CN105101513A - 一种可调光可变色温的led照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调光可变色温的LED照明装置，包括恒流控制模块，可控硅模块，分段切换模块和LED模块，其中，恒流控制模块用于对所述LED模块的电压和电流进行采样，根据采样结果对所述LED模块进行恒流控制；可控硅模块用于在对所述LED模块进行调光；分段切换模块用于使所述LED模块以分段的方式工作；LED模块，包括多于两段的不同色温的LED组。本发明用于在对LED调光的同时改变色温输出，结构简单，操作方便，对于人们的感光舒适度有很大提高。
Description
技术领域
本发明属于LED照明领域，特别涉及一种可调光可变色温的LED照明装置。
背景技术
LED照明正在逐渐渗透到传统照明应用，在有调整光亮度输出需求的应用场合，例如家居、酒店、商业照明中均有改变光的亮度以适应不同场合、营造特定气氛的应用。传统的节能灯具和白炽灯，都是色温单一化的照明光源，不能随着亮度的改变而改变色温。而LED灯具发光源由多颗LED组成阵列式发光，控制方式更为灵活，具备了调整色温输出的可能。
LED发光是由蓝光激发不同成分的荧光粉而发光，只需要改变荧光粉的配方，就可以制作出从暖白3000K到冷白6000K的不同色温。Kruithof曲线解释了色温与照度之间对应关系，在中间两条曲线围成的区域内，是人们普遍感觉舒适的区域。在高照度的场合，如办公室与商场，白色的色温感觉舒适，而对于家居、餐厅、酒店等50lux-100lux的照明场合，偏黄色的色温使人们感觉舒适。所以在调整光亮度的同时，改变色温输出，对于改善人们的舒适度体验很有必要。
现有技术中，可以改变色温的LED灯具控制方法十分复杂，成本居高不下，也不能和传统的已拥有大量用户的可控硅调光器兼容使用。以常见的可控硅调光（TRIAC）为例，调整可控硅调光器的调光旋钮时，改变了可变电阻的电阻值，得到不同的导通角，从而改变电压的有效值，实现功率的调节。但是目前的LED照明灯具，大多数仅仅能做到光亮度的改变，不能随之改变光的色温。少数可以调光并调色温的LED照明灯具，采用的是选择两组不同色温的LED芯片单独或同时工作，从而实现调节色温，采用不同组的LED芯片分别配置调光器，以实现调整不同色温光输出的比例，通过混光来改变色温。可见，现有的实现同时调光和调色温的LED照明装置结构复杂、元器件数量多、效率低、成本高，且调节方式不灵活。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可调光可变色温的LED照明装置，用于在调节LED亮度的同时改变输出的混合色温，通过可控硅模块和不同色温LED模块的配置来简化LED照明装置结构，方便人们操作，并提高感光舒适度。
为达到上述目的，本发明提供了一种可调光可变色温的LED照明装置，包括恒流控制模块，进一步包括可控硅模块、分段切换模块和LED模块，其中，
所述恒流控制模块，用于对所述LED模块的电压和电流进行采样，根据采样结果，对所述LED模块进行恒流控制；
所述可控硅模块，用于在对所述LED模块进行调光；
所述分段切换模块,用于根据可控硅模块的输出电压,对LED模块中不同段的LED组进行分段式切换控制。
所述LED模块，包括多于两段的不同色温的LED组。
可选地，所述可控硅模块包括可控硅调光电路，通过所述的可控硅调光电路进行电压斩波，所得到的输出电压实现对所述LED模块的亮度调节。
可选地，所述可控硅模块采用相位方式调光，通过调节交流电每个半波的导通角来改变正弦波形，从而改变交流电流的有效值，实现调光的目的。
可选地，所述可控硅模块采用前沿调光方式。
可选地，所述可控硅模块采用后沿调光方式。
可选地，所述LED模块中不同色温的LED组采取间隔排列。
可选地，所述LED模块中不同色温的LED组以圆环形状排列。
可选地，所述LED模块中的LED采用贴片方式封装。
可选地，所述LED模块中的LED采用板上芯片方式封装。
本发明的有益效果在于：通过将可控硅调光与切换控制相结合的方式，在调节可控硅调光电路相位角度，从而调节LED亮度的同时，根据可控硅调光电路得到的输出电压来切换不同段LED组工作，以实现在调光的同时改变色温。再结合LED光环境设计，便可灵活掌握LED照明装置亮度和色温的关系，以满足不同场合的需要。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明实施例的可调光可变色温的LED照明装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的可调光可变色温的LED照明装置中可控硅模块和分段切换模块控制LED模块分段式导通的时间示意图；
图3为本发明实施例的可调光可变色温的LED照明装置一具体应用实例中LED模块亮度与色温的相关曲线图；
图4为本发明实施例的可调光可变色温的LED照明装置一具体应用实例中LED模块的排列方式示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
参见图1，所示为本发明实施例的可调光可变色温的LED照明装置的结构示意图，其包括：恒流控制模块40，进一步包括可控硅模块20、分段切换模块30和LED模块50，其中，
恒流控制模块40，用于对LED模块50的电压和电流进行采样，根据采样结果对LED模块50进行恒流控制；
可控硅模块20，用于在对LED模块50进行调光；
分段切换模块30,用于根据可控硅模块的输出电压,对LED模块50中不同段的LED组进行分段式切换控制.
LED模块50，包括多于两段的不同色温的LED组。
针对以上实施例的技术方案，其中恒流控制模块40可参考现有技术中的实现方式，本发明实施例的重点在于可控硅模块20，分段切换模块30和LED模块50，可控硅模块20和分段切换模块30，其对LED模块50进行调光，同时使LED模块50以分段的方式工作，解决了LED照明装置普遍不能在调光的同时改变色温的问题，和即使可调光可调色温的LED照明装置结构复杂、成本高、操作不便的问题。
进一步地，在具体应用实施例中，可控硅模块20包括可控硅调光电路，通过所述的可控硅调光电路进行电压斩波，所得到的输出电压实现对所述LED模块50的亮度调节；分段切换模块30，根据通过所述可控硅调光电路得到的输出电压，使所述LED模块50中不同段的LED组分段导通。可控硅模块20采用相位方式调光，通过调节交流电每个半波的导通角来改变正弦波形，从而改变交流电流的有效值，实现调光的目的。在具体应用实例中，可采取前沿调光方式或后沿调光方式。
以LED模块50设置四段LED组为具体实施例作进一步说明，使本领域内的技术人员能很好地理解本发明。以可控硅模块采用前沿调光方式为例进行说明，参见图2，为本发明实施例中可调光可变色温的LED照明装置中可控硅模块和分段切换模块控制LED模块分段式导通的时间示意图，将输入可控硅模块20交流电的每个半波作为一个周期，分为O-A、A-B、B-C、C-D、D-E、E-F、F-G、G-H、H-O九段，在可控硅调光电路为全通状态即最大输出功率时，LED模块50中的四段LED组的工作状态按照下表1所示循环进行。
表1LED分组控制表
| 时间段 | 第一LED组 | 第二LED组 | 第三LED组 | 第四LED组 |
| O-A | 关断 | 关断 | 关断 | 关断 |
| A-B | 恒流 | 关断 | 关断 | 关断 |
| B-C | 恒流 | 恒流 | 关断 | 关断 |
| C-D | 恒流 | 恒流 | 恒流 | 关断 |
| D-E | 恒流 | 恒流 | 恒流 | 恒流 |
| E-F | 恒流 | 恒流 | 恒流 | 关断 |
| F-G | 恒流 | 恒流 | 关断 | 关断 |
| G-H | 恒流 | 关断 | 关断 | 关断 |
| H-O | 关断 | 关断 | 关断 | 关断 |
可见，在当可控硅调光电路的相位角位于B-C之间的位置时，B之前的时间段即O-A、A-B时间段，各段LED组均处于关断状态，从B-C时间段开始，按照上表的顺序作为起点，四段LED组依次轮流工作，直至H-O时间段结束本周期。
同样可以理解的是，可控硅模块20采用后沿调光方式也同样可以获得如上类似的控制效果，本发明实施例在此不再赘述。
由此也可看出，在可控硅调光电路相位角不同时，分段切换模块30控制导通的LED组不同，在整个周期内，各段LED组的累计导通时间即不同。在相位角小，即导通角小，可控硅调光电路输出功率大时，第三LED组和第四LED组的导通时间占总输出的比例偏大；在相位角大，即导通角大，可控硅调光电路输出功率小时，第一LED组和第二LED组的导通时间占总输出的比例偏大。那么，通过在不同LED组采用不同的色温，可使总体的LED照明装置的色温随着可控硅模块20中可控硅调光电路的输出功率改变而改变。
进一步地，在一具体应用实例中，在LED模块50中分配第一LED组色温为3000K，第二LED组色温为4000K，第三LED组色温为5000K，第四LED组色温为6000K，当可控硅调光电路的相位角为0o，即全通状态时，各段LED组均有导通的时间，LED模块50的输出混合色温为偏冷色；当可控硅调光电路的相位角为接近180o，即最暗状态时，只有第一LED组有导通的时间，LED模块50的输出混合色温为偏暖色。参见图3，为LED模块亮度与色温的相关曲线图，通过改变各段LED组的LED功率，即改变其电流或数量，可以得到不同的亮度与色温相关曲线，也就可以达到不同的输出亮度和色温需求。
进一步地，为了得到达到不同色温均匀的混合效果，LED模块50中不同色温的LED组采取间隔排列，达到在不同的调光角度时，不仅光输出照度均匀，而且色温混合均匀的效果。对于本发明一具体应用实例中LED模块的排列方式，参见图4，LED模块50中设置四段LED组，从圆心开始，按照从里向外的方向，第一LED组为暖色，第二LED组的色温较第一LED组稍高，第三LED组的色温较第二LED组稍高，第四LED组的色温最高的方式排列，形成圆形LED发光面。这种排列方式，不仅适用于贴片方式封装的LED，各段的LED组采用不同的色温组合；同时适用于板上芯片（COB，ChiponBoard）方式封装的LED，各段LED组采用围坝形成独立的区域，在各区域内涂布不同比例成分的荧光粉，达到输出不同色温的目的。这里的LED不仅适用常规的白光LED灯珠，也可以采取添加如红色、琥珀色的LED灯珠。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种可调光可变色温的LED照明装置，包括恒流控制模块，其特征在于，进一步包括可控硅模块、分段切换模块和LED模块，其中，
所述恒流控制模块，用于对所述LED模块的电压和电流进行采样，根据采样结果，对所述LED模块进行恒流控制；
所述可控硅模块，用于在对所述LED模块进行调光；
所述分段切换模块，用于根据可控硅模块的输出电压，对所述LED模块中不同段的LED组进行分段式切换控制。
所述LED模块，包括多于两段的不同色温的LED组。
2.根据权利要求1所述的可调光可变色温的LED照明装置，其特征在于，所述可控硅模块包括可控硅调光电路，通过所述的可控硅调光电路进行电压斩波，所得到的可变化输出电压实现对所述LED模块的亮度调节。
3.根据权利要求1或2所述的可调光可变色温的LED照明装置，其特征在于，所述可控硅模块采用相位方式调光，通过调节交流电每个半波的导通角来改变正弦波形，从而改变交流电流的有效值。
4.根据权利要求3所述的可调光可变色温的LED照明装置，其特征在于，所述可控硅模块采用前沿调光方式。
5.根据权利要求3所述的可调光可变色温的LED照明装置，其特征在于，所述可控硅模块采用后沿调光方式。
6.根据权利要求4或5所述的可调光可变色温的LED照明装置，其特征在于，所述LED模块中不同色温的LED组采取间隔排列。
7.根据权利要求6所述的可调光可变色温的LED照明装置，其特征在于，所述LED模块中不同色温的LED组以圆环形状排列。
8.根据权利要求6所述的可调光可变色温的LED照明装置，其特征在于，所述LED模块中的LED采用贴片方式封装。
9.根据权利要求6所述的可调光可变色温的LED照明装置，其特征在于，所述LED模块中的LED采用板上芯片方式COB封装。
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