CN104968067A - Led调光调色控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED调光调色控制装置，技术目的是克服现有技术中的LED调光调色控制装置中输入电压波动、批量生产中电感的感值产生偏差并且LED负载电压不相同的技术问题，从根本上实现真正的LED恒流的触摸式LED调光驱动电路。包括自校准电路、数据存储电路，输入电路和主控制计算电路；输入电路包括有触摸控制电路，本发明输入电压稳定，在批量生产中电感的感值一致性好，并且LED负载电压一致性佳，本发明适用于LED驱动电源中应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED的控制装置，更具体的说，涉及一种应用于LED灯中的LED调光调色控制装置。
背景技术
现有的调光调色温电路技术中的LED灯的控制电路为稳压电路， 由于LED因硅片本身原因，在生产一批成品LED中会有各种不同电压的LED，即便是同一批成品的LED产品，每一个LED发光晶片所需要的供电电压也是有差异的，这时如果将不同电压的LED串联或并联在一起用稳压电路去驱动，它们发出的光也会不同，看上去就会光暗不一颜色各异，LED灯的发光一致性差。现有技术中的LED灯控制电路存在的技术缺陷，成为本领域技术人员急待解决的技术问题。针对上述特点，采用的稳压电源改变的为恒流电源驱动。可由连接MCU控制芯片的控制面板上对应的按键来进行控制，也可由输入于MCU控制芯片的软件程序自动控制，通过改变各输出端的占空比来改变来同颜色LED亮度。从而实现调光调色温。目前使用宽电压100-265V内置触摸式调光调试驱动的方案并不是很多，而使用非隔离式的恒流驱动电源的拓扑结构基本上是BUCK降压结构的少之又少；而做成调光调色温的几乎没有。原理与设计：DU8623芯片，基于非隔离BUCK拓扑、集成源极驱动MOSFET，来实现极高精度LED恒流控制。目前LED非隔离恒流驱动电流领域主流的控制策略，电路是BUCK降压结构，芯片控制的是MOSFET的源极，这是一种开环的恒流电流控制方式，控制原理如下：当MOSFET开通时，电流从DCBUS通过LED负载，流过电感，流入地MOSFET关断时，电感电流从肖特基二极管续流。由于电流流过LED负载，如果电流固定，可以认为LED的电压Vo是固定的，所以只要电感值L固定，再固定关断时间(1-D)T，Io即固定，所以，这种开环的控制策略是，连接在Rt的电阻设定MOSFET的关断时间。每个周期开始，MOSFET 打开直到电感电流上升到峰值Vref/Rcs,这时MOSFET 关断，关断时间由Rt决定。过了设定的关断时间，MOSFET 又重新打开，这样周而复始地工作。关断时间控制了纹波电流LED 平均电流，根据想要输出的电流值，调节CS管脚的Rcs值，调节Rt值，固定每个开关周期的关断时间为一个值，从而实现了输出电流恒流。这是一种简单有效的控制策略，但是由于这是一种开环控制模式，只能检测电感上的峰值电流，无法检测输出电流，输出电流精度在三种情况下容易出现偏差：1.输入电压波动。(开环控制，无法反馈，系统延时造成)2.批量生产电感感值偏差。(L变化引起Io变化) 3. LED负载电压不相同(Vo)。对于第1种偏差，只能采取电压补偿的办法，即检测输入电压，根据输入电压调整内部CS参考电平值，但是效果一般，对于第2种和第3种偏差，比较难解决。
发明内容
本发明的技术目的是克服现有技术中的LED调光调色控制装置中输入电压波动、批量生产中电感的感值产生偏差并且LED负载电压不相同的技术问题，提供一种通过主控制计算电路，其利用取得的数据建立起内部数据库，通过该数据库把信号转化为LED实际输出的光通量或光强，并根据设定的数据发出相应控制信号给LED恒流驱动电路，使LED调整其光通量或光强比例；并且自校准电路也对上述转化过程进行修正，确保实际值与设定值吻合的LED调光调色控制装置。
为实现以上技术目的，本实用技术方案是：
LED调光调色控制装置，其特征在于：包括自校准电路、数据存储电路，输入电路和主控制计算电路；
所述数据存储电路存储有组成LED光源输出电流占空比数据，数据存储电路将组成LED光源输出电流占空比数据发送给主控制计算电路；
主控制计算电路包括有MCU控制芯片，所述MCU控制芯片中写入有可调PWM占空比电路触摸控制模块，MCU控制芯片的控制模块自动控制电路，通过改变PWM输出端的占空比来改变LED亮度，当各种不同亮度的颜色混合后从而改变了色温；
所述主控制计算电路利用上述数据建立起内部数据库，通过该数据库把信号转化为LED实际输出的光通量或光强，并根据设定的数据发出相应控制信号给LED恒流驱动电路，使LED调整其光通量或光强比例；
自校准电路也对上述转化过程进行修正，确保实际值与设定值吻合。
更进一步的，所述MCU控制芯片采用芯片DU8623，其提供的外部可编程的PWM信号输入，经由MCU控制芯片PWM信号的输出，设置PWM信号的输出占空比；
输入电路包括有连接MCU控制芯片的触摸控制电路，触摸控制电路包括有如下控制步骤：当用手短触触摸点时（电路上的ON/OFF-DIMMER）人体感应的杂波信号经电阻进入MUC芯片内部，激活MCU内部的数据储存电路，储存数据电路再将已经编程好的组成LED光源输出电流占空比数据，并将该数据发送给主控制计算电路，再利用上述数据建立起内部数据库，通过该数据库把信号转化为LED实际输出的占空比信号，并根据设定的数据发出相应控制信号给DU8623 DIM调光引脚，使LED调整其光通量或光强比例。
触摸控制电路包括有如下控制过程：
短触ON/OFF DIMM键默认的输出占空比为100%；默认功能模式为阅读模式；所述触摸控制电路包括有多个触摸式按键，对应分为多种功能模式：
a.ON/OFF 多段调光（0%-100%）；
b.多种功能模式包含：工作模式-阅读模式-休闲模式-睡眠模式等选择在3000-6000K色温任意调节；各种模式在色温3000-6000K之间按占空比任意调节，通过修改占空比程序即可实现；
其中，每种模式可进行重复多段调光（0%-100%）；当短触ON输出100%,然后每短触一次跳一档，即：（0%-100%）任意调节,只需按占空比参数调节即可进行占空比调光，短触时间为0.2-1秒；ON/OFF DIMME键 长按OFF 2秒，即关机。
更进一步的，所述数据储存电路里含有记忆功能,此功能会根据关机时输出的占空比数据进行储存，再开机是恢复关机前的输出占空比；关机断电再开机时PWM以上一次的百分比输出。
ON/OFF DIMME键 长按OFF 2秒，即关机。
本发明的有益技术效果是：输入电压稳定，在批量生产中电感的感值一致性好，并且LED负载电压一致性佳，其输入电路中的的触摸控制电路更具有卓越的输入控制模式。
附图说明
图1是本发明一个实施例的电路原理图。
图2是发明一个实施例的恒流芯片电路原理图。
图3是本发明一个实施例中实验测试的全闭环控制逐周期精确控制示意图。
图4是本发明一个实施例中实验测试的全闭环高精度恒流控制示意图。
图5是本发明一个实施例中实验测试的全闭环高精度恒流控制示意图。
图6是本发明一个实施例中的恒流芯片功能示意图。
具体实施方式
结合图1至图6，本发明的实施包括有1.恒流控制部分，2.可调PWM占空比电路触摸控制部分，3.调色温方案。
结合图1，在恒流控制部分中，驱动器中DU8623采用独特的闭环恒流控制专利－ TRUEC2 技术，可在宽输入电压、输出电压以及电感参数条件下实现高精度的输出电流，确保LED亮度的一致性。在图6芯片功能示意图中，其输出电流为： VREF为平均电流基准， Rcs (电阻R15/电阻R16)为电流采样电阻。闭环恒流控制，即真正检测输出电流值，以此为标准来发出PWM信号。所谓开环，不以检测到的输出电流值来做发出PWM信号的参考。从电路拓扑上，二者没有区别。但是在芯片内部对检测到CS脚电感电流信号， TRUEC2部分做积分处理，并同时检测峰值电流。这样，就检测到了电感电流的平均值，也就是输出电流的平均值。芯片针对检测到的值，控制输出占空比，实现了闭环控制。这种控制结构，同时使得线路极为简单，由于闭环控制电流，相比于开环方式，此线路具有电感短路保护功能。这在应用中是非常重要的，这相当于大大降低了系统发生故障的风险。使得这种方案不仅在性能上有了质的飞跃，在可靠性上也大大提高。全闭环控制，检测输出电流，来发出PWM信号，是真正的恒流电源驱动控制技术。相对于其他非闭环的方案，这种独有的闭环恒流控制技术使输出电流精度有了质的飞跃，使整机电源在全电压、全负载、电感变化范围内的电流精度达到行业内目前最高的±0.9%，同时，由于闭环控制，线路具备了电感短路、电流检测电阻短路/开路保护功能，相比与开环方案，电路可靠性有了很大提高。省却了控制固定关断时间所需的Rt电阻。值得一提的是，由于闭环控制电流，相比于开环方式，此线路具有电感短路保护功能，同时具备Rcs采样电阻的开路、短路保护功能。
在调色温方案中：所述MCU控制芯片的PWM1输出端连接一路恒流控制电路，恒流控制电路为第一组色光LED模组供电；PWM2输出端连接另一路恒流控制电路，恒流控制电路为第二组色光LED模组供电。
更进一步的，所述第一组LED模组为白光LED模组，所述第二组LED模组为黄光LED模组。
更进一步的，所述第一组LED模组为白光LED模组，所述第二组LED模组为绿光LED模组。
所述第一组LED模组为白光LED模组，所述第二组LED模组为蓝光LED模组。
所述第一组LED模组为黄光LED模组，所述第二组LED模组为蓝光LED模组。
所述第一组LED模组为绿光LED模组，所述第二组LED模组为蓝光LED模组。
所述第一组LED模组为白光LED模组，所述第二组LED模组为红光LED模组。
所述第一组LED模组为红光LED模组，所述第二组LED模组为蓝光LED模组。
所述第一组LED模组为绿光LED模组，所述第二组LED模组为红光LED模组。
所述第一组LED模组为红光LED模组，所述第二组LED模组为黄光LED模组。
在调节时PWM1输出所控制的第一组LED模组亮度从100%往下调，PWM2输出所控制的第二组LED模组亮度从0%往上调，当两组颜色的光混合后将会产生不同色温。
在调光调色温方案的另一实施方式中，可以选择如下组合：1.第一组LED模组为白光LED模组，第二组LED模组为绿光LED模组。2.第一组LED模组为白光LED模组，第二组LED模组为蓝光LED模组。3.第一组LED模组为黄光LED模组，第二组LED模组为蓝光LED模组。4.第一组LED模组为绿光LED模组，第二组LED模组为蓝光LED模组。5.第一组LED模组为白光LED模组，第二组LED模组为红光LED模组。6.第一组LED模组为红光LED模组，第二组LED模组为蓝光LED模组。7.第一组LED模组为绿光LED模组，所述第二组LED模组为红光LED模组。8.第一组LED模组为红光LED模组，第二组LED模组为黄光LED模组。本发明的电路中，将现有技术所采用的稳压电源改变的为恒流电源驱动。在调节时PWM1输出所控制的第一组LED模组亮度从100%往下调，PWM2输出所控制的第二组LED模组亮度从0%往上调，当两组颜色的光混合后将会产生不同色温。
总之，此电路改善LED因电压不一致而发出的光暗不一问题。LED发光的一致性高的，从而提高LED的使用率，更节能更环保。
本发明的非隔离可宽电压100-265V输入内置触摸式调光调色温驱动，由AC宽电压输入，通过BR1整流桥堆进行AC/DC转换，在通过由（CE1- L1- C6）组成的EMI抗干扰滤波电路，使得低频的有用信号顺利通过，而对高频干扰有抑制作用，减小被外界干扰。（R9-12）电阻作为限压限流电路加入稳压二极管给MCU芯片提供稳定电源；（R1- R2，R7-R8）电阻也为限压限流电路可提供给两组DU8623驱动芯片电压。（D2- L3 – CE3 – R6）（D1- L2 – CE2 – R5）组成降压结构电路，以满足宽电压10-36V安全电压的输出。电阻R15/R16在此电路中作为±1％精度的检测采样电阻可调节10-360mA的输出电流。MCU芯片触摸控制两组电路，通过改变PWM输出端的占空比来改变LED亮度。当接触触摸点（如图1：5个触摸点）时人体感应的杂波信号经电阻进入MUC芯片（如电阻R17等，有助于提升EMC和安规特性），并对此信号进行处理，再由MCU芯片内部的占空比数据，通过改变PWM输出端的占空比来改变LED亮度，对LED进行调光以及调色。多个触摸点可分为多种功能模式包含：1.ON/OFF 多段（0-100%）之间任意调光2.各种模式包含工作模式-阅读模式-休闲模式-睡眠模式等选择在3000-6000K色温之间任意调节；每种模式可进行重复多段调光（0%-100%）之间任意调节。
在进行实验时，我们选择了一个输入电压范围：180~265VAC/50Hz 功率因数： 》0.5 效率：》88% 输出电压范围：3~50VDC 输出电流：60mA；对于输入电压、负载LED变化情况下，我们测试得到如下交叉调整率结果：图3可见，线性调整率为0，因为全闭环控制逐周期精确控制，输入有任何变化，芯片会马上检测到并作相关的调整以便得到同样的输出；同理，如图4及图5，当输出电压变化，电感量变化时，芯片也会作相关的调整；正是因为我们的全闭环高精度恒流控制方法，使电源做到了真正的恒流。
Claims (5)
1.LED调光调色控制装置，其特征在于：包括自校准电路、数据存储电路，输入电路和主控制计算电路；
所述数据存储电路存储有组成LED光源输出电流占空比数据，数据存储电路将组成LED光源输出电流占空比数据发送给主控制计算电路；
主控制计算电路包括有MCU控制芯片，所述MCU控制芯片中写入有可调PWM占空比电路触摸控制模块，MCU控制芯片的控制模块自动控制电路，通过改变PWM输出端的占空比来改变LED亮度，当各种不同亮度的颜色混合后从而改变了色温；
所述主控制计算电路利用数据建立起内部数据库，通过该数据库把信号转化为LED实际输出的光通量或光强，并根据设定的数据发出相应控制信号给LED恒流驱动电路，使LED调整其光通量或光强比例；
自校准电路也对上述转化过程进行修正，确保实际值与设定值吻合。
2.根据权利要求1所述的LED调光调色控制装置，其特征在于：所述MCU控制芯片采用芯片DU8623，其提供的外部可编程的PWM信号输入，经由MCU控制芯片PWM信号的输出，设置PWM信号的输出占空比。
3.根据权利要求1所述的LED调光调色控制装置，其特征在于：输入电路包括有连接MCU控制芯片的触摸控制电路，触摸控制电路包括有如下控制步骤：当用手短触触摸点，即电路上的ON/OFF-DIMMER时，人体感应的杂波信号经电阻进入MUC芯片内部，激活MCU内部的数据储存电路，储存数据电路再将已经编程好的组成LED光源输出电流占空比数据，并将该数据发送给主控制计算电路，再利用上述数据建立起内部数据库，通过该数据库把信号转化为LED实际输出的占空比信号，并根据设定的数据发出相应控制信号给DU8623 DIM调光引脚，使LED调整其光通量或光强比例。
4.根据权利要求3所述的LED调光调色控制装置，其特征在于：触摸控制电路包括有如下控制过程：
短触ON/OFF DIMM键默认的输出占空比为100%；默认功能模式为阅读模式；所述触摸控制电路包括有多个触摸式按键，对应分为多种功能模式：
a.ON/OFF 多段调光（0%-100%）；
b.多种功能模式包含：工作模式-阅读模式-休闲模式-睡眠模式等选择在3000-6000K色温任意调节；各种模式在色温3000-6000K之间按占空比任意调节，通过修改占空比程序即可实现；
其中，每种模式可进行重复多段调光（0%-100%）；当短触ON输出100%,然后每短触一次跳一档，即：（0%-100%）任意调节,只需按占空比参数调节即可进行占空比调光，短触时间为0.2-1秒；ON/OFF DIMME键 长按OFF 2秒，即关机。
5.根据权利要求1所述的LED调光调色控制装置，其特征在于：所述数据储存电路里含有记忆功能,此功能会根据关机时输出的占空比数据进行储存，再开机是恢复关机前的输出占空比；关机断电再开机时PWM以上一次的百分比输出。
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