CN103388758B - 调节led灯亮度和色温的方法及led灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种调节LED灯亮度和色温的方法及LED灯，其中LED灯包括：驱动模块和LED灯体，所述LED灯体包括：光色不同的第一LED灯串和第二LED灯串，所述第一LED灯串和第二LED灯串反向并联后共用第一输入端和第二输入端，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，所述驱动模块向所述LED灯体发送用于控制所述第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内的能量大小和光色比例的能量脉冲信号。采用本发明，提出了一种新的调节LED灯亮度和色温的方式，并且使用该方式实现LED灯的亮度和色温调节时，仅需要布两条线，简化了布线难度和成本。

Description

调节LED灯亮度和色温的方法及LED灯

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种调节LED灯亮度和色温的方法及LED灯。

背景技术

目前，能够实现亮度和色温可调的LED灯一般包括：驱动部分和LED灯体部分，其中LED灯体部分常见结构如图1所示，该LED灯体部分由两个LED灯串（每个LED灯串由多个LED珠或LED灯芯等同向串联而成）同向并联。两个LED灯串共用一个阳极端（+），分别占用一个阴极端（-），或者两个LED灯串共用一个阴极端，分别占用一个阳极端（-）。驱动部分分别与阳极端和各阴极端连接构成驱动回路，由驱动部分同时向两个LED灯串分别发送控制信号，用于分别控制两个LED灯串的亮度和色温，达到调节LED灯体部分亮度和色温的目的。

由于图1中LED灯体部分对外提供三个触点（一个阳极端、两个阴极端或者两个阳极端、一个阴极端），因此安装人员在安装LED灯时，预先至少需要布三条线，这增加了LED灯安装前的布线工作量和成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种调节LED灯亮度和色温的方法及LED灯。该方法及LED灯提出了一种新的调节LED灯亮度和色温的方式，并且使用该方式实现LED灯的亮度和色温调节时，仅需要布两条线，简化了布线难度和成本。

本发明提供了一种LED灯，包括：驱动模块和LED灯体，所述LED灯体包括：光色不同的第一LED灯串和第二LED灯串，所述第一LED灯串和第二LED灯串反向并联后共用第一输入端和第二输入端，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，所述驱动模块向所述LED灯体发送用于控制所述第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内能量大小和光色比例的能量脉冲信号。

进一步，所述能量脉冲信号在一个周期内包括：驱动第一LED灯串的正向能量脉冲信号和驱动第二LED灯串的负向能量脉冲信号。

进一步，所述驱动模块通过控制正向能量脉冲信号和负向能量脉冲信号的持续时间和/或幅值控制所述第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内的能量大小比例和光色比例。

进一步，所述驱动模块，包括：

提供电压信号的电压提供电路；

提供驱动信号的处理器；

根据所述处理器提供的驱动信号调制电压提供电路提供的电压信号，得到所述能量脉冲信号的调制电路。

进一步，所述第一LED灯串为冷白光LED灯串，所述第二LED灯串为暖白光LED灯串。

进一步，所述第一LED灯串和第二LED灯串分别与限流电路串联。

进一步，所述能量脉冲信号的频率大于或等于50Hz。

相应的，本发明还提供了一种调节LED灯亮度和色温的方法，包括：

将光色不同的第一LED灯串和第二LED灯串反向并联后共用第一输入端和第二输入端，并将所述第一输入端和第二输入端分别与驱动模块连接构成驱动回路；

所述驱动模块向所述反向并联后的第一LED灯串和第二LED灯串发送能量脉冲信号，控制所述第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内的能量大小和光色比例。

进一步，所述能量脉冲信号在一个周期内包括：驱动第一LED灯串的正向能量脉冲信号和驱动第二LED灯串的负向能量脉冲信号。

进一步，所述驱动模块通过控制正向能量脉冲信号和负向能量脉冲信号的持续时间和/或幅值控制所述第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内的能量大小和光色比例。

本发明的有益效果：

本发明实施例，首先将两个LED灯串反向并联对外共用第一输入端和第二输入端，即对外提供两个端口，因此本发明实施例在布线时仅需要布两条线，与传统的布三条线的方案相比，简化了布线难度、节约了布线成本。其次本发明实施例由驱动模块分别与第一输入端和第二输入端连接构成驱动回路，由驱动模块向LED灯体发送能量脉冲信号来控制第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内的能量大小和光色比例，以达到调节LED灯亮度和色温的目的，保证了在对外仅有两个端口的前提下，同样能够实现LED灯亮度和色温的调节。

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是现有可调亮度和色温的LED灯的LED灯体部分的结构示意图；

图2是本发明的LED灯的实施例的结构示意图；

图3-5是能量脉冲信号的波形示意图；

图6是图2中的驱动模块2的实施例的结构示意图；

图7至图10是图6中调制电路23的几种实际电路结构图；

图11是交流电的波形示意图；

图12是图10的OUT端输出的电压随时间变化的波形示意图；

图13是本发明提供的调节LED灯的亮度和色温的方法流程图。

具体实施方式

请参考图2，是本发明提供的LED灯的实施例的结构示意图。该LED灯主要包括：LED灯体1和驱动模块2。

其中，LED灯体包括：第一LED灯串11和第二LED灯串12，第一LED灯串11和第二LED灯串12反向并联后共用第一输入端In1和第二输入端In2。由于对整个LED灯体1而言，其对外仅提供两个端口，即In1和In2，因此安装人员在布线时，仅需要布两条线即可，相较于传统LED灯三触点、三条布线的结构，更加省时、省力、节约成本。具体的,第一LED灯串11和第二LED灯串12的光色不同，功率可以相同也可以不同。在一些应用中，第一LED灯串11可以采用冷白光LED灯串，第二LED灯串可以采用暖白光LED灯串；当然当第一LED灯串11可以采用白光时，第二LED灯串12则可以采用红光。作为进一步扩展的方案，为了保证LED灯串正常工作，第一LED灯串和第二LED灯串均串联一个限流电路，实现限流处理，例如，第一LED灯串和第二LED灯串均可以串联一个限流电阻。

上述对LED灯体1的结构改进后，由于同一时刻电流方向仅有一个，因此将导致第一LED灯串11和第二LED灯串12所在的回路中，同一时刻仅可能有一条回路处于导通状态，这样传统的对LED灯体的控制方式已很难实现LED灯亮度和色温的调节，因此本实施例提出了新的调节LED灯亮度和色温的方式，具体如下：

首先将驱动模块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，然后驱动模块2向LED灯体1发送用于控制第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内的能量大小和光色比例的能量脉冲信号，达到调节LED灯亮度和色温的目的。下面具体说明该调节原理。

如图3所示，是能量脉冲信号的一种波形示意图。图3所示的是能量脉冲信号的电压（U）随时间（t）的变化示意图。如图3所示，在能量脉冲信号的一个周期（T）内，包括：正向能量脉冲信号和负向能量脉冲信号，其中正向能量脉冲信号可用于驱动第一LED灯串11所在的回路导通，单独实现第一LED灯串11的亮度和色温的调节；负向能量脉冲信号可用于驱动第二LED灯串12所在的回路导通，单独实现第二LED灯串12的亮度和色温的调节。而LED灯总的亮度表现为一个周期内流过第一LED灯串11和第二LED灯串12能量的混合，LED灯总的色温表现为一个周期内第一LED灯串11和第二LED灯串12的光色的混合，因此通过调节一个周期内流过第一LED灯串11和第二LED灯串12的能量大小，可以达到调节LED灯亮度的目的；通过调节第一LED灯串11和第二LED灯串12的光色比例，则可以达到调节LED灯色温的目的。

需要说明的是，虽然第一LED灯串11和第二LED灯串12的发光时刻不同，但是由于能量脉冲信号的频率十分高，如图所示大于或等于50Hz，由于人眼具有视觉惰性，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，因此在第二LED灯串12发光时，虽然第一LED灯串11实际不亮，但是由于能量脉冲信号的频率十分高，因此在第二LED灯串12发光时，人的视觉上依旧维持有第一LED灯串11的亮度和色温，这一亮度和色温与第二LED灯串的亮度和色温混合，表现为人眼最终识别到的LED灯的亮度和色温，因此，通过调节第一LED灯串和/或第二LED灯串的能量大小和光色比例，可以混合出不同的LED灯的亮度和色温，从而达到调节LED灯亮度和色温的目的。

需要说明的是，相邻的正向能量脉冲信号和负向能量脉冲信号之间优选为具有一定的时间间隔，因为如果不存在时间间隔，可能在能量脉冲信号转换时刻会出现第一LED灯串和第二LED灯串同时导通的情形。

对于第一LED灯串11和第二LED灯串12亮度和色温的调节，可以通过调节正向或负向能量脉冲信号的幅值和/或持续时间的方式实现。具体的，如图4所示，通过调节正、负向能量脉冲信号的幅值达到了调节LED灯亮度和色温的目的。如图5所示，通过调正、负向能量脉冲信号的持续时间达到调节LED灯亮度和色温的目。

上述对能量脉冲信号进行了说明，但驱动模块如何产生能量脉冲信号呢？下面通过图6-12说明。

如图6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，下面结合几个实际电路，具体说明驱动模块中的调制电路的结构。

如图7所示，其中的VCC是电压提供电路提供的直流电压。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，也可能是第二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两个LED灯串的导通时间，则可以实现LED灯的亮度调节和温度调节。

具体的，当处理器输出的驱动信号1为高电平、驱动信号2为低电平时，此时Q5、Q6导通，Q7、Q8关断;Q3、Q4导通、Q1、Q2关断，此时，图2中的第一LED灯串11所在的回路导通，第二LED灯串12所在的回路不会导通。当处理器输出的驱动信号2为高电平、驱动信号1为低电平时，此时Q5、Q6关断，Q7、Q8导通;Q3、Q4关断，Q1、Q2导通，此时，图2中第二LED灯串12所在的回路导通，第一LED灯串11所在的回路不会导通。

由此可见，通过图7所示的调制电路，能够分别对LED灯体中的两个灯串的导通时间进行控制，从而能够准确地控制第一LED灯串11或第二LED灯串12所在回路的发光能量，进而实现LED灯的色温和亮度调节。

如图8所示，是本发明实施例中调制电路的另一种电路结构的示意图。利用图8所示的电路结构，在进行LED灯的亮度调节和色温调节时，可以在保证能量驱动信号的幅值不变的情况下，调节LED灯中两个LED灯串的导通时间。

具体地，图8中所示的VCC为电压提供电路提供的直流电压。驱动信号1与驱动信号2均为处理器输出给调制电路的驱动信号。本实施例中的电路结构与图7所示的电路结构的区别是：增加了硬件电路的互锁部分，即通过硬件的方式，保证在处理器输出的两个驱动信号相同时，仍然不会对调制电路的导通控制功能造成影响。

例如，假设当处理器输出的驱动信号1为高电平信号时，此时Q1、Q4导通，Q5、Q6、Q7导通，此时不管驱动信号2为高电平或低电平信号，Q2和Q12均不会导通，相应地，图2中所示的第一LED灯串11所在的回路导通，第二LED灯串12所在的回路关断。同理，当处理器输出的驱动信号2为高电平信号时，不论驱动信号为高电平信号还是低电平信号，此时图2中所示的第二LED灯串12所在的回路处于导通状态，第一LED灯串11所在的回路处于关断状态。通过图8所示的调制电路，能够分别对LED灯灯体中的两个灯串的导通时间进行精确地控制，从而能够准确地控制第一LED灯串11或第二LED灯串12所在回路的发光能量，进而实现LED灯的色温调节或亮度调节。

需要说明的是，图8和图7所示的导通控制电路中，开关器件的可选择多种开关器件，例如可选用PNP三极管、NPN三极管、N沟道MOS管和P沟道MOS管等。

如图9所示，是本发明实施例中调制电路的第三种电路结构的示意图。利用图9所示的电路结构，在进行LED灯的亮度调节和色温调节时，可以同时控制LED灯串的导通时间和调节流过LED灯中两个LED灯串所在回路的电流幅度。

例如，假设当处理器输出的驱动信号2为高电平信号、驱动信号1为低电平信号时，此时Q1、Q4导通，Q5、Q7导通，Q2、Q9截止，Q6、Q10截止，因此，电流的方向为正向电流，即电流由OUT1流入，OUT2流出，因此，第一LED灯串11所在的回路导通，第二LED灯12所在的回路截止。反之，当处理器输出的驱动信号2为低电平信号、驱动信号1为高电平信号时，此时Q1、Q4关断，Q5、Q7关断，Q2、Q9导通，Q6、Q10导通，因此，电流的方向为反向电流，即电流由OUT2流入，OUT1流出，因此，第二LED灯串12所在的回路导通，第一LED灯所在的回路截止。因此，通过不同驱动信号，可实现对LED灯串导通时间的控制。

同时，图9所示的电路结构还可以对调节流过LED灯串的电流的幅度。例如，该电路还对流过的第一LED灯串11的电流进行取样，并将得到的电流取样1信号反馈至处理器。处理器在接收到电流取样1信号后，发出一电流幅度控制命令给恒流芯片，恒流芯片接收到该电流幅度控制命令之后，就可以进行相应的电流幅度调节了。

上述图7-图9所述的三种方式中，描述的是当电源电压提供电路提供的电压是直流电源的情况。如图10所示，描述的是当电源电压提供电路提供的电压是交流电压时，产生能量驱动信号的调制电路的结构示意图。在图10中，AC1、AC2为交流电压信号，LED灯体的一个输入端与AC1相连，另一输入端与OUT相连，输入的交流电压的信号如图11所示。当调制电路检测到过零信号之后，其会将信息上报至驱动信号控制电路，由驱动信号控制电路（例如一微处理器）来控制调制电路的导通时间（具体是通过控制发送给调制电路驱动信号的时间来控制交流电的导通角）。经过该调制电路之后，OUT端输出的电压随时间变化的示意图如图12所示。当AC1端与LED灯体的第一输入端In1连接，OUT与LED灯体的第二输入端In2连接时，此时，在前半周期之内，图2中第一LED灯串11所在的回路导通一次，第一LED灯串11的导通时间为图12中阴影部分的持续时间。同理，在后半周期之后，图2中第二LED灯串11所在的回路导通一次，第二LED灯串12的导通时间为图12中阴影部分的持续时间。

下面对本发明的调节LED灯亮度和色温的方法的实施例进行说明，需要说明的是，该方法的许多特征已在前述实施例中详细说明了，在此不赘述。

如图13所示，所述方法包括：

步骤S11、将光色不同的第一LED灯串和第二LED灯串反向并联后共用第一输入端和第二输入端，并将所述第一输入端和第二输入端分别与驱动模块连接构成驱动回路。

步骤S12、驱动模块向所述反向并联后的第一LED灯串和第二LED灯串发送能量脉冲信号，控制所述第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内的能量大小和光色比例。

其中，能量脉冲信号在一个周期内包括：驱动第一LED灯串的正向能量脉冲信号和驱动二LED灯串的负向能量脉冲信号。驱动模块通过控制正向能量脉冲信号和负向能量脉冲信号的持续时间和/或幅值控制所述第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内的能量大小和光色比例。

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 (8)

1.一种LED灯，包括：驱动模块和LED灯体，其特征在于：所述LED灯体包括：光色不同的第一LED灯串和第二LED灯串，所述第一LED灯串和第二LED灯串反向并联后共用第一输入端和第二输入端，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，所述驱动模块向所述LED灯体发送用于控制所述第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内能量大小和光色比例的能量脉冲信号；

所述能量脉冲信号在一个周期内包括：驱动第一LED灯串的正向能量脉冲信号和驱动第二LED灯串的负向能量脉冲信号；

相邻的正向能量脉冲信号和负向能量脉冲信号之间具有一定的时间间隔。

2.如权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述驱动模块通过控制正向能量脉冲信号和负向能量脉冲信号的持续时间和/或幅值控制所述第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内的能量大小和光色比例。

3.如权利要求2所述的LED灯，其特征在于：所述驱动模块，包括：

提供电压信号的电压提供电路；

提供驱动信号的处理器；

根据所述处理器提供的驱动信号调制电压提供电路提供的电压信号，得到所述能量脉冲信号的调制电路。

4.如权利要求2所述的LED灯，其特征在于：所述第一LED灯串为冷白光LED灯串，所述第二LED灯串为暖白光LED灯串。

5.如权利要求2所述的LED灯，其特征在于：所述第一LED灯串和第二LED灯串分别与限流电路串联。

6.如权利要求2-5中任一项所述的LED灯，其特征在于：所述能量脉冲信号的频率大于或等于50Hz。

7.一种调节LED灯亮度和色温的方法，其特征在于：包括：

将光色不同的第一LED灯串和第二LED灯串反向并联后共用第一输入端和第二输入端，并将所述第一输入端和第二输入端分别与驱动模块连接构成驱动回路；

所述驱动模块向所述反向并联后的第一LED灯串和第二LED灯串发送能量脉冲信号，控制所述第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内的能量大小和光色比例；

所述能量脉冲信号在一个周期内包括：驱动第一LED灯串的正向能量脉冲信号和驱动第二LED灯串的负向能量脉冲信号；

相邻的正向能量脉冲信号和负向能量脉冲信号之间具有一定的时间间隔。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述驱动模块通过控制正向能量脉冲信号和负向能量脉冲信号的持续时间和/或幅值控制所述第一LED灯串和第二LED灯串在同一周期内的能量大小和光色比例。