的方案。特别地，主负载32中LED串联个数为N+M，而次负载为N，其串联个数有差异，以至于可以保证主负载32的工作电压在次负载33的最小与最大工作电压范围内，可以实现流畅的调光功能。次负载33中的恒流模块34为串联恒流式，结构简单，性能稳定。

图3是本实施例的LED驱动器电路图。其中，R1、R2、L1和L2构成一个滤波网络，通过全桥DB向整个驱动器供电。L3与C3构成一直流滤波器，减小电压纹波；R4、D1、R5和C4构成一个相位判别电路，捕捉调光器斩波处理后的波形信息，使U1可以根据斩波波形作出处理。U1提供振荡，向T1提供能量，构成一个单端反激式AC-DC变换器，通过T1的次级线圈，经过一个D7、C8、C9和R12的整流滤波电路后，即从R12两端得到了驱动端。考虑到驱动端的稳定性，本实施例还具有一个反馈电压控制电路，包括R11、D4、R10和C7；为处理驱动端过压的问题，D4和VR1形成一个过压保护模块向U1提供反馈。该电路较简单，同时性能稳定可靠，可以准确地捕捉来自调光器20的相位信息，提供良好的调光线性度。

实施例二：

如图4和图5所示，本发明实施例二的示意图。

本实施例同实施例一相同，都通过一个调光器连接到市电接口，故图中不加以赘述。图4中的灯具30，主负载32同实施例一，但不同的是，次负载包括多级形式，包括了两级次负载，分别是33和43。

特别地，本实施例的次负载为级联式的多级形式，次负载43的输入端与一前级的次负载33中LED光源35的两端相并联构成了后级；该负载的级联形式如图5，次负载33的恒流模块34与次LED光源35的连接处，同时连接了次负载43的两端，而次负载43本身包括了恒流模块44和次LED光源45。可见，该级联式的多级形态，在分段调节状态中，具有一个级联状态，该级联状态下，后级的LED光源，即次LED光源45其亮度随调光器变化时，其前级的次LED光源35亮度为零；前级次LED光源35的工作电压在其次级负载43的最小与最大工作电压范围内；可见，该级联式的多级次负载使调光器可以分别处理一个主负载32和两个次负载33、43，更大地丰富了调光器的可控范围。

本实施例中的恒流模块44为恒流二极管的形态，直接串联在次LED光源45的电流回路中；而恒流模块34为PWM式的直流转换器。

可见，次负载的连接形态，除了上述的级联式形态，也可以具有并联式或混合式的形态。所谓并联式，即某一级的次负载的输入端均相并联；因而在分段调节状态中，具有一个并联状态，该并联状态下所有同级并联的次负载中的次LED光源随调光器同步变化；同理，并联式和级联式的组合，就构成了混合式次负载的多级形式，只要保证了LED驱动器的最大容量，同时其后级最高电压不高于前级最高电压，均可实现调光器丰富的分段调光功能，因此，本调光装置还具有的特点是，扩展性较好，具有很好的通用性。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，包括LED恒流模块之常用替换、LED驱动器之多种现有种类的替换，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims

1.LED灯的分段调光装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述LED灯的分段调光装置，其特征在于：所述次负载包括多级形式，该多级形式包括：

并联式，所述次负载的输入端相并联构成一后级；该并联式在所述分段调节状态中，具有一个并联状态，该并联状态下所有该次负载中的次LED光源随调光器变化；所有并联的次负载，其前级LED端的工作电压在该级负载工作电压的范围内。

级联式，所述次负载其中一个的输入端与一前级的次负载中LED光源的两端相并联构成其后级；该级联式在所述分段调节状态中，具有一个级联状态，该级联状态下，某后级的LED光源其亮度随调光器变化时，其前级的次LED光源亮度为零；前级的次LED光源工作电压在其后级负载的最小与最大工作电压范围内；以及

3.根据权利要求1所述LED灯的分段调光装置，其特征在于：所述主LED光源、次LED光源包含多个LED单体的串和/或并联的组合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述LED灯的分段调光装置，其特征在于：所述次负载中的恒流模块与次LED光源之结构，包括以下几种及其组合：

恒流二极管，与所述次LED光源相同向串联；以及

串联型恒流模块，与所述次LED光源相串联。

5.根据权利要求4所述LED灯的分段调光装置，其特征在于：所述LED驱动器包括一个单端反激式AC-DC变换器，该变换器的次级线圈通过整流滤波电路输出所述驱动端。