CN105307307A - 一种led调光系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED调光技术领域，具体公开了一种LED调光系统，该LED调光系统包括主控芯片及与主控芯片电连接的LED恒流驱动芯片，所述的主控芯片用于产生并发送一定频率的PWM波信号，所述的LED恒流驱动芯片包括占空比检测模块、频率识别模块、恒流控制模块及MOS管，所述的占空比检测模块的一端连接所述主控芯片的IO口、频率识别模块的一端，所述的恒流控制模块分别与占空比检测模块的另一端、频率识别模块的另一端、MOS管的栅极相连接。本发明通过以信号频率定义不同调光系数最终实现驱动LED调光，结构简单、低成本，实现了大范围内的占空比到恒流值的线性化转换，克服了低占空比时线性度不佳的问题。

Description

一种LED调光系统

技术领域

本发明涉及LED调光技术领域，特别涉及一种LED调光系统。

背景技术

随着LED照明的日益普及，用户需求越来越多样化、个性化，LED照明从不可调光的固定照明分支出可调光的细分市场，调光也从简单的几档调光演变出线性调光。用户希望调光的线性范围越来越大，线性精度来越来越高，但同时用户又希望成本越来越低，低成本与在大范围内实现高精度线性化之间存在矛盾，相关技术一直在不断进步以期满足客户需求。

LED恒流驱动芯片要实现调光，其与主控芯片的接口，目前主要有以下几种：

1)数字通信的方式设置恒流值：参见附图1，主控芯片通过I²C接口或单线式接口或其他通信接口或自定义通信接口，将恒流值设置命令发给LED恒流驱动芯片，LED恒流驱动芯片根据接收到的恒流值设置命令设置输出的恒流值。这种方式的缺点为：成本较高，抗干扰性差，芯片需要较多的管脚实现通信，即使用单线通信方式，也需要较多的逻辑设计，以实现通信的频率同步和协议解码，另外，命令是一次性发送的，如果出现误码，将显著影响恒流值。

2)模拟输入的方式设置恒流值：参见附图2，LED驱动芯片把大于2.5V及小于1.4V的电压识别为数字逻辑使能信号，不调光时输出电流定义为I₀；当主控芯片发出模拟信号给LED驱动芯片时的EN脚时，比如1.6V，LED驱动芯片识别出该信号是模拟输入量，将根据EN的电压值设置恒流值，输出电流为I₀*max(1,(V(EN)-1.4))。这种方式的缺点为：需要主控芯片可以精确输出模拟量，增加了主控芯片的成本，另外在低端应用中，主控芯片并没有DAC单元，无法实现该种控制。

3)PWM方式设置恒流值:参见附图3，不调光时，LED驱动芯片的EN为常高,输出电流定义为I₀；调光时，主控芯片发出PWM波到EN管脚上，占空比为D，恒流值为I₀*D。这种方式具有实现简单，低成本等优势，并且恒流值是基于PWM波形的占空比的平均值，抗干扰性强，但其具有如下缺点：不易实现高精度的线性化，特别是当占空比D较小时，占空比到恒流值的线性转换误差较大。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种LED灯调光系统，通过以信号频率定义不同调光系数最终实现调光，结构简单、低成本，实现了大范围内的占空比到恒流值的线性化转换，从而实现大范围内的线性恒流调光，改进了低占空比时线性度不佳的问题。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种LED灯调光系统，其包括：主控芯片及与主控芯片电连接的LED恒流驱动芯片，所述的主控芯片用于产生并发送一定频率的PWM波信号，所述的LED恒流驱动芯片包括占空比检测模块、频率识别模块、恒流控制模块及MOS管，所述的占空比检测模块的一端连接所述主控芯片的IO口、频率识别模块的一端，所述的恒流控制模块分别与占空比检测模块的另一端、频率识别模块的另一端、MOS管的栅极相连接。

作为本发明的改进方案之一，所述的主控芯片的IO口发送出的PWM波信号的频率设定为第一频率档及第二频率档，当PWM波频率大于临界频率f₀时，定义为第一频率档，当PWM波频率小于临界频率f₀时，定义为第二频率档。

作为本发明的改进方案之一，所述的占空比检测模块用于接收主控芯片输入的PWM信号并检测PWM信号的占空比D。

作为本发明的改进方案之一，所述的频率识别模块用于接收主控芯片输入的PWM波信号的频率并检测PWM波信号的频率。

作为本发明的改进方案之一，所述的恒流控制模块用于向所述的MOS管提供开关控制信号以实现LED灯流过恒定的电流。

作为本发明的改进方案之一，所述的主控芯片为单片机。

作为本发明的改进方案之一，所述的LED调光系统设定未调光时电流值为I₀，根据主控芯片输出的PWM波的频率和占空比来定义不同的调光系数，以实现LED灯调光：

当需要调光的范围在10％-100％之间时，所述主控芯片输出的PWM波信号的频率大于临界频率f₀，则调光系数设定为所述PWM信号的占空比D，产生的恒流值为D*I₀；

当需要调光的范围在0％-10％之间时，所述主控芯片输出的PWM波信号的频率小于临界频率f₀，则调光系数设定为所述PWM信号的占空比D*0.1，产生的恒流值为D*0.1*I₀。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1)本发明根据单片机输出的PWM波形的频率和占空比定义不同的调光系数来调光，而不是直接由单片机产生的PWM驱动LED灯的。

2)本发明通过易于检测的变量，频率大于或低于某个频率值，把低占空比的部分搬移到高占空比部分去，避免了低占空比不易精确检测的问题。

3)本发明实现了在相同占空比时，通过信号频率的差异，定义不同的调光系数，实现高精度线性恒流调光。

上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为现有技术中数字接口方式调光的系统示意图；

图2为现有技术中模拟接口方式调光的系统示意图；

图3为现有技术中PWM方式调光的系统示意图；

图4为本发明的调光系统示意图；

图5为图3中PWM方式调光系统的占空比-恒流值关系两轴示意图；

图6为本发明的调光系统的不同频率下占空比-恒流值关系三轴示意图。

具体实施方式：

为了使本发明的目的和技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例作详细说明。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。

现有的LED调光系统采用PWM方式设置恒流值:参见附图3，不调光时，LED驱动芯片的EN为常高,输出电流定义为I₀；调光时，主控芯片发出PWM波到EN管脚上，占空比为D，恒流值为I₀*D。这种方式具有实现简单，低成本等优势，并且恒流值是基于PWM波形的占空比的平均值，抗干扰性强，但其具有如下缺点：不易实现高精度的线性化，特别是当占空比D较小时，占空比到恒流值的线性转换误差较大。同时参见附图5可以看出，当占空比较小时，恒流值与占空比的偏差较大，误差大，线性化程度低，导致低占空比时线性转换的精度低。

为了解决现有技术中占空比低时占空比到恒流值的线性转换误差较大线性化不佳的问题。本实施例提供一种LED灯调光系统，参见附图4，其包括主控芯片及与主控芯片电连接的LED恒流驱动芯片，主控芯片用于产生并发送一定频率的PWM波信号，LED恒流驱动芯片包括占空比检测模块、频率识别模块、恒流控制模块及MOS管，占空比检测模块的一端连接主控芯片的IO口、频率识别模块的一端，的恒流控制模块分别与占空比检测模块的另一端、频率识别模块的另一端、MOS管的栅极相连接。主控芯片的IO口发送出的PWM波信号的频率设定为第一频率档及第二频率档，当PWM波频率大于临界频率f₀时，定义为第一频率档，当PWM波频率小于临界频率f0时，定义为第二频率档。

所述占空比检测模块用于接收主控芯片输入的PWM信号并检测PWM信号的占空比D；频率识别模块用于接收主控芯片输入的PWM波信号的频率并检测PWM波信号的频率；恒流控制模块用于向的MOS管提供开关控制信号以实现LED灯的恒流控制；主控芯片为单片机；LED调光系统设定未调光时电流值为I₀，根据主控芯片输出的PWM波的频率定义不同的调光系数来控制电流值，从而控制LED灯调光：当需要调光的范围在10％-100％之间时，主控芯片输出的PWM波信号的频率大于临界频率f₀，则调光系数设定为PWM信号的占空比D，产生的恒流值为D*I₀；当需要调光的范围在0％-10％之间时，主控芯片输出的PWM波信号的频率小于临界频率f₀，则调光系数设定为PWM信号的占空比D*0.1，产生的恒流值为D*0.1*I₀。参见附图6可以看出，采用本发明的调光系统，可以实现在占空比较低的情况下使恒流值线性度不佳的部分显著缩小，出现较大误差的恒流值范围不到原来的十分之一，显著提高了占空比和恒流值之间的线性化，实现了大范围内的线性恒流调光。

以上是对本发明优选实施方式的详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明专利的涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种LED调光系统，其特征在于，包括：主控芯片及与主控芯片电连接的LED恒流驱动芯片，所述的主控芯片用于产生并发送一定频率的PWM波信号，所述的LED恒流驱动芯片包括占空比检测模块、频率识别模块、恒流控制模块及MOS管，所述的占空比检测模块的一端连接所述主控芯片的IO口、频率识别模块的一端，所述的恒流控制模块分别与占空比检测模块的另一端、频率识别模块的另一端、MOS管的栅极相连接。

2.根据权利要求1所述的LED调光系统，其特征在于，所述的主控芯片的IO口发送出的PWM波信号的频率设定为第一频率档及第二频率档，当PWM波频率大于临界频率f₀时，定义为第一频率档，当PWM波频率小于临界频率f₀时，定义为第二频率档。

3.根据权利要求1所述的LED调光系统，其特征在于，所述的占空比检测模块用于接收主控芯片输入的PWM信号并检测PWM信号的占空比D。

4.根据权利要求1所述的LED调光系统，其特征在于，所述的频率识别模块用于接收主控芯片输入的PWM波信号的频率并检测PWM波信号的频率。

5.根据权利要求1所述的LED调光系统，其特征在于，所述的恒流控制模块用于向所述的MOS管提供开关控制信号。

6.根据权利要求1所述的LED调光系统，其特征在于，所述的主控芯片为单片机。

7.根据权利要求1-6之一所述的LED调光系统，其特征在于，所述的LED调光系统设定未调光时电流值为I₀，根据主控芯片输出的PWM波的占空比和频率来定义不同的调光系数，以实现LED调光：

当需要调光的范围在10％-100％之间时，所述主控芯片输出的PWM波信号的频率大于临界频率f₀，则调光系数设定为所述PWM信号的占空比D，产生的恒流值为D*I₀；

当需要调光的范围在0％-10％之间时，所述主控芯片输出的PWM波信号的频率小于临界频率f₀，则调光系数设定为所述PWM信号的占空比D*0.1，产生的恒流值为D*0.1*I₀。