CN104507197A - 一种led调光调色温调色彩电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制灵活且成本较低的LED调光调色温调色彩电路及其控制方法。它包括交流输入端、反激电路、DC/DC恒流模块、白光LED灯组、控制开关组、RGB灯组、恒流芯片组和控制芯片，所述的反激电路包括两路输出电压，分别为输出电压V01和输出电压V02，所述的交流输入端连接反激电路，所述的输出电压V01连接DC/DC恒流模块，所述的DC/DC恒流模块、白光LED灯组和控制开关组串联，所述的输出电压V02、RGB灯组和恒流芯片组串联，所述的控制开关组和恒流芯片组均与控制芯片连接。本发明的有益效果是：采用RGB+W方式混光控制，能够实现LED白光亮度和色温可调，照明性能效果符合标准要求，并且实现RGB色彩和亮度可调，具有控制灵活，全面满足LED照明性能要求，成本较低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明相关技术领域，尤其是指一种LED调光调色温调色彩电路及其控制方法。
背景技术
智能家居极大地提高了人们的生活品质，成为新兴科技一个重要应用领域。作为智能家居的重要组成部分，智能照明对LED灯具产品提出了更多要求。LED灯具的亮度、色温、色彩可调，是智能照明的基本功能，在具备这些基本功能的灯具基础上，可以进一步组成智能网络，实现智能控制。
要实现LED的亮度、色温和色彩可调，LED灯具系统的复杂性比较高，需要具备不同波长的LED颗粒，并且采用软件控制，分别控制不同波长的颗粒工作，混光得到所需要的照明效果。例如中国发明专利CN 102056373提出一种可调亮度和色温的LED照明遥控系统，采用单片机输出PWM脉冲，每个LED驱动模块用一个PWM控制信号，调节电流输出，不同模块混色后得到不同的亮度和色温值。
市场上某知名品牌公司的遥控球泡灯产品采用Red，Blue，Green三组LED灯珠，分别控制占空比，实现预设的混光效果，可以实现亮度、色温和色彩的变化，它的驱动电路采用反激电路+Buck DC/DC恒流输出。然而，普通的RGB灯珠光效很低，要想实现比较高的亮度并且达到比较高的显指，RGB灯珠混光的难度比较大，对LED灯珠性能要求很高，成本较高。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种控制灵活且成本较低的LED调光调色温调色彩电路及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种LED调光调色温调色彩电路，包括交流输入端、反激电路、DC/DC恒流模块、白光LED灯组、控制开关组、RGB灯组、恒流芯片组和控制芯片，所述的反激电路包括两路输出电压，分别为输出电压VO1和输出电压VO2，所述的交流输入端连接反激电路，所述的输出电压VO1连接DC/DC恒流模块，所述的DC/DC恒流模块、白光LED灯组和控制开关组串联，所述的输出电压VO2、RGB灯组和恒流芯片组串联，所述的控制开关组和恒流芯片组均与控制芯片连接。
控制开关组和恒流芯片组都受控制芯片控制，输出不同PWM信号，控制白光LED灯组和RGB灯组中不同灯组的工作。本发明中，通过白光LED灯组和RGB灯组的配合使用，采用RGB+W方式混光控制，能够实现LED白光亮度和色温可调，照明性能效果符合标准要求，并且实现RGB色彩和亮度可调。其具有控制灵活，全面满足LED照明性能要求，成本较低的优点。
作为优选，所述白光LED灯组包括冷白LED灯组和暖白LED灯组，所述的控制开关组包括控制开关Q1和控制开关Q2，所述的冷白LED灯组与控制开关Q1串联，所述的暖白LED灯组与控制开关Q2串联，所述的冷白LED灯组与控制开关Q1串联之后与暖白LED灯组与控制开关Q2串联之后并联，所述的控制芯片分别与控制开关Q1和控制开关Q2连接。当控制芯片接受到输出白光的亮度和色温指令信号后，对控制开关Q1和控制开关Q2输出不同的控制脉冲宽度信号来实现。
作为优选，所述的冷白LED灯组包括若干冷白LED灯，所述的冷白LED灯串联，所述的暖白LED灯组包括若干暖白LED灯，所述的暖白LED灯串联，所述冷白LED灯的数量与暖白LED灯的数量一致。
作为优选，所述的RGB灯组包括红色LED灯、绿色LED灯和蓝色LED灯，所述的恒流芯片组包括三个恒流芯片，分别为恒流芯片IC1、恒流芯片IC2和恒流芯片IC3，所述的红色LED灯与恒流芯片IC1串联，所述的绿色LED灯与恒流芯片IC2串联，所述的蓝色LED灯与恒流芯片IC3串联，所述的红色LED灯与恒流芯片IC1串联之后、绿色LED灯与恒流芯片IC2串联之后、蓝色LED灯与恒流芯片IC3串联之后相互并联，所述的控制芯片分别与恒流芯片IC1、恒流芯片IC2和恒流芯片IC3连接。通过对恒流芯片IC1、恒流芯片IC2和恒流芯片IC3输入不同占空比脉冲宽度信号的配比，可以实现各种色彩。
本发明针对上述的LED调光调色温调色彩电路，采用了下述的控制方法，包括如下步骤：
(1)通过输出电压VO1与控制芯片的相配合工作，实现对白光的亮度和色温调节；
(2)通过输出电压VO2与控制芯片的相配合工作，实现对各种色彩的亮度和色温调节。
作为优选，在步骤(1)中，控制芯片调节冷白LED灯组和暖白LED灯组中的每路LED灯组负载的导通时间，白光可以通过冷白LED灯组和暖白LED灯组的比例调节混光得到，经过混光处理后，可以自由调节LED的亮度和色温。
作为优选，所述白光LED灯组的负载采用顺序导通方式，即同时只有一路LED灯组的负载处于导通状态。这样，每路LED灯组负载工作时的电流就是驱动模块的输出电流。由于驱动模块是恒流输出型，这样每路LED灯组负载工作时的电流是恒定不变的，可以实现LED在并联方式下的恒流工作。即当只有控制开关Q1导通时，输出冷白光；当只有控制开关Q2导通时，输出暖白光。这样可以得到符合标准的白光，满足显指的要求并且具有很高的发光效率，避免了采用RGB混光得到白光的低光效，低显指和复杂控制算法。
作为优选，在步骤(2)中，控制开关Q1和控制开关Q2保持关断，通过控制芯片对恒流芯片IC1、恒流芯片IC2和恒流芯片IC3输入不同占空比的配比，实现各种色彩。恒流芯片IC1、恒流芯片IC2和恒流芯片IC3为线性恒流调节芯片。当红色脉冲宽度信号输出高电平时，红光LED灯的工作电流是恒定的。当红色脉冲宽度信号输出低电平时，红光LED灯不工作。绿色脉冲宽度信号和蓝色脉冲宽度信号的工作同理。
作为优选，在步骤(1)中，采用了输出电压VO1工作时，适当增加输出电压VO2的负载，即在输出白光状态下，为了保证输出电压VO1能够输出足够大小电流，控制芯片同时输出一定占空比的RGB灯组控制信号，让RGB灯组工作一定的电流，即输出电压VO2有一定的负载电流。为了提高输出电压VO1的调整率，本发明创造性地利用控制芯片的优势，采用了输出电压VO1工作时适当增加输出电压VO2负载的方法，提高输出电压VO1的带载能力。这样做的好处不仅是提高了输出电压V01的带载能力，同时在白光状态下，补充一些红光，有利于提高白光的显指。
本发明的有益效果是：采用RGB+W方式混光控制，能够实现LED白光亮度和色温可调，照明性能效果符合标准要求，并且实现RGB色彩和亮度可调，具有控制灵活，全面满足LED照明性能要求，成本较低的优点。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图；
图2是本发明的冷色LED灯组和暖色LED灯组并联方式下开关脉冲控制方式示意图。
图中：1.反激电路，2.DC/DC恒流模块，3.控制芯片，4.冷白LED灯组，5.暖白LED灯组，6.红色LED灯，7.绿色LED灯，8.蓝色LED灯。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所述的实施例中，一种LED调光调色温调色彩电路，包括交流输入端、反激电路1、DC/DC恒流模块2、白光LED灯组、控制开关组、RGB灯组、恒流芯片组和控制芯片3，反激电路1包括两路输出电压，分别为输出电压VO1和输出电压VO2，交流输入端连接反激电路1，输出电压VO1连接DC/DC恒流模块2，DC/DC恒流模块2、白光LED灯组和控制开关组串联，输出电压VO2、RGB灯组和恒流芯片组串联，控制开关组和恒流芯片组均与控制芯片3连接。
白光LED灯组包括冷白LED灯组4和暖白LED灯组5，控制开关组包括控制开关Q1和控制开关Q2，冷白LED灯组4与控制开关Q1串联，暖白LED灯组5与控制开关Q2串联，冷白LED灯组4与控制开关Q1串联之后与暖白LED灯组5与控制开关Q2串联之后并联，控制芯片3分别与控制开关Q1和控制开关Q2连接。冷白LED灯组4包括若干冷白LED灯，冷白LED灯串联，暖白LED灯组5包括若干暖白LED灯，暖白LED灯串联，冷白LED灯的数量与暖白LED灯的数量一致。
RGB灯组包括红色LED灯6、绿色LED灯7和蓝色LED灯8，恒流芯片组包括三个恒流芯片，分别为恒流芯片IC1、恒流芯片IC2和恒流芯片IC3，红色LED灯6与恒流芯片IC1串联，绿色LED灯7与恒流芯片IC2串联，蓝色LED灯8与恒流芯片IC3串联，红色LED灯6与恒流芯片IC1串联之后、绿色LED灯7与恒流芯片IC2串联之后、蓝色LED灯8与恒流芯片IC3串联之后相互并联，控制芯片3分别与恒流芯片IC1、恒流芯片IC2和恒流芯片IC3连接。
反激电路1将交流电转变为直流电压，控制开关Q1、控制开关Q2、恒流芯片IC1、恒流芯片IC2、恒流芯片IC3都受控制芯片3控制，输出不同PWM(脉冲宽度)信号，控制不同LED灯的工作。
具体工作方式如下：当控制芯片3接受到输出白光的亮度和色温指令信号后，对控制开关Q1输出PWM Q1信号控制脉冲，对控制开关Q2输出PWMQ2信号控制脉冲，如图2所示。白光LED灯组负载采用顺序导通方式，即同时只有一路LED灯组负载处于导通状态。这样，每路LED灯组负载工作时的电流就是驱动模块的输出电流。由于驱动模块是恒流输出型，这样每路LED灯组负载工作时的电流是恒定不变的，可以实现LED在并联方式下的恒流工作。控制芯片3调节每路LED灯组负载的导通时间t1，t2。其中：t3为死区时间。经过混光处理后，可以自由调节LED的亮度和色温。这样，白光可以通过冷白LED灯组4和暖白LED灯组5的比例调节混光得到，当只有控制开关Q1导通时，输出冷白光；当只有控制开关Q2导通时，输出暖白光。这样可以得到符合标准的白光，满足显指的要求并且具有很高的发光效率，避免了采用RGB混光得到白光的低光效，低显指和复杂控制算法。
当控制芯片3接受到输出某一色彩的指令信号后，对红色LED灯6输出PWM RED信号，对绿色LED灯7输出PWM GREEN信号和对蓝色LED灯8输出PWM BLUE信号。控制开关Q1和控制开关Q2可以保持关断。恒流芯片IC1，恒流芯片IC2和恒流芯片IC3为线性恒流调节芯片。当PWM RED信号输出高电平时，红色RED灯的工作电流是恒定的。当PWM RED信号输出低电平时，红色RED灯不工作。PWM GREEN信号和PWM BLUE信号的工作同理。通过PWM RED信号，PWM GREEN信号和PWM BLUE信号不同占空比的配比，可以实现各种色彩。
反激电路1输出两路直流输出电压VO1和输出电压VO2。但通常反激电路1两路输出的调整率比较差，比如输出电压VO2空载时，输出电压VO1的带载能力比较小。为了提高输出电压VO1的调整率，本发明创造性地利用控制芯片3的优势，采用了输出电压VO1工作时，适当增加输出电压VO2负载的方法，提高输出电压VO1的带载能力。即在输出白光状态下，为了保证输出电压VO1能够输出足够大小电流，控制芯片3同时输出一定占空比的RGB灯组控制信号，让RGB灯组工作一定的电流，即输出电压VO2有一定的负载电流，而在本实施例中控制芯片3同时输出一定占空比的PWM RED信号，让红光工作一定的电流，即输出电压VO2有一定的负载电流。这样做的好处不仅是提高了输出电压VO1的带载能力，同时在白光状态下，补充一些红光，有利于提高白光的显指。实验证明，这样可以将原来白光80的显色指数，提高到85以上。
Claims (9)
1.一种LED调光调色温调色彩电路，其特征是，包括交流输入端、反激电路(1)、DC/DC恒流模块(2)、白光LED灯组、控制开关组、RGB灯组、恒流芯片组和控制芯片(3)，所述的反激电路(1)包括两路输出电压，分别为输出电压V01和输出电压V02，所述的交流输入端连接反激电路(1)，所述的输出电压V01连接DC/DC恒流模块(2)，所述的DC/DC恒流模块(2)、白光LED灯组和控制开关组串联，所述的输出电压V02、RGB灯组和恒流芯片组串联，所述的控制开关组和恒流芯片组均与控制芯片(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种LED调光调色温调色彩电路，其特征是，所述白光LED灯组包括冷白LED灯组(4)和暖白LED灯组(5)，所述的控制开关组包括控制开关Q1和控制开关Q2，所述的冷白LED灯组(4)与控制开关Q1串联，所述的暖白LED灯组(5)与控制开关Q2串联，所述的冷白LED灯组(4)与控制开关Q1串联之后与暖白LED灯组(5)与控制开关Q2串联之后并联，所述的控制芯片(3)分别与控制开关Q1和控制开关Q2连接。
3.根据权利要求2所述的一种LED调光调色温调色彩电路，其特征是，所述的冷白LED灯组(4)包括若干冷白LED灯，所述的冷白LED灯串联，所述的暖白LED灯组(5)包括若干暖白LED灯，所述的暖白LED灯串联，所述冷白LED灯的数量与暖白LED灯的数量一致。
4.根据权利要求1所述的一种LED调光调色温调色彩电路，其特征是，所述的RGB灯组包括红色LED灯(6)、绿色LED灯(7)和蓝色LED灯(8)，所述的恒流芯片组包括三个恒流芯片，分别为恒流芯片IC1、恒流芯片IC2和恒流芯片IC3，所述的红色LED灯(6)与恒流芯片IC1串联，所述的绿色LED灯(7)与恒流芯片IC2串联，所述的蓝色LED灯(8)与恒流芯片IC3串联，所述的红色LED灯(6)与恒流芯片IC1串联之后、绿色LED灯(7)与恒流芯片IC2串联之后、蓝色LED灯(8)与恒流芯片IC3串联之后相互并联，所述的控制芯片(3)分别与恒流芯片IC1、恒流芯片IC2和恒流芯片IC3连接。
5.根据权利要求1、2、3、4中任意一项所述LED调光调色温调色彩电路的控制方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)通过输出电压V01与控制芯片(3)的相配合工作，实现对白光的亮度和色温调节；
(2)通过输出电压V02与控制芯片(3)的相配合工作，实现对各种色彩的亮度和色温调节。
6.根据权利要求5所述的一种LED调光调色温调色彩电路的控制方法，其特征是，在步骤(1)中，控制芯片(3)调节冷白LED灯组(4)和暖白LED灯组(5)中的每路LED灯组负载的导通时间，白光可以通过冷白LED灯组(4)和暖白LED灯组(5)的比例调节混光得到，经过混光处理后，可以自由调节LED的亮度和色温。
7.根据权利要求6所述的一种LED调光调色温调色彩电路的控制方法，其特征是，所述白光LED灯组的负载采用顺序导通方式，即同时只有一路LED灯组的负载处于导通状态。
8.根据权利要求5所述的一种LED调光调色温调色彩电路的控制方法，其特征是，在步骤(2)中，控制开关Q1和控制开关Q2保持关断，通过控制芯片(3)对恒流芯片IC1、恒流芯片IC2和恒流芯片IC3输入不同占空比的配比，实现各种色彩。
9.根据权利要求5所述的一种LED调光调色温调色彩电路的控制方法，其特征是，在步骤(1)中，采用了输出电压V01工作时，适当增加输出电压V02的负载，即在输出白光状态下，为了保证输出电压V01能够输出足够大小电流，控制芯片(3)同时输出一定占空比的RGB灯组控制信号，让RGB灯组工作一定的电流，即输出电压V02有一定的负载电流。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |