CN104955203A - Led色温调节电路及led灯 - Google Patents

Abstract

一种LED色温调节电路和LED灯，该电路通过一电源开关与交流电源连接，所述LED色温调节电路包括恒流控制模块，多个开关管，用于控制所述恒流电的通断；电压采样模块，根据所述电源开关的开闭时刻输出相应电压值的采样电压；开关控制模块，接入多个基准电压源，根据所述采样电压与各个所述基准电压源的比较结果在输出端输出控制信号以驱动相应的所述开关管的通断，以控制不同颜色LED负载的亮灭实现色温调节。开关控制模块根据不同的采样电压来控制不同颜色的LED灯串亮灭，实现仅依靠电源开关的开启关断来实现调节LED色温的目的，各个模块的组成简单，成本低。

Description

LED色温调节电路及LED灯

技术领域

本发明属于照明领域，尤其涉及一种LED色温调节电路及LED灯。

背景技术

目前，LED灯替代传统白炽灯等作为照明电源得到广泛的应用，同时可调光的LED照明电源应用也越来越多，可调光的LED照明电源的种类很多，除了光亮调节外，还存在色温调节。

传统调节色温的LED恒流驱动电源实现方式是采用两级控制方式，第一级实现交直流转换恒压输出控制，第二级实现恒流输出并实现调节色温的功能。如图1所示，这个可调节色温的LED恒流驱动电源第一级采用反激恒压控制，将线网交流电输入转换为直流恒定电压输出；第二级采用降压恒流控制，接收前级恒定直流电压输入，通过降压实现恒定电流输出，能够很好的控制多路并联不同颜色LED负载的输出电流，但是这种应用方式存在系统组件多，电路板空间大，成本高且由于结构复杂导致可靠性降低的缺点。

另外，还存在一种采用一级恒流控制并通过选择多路开关管开启关断来调节LED色温的方案。这种方案系统组件将大幅度减少，体积和成本都能够得到降低，但是这种方案存在一个问题就是由于前级控制电路是恒流控制，输出总电流恒定，当多路LED负载同时开启时，不同颜色的LED灯的正向导通电压不一样导致正向导通电压低的LED灯串比正向导通电压高的LED灯串电流高，这种电流不一致的情况会影响到色温调节的效果。因此，存在有多组不同压降LED负载时，无法控制各个组LED负载间的电流相等，亮度一致的问题。

发明内容

基于此，有必要针对LED色温调节方式成本高、结构复杂、可靠性低的问题，提供一种成本低、可靠的LED色温调节电路。

一种LED色温调节电路，通过一电源开关与交流电源连接，所述LED色温调节电路包括恒流控制模块，该恒流控制模块与所述交流电源连接，为多路不同颜色的LED负载提供恒流电，还包括：

多个开关管，用于控制所述多路LED负载的所述恒流电的通断；

电压采样模块，与所述恒流控制模块的输出端连接，根据所述电源开关的开闭时刻输出相应电压值的采样电压；

开关控制模块，接入多个基准电压源，所述开关控制模块的输入端与所述电压采样模块的输出端连接，根据所述采样电压与各个所述基准电压源的比较结果在输出端输出控制信号以驱动相应的所述开关管的通断，以控制不同颜色LED负载的亮灭实现色温调节。

另外，还提供了一种LED灯，包括上述的LED色温调节电路。

上述的LED色温调节电路通过电压检测模块根据电源开关的开启和断开状态输出不同压值的采样电压，开关控制模块根据不同的采样电压来控制不同颜色的LED灯串亮灭，实现仅依靠电源开关的开启关断来实现调节LED色温的目的，各个模块的组成简单，成本低。

附图说明

图1是现有技术提供的恒流驱动电源电路；

图2是LED色温调节电路模块图；

图3是一个实施例中的LED色温调节电路的原理图；

图4是另一个实施例中的LED色温调节电路的原理图；

图5为图3的LED色温调节电路循环工作时各个端口的电平状态。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图2、3、4所示，一种LED色温调节电路，通过一电源开关K0与交流电源AC连接，LED色温调节电路包括恒流控制模块110、多个开关管120、电压采样模块130和开关控制模块140。

恒流控制模块110与交流电源AC连接，为多路不同颜色的LED负载200提供恒流电。

多个开关管120用于控制多路LED负载200的恒流电的通断。参考图2，本实施例中，开关管120为MOS管，每路LED负载200的正端与恒流控制模块110的正输出端连接，负端与相应的MOS管的漏极连接，MOS管的源极与恒流控制模块110的负输出端连接并接地，每个MOS管是用于控制相应路LED负载200的亮灭。本实施例中，开关管120包括开关管M1和开关管M2，控制第一路LED负载LED1亮灭的是开关管M1，控制第二路LED负载LED2亮灭的是开关管M2。

电压采样模块130的输入端与恒流控制模块110的输出端连接，根据电源开关K0的开闭时刻输出相应电压值的采样电压VT。需要说明的是，采样电压VT的压值是跟随电源开关K0开和闭的动作的时间间隔（或快慢）改变而改变的。

参考图3、4，本实施例中，电压采样模块130与包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的第一端与恒流控制模块110的正输出端连连接，第二端作为本电压采样模块130的输出端且与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端与恒流控制模块110的负输出端和地连接，开关控制模块140接入多个基准电压源，开关控制模块140的输入端与电压采样模块130的输出端连接，根据采样电压VT与各个基准电压源的比较结果在输出端输出控制信号以驱动相应的开关管200的通断，以控制不同颜色LED负载200的亮灭实现色温调节。

在进一步的实施例中，LED色温调节电路还包括分流控制模块150，分流控制模块150与开关控制模块140的输出端连接，根据控制信号在驱动多路LED负载200点亮时为该多路LED负载200实现分流控制。当开关控制模块140输出多个控制信号驱动多个开关管110闭合时，分流控制模块150则被触发开始工作，控制将被点亮的多路LED负载200进行分流，实现每路LED负载200上的电流相等，解决了现有的存在有多组不同压降LED负载200时，无法控制各个组LED负载200间的电流相等，亮度一致的问题。

参考图3、4，开关控制模块140包括电压比较单元142、计数器U1及第一选择器U2。

电压比较单元142接入多个基准电压源和采样电压VT，将该多个基准电压源和采样电压VT比较后输出第一比较结果和第二比较结果。本实施例中，电压比较单元142包括多个比较器，分别将采样电压VT与不同压值的基准电压源进行比较后输出比较结果。

计数器U1其输入端D与电压比较单元142的输出端连接，接入并根据第一比较结果和第二比较结果进行加法计算后输出至少两个计数结果（A1、A2、A3……）至第一选择器U2，通常，控制两路LED负载200工作时，计数器U1可以选择两位计数结果输出的计数器（图3示出的情况），控制三路LED负载200工作时，计数器U1可以选择三位计数结果输出的计数器，控制4路、5路……N路LED负载200所需要的计数器U1属性依次类推。

第一选择器U2与计数器U1连接，接入并根据计数结果输出相应的控制信号至相应的开关管，第一选择器U2的输出端（Y1、Y2、Y3……）具有多个，作为开关控制模块140的输出端输出上述控制信号。本实施例中，第一选择器U2的输入端（A1、A2、A3……）数量应与计数器U1的输出端（A1、A2、A3……）的数量相应并对应连接，而且第一选择器U2的输出端（Y1、Y2、Y3……）数量应与计数器U1的输出端（A1、A2、A3……）的数量相应。

进一步地，电压比较单元142包括第一比较器COMP1和第二比较器COMP2，本实施例中，第一比较器COMP1为迟滞比较器，其具有两个正输入端和一个负输入端。

第一比较器COMP1的第一正输入端接入第一基准电压源VF1，第一比较器COMP1的第二正输入端接入第二基准电压源VF2，第一比较器COMP1的负输入端接入采样电压VT，第一比较器COMP1的输出端输出第一比较结果至计数器U1的输入端D。第二比较器COMP2的正输入端接入采样电压VT，第二比较器COMP2的负输入端接入第三基准电压源VF3，第二比较器COMP2的输出端输出第二比较结果至计数器U1的清零端RB。其中，第一基准电压源VF1的电压＞第二基准电压源VF2的电压＞第三基准电压源VF3的电压。

分流控制模块150包括连接在开关控制模块140和多路LED负载200之间的逻辑控制单元152和源随器154，源随器154的个数比LED负载的路数小1，逻辑控制单元152接收开关控制模块140的输出端（参考图3、4，第一输出端Y1、第二输出端Y2和第三输出端Y3）输出的控制信号进行逻辑运算后输出逻辑信号，源随器154根据逻辑信号控制多路LED负载200所流过的电流相等。

参考图3，当需要控制的只有两路LED负载200时，分流控制模块150用于在两路LED负载200同时亮时，控制压降相对小的那路LED负载200的电流大小；进一步地，在每增加一路LED负载200时，则增加一个源随器154（结合图3、4），在所有的LED负载200上，当有两路LED负载200以上（包括两路）同时亮时，除开压降最大的那路LED负载200不需要控制其电流外，其他均需要分流控制模块150控制其流过的电流。

具体地，参考图3，当需要控制的只有两路LED负载200时，分流控制模块150包括与门G1、运算放大器AMP1、第二选择器U2、第一MOS管M3以及可调电阻R3。本实施例中，与门G1构成上述逻辑控制单元152，运算放大器AMP1、第二选择器U2、第一MOS管M3以及可调电阻R3构成上述源随器154，其中：

与门G1的第一输入端和第二输入端分别与开关控制模块140相邻的第一输出端Y1和第二输出端Y2连接，与门G1的输出端与第二选择器U2的输入端a1和第一MOS管M3的栅极连接。第一MOS管M3的源极通过可调电阻R3接地，且与开关管M1的源极连接。运算放大器AMP1的正输入端接入第四基准电压源Vref，运算放大器AMP1的负输入端与第一MOS管M3的漏极连接，运算放大器AMP1的输出端与第二选择器U2的第一备选通道k11连接；第二选择器U2的第二备选通道k12与开关控制模块140的第一输出端Y1连接，第二选择器U2的输出端y1与开关管M1的控制端连接。开关控制模块140的第二输出端Y2与开关管M2的控制端连接。其中，第二选择器U3的输出端y1控制开关管M1的通断以及流过开关管M1的电流大小；开关控制模块140的第二输出端Y2控制开关管M2的通断，以此来控制第一路LED负载LED1和第二路LED负载LED2的恒流源的通断。

参考图3，分流控制模块150的工作原理如下：第一选择器U2的输出信号Y1和Y2，其中Y2信号直接控制开关管M2的开启关闭，即Y2=1时开关管M2开启；Y2=0时开关管M2关闭。而Y1信号不直接控制开关管M1的开启关闭，而是与一个运算放大器AMP1的输出通过第二选择器U3进行选择控制开关管M1的开启关闭。当Y1和Y2不同时为1时，第二选择器U3输出信号为与Y1相同的y1，第一MOS管M3关闭，即Y1直接控制开关管M1的开启关闭；当Y1和Y2同时为1时，第二选择器U3选择运放AMP1的输出到开关管M1的栅极，第一MOS管M3开启，此时运算放大器APM1、开关管M1和可调电阻R3形成一个源随器，通过LED负载LED1的电流I1=Vref/R3，则只需要调节电阻R3的阻值，使流过LED负载LED1的电流I1等于恒流控制模块110总输出电流的1/2，可保证流过LED负载LED1和LED负载LED2的电流一致，均为输出总电流的1/2。本例中，LED灯串要求LED负载LED1的正向导通电压小于LED负载LED2的正向导通电压。

参考图4，当需要控制的LED负载200为三路并联时（分别为LED1、LED2、LED3），计数器U1可以选择三位计数结果输出的计数器，第一选择器U2选择与计数器U1相应的三位输出端的选择器。两个源随器154分别用于控制LED负载LED1和LED2，两个源随器154的电路原理可借鉴图3实施例。

本实施例中，逻辑控制单元152包括四个与门和两个或门，与门G11的三个输入端分别和第一选择器U2的第一输出端Y1、第二输出端Y2、第三输出端Y3连接，输出端Y123同时和或门G15一个输入端、或门G16的一个输入端连接；与门G12的两个输入端分别和第一选择器U2的第一输出端Y1、第二输出端Y2连接，输出端Y12和或门G15的第二输入端连接；与门G13的两个输入端分别和第一选择器U2的第二输出端Y2、第三输出端Y3连接，输出端Y23和或门G16的第二输入端连接；与门G14的两个输入端分别和第一选择器U2的第一输出端Y1、第三输出端Y3连接，输出端Y13和或门G15的第三输入端连接。或门G15的输出端E1、或门G16的输出端E2分别与两个源随器154中的第二选择器U3的输入端a1以及MOS管中的栅极连接。在其他实施例中，需要控制的LED负载200为更多时，可以适应增加源随器154，逻辑控制单元152可以根据上述原理重新设置。

结合3、5，以两路并联LED负载为例，说明LED色温调控电流的工作原理：

通过第一电阻R1和第二R2分压输出电压产生一个采样电压VT，通过采样电压VT的变化间接反映电源开关K0的开启和关闭状态。当电源开关K0开启时，前级恒流控制模块110工作，采样电压VT上升；当电源开关K0关闭时，前级恒流控制模块110停止工作，采样电压VT下降。采样电压VT通过一个迟滞比较器COMP1和一个比较器COMP2分别与三个基准电压VF1、VF2和VF3（VF1>VF2>VF3）比较，然后通过一个计数器U1和第一选择器U2输出，即可将电源开关K0的开启关闭状态转换为控制开关（开关管）M1和M2的开关信号，实现调节色温。具体工作过程如下：

当电源开关K0第一次开启时，恒流控制模块110工作，采样电压VT>VF1，此时第一比较器COMP1输出为低电平，计数器U1输出信号A1A2=00，通过第一选择器U2选择输出信号Y1Y2=11，即控制开关管M1和M2同时开启，LED负载LED1和LED2同时亮。

当电源开关K0第一次关闭，恒流控制模块110停止工作，采样电压VT开始下降，当采样电压VT下降到VF3<VT<VF2时，第一比较器COMP1输出翻转为高电平，计数器U1状态变化，输出信号A1A2=01，通过第一选择器U2选择输出信号Y1Y2=01，即控制开关管M1关闭，控制开关管M2开启。这样当电源开关K0第二次开启时，LED负载LED1灭，LED负载LED2亮，色温被调整。同时采样电压VT再次增大到VT>VF1，第一比较器COMP1输出翻转为低电平，由于计数器U1为上升沿触发，故状态保持。

当电源开关K0第二次关闭，只要采样电压VT下降到VF3<VT<VF2时，第一比较器COMP1输出再次翻转为高电平，计数器U1输出变化A1A2=10，第一选择器U2输出信号Y1Y2=10，即控制开关管M1开启，控制开关管M2关闭。这样当电源开关K0第三次开启时，输出LED负载LED1亮，LED负载LED2灭，色温被调节，同样计数器U1的状态被保持。

当电源开关K0第三次关闭时，当VF3<VT<VF2时，计数器U1输出重新变为A1A2=00，第一选择器U2输出重新变为Y1Y2=11，控制开关管M1和控制开关管M2同时开启，当电源开关K0第四次开启，LED负载LED1和LED2重新回复同时亮的状态，色温被调节回初始状态。

这样只要电源开关K0的开关速度能够使K0关断过程采样电压VT保持在第二基准电压源VF2和第三基准电压源VF3之间，则可以通过重复开启关闭电源开关K0实现循环调整LED色温的功能。

当电源开关K0的关闭时间足够长，导致采样电压VT下降到VT<VF3时，则第二比较器COMP2输出将由高电平翻转为低电平，将计数器U1置位为初始状态，即输出A1A2=00的状态，则无论上一次K0开启时是什么状态，下一次K0开启时输出LED负载都会是LED1和LED2同时亮的状态。

另外，还提供了一种LED灯，包括上述的LED色温调节电路。

上述的LED色温调节电路及LED灯通过电压检测模块120根据电源开关K0的开启和断开状态输出不同压值的采样电压VT，开关控制模块140根据不同的采样电压VT来控制不同颜色的LED负载200亮灭，仅依靠电源开关K0的开启关断来实现调节LED色温的目的，各个模块的组成简单，成本低。为了避免当不同颜色多路并联的LED灯同时开启时由于其正向导通电压不一致导致输出电流不一致的问题，还通过一个分流控制模块150实现多路并联LED负载200同时开启时电流均分，输出电流保持一致。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LED色温调节电路，通过一电源开关与交流电源连接，所述LED色温调节电路包括恒流控制模块，该恒流控制模块与所述交流电源连接，为多路不同颜色的LED负载提供恒流电，其特征在于，还包括：

多个开关管，用于控制所述多路LED负载的所述恒流电的通断；

电压采样模块，与所述恒流控制模块的输出端连接，根据所述电源开关的开闭时刻输出相应电压值的采样电压；

开关控制模块，接入多个基准电压源，所述开关控制模块的输入端与所述电压采样模块的输出端连接，根据所述采样电压与各个所述基准电压源的比较结果在输出端输出控制信号以驱动相应的所述开关管的通断，以控制不同颜色LED负载的亮灭实现色温调节。

2.根据权利要求1所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述开关控制模块包括电压比较单元、计数器及第一选择器，其中，

所述电压比较单元接入所述多个基准电压源和所述采样电压，输出第一比较结果和第二比较结果；

所述计数器与所述电压比较单元连接，接入并根据所述第一比较结果和所述第二比较结果进行加法计算后输出至少两个计数结果至第一选择器；

所述第一选择器与所述计数器连接，接入并根据所述计数结果输出相应的所述控制信号至相应的所述开关管。

3.根据权利要求2所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述电压比较单元包括第一比较器和第二比较器，其中，

所述第一比较器的第一正输入端接入第一基准电压源、第二正输入端接入第二基准电压源、负输入端接入所述采样电压、输出端输出所述第一比较结果至所述计数器的输入端；

所述第二比较器的正输入端接入所述采样电压、负输入端接入第三基准电压源、输出端输出第二比较结果至所述计数器的清零端；

其中，所述第一基准电压源的电压＞第二基准电压源的电压＞第三基准电压源的电压。

4.根据权利要求1、2或3所述的LED色温调节电路，其特征在于，还包括分流控制模块，所述分流控制模块与所述开关控制模块的输出端连接，根据所述控制信号在驱动多路所述LED负载点亮时为该多路所述LED负载实现分流控制。

5.根据权利要求4所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述分流控制模块包括连接在所述开关控制模块和多路所述LED负载之间的逻辑控制单元和个数比所述LED负载的路数小1的源随器，所述逻辑控制单元接收所述开关控制模块输出的所述控制信号进行逻辑运算后输出逻辑信号，所述源随器根据所述逻辑信号控制多路所述LED负载所流过的电流相等。

6.根据权利要求4所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述分流控制模块包括与门、运算放大器、第二选择器、第一MOS管以及可调电阻，其中，

所述与门的第一输入端和第二输入端分别与所述开关控制模块的第一输出端和第二输出端连接，所述与门的输出端与所述第二选择器的输入端和所述第一MOS管的控制端连接；

所述第一MOS管的源极通过所述可调电阻接地，且与第一所述开关管的源极连接；

所述运算放大器的正输入端接入第四基准电压源、负输入端与所述第一MOS管的漏极连接、输出端与所述第二选择器的第一备选通道连接；

所述第二选择器的第二备选通道与所述开关控制模块的所述第一输出端连接，所述第二选择器的输出端与所述第一所述开关管的控制端连接。

7.根据权利要求1、2或3所述的LED色温调节电路，其特征在于，所述电压采样模块与包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述恒流控制模块的正端连连接，第二端作为所述电压采样模块的输出端且与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述恒流控制模块的负端连接。

8.一种LED灯，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的LED色温调节电路。