CN104602407A - 用开关能任意设定色温的led电源和色温设定方法 - Google Patents

Abstract

本发明的用开关能任意设定色温的LED电源，包括电源开关，电压变换模块，控制模块，色温混合模块，基准模块，LED冷光源模块和LED暖光源模块；该LED电源省掉了遥控器，同时电源电路也省掉了和遥控器匹配的通信电路；而且可沿用原有的电源开关，只需将现有的LED电源替换成只用开关就能任意设定色温和亮度的LED电源，就可只用电源开关实现亮度和色温的任意设定。并且设定方法比遥控器的实现方式相比，简洁方便。

Description

用开关能任意设定色温的LED电源和色温设定方法

【技术领域】

本发明涉及LED照明领域，具体涉及一种能非常简单的任意设定LED灯电源色温的电源和色温设定方法。

【背景技术】

现有技术中LED灯的亮度的调节，一般是通过双向可控硅调光器来控制LED灯电源输入端的电压高低，来控制LED灯珠的电流大小，进而实现LED灯亮度的调节。但LED灯珠是典型的非线性元件，加在两端的电压较低时，LED灯珠处于截止状态，当电压达到一定幅度时，就会导通发光；但加在其两端的电压稍微增加时，导通电流就会明显增加，因此为了保证LED灯珠不被过流烧坏，需要对其通过的电流加以限制，导致恒压供电电源电路复杂,并且电流控制效果也不佳，随之出现了LED恒流供电电源。随着科技的发展，对LED灯的色温调整又出现个性化需求，譬如炎热的夏天，较冷的光能给人舒适的感受，而在寒冷的冬天，暖光能给人温馨的效果。现有技术中用遥控器控制LED灯的色温，需要配置单独的遥控器以及和遥控器匹配通讯的LED灯电源；很多家庭电器都配备遥控器，遥控器容易丢失造成LED灯的色温调节功能丧失，而且LED灯配置的附件过多，譬如双向可控硅调光器，电源开关，遥控器会造成过多的施工和维护工作量。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供一种用开关能任意设定色温的LED电源。

本发明采用如下技术方案，构造只用开关能任意设定色温和亮度的LED电源，包括电源开关，电压变换模块，控制模块，色温混合模块，基准模块，LED冷光源模块和LED暖光源模块；电源开关，串联在电压变换模块的一个输入端上，用于控制输入电源的断开和闭合；电压变换模块，用于将高压直流电变换成低压直流电，其输入控制端连接控制模块的第一PWM输出端；控制模块，具有第一PWM输出端，第二PWM输出端和第三PWM输出端；用于产生第一PWM信号输出给电压变换模块，以及第二PWM信号和第三PWM信号输出给色温混合模块；色温混合模块，具有两个输入端和两个输出端，两个输入端分别连接第二PWM输出端和第三PWM输出端；一个输出端连接LED冷光源模块，另一个输出端连接LED暖光源模块，根据第二PWM信号和第三PWM信号分配LED冷光源模块和LED暖光源模块各自的电流大小；基准模块，用于给控制模块提供电流基准，其输入端连接电压变换模块的输出端；LED冷光源模块，用于发出冷色光；LED暖光源模块，用于发出暖色光。

优选的，它还包括整流模块和调光模块，电源开关的输出端连接调光模块的输入端，调光模块的输出端连接整流模块的输入端，整流模块的输出端连接电压变换模块的输入端；调光模块用于调节整流模块输入的电压大小；整流模块用于将交流电变换成直流电。

优选的，所述色温混合模块包括相同的第一控制电路和第二控制电路；第一控制电路的输入端连接第二PWM输出端，包括第一NPN形三极管，第一NPN形三极管的集电极连接LED冷光源模块的负极，电压变换模块的输出端连接LED冷光源的正极；第二控制电路的输入端连接第三PWM输出端，包括第二NPN形三极管，第二NPN形三极管的集电极连接LED暖光源模块的负极，电压变换模块的输出端连接LED暖光源的正极。

优选的，所述色温混合模块包括相同的第一控制电路和第二控制电路；第一控制电路的输入端连接第二PWM输出端，包括第一N沟道MOS管，第一N沟道MOS管的漏极连接LED冷光源模块的负极，电压变换模块的输出端连接LED冷光源的正极；第二控制电路的输入端连接第三PWM输出端，包括第二N沟道MOS管，第二N沟道MOS管的漏极连接LED暖光源模块的负极，电压变换模块的输出端连接LED暖光源的正极。

本发明还提供一种利用上述电源设定色温的方法，其包括如下步骤：

S1：闭合电源开关的步骤；

S2：断开电源开关的步骤；

S3：在色温设定时间范围内，所述控制模块输出循环渐变的第二PWM信号和第三PWM信号给色温混合模块的步骤；

S4：控制模块判断电源开关闭合和断开的时间间隔是否在色温设定时间范围内的步骤；如该时间间隔在色温设定时间范围内，控制模块记忆电源开关断开的色温参数，作为下次开灯的色温参数；如否，在色温设定时间范围最大值的时刻起，按照记忆的色温参数，输出相应的第二PWM信号和第三PWM信号给色温混合模块。

优选的，所述色温设定时间为0.4秒或0.5秒或0.6秒或1秒。

本发明的有益技术效果是：该LED电源省掉了遥控器，同时电源电路也省掉了和遥控器匹配的通信电路；而且可沿用原有的电源开关，只需将现有的LED电源替换成本发明中的LED电源，不用重新布线，就可只用电源开关实现色温的任意设定。并且设定方法比遥控器的实现方式相比，简洁方便。

【附图说明】

图1实施例一中的用开关能任意设定色温的LED电源电路组成框图；

图2a实施例一中的用开关能任意设定色温的LED电源电路原理图第一部分；

图2b实施例一中的用开关能任意设定色温的LED电源电路原理图第二部分；

图2c实施例一中的用开关能任意设定色温的LED电源电路原理图第三部分；

图2d实施例一中的用开关能任意设定色温的LED电源电路原理图第四部分；

图3实施例一中的用开关能任意设定色温的LED电源LED冷光源模块和LED暖光源模块的组成结构示意图；

图4实施例一中的利用用开关能任意设定色温的LED电源的色温设定方法流程图；

图5实施例二中的只用开关就能任意设定色温和亮度的LED电源电路组成框图；

【具体实施方式】

为了使本发明的技术方案和技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述。

实施例一：

如图1，本实施例中的用开关能任意设定色温的LED电源，包括电源开关，浪涌保护模块，EMI滤波模块，整流模块，电压变换模块，控制模块，色温混合模块，基准模块，输出整流滤波模块，LED冷光源模块，LED暖光源模块。

如图2a,电源开关，用于断开和闭合后续电路的电源，串联在市电220V交流电源的零线或火线上，本实施例中串联在火线上，根据实际电路需求选择合适的额定电流参数的开关。

如图2a,浪涌保护模块，用于抑制电源中的浪涌电压，起到对后级电路的浪涌防护作用。保险丝F1一端连接与电源开关串联，NTC1热敏电阻一端串联在零线上，压敏电阻RV1并接在保险丝F1另一端和NTC1热敏电阻的另一端之间。

如图2a,EMI滤波模块，用于滤除电源中的高频分量，其输入端连接浪涌保护模块的输出端。T3，C10，C11构成典型的LC低通滤波电路。

如图2a,整流模块，用于将交流电变换成直流电，其输入端连接EMI滤波模块的输出端，可选择全桥整流电路或者模块。本实施例中采用型号为KBP210的全桥整流模块。

如图2b,电压变换模块，用于将高压直流电变换成低压直流电，其输入端连接整流电路的输出端。本实施例中变压器T1降压得到低压直流电。

如图2b,控制模块，用于控制LED冷光源模块和LED暖光源模块的总电流恒定，以及LED冷光源模块和LED暖光源模块各自的电流大小。本实施例采用型号为PIC16F/LF1823的集成电路，其中第2脚为控制LED冷光源模块和LED暖光源模块的总电流的输出控制脚，连接变压器的输入控制端，通过输出不同占空比的PWM信号控制电压变换模块输出恒定的电流；第5脚和第6脚分别为LED冷光源模块和LED暖光源模块各自电流大小的控制脚，连接色温混合模块的两个输入端，通过输出不同占空比的PWM信号来分配流经LED冷光源模块和LED暖光源模块的电流大小。第10脚连接基准模块的输出端，控制模块将基准模块的输出电流信号，和某个亮度的电流值比较，从而通过第2脚输出不同占空比的PWM信号控制电压变换模块输出的电流。

如图2d,色温混合模块，具有两个输出端，每个输出端分别连接LED冷光源模块和LED暖光源模块的负极，根据控制模块第5脚和第6脚输出的PWM信号，在保证LED冷光源模块的电流和LED暖光源模块的总电流不变的前提下，分配LED冷光源模块的电流和LED暖光源模块的电流。两路输出均连接一个光耦隔离后经NPN型三极管控制LED冷光源模块或LED暖光源模块的发光亮度。本实施例中光耦GE1和三极管Q5控制LED冷光源模块的发光亮度，光耦GE2和三极管Q6控制LED暖光源模块的发光亮度。NPN型三极管Q5和Q6还可以替换成N沟道MOS管。

如图2c,基准模块，用于给控制模块提供电流基准，其输入端连接输出整流滤波模块的输出端。本实施例中采用型号为AP4313的集成电路。

如图2b,输出整流滤波模块，用于滤除电压转换模块输出电流中的谐波分量和平滑输出电流波形，并且对后级电路作过压防护，其输出端连接LED冷光源模块和LED暖光源模块的正极。D7为恒流二极管，用于输出恒定的电流，D8，D9为TVS二极管，可避免后级电路受静电放电过压的干扰而受损，C7，C8滤除谐波分量，JP1为线圈，用于提高产品的EMC性能。

如图2d,LED冷光源模块，用于发出冷色光，一般由白色LED灯珠串联形成。其正极连接输出整流滤波模块的电源正极，其负极连接色温混合模块中NPN型三极管的集电极。

如图2d,LED暖光源模块，用于发出暖色光，一般由黄色LED灯珠串联形成。其正极连接输出整流滤波模块的电源正极，其负极连接色温混合模块中三极管的集电极。如图3，多个白色LED灯珠串联构成LED冷光源模块，和白色LED灯珠数量匹配的黄色LED灯珠串联构成LED暖光源模块，且LED冷光源模块和LED暖光源的模块数量为多个。每个白色LED灯珠和每个黄色LED灯珠在空间位置上彼此相邻，外加具有光学效果的灯罩可将白色LED灯珠和黄色LED灯珠发出的光混合成均匀的白光输出。

本实施例的LED电源中还可在电源开关和浪涌保护模块之间加入调光模块，如现有技术中标准的双向可控硅调光器或者后切调光器或者PWM调光器，来控制LED电源的输入电压幅值，实现LED灯的亮度调整。调光模块的控制还可以是其他表现形式，如用遥控器的无线方式或者带控制线的有线控制方式。

本实施例中的用开关能任意设定色温的LED电源工作过程如下：如图4，用户关闭电源开关，用调光模块调整LED灯的亮度，220V交流电先经过滤波整流后变成直流电，然后经变压器降压后变成低压直流电。低压直流电经基准模块的监测，输出给控制模块，控制模块根据监测的输出电流，调整第2脚输出合适占空比的PWM信号给MOS管Q8和Q9，控制变压器输出恒定的电流。

控制模块控制第5脚和第6脚循环输出渐变的PWM信号，譬如第5脚输出占空比逐渐变大的信号，则第6脚输出占空比逐渐变小的信号，那么流经LED冷光源模块的电流逐渐变大，其发出的冷光强度逐渐变大；而流经LED暖光源模块的电流逐渐变小，其发出的暖光强度逐渐变小。经灯罩混合后，整个LED灯的色温逐渐变冷。在色温渐变的过程中，用户发现某个色温合适，断开电源开关，控制模块判断电源开关关闭和断开的时间是否在色温设定时间范围内；如在色温设定时间范围内，控制模块记忆当前的色温参数，作为下次开灯前的色温参数；如否，在色温设定时间后，根据控制模块上次记忆的色温和亮度参数，控制第5脚和第6脚输出对应占空比的PWM信号给色温混合模块，在LED冷光源模块和LED暖光源模块的总电流不变的情况下，调整流经LED冷光源模块的电流和LED暖光源模块的电流，使LED冷光源模块发出的冷光和LED暖光源模块发出的暖光混合后是设定的色温。色温设定时间一般选为0.4秒或0.5秒或0.6秒或1秒，当然可根据客户需求调整该数值。

实施例二：

如图5，本实施例中的只用开关就能任意设定色温和亮度的LED电源，电路结构和实施例一中的大致相同，不同之处在于该电源包括两个控制模块，第一控制模块和第二控制模块。

其中第一控制模块用于控制LED冷光源模块和LED暖光源模块的总电流大小，其采用型号为PIC12F615的集成电路，其连接方式和实施例一中的相同；第二控制模块用于控制LED冷光源模块和LED暖光源模块各自的电流大小,其采用型号为PIC12F629的集成电路，其输入端连接EMI滤波电路的输出端。在本实施例中色温混合模块采用型号为VIC1501的双MOS管集成电路，其可实现实施例一中的色温混合模块中两个三极管的功能。电路原理图和工作原理在此不再赘述。

本实施例中的LED电源工作过程和实施例一中的大致相同，不同之处在于，第一控制模块实现输出恒定电流的控制，第二控制模块实现色温调整且完成设定时间是否在色温设定时间内的判断。

由上述两个实施例可见，该LED电源省掉了遥控器，同时电源电路也省掉了和遥控器匹配的通信电路；而且可沿用原有的电源开关和双向可控硅调光器，只需将现有的LED电源替换成只用开关就能任意设定色温和亮度的LED电源，就可只用电源开关实现亮度和色温的任意选择。

以上所述仅为本专利的优选实施例而已，并不用于限制本专利，对于本领域的技术人员来说，本专利可以有各种更改和变化。凡在本专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.用开关能任意设定色温的LED电源，包括电源开关，电压变换模块，控制模块，色温混合模块，基准模块，LED冷光源模块和LED暖光源模块；

电源开关，串联在电压变换模块的一个输入端上，用于控制输入电源的断开和闭合；

电压变换模块，用于将高压直流电变换成低压直流电，其输入控制端连接控制模块的第一PWM输出端；

控制模块，具有第一PWM输出端，第二PWM输出端和第三PWM输出端；用于产生第一PWM信号输出给电压变换模块，以及第二PWM信号和第三PWM信号输出给色温混合模块；

色温混合模块，具有两个输入端和两个输出端，两个输入端分别连接第二PWM输出端和第三PWM输出端；一个输出端连接LED冷光源模块，另一个输出端连接LED暖光源模块，根据第二PWM信号和第三PWM信号分配LED冷光源模块和LED暖光源模块各自的电流大小；

基准模块，用于给控制模块提供电流基准，其输入端连接电压变换模块的输出端；

LED冷光源模块，用于发出冷色光；

LED暖光源模块，用于发出暖色光。

2.如权利要求1所述的用开关能任意设定色温的LED电源，其特征在于：它还包括整流模块和调光模块，电源开关的输出端连接调光模块的输入端，调光模块的输出端连接整流模块的输入端，整流模块的输出端连接电压变换模块的输入端；

调光模块用于调节整流模块输入的电压大小；

整流模块用于将交流电变换成直流电。

3.如权利要求1或2所述的用开关能任意设定色温的LED电源，其特征在于：所述色温混合模块包括相同的第一控制电路和第二控制电路；

第一控制电路的输入端连接第二PWM输出端，包括第一NPN形三极管，第一NPN形三极管的集电极连接LED冷光源模块的负极，电压变换模块的输出端连接LED冷光源的正极；

第二控制电路的输入端连接第三PWM输出端，包括第二NPN形三极管，第二NPN形三极管的集电极连接LED暖光源模块的负极，电压变换模块的输出端连接LED暖光源的正极。

4.如权利要求1或2所述的用开关能任意设定色温的LED电源，其特征在于：所述色温混合模块包括相同的第一控制电路和第二控制电路；

第一控制电路的输入端连接第二PWM输出端，包括第一N沟道MOS管，第一N沟道MOS管的漏极连接LED冷光源模块的负极，电压变换模块的输出端连接LED冷光源的正极；

第二控制电路的输入端连接第三PWM输出端，包括第二N沟道MOS管，第二N沟道MOS管的漏极连接LED暖光源模块的负极，电压变换模块的输出端连接LED暖光源的正极。

5.利用权利要求1或2所述的用开关能任意设定色温的LED电源的色温设定方法，其包括如下步骤：

S1：闭合电源开关的步骤；

S2：在色温设定时间范围内，所述控制模块输出循环渐变的第二PWM信号和第三PWM信号给色温混合模块的步骤；

S3：断开电源开关的步骤；

S4：控制模块判断电源开关闭合和断开的时间间隔是否在色温设定时间范围内的步骤；如该时间间隔在色温设定时间范围内，控制模块记忆电源开关断开的色温参数，作为下次开灯的色温参数；如否，在色温设定时间范围最大值的时刻起，按照记忆的色温参数，输出相应的第二PWM信号和第三PWM信号给色温混合模块。

6.如权利要求5所述的用开关能任意设定色温的LED电源的色温设定方法，其特征在于：所述色温设定时间为0.4秒或0.5秒或0.6秒或1秒。