CN104039052B - 一种led调光控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED调光控制方法，调光电路包括通过电源开关与供电电源连接的可调亮度LED驱动电路和调光控制电路，调光控制电路包括电容器C1、电源控制电路，电源控制电路连接电压检测电路、计数器电路、时钟电路和信号转换电路。信号转换电路将计数器的值转换为控制LED负载亮度的信号、并输入到可调亮度LED驱动电路控制LED负载的亮度；电压检测电路检测电源开关的开通和关断状态，控制计数器数值的变化，从而控制LED负载亮度的信号变化，实现LED负载亮度的调节；在现有电源开关连接方式上实现无级连续调节LED亮度，无需重新布线或对现有LED结构进行大的改进，实现了在不外加调光装置情况下的连续调光。
Description
技术领域
本发明属于LED照明领域，涉及一种LED调光控制方法。
背景技术
LED灯以其高效低耗，节能环保，响应快，寿命长等优点而成为新一代的照明光源，LED灯亮度的调节也成为一个现实的问题。现有LED调光方法有电源开关分段调光，遥控调光，可调电阻调光和可控硅调光；
遥控调光和可调电阻调光的调光效果很好，可以实现LED的无级连续调光，但需要增加复杂的遥控电路、遥控器或需要重新布线，使用起来很不方便。
可控硅调光虽能让LED灯直接取代那些配有可控硅调光控制器的白炽灯和卤素灯，但其工作方式为斩波方式，电压无法实现正弦波输出，由此出现大量谐波，形成对电网系统的谐波污染，危害极大。
开关分段调光是通过主电源控制开关的开关次数来控制LED的亮度，控制方式很简单不需要重新布线使用现有的电源开关就可以实现，但只能选择有限的几个LED的亮度值，没有办法实现无极连续调光。
以上调光模式很难满足使用者对LED调光的两个基本需求：既能在现有的电源开关连接方式上使用，又可以实现无级连续调节亮度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种能够实现LED无级连续调节亮度的LED调光控制方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种LED调光控制方法，调光电路包括通过电源开关与电源连接的可调亮度LED驱动电路和调光控制电路，调光控制电路包括电容器C1、电源控制电路、电源控制电路连接检测电容器C1电压的电压检测电路、计数器电路、时钟电路和信号转换电路，计数器电流通过信号转换电路与可调亮度LED驱动电路连接，信号转换电路将计数器的值转换为控制LED负载亮度的信号、并输入到可调亮度LED驱动电路驱动LED负载发光；电压检测电路通过检测电容器C1上的电压变化检测电源开关的开通和关断状态，控制计数器电路数值的变化，从而控制LED负载亮度的信号变化，实现LED负载亮度的调节。
具体包括以下步骤：
步骤一、闭合电源开关，可调亮度LED驱动电路和调光控制电路开始工作，计数器数值逐渐增加，信号转换电路将计数器的值转换为控制LED负载亮度的信号，并输入到可调亮度LED驱动电路，可调亮度LED驱动电路驱动LED负载开始发光，亮度从最小逐渐增加；
步骤二、当LED负载的亮度达到需要的亮度时关断电源开关，并在预设时间T2内重新开通电源开关，断电后电容器C1上的电压下降至低于阈值电压V2，电压检测电路输出控制信号锁定计数器的数值，同时输出控制信号至电源控制电路停止时钟电路、电压检测电路和信号转换电路工作，只保证计数器在预设时间T2内工作，V1为计数器工作的最低电压，V2为开关信号检测阈值电压，V3为调光和驱动电路启动电压，V1<V2<V3；T2为电容器C1电压由最大值下降至电压V1的时间；电源开关开通后电容器C1上的电压迅速上升，当C1的电压超过阈值电压V3时，电压检测电路输出控制信号至电源控制电路，时钟电路、信号转换电路开始工作，由于计数器电路处于锁定状态，数值为锁定值，信号转换电路将计数器电路的值转换为控制LED负载亮度的信号并将该信号输入到可调亮度LED驱动电路，可调亮度LED驱动电路驱动LED负载发光，并锁定在需要亮度；
步骤三、LED负载未达到最大亮度前若还要提高亮度，再次关断电源开关，并在相同预设时间T2内重新开通电源开关，断电后电容器C1上的电压下降至低于阈值电压V2，电压检测电路输出控制信号解锁计数器的数值，同时输出控制信号至电源控制电路停止时钟电路、电压检测电路和信号转换电路工作，只保证计数器电路在预设时间T2内工作，电源开关开通后电容器C1上的电压迅速上升，当C1的电压超过V3时，电压检测电路输出控制信号至电源控制电路，时钟电路开始工作，计数器电路计数，计数器数值开始继续增加，同时信号转换电路输出控制LED亮度的信号，并将该信号输入到可调亮度LED驱动电路，LED负载亮度逐渐增加；
步骤四、当LED负载的亮度达到需要亮度时，关断电源开关，并在相同预设时间T2内重新关断电源开关，基于步骤二的过程LED所需亮度锁定；重复步骤三、四步骤直至LED负载达到最大亮度；
步骤五、LED负载的亮度达到最大后，若要减小LED负载的亮度，关断电源开关并在超过预设时间T2后重新开通电源开关，由于超过时间T2，电容器C1电压低于阈值电压V1，计数器电路停止工作，数值清零，电源开关开通后，即回到步骤一；
或者，关断电源开关并在预设时间T2内重新开通电源开关，计数器电路数值从最大值开始减小，LED负载亮度从最大开始减小，在LED负载亮度减小过程中，关断电源开关并在预设时间T2内重新开通，计数器电路锁定电源开关关断时的数值，并通过可调亮度LED驱动电路使LED负载亮度锁定在所需亮度；重复以上动作继续减小LED负载的亮度直至LED负载熄灭或达到预设的最小亮度；计数器电路数值减小到零或预设的最小值后自动翻转为增加，计数器电路数值增加期间电源开关不动作，计数器电路的值会增加至最大值并锁定，即LED负载的亮度会增加至最亮并锁定。
所述LED亮度逐渐增加是指亮度连续增加或以人眼感觉是连续增加的梯度逐级增加。
所述LED负载的亮度在增加或减小过程中，如果电源开关没有动作LED负载亮度都会达到最大亮度并锁定。
所述电源开关S0两端分别连接整流桥堆BR1和电网，整流桥堆BR1的正极输出端连接滤波电容C2、可调亮度LED驱动电路和调光控制电路；可调亮度LED驱动电路的电感L1一端接整流桥堆BR1的正极端和续流二极管VD1的负极端，电感L1的另一端接LED负载L01、L02、L03的正极端，LED负载L01、L02、L03的负极端接续流二极管VD1的正极和开关管Q1的漏极，开关管Q1的栅极接开关电源逻辑控制模块，开关管Q1的源极接电流检测电阻R2和电流检测比较器的反向输入端，电流检测比较器的同相输入端接数模转换器电路的输出端，电流检测比较器的输出端接开关电源逻辑控制模块的输入端，启动电阻R1的一端接整流桥堆BR1的正极输出端,另一端接电源控制电路50、电压检测电路和电容器C1；电容器C1另一端与电流检测电阻R2的另一端、滤波电容C2的负极端、整流桥堆BR1的输出负极端相连并接地。
本发明通过电源开关的闭合和关断，控制计数器电路数值的变化，进而控制LED负载亮度的信号，实现LED负载亮度的变化，通过将计数器电路数值转换为LED负载亮度的信号，实现LED无级连续调节亮度，本发明的方法采用电路中电容器电压不能突变的原理，为计数器电路供电就能实现其功能，电容器可以是电路中的固有器件或其他寄生有电容功能的器件或结构，在现有电源开关连接方式上实现无级连续调节LED亮度，无需重新布线或对现有LED结构进行大的改进，实现了在不外加调光装置情况下的连续调光。
附图说明
图1是本发明LED调光控制方法的原理图；
图2是本发明LED调光控制方法一优选实施例的电路图；
图3是通过本发明控制方法调节LED亮度变化的示意图；
图4是通过本发明控制方法调节LED亮度变化的另一示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
如图1是本发明LED调光控制方法实施的原理框图
包括通过电源开关20与供电电源10连接的可调亮度LED驱动电路30、LED负载40和调光控制电路。调光控制电路包括通过电阻R1与电源开关20连接的电容器C1、电源控制电路50给各功能模块提供工作电源，电压检测电路60检测端接电容器C1，输出端分别接电源控制电路50和计数器电路80的控制端，计数器电路80的输入端接时钟电路70的输出端，计数器电路80的输出端接信号转换电路90的输入端，信号转换电路90的输出端接可调亮度LED驱动电路30调光输入端，信号转换电路90将计数器电路80的数值转换为控制LED负载亮度的信号、并输入到可调亮度LED驱动电路30控制LED负载的亮度；电压检测电路60通过检测电容器C1的电压变化检测电源开关20的开通和关断状态，控制计数器电路80数值的变化，从而控制LED负载亮度信号变化，实现LED负载亮度的调节。
参考图3和图4，本发明的调光方法具体包括以下步骤：
步骤一：供电电源10通过电源开关20连接可调亮度LED驱动电路30和调光控制电路；电源开关20闭合，A点的电压UA开始上升，当上升到高于阈值电压V1时，(其中V1<V2<V3，V3为可调亮度LED驱动器的启动电压，V2为其停止工作电压，V1为计数器工作电压)，电源控制电路50开始给计数器电路80供电，计数器电路80开始工作；当上升到阈值电压V3时，电源控制电路50给时钟电路70、电压检测电路60、信号转换电路90供电，各电路开始工作，同时可调亮度LED驱动电路30启动，LED负载40发光；时钟电路70工作后计数器电路80的值从最小开始升高，信号转换电路90将计数器电路80的值转换成控制LED亮度的信号输入到可调亮度LED驱动电路30，所以LED负载40的亮度也同步逐渐增加；如果不控制LED亮度，计数器电路80会在预设时间T1达到最大值并锁定，同时信号转换电路90输出的LED亮度信号也达到最大值并锁定，LED负载40亮度达到最大值并锁定。
步骤二：当LED负载40亮度达到需要亮度但不是最大亮度时，电源开关20断开，UA的电压快速下降到低于阈值电压V2，可调亮度LED驱动电路30停止工作，LED负载40熄灭，电压检测电路60输出控制信号锁定计数器电路80当前值同时输出控制信号给电源控制电路50，停止除计数器电路80外的其他模块工作，保证计数器电路80在UA电压下降到阈值电压V1之前(即预设时间T2内)工作。在T2时间内，电源开关20闭合，UA电压上升至高于阈值电压V3，电压检测电路60输出控制信号到电源控制电路50给除计数器70外的其他模块供电，可调亮度LED驱动电路30工作同时信号转换电路90将计数器电路80锁定的值转换成对应LED亮度控制信号，LED负载40锁定在需要的亮度。
步骤三：如果需要再提高亮度，电源开关20断开，UA的电压快速下降至低于阈值电压V2，可调亮度LED驱动电路30停止工作，LED负载40熄灭，电压检测电路60输出控制信号释放计数器电路80同时输出控制信号给电源控制电路50，停止除计数器电路80外的其他模块工作，在UA的电压下降至低于阈值电压V1之前(即预设时间T2内)，电源开关20闭合，UA电压快速上升至高于阈值电压V3，电压检测电路60输出控制信号到电源控制电路50，给除计数器电路80外的其他模块供电，由于计数器电路80已经释放，所以计数器电路80的数值开始增加，信号转换电路90输出的LED亮度控制信号也同步增加，LED负载40的亮度继续增加。
步骤四：当LED负载40的亮度达到需要亮度时，关断电源开关，并在相同预设时间T2内重新关断电源开关，基于步骤二的过程LED所需亮度锁定；重复步骤三、四步骤直至LED负载达到最大亮度；
步骤五：如果要减小LED的亮度只要断开电源开关20，UA电压下降至低于阈值电压V1，(即超过预设时间T2后)，电压检测电路60输出控制信号停止计数器电路80工作(或计数器电路80清零)，电源开关20闭合，将回到步骤一，即可重新选择需要的亮度。
或者，关断电源开关20并在预设时间T2内重新开通电源开关，计数器电路80数值从最大值开始减小，LED负载40亮度从最大开始减小，在LED负载40亮度减小过程中关断电源开关20并在预设时间T2内重新开通，计数器电路80锁定电源开关关断时的数值，并通过可调亮度LED驱动电路30使LED负载亮度锁定在所需亮度；重复以上动作继续减小LED负载亮度直至LED负载熄灭或达到预设的最小亮度，计数器电路80数值减小到零或预设的最小值后自动翻转为增加，如果计数器数值增加期间电源开关20不动作计数器的值会增加至最大值并锁定，即LED负载的亮度会增加至最高亮度并锁定。
如图2是本发明LED调光控制方法一优选实施例的电路图；
本应用实例是开关电源LED驱动的应用方式，包括电源开关S0，整流桥堆BR1，滤波电容C2，电感L1，LED负载L01、L02、L03，开关管Q1，电流检测电阻R2，续流二极管VD1，启动电阻R1，供电电容C1，开关电源逻辑控制模块101，电流检测比较器102，电源控制电路50，时钟电路70，电压检测电路60，计数器电路80和信号转换电路90，信号转换电路90为数模转换电路；
所述电源开关S0两端分别连接整流桥堆BR1和电网，整流桥堆BR1的正极输出端连接滤波电容C2、可调亮度LED驱动电路和调光控制电路；可调亮度LED驱动电路的电感L1一端接整流桥堆BR1的正极端和续流二极管VD1的负极端，电感L1的另一端接LED负载L01、L02、L03的正极端，LED负载L01、L02、L03的负极端接续流二极管VD1的正极和开关管Q1的漏极，开关管Q1的栅极接开关电源逻辑控制模块101，开关管Q1的源极接电流检测电阻R2和电流检测比较器102的反向输入端，电流检测比较器102的同相输入端接数模转换器电路的输出端，电流检测比较器102的输出端接开关电源逻辑控制模块101的输入端，启动电阻R1的一端接整流桥堆BR1的正极输出端,另一端接电源控制电路50、电压检测电路60和电容器C1；电容器C1另一端与电流检测电阻R2的另一端、滤波电容C2的负极端、整流桥堆BR1的输出负极端相连并接地。
当电源开关S0闭合后，A点的电压UA开始上升，当电压值上升至阈值电压V1时，由于时钟电路70还没有启动，所以计数器电路80的值为最小值，当电压升高于阈值电压V3时各功能单元启动，逻辑控制器101控制开关管Q1的导通和关断时间，电流检测比较器102的VRef电压值控制开关管Q1导通时的电流峰值，以此来控制LED的平均电流；由于计数器电路80的值从最小开始逐渐增加直至最大值并锁定，所以信号转换电路90将计数器电路80的值转换成对应的参考电压VRef值来控制LED负载的平均电流。
当达到需要亮度时，电源开关S0关断，UA的电压迅速下降至低于V2，电压检测电路60输出控制信号61锁定计数器电路80的数值，同时输出控制信号62使电源控制电路50关闭除计数器电路80外的各部分电路，LED负载熄灭；在UA的电压下降到阈值电压V1之前(即预设时间T2内)，电源开关S0闭合，UA电压重新开始升高，当电压值上升至高于阈值电压V3时各部分电路启动，LED负载L01、L02、L03发光，由于此时计数器电路80的值已经被锁定所以信号转换电路90输出的参考电压VRef也为固定值，所以LED负载L01、L02、L03的平均电流也为固定值，亮度被锁定。
如果当前锁定的LED负载亮度不是所需亮度，关断电源开关S0，UA的电压迅速下降至低于阈值电压V2，电压检测电路60输出控制信号61解锁计数器电路80的数值，同时输出控制信号62使电源控制电路50关闭除计数器电路80外的各部分电路，LED负载熄灭；在UA的电压下降到阈值电压V1之前(即预设时间T2内)，电源开关S0闭合，UA电压重新开始升高，当电压值上升至高于阈值电压V3时各部分电路启动，LED负载L01、L02、L03发光，由于此时计数器电路80的值已经被解锁所以计数器的数值开始增加或减小，信号转换电路90输出的参考电压VRef也开始增加或减小，所以LED负载L01、L02、L03的平均电流也同时增加或减小；当LED负载的亮度达到所需亮度时，重复电源开关S0关断和开通动作，LED负载的亮度就被锁定；如果电源开关S0不动作，LED负载的亮度会最终达到最高亮度并锁定。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种LED调光控制方法，其特征在于：调光电路包括通过电源开关(20)与供电电源(10)连接的可调亮度LED驱动电路(30)和调光控制电路，调光控制电路包括电容器C1、电源控制电路(50)，电源控制电路(50)连接用于检测电容器C1电压的电压检测电路(60)、计数器电路(80)、时钟电路(70)和信号转换电路(90)，计数器电路(80)通过信号转换电路(90)与可调亮度LED驱动电路(30)连接，信号转换电路(90)将计数器(80)的值转换为控制LED负载亮度的信号、并输入到可调亮度LED驱动电路(30)控制LED负载(40)的亮度；电压检测电路(60)通过检测电容器C1上的电压变化检测电源开关(20)的开通和关断状态，控制计数器(80)数值的变化，从而控制LED负载亮度的信号变化，实现LED负载亮度的调节；
具体包括以下步骤：
步骤一、闭合电源开关(20)，可调亮度LED驱动电路(30)和调光控制电路开始工作，计数器电路(80)数值逐渐增加，信号转换电路(90)将计数器电路(80)的值转换为控制LED负载亮度的信号，并输入到可调亮度LED驱动电路(30)，可调亮度LED驱动电路(30)驱动LED负载(40)开始发光，亮度从最小逐渐增加；
步骤二、当LED负载(40)亮度达到需要的亮度时关断电源开关(20)，并在预设时间T2内重新使电源开关(20)导通，断电后电容器C1上的电压下降至低于阈值电压V2，电压检测电路(60)输出控制信号锁定计数器电路(80)的数值，同时输出控制信号至电源控制电路(50)停止时钟电路(70)、电压检测电路(60)和信号转换电路(90)工作，只保证计数器电路(80)在预设时间T2内工作，V1为计数器(80)工作的最低电压，V2为开关信号检测阈值电压，V3为调光和驱动电路启动电压，V1＜V2＜V3；T2为电容器C1电压由最大值下降至电压V1的时间；电源开关(20)开通后电容器C1上的电压迅速上升，当C1上的电压超过阈值电压V3时，电压检测电路(60)输出控制信号至电源控制电路(50)，时钟电路(70)、信号转换电路(90)开始工作，由于计数器电路(80)处于锁定状态，计数器的数值为锁定值，信号转换电路(90)将计数器电路(80)锁定的值转换为控制LED负载亮度的信号并将该信号输入到可调亮度LED驱动电路(30)，可调亮度LED驱动电路(30)驱动LED负载(40)发光，并锁定在需要的亮度；
步骤三、LED负载未达到最大亮度前若还要提高亮度，再次关断电源开关(20)，并在预设时间T2内重新使电源开关(20)导通，断电后电容器C1上的电压下降至低于阈值电压V2，电压检测电路(60)输出控制信号解锁计数器(80)的数值，同时输出控制信号至电源控制电路(50)停止时钟电路(70)、电压检测电路(60)和信号转换电路(90)工作，只保证计数器(80)在预设时间T2内工作，电源开关(20)开通后电容器C1上的电压迅速上升，当C1的电压超过阈值电压V3时，电压检测电路(60)输出控制信号至电源控制电路(50)，时钟电路(70)开始工作，计数器(80)计数，计数器电路(80)数值开始继续增加，同时信号转换电路(90)输出LED负载亮度的信号，并将该信号输入到可调亮度LED驱动电路(30)，LED负载(40)亮度逐渐增加；
步骤四、当LED负载(40)的亮度达到需要亮度时，关断电源开关(20)，并在预设时间T2内重新使电源开关(20)导通，基于步骤二的过程LED所需亮度锁定；重复步骤三、四步骤直至LED负载达到最大亮度；
步骤五、LED负载(40)的亮度达到最大后，若要减小LED负载(40)的亮度，关断电源开关(20)并在超过预设时间T2后重新使电源开关(20)导通，由于超过预设时间T2，电容器C1电压低于阈值电压V1，计数器电路(80)停止工作，数值清零，电源开关(20)导通后，即回到步骤一；
或者，关断电源开关(20)并在预设时间T2内重新使电源开关(20)导通，计数器电路(80)数值从最大值开始减小，LED负载(40)亮度从最大开始减小，在LED负载(40)亮度减小过程中关断电源开关(20)并在预设时间T2内重新开通，计数器电路(80)锁定电源开关关断时的数值，并通过可调亮度LED驱动电路(30)使LED负载亮度锁定在所需亮度；重复以上动作继续减小LED负载的亮度直至LED负载熄灭或达到预设的最小亮度；计数器电路(80)数值减小到零或预设的最小值后自动翻转为增加，计数器电路(80)数值增加期间电源开关(20)不动作，计数器电路(80)的值会增加至最大值并锁定，即LED负载的亮度会增加至最亮并锁定。
2.根据权利要求1所述的LED调光控制方法，其特征在于：所述LED亮度逐渐增加是指亮度连续增加或以人眼感觉是连续增加的梯度逐级增加。
3.根据权利要求1所述的LED调光控制方法，其特征在于：所述LED负载亮度在增加或减小过程中，如果电源开关没有动作LED负载亮度都会达到最大亮度并锁定。
4.根据权利要求1所述的LED调光控制方法，其特征在于：所述电源开关S0两端分别连接整流桥堆BR1和电网，整流桥堆BR1的正极输出端连接滤波电容C2、可调亮度LED驱动电路和调光控制电路；可调亮度LED驱动电路的电感L1一端接整流桥堆BR1的正极端和续流二极管VD1的负极端，电感L1的另一端接LED负载L01、L02、L03的正极端，LED负载L01、L02、L03的负极端接续流二极管VD1的正极和开关管Q1的漏极，开关管Q1的栅极接开关电源逻辑控制模块(101)，开关管Q1的源极接电流检测电阻R2和电流检测比较器(102)的反向输入端，电流检测比较器(102)的同相输入端接数模转换器电路的输出端，电流检测比较器(102)的输出端接开关电源逻辑控制模块(101)的输入端，启动电阻R1的一端接整流桥堆BR1的正极输出端，另一端接电源控制电路(50)、电压检测电路(60)和电容器C1；电容器C1另一端与电流检测电阻R2的另一端、滤波电容C2的负极端、整流桥堆BR1的输出负极端相连并接地。
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