CN106658838A - 照明装置、控制芯片、线性调光系统及线性调光方法 - Google Patents

照明装置、控制芯片、线性调光系统及线性调光方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种照明装置、控制芯片、线性调光系统及线性调光方法,可以自主切换串并联方式以实现调光目的,改善调光效果;本发明的两段式线性调光,相比目前市场上的单段线性调光方式,本发明调光行程大、死区小、调光效果好、整机效率高;相比于目前市场上的多段线性调光方式,本发明灯珠利用率高、调光效果好。同时,与目前市场上现有的线性调光方式相比,本发明增加了线电压补偿功能,改善线性调整率。

Description

照明装置、控制芯片、线性调光系统及线性调光方法
技术领域
[0001] 本发明涉及照明技术领域,尤其涉及一种用于LED照明领域中的可控硅调光可自主切换串并联方式实现两段线性调光以及具有线电压性补偿功能的照明装置、控制芯片、线性调光系统及线性调光方法。
背景技术
[0002]与传统光源相比,LED照明除了具有绿色、节能、环保等优点外,可调光也是其重要的优点。常见的调光方式包含模拟调光,PWM调光,墙壁开关调光以及可控硅调光。其中,可控硅调光的应用最为广泛,特别是在北美和西欧国家,几乎90%以上的灯具都采用可控硅调光。调光深度是可控硅调光灯具的重要指标,代表导通相位较小时,无闪烁的最低LED亮度。调光深度越深,终端用户的体验越佳。
[0003] 现在市场主流调光方式一般采用单段的线性调光,但其存在调光行程短、死区大、调光效果差、效率低的问题,使得目前市场的线性调光产品,线性调整率较差。现有也有采用多段线性调光的解决方式,但其LED灯珠利用率较低,调光效果差。
[0004]因此,需要对现有的线性调光方式进行改进,改善现有线性调光产品存在的线性调整率差、调光效果差的问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于,针对现有的线性调光方式存在的线性调整率差、调光效果差的问题,提供一种照明装置、控制芯片、线性调光系统及线性调光方法,实现调光行程大、死区小、调光效果好、整机效率高、LED灯珠利用率高。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供了一种照明装置,包括交流电压源、与交流电压源电连接的整流电路、与所述整流电路电性连接的母线电容,所述交流电压源的交流电压通过所述整流电路输入到所述母线电容上得到母线电压;所述装置还包括:第一控制器、第二控制器、第三控制器、第二 LED负载以及第一 LED负载;所述第一控制器与所述第二 LED负载串联成第一支路,所述第二控制器与所述第一 LED负载串联成第二支路,所述第一支路与所述第二支路并联后与所述第三控制器串联,所述第一控制器与所述第二 LED负载的公共端电性连接二极管的阴极,所述二极管的阳极电性连接所述第二控制器与所述第一 LED负载的公共端;当母线电压大于等于第一阈值时,所述母线电压通过第一控制器给第二LED负载供电,所述母线电压通过第二控制器给第一LED负载供电,所述第三控制器被动导通,使得所述第二LED负载与所述第一LED负载并联工作;当母线电压大于等于第二阈值时,所述第一控制器、第二控制器不工作,所述第三控制器开始给所述第一 LED负载和所述第二 LED负载供电,所述第一LED负载、所述二极管、所述第二LED负载以及所述第三控制器构成串联电路,使得所述第二LED负载与所述第一LED负载串联工作,其中,所述第二阈值大于所述第一阈值。
[0007] 为实现上述目的,本发明还提供了一种用于线性调光系统的控制芯片,所述控制芯片包括:供电模块以及恒流模块;所述供电模块,用于接收所述控制芯片的Drain引脚上检测到的对所述控制芯片的输入电压,并在所述输入电压大于等于所述供电模块的预设启动阈值时,生成参考电压输入所述恒流模块;所述恒流模块,用于接收所述参考电压以及接收所述控制芯片的CS引脚上检测到的输出电压,并根据所述参考电压和所述输出电压的比较结果生成功率管控制信号,控制所述恒流模块内部的功率管的工作阻态,从而控制控制芯片输出电流的大小。
[0008] 为实现上述目的,本发明还提供了一种线性调光系统,包括交流电压源、与所述交流电压源电性连接的整流电路、与所述整流电路电性连接的母线电容,所述交流电压源的交流电压通过所述整流电路输入到所述母线电容上得到母线电压;所述系统包括采用本发明所述的控制芯片的第一控制芯片、第二控制芯片、第三控制芯片、第一 LED负载以及第二LED负载;所述第一控制芯片,Drain引脚用于接收所述母线电压,CS引脚通过第一电阻电性连接至所述第二 LED负载的正向端,所述第二 LED负载的负向端通过第二电阻电性连接至所述第三控制芯片的Drain引脚;所述第一控制芯片的CS引脚进一步电性连接二极管的阴极,所述二极管的阳极电性连接所述第一 LED负载的负向端;所述第二控制芯片,Drain引脚电性连接所述第一 LED负载的负向端,CS引脚通过所述第二电阻电性连接至所述第三控制芯片的Drain引脚,所述第一 LED负载的正向端用于接收所述母线电压;所述第三控制芯片,CS引脚通过第三电阻接地;所述第一控制芯片、所述第二控制芯片以及所述第三控制芯片均通过电性连接在相应的Drain引脚上的供电模块检测相应控制芯片的输入电压,判定相应输入电压大于等于供电模块的预设启动阈值时对应的控制芯片开始工作;开始工作的对应的控制芯片通过对应的CS引脚检测到相应电阻上的输出电压电位变化负反馈至对应的恒流模块,对应的恒流模块生成功率管控制信号,控制对应的功率管的工作阻态,从而控制相应控制芯片输出电流的大小。
[0009] 为实现上述目的,本发明还提供了一种线性调光方法,采用本发明所述的线性调光系统,方法包括如下步骤:(I)当母线电压大于等于第一阈值时,第一控制芯片和第二控制芯片开始工作,第三控制芯片被动导通,所述母线电压通过所述第一控制芯片给第二 LED负载供电,所述母线电压通过所述第二控制芯片给第一LED负载供电,使得所述第一LED负载和第二LED负载并联;(2)所述第一控制芯片的CS引脚检测到的所述第一电阻上的输出电压电位由母线电压变化引起的变化负反馈至所述第一控制芯片的恒流模块,所述第一控制芯片的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第一控制芯片的功率管的工作阻态,为所述第二LED负载提供恒定的输出电流;⑶所述第二控制芯片的CS引脚检测到的所述第二电阻上的输出电压电位由母线电压变化引起的变化负反馈至所述第二控制芯片的恒流模块,所述第二控制芯片的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第二控制芯片的功率管的工作阻态,为所述第一 LED负载提供恒定的输出电流。
[0010] 本发明的优点在于:本发明可以自主切换串并联方式以实现调光目的,改善调光效果;本发明的两段式线性调光,相比目前市场上的单段线性调光方式,本发明调光行程大、死区小、调光效果好、整机效率高;相比于目前市场上的多段线性调光方式,本发明灯珠利用率高、调光效果好。同时,与目前市场上现有的线性调光方式相比,本发明增加了线电压补偿功能,改善线性调整率,实现输入电压±10%波动时,输出电流波动范围控制在±7%内,线性调整率优于目前市场上的线性调光解决方式。
附图说明
[0011]图1,本发明所述的照明装置的架构示意图;
[0012]图2,本发明所述的控制器一实施例的架构示意图;
[0013]图3,本发明所述的控制芯片一实施例的架构示意图;
[0014]图4,本发明所述的线性调光系统一实施例的架构示意图。
具体实施方式
[0015]下面结合附图对本发明提供的照明装置、控制芯片、线性调光系统及线性调光方法做详细说明。
[0016] 参考图1,本发明所述的照明装置的架构示意图。所述的照明装置包括:交流电压源Vin、与所述交流电压源Vin电性连接的整流电路11、与所述整流电路11电性连接的母线电容Cin,所述交流电压源Vin的交流电压通过所述整流电路11输入到所述母线电容Cin上得到母线电压Vbus;所述的照明装置还包括第一控制器U1、第二控制器U2、第三控制器U3、第二 LED负载LED2以及第一 LED负载LEDl。
[0017] 所述整流电路11用于将交流电压源Vin的交流电压整流为直流电。整流电路11可以为采用四个二极管组成的全桥整流器。整流电路11的输出端可以增设一滤波模块(图中未示出),对直流电进行滤波。
[0018] 所述第一控制器Ul与所述第二 LED负载LED2串联成第一支路,所述第二控制器U2与所述第一 LED负载LEDl串联成第二支路,所述第一支路与所述第二支路并联后与所述第三控制器U3串联;所述第一控制器Ul与所述第二 LED负载LED2的公共端电性连接二极管DBl的阴极,所述二极管DBl的阳极电性连接所述第二控制器U2与所述第一 LED负载LEDl的公共端。
[0019] 当母线电压Vbus大于等于第一阈值VthJ#,所述母线电压Vbus通过第一控制器Ul给第二LED负载LED2供电,所述母线电压Vbus通过第二控制器U2给第一LED负载LEDl供电,所述第三控制器U3被动导通,使得所述第二 LED负载LED2与所述第一 LED负载LEDl并联工作。LED2与LEDl并联工作时,二极管DBl起到隔离作用,隔离第一支路与第二支路,避免两支路相互影响。优选的,二极管DBl两端并联有一隔离电阻R2,以对二极管DBl进行保护,避免其被击穿。所述第三控制器U3被动导通时,相当于导通电阻。
[0020] 当母线电压Vbus大于等于第二阈值Vth2时,所述第一控制器U1、第二控制器U2不工作,所述第三控制器U3开始给所述第一 LED负载LEDl和所述第二 LED负载LED2供电,所述第一 LED负载LEDl、所述二极管DBl、所述第二 LED负载LED2以及所述第三控制器U3构成串联电路,使得所述第二LED负载LED2与所述第一LED负载LEDl串联工作。其中,所述第二阈值大于所述第一阈值:Vth2>Vthi。
[0021]具体的,所述第一控制器Ul的输入端与所述第一LED负载LEDl的正向端用于接收所述母线电压Vbus;所述第一控制器Ul的输出端耦接至所述第二 LED负载LED2的正向端;所述第一 LED负载LEDl的负向端电性连接所述第二控制器U2的输入端;所述第二 LED负载LED2的负向端与所述第二控制器U2的输出端耦接至所述第三控制器U3的输入端;所述第三控制器U3的输出端耦接至地。
[0022] 所述第一控制器Ul的输入端检测所述母线电压Vbus,当所述母线电压Vbus大于等于第一阈值VTHdf (Vbus多Vthi),所述第一控制器Ul导通其内置的功率管给所述第二LED负载LED2供电。所述第二控制器U2的输入端通过所述第一LED负载LEDl检测所述母线电压Vbus,当所述母线电压Vbus大于等于第一阈值Vth1时,所述第二控制器U2导通其内置的功率管给所述第一 LED负载供电LED1。所述第三控制器U3的输入端通过所述第二支路检测所述母线电压Vbus,当所述母线电压Vbus大于等于第一阈值Vth1时,所述第三控制器U3被动导通(相当于导通电阻),使得所述第二LED负载LED2与所述第一LED负载LEDl并联工作。
[0023]具体的,所述第一控制器Ul的输入端与所述第一LED负载LEDl的正向端用于接收所述母线电压Vbus;所述第一控制器的输出端Ul通过第一电阻R3电性连接所述第二 LED负载LED2的正向端,同时通过所述二极管DB I电性连接所述第一LED负载LEDI的负向端;所述第一 LED负载LEDl的负向端进一步电性连接所述第二控制器U2的输入端;所述第二 LED负载LED2的负向端与所述第二控制器U2的输出端通过第二电阻R5电性连接所述第三控制器U3的输入端;所述第三控制器U3的输出端通过第三电阻R6接地。
[0024] 所述第一控制器Ul进一步通过所述第一电阻R3检测所述母线电压Vbus,当所述母线Vbus电压大于等于第二阈值Vth2时(Vbus彡Vth2),所述第一控制器Ul关断其内置的功率管停止给所述第二 LED负载LED2供电。所述第二控制器U2进一步通过所述第二电阻R5检测所述母线电压Vbus,当所述母线电压Vbus大于等于第二阈值Vth2时,所述第二控制器U2关断其内置功率管停止给所述第一 LED负载LEDl供电。所述第三控制器U3进一步通过所述第三电阻R6检测所述母线电压Vbus,当所述母线电压Vbus大于等于所述第二阈值Vth2时,所述第三控制器U3导通其内置的功率管给所述第一LED负载LED1、第二LED负载LED2供电,使得第二LED负载LED2与第一 LED负载LEDl串联工作。
[0025] 可选的,所述第一控制器、第二控制器、第三控制器均为恒流驱动控制器。
[0026] 在本发明中,所述第一控制器、第二控制器以及第三控制器的结构相同。
[0027] 参考图2为本发明所述的控制器一实施例的架构示意图。所述控制器包括:供电模块21以及恒流模块22。
[0028] 所述供电模块21,用于接收对相应控制器的输入电压,并在所述输入电压大于等于所述供电模块21的预设启动阈值时,生成参考电压Vref输入所述恒流模块22。对于第一控制器、第二控制器,其供电模块21的接收对相应控制器的输入电压即为母线电压;对于第三控制器,其供电模块21的接收对相应控制器的输入电压即为第二控制器与第一 LED负载串联成的第二支路上的电压。
[0029]具体的,所述供电模块21包括:JFET供电单元211以及基准电压单元212。所述JFET供电单元211,用于接收输入电压,并在所述输入电压大于等于所述JFET供电单元211的预设启动阈值时,输出一供电电压Vdd至所述基准电压单元212。所述基准电压单元212,用于根据所述供电电压Vdd生成参考电压Vref输入所述恒流模块22。
[0030] 所述恒流模块22,用于接收所述参考电压Vref以及相应控制器输出端检测到的输出电压Vcs,并根据所述参考电压Vref和所述输出电压Vcs的比较结果生成功率管控制信号,控制其内部的功率管的工作阻态,从而控制相应控制器输出电流的大小。对于第一、第二、第三控制器,输出电压Vcs均为相应控制器通过与其输出端电性连接的电阻(图2中用电阻Rcs示意)所获取的电压。
[0031] 具体的,所述恒流模块22包括:运算放大器EA以及功率管MP。运算放大器EA,正向输入端用于接收参考电压Vref,反向输入端用于接收所述输出电压Vcs,输出端耦接至功率管MP的控制端。优选的,运算放大器EA的输出端通过逻辑驱动电路(图中未示出)电性连接功率管MP的栅极。功率管MP,漏极用于接收输入电压,源极用于接收输出电压Vcs,栅极耦接至运算放大器EA的输出端。运算放大器EA根据所述参考电压Vref和所述输出电压Vcs的比较结果生成功率管控制信号,控制相应功率管MP的工作阻态,从而控制相应控制器输出电流的大小。例如,控制功率管MP的工作阻态对应的等效电阻较大,则控制器的输出电流降低;反之,则控制器的输出电流升高;而当控制功率管MP的工作阻态对应的等效电阻偏向高阻态时,控制器无电流输出。
[0032] 优选的,第三控制器U3进一步包括:线电压补偿模块23。所述线电压补偿模块23,用于接收外部补偿电流,并根据所述外部补偿电流生成相应的补偿电压,以对输入所述恒流模块22的所述参考电压Vref进行补偿,从而使输出电流保持不变。为了提高控制器的适用性第一控制器、第二控制器、第三控制器均包括线电压补偿模块23;而对于图1所示照明装置,仅第三控制器的线电压补偿模块23的输入端通过第四电阻R7电性连接其输入端,以对输入第三控制器U3的恒流模块22的所述参考电压进行补偿,从而使第三控制器U3输出电流保持不变。
[0033]具体的,所述线电压补偿模块23包括;电流镜镜像单元231和分压单元232。所述电流镜镜像单元231,用于通过第四电阻R7 (图中以电阻RD示意)接收所述外部补偿电流,经过所述电流镜镜像单元231镜像后输出至所述分压单元232。所述分压单元232,用于接收经过镜像后的外部补偿电流,并经过分压单元232分压后生成相应的补偿电压,以对输入所述恒流模块22的所述参考电压Vref进行补偿。
[0034] 在本实施例中,所述电流镜镜像单元231包括共栅极的第一MOS管MNl和第二MOS管MN2,所述第一 MOS管MNl和所述第二 MOS管MN2的源极均接地,所述第一 MOS管MNl的漏极用于通过第四电阻R7接收所述外部补偿电流,所述第二 MOS管MN2的漏极作为电流镜镜像单元231的输出端,所述外部补偿电流经过所述电流镜镜像单元231镜像后从所述第二 MOS管MN2的漏极输出。所述分压单元232包括依次串联的第一分压电阻R21、第二分压电阻R2以及第三分压电阻R23;所述第一分压电阻R21的一端电性连接所述供电模块21的输出端,所述第一分压电阻R21与所述第二分压电阻R22的公共端电性连接所述电流镜镜像单元231的输出端;所述第二分压电阻R22与所述第三分压电阻R23的公共端作为分压单元232的输出端,所述第三分压电阻R22的另一端接地;镜像后的外部补偿电流经过分压单元232分压后生成相应的补偿电压,从所述第二分压电阻R22与所述第三分压电阻R23的公共端输出,以对输入所述恒流模块22的所述参考电压Vref进行补偿。
[0035] 本发明所述的照明装置,当母线电压大于等于第一阈值时,通过控制器实现两串LED灯珠并联工作,并分别通过控制器U1、U2实现恒流效果。当输入电压大于等于第二阈值时,通过控制器自动切换实现两串LED灯珠串联工作,通过控制器U3实现恒流效果。也即,本发明可以自主切换串并联方式以实现调光目的,改善调光效果;本发明的两段式线性调光,相比目前市场上的单段线性调光方式,本发明调光行程大、死区小、调光效果好、整机效率高;相比于目前市场上的多段线性调光方式,本发明灯珠利用率高、调光效果好。同时,与目前市场上现有的线性调光方式相比,本发明增加了线电压补偿功能,改善线性调整率,实现输入电压± 10%波动时,输出电流波动范围控制在土 7 %内,线性调整率优于目前市场上的线性调光解决方式。
[0036] 参考图3,本发明所述的控制芯片一实施例的架构示意图。所述的控制芯片用于线性调光系统,包括:供电模块31以及恒流模块32。
[0037] 所述供电模块31,用于接收所述控制芯片的Drain引脚上检测到的对所述控制芯片的输入电压,并在所述输入电压大于等于所述供电模块31的预设启动阈值时,生成参考电压输入所述恒流模块22。所述供电模块31的具体电路结构以及工作方式可参考图2及其对应的描述,此处不再赘述。
[0038] 所述恒流模块32,用于接收所述参考电压以及接收所述控制芯片的CS引脚上检测到的输出电压,并根据所述参考电压和和所述输出电压的比较结果生成功率管控制信号,控制所述恒流模块32内部的功率管的工作阻态,从而控制控制芯片输出电流的大小。所述恒流模块32的具体电路结构以及工作方式可参考图2及其对应的描述,此处不再赘述。
[0039] 优选的,所述控制芯片进一步包括:线电压补偿模块33;所述线电压补偿模块33,用于接收所述控制芯片的VD引脚上检测到的外部补偿电流,并根据所述外部补偿电流生成相应的补偿电压,以对输入所述恒流模块32的所述参考电压进行补偿,从而使控制芯片输出电流保持不变。其中,控制芯片的VD引脚通过外部检测电阻RD电性连接至其Drain引脚,以检测外部补偿电流。所述线电压补偿模块33的具体电路结构以及工作方式可参考图2及其对应的描述,此处不再赘述。
[0040] 参考图4,本发明所述的线性调光系统一实施例的架构示意图。所述线性调光系统包括:交流电压源Vin、与所述交流电压源Vin电性连接的整流电路41、与所述整流电路41电性连接的母线电容Cin,所述交流电压源Vin的交流电压通过所述整流电路41输入到所述母线电容Cin上得到母线电压Vbus;其中,交流电压源Vin与整流电路41之间还可以设置一保险丝电阻R0,以起到保护电路的作用。所述的系统还包括第一控制芯片U1、第二控制芯片U2、第三控制芯片U3、第二LED负载LED2以及第一LED负载LEDl。其中,第一控制芯片Ul、第二控制芯片U2、第三控制芯片U3均采用图3所示控制芯片。
[0041] 所述第一控制芯片1]1,0^丨11引脚(01、02)用于接收所述母线电压¥131^,05引脚(CSl、CS2)通过第一电阻R3电性连接至所述第二LED负载LED2的正向端,所述第二LED负载LED2的负向端通过第二电阻R5电性连接至所述第三控制芯片U3的Drain引脚(D1、D2);所述第一控制芯片Ul的CS引脚(CSl、CS2)进一步电性连接二极管DBl的阴极,所述二极管DBl的阳极电性连接所述第一LED负载LEDI的负向端。所述第二控制芯片U2,Drain引脚(Dl、D2)电性连接所述第一LED负载LEDl的负向端,CS引脚(CSl、CS2)通过第二电阻R5电性连接至所述第三控制芯片U3的Drain引脚(D1、D2),所述第一LED负载LEDl的正向端用于接收所述母线电压Vbus。所述第三控制芯片U3,CS引脚(CS1、CS2)通过第三电阻接地。优选的,所述第二LED负载LED2的负向端与第二电阻R5之间进一步串联有一保护电阻R8,以对第一支路进行保护。
[0042] 优选的,第一LED负载LEDI两端并联有并联的电阻RI以及电容CI,以去除LEDI的纹波;第二LED负载LED2两端并联有并联的电阻R4以及电容C4,以去除LED2的纹波。优选的,二极管DBl两端并联有一隔离电阻R2,以对二极管DBl进行保护,避免其被击穿。
[0043] 所述第一控制芯片Ul、所述第二控制芯片U2以及所述第三控制芯片U3均通过电性连接在相应的Drain引脚上的供电模块(如图3中标号31所示模块)检测相应控制芯片的输入电压,判定相应输入电压大于等于供电模块的预设启动阈值时对应的控制芯片开始工作;开始工作的对应的控制芯片通过对应的CS引脚检测到相应电阻上的输出电压电位变化负反馈至对应的恒流模块(如图3中标号32所示模块),对应的恒流模块生成功率管控制信号,控制对应的功率管的工作阻态,从而控制相应控制芯片输出电流的大小。
[0044] 具体的,当所述母线电压Vbus大于等于第一阈值Vth1时,所述第一控制芯片Ul以及所述第二控制芯片U2判定输入电压大于等于其供电模块的预设启动阈值,所述第一控制芯片Ul和所述第二控制芯片U2开始工作;所述第三控制芯片U3判定输入电压小于其供电模块的预设启动阈值,所述第三控制芯片U3被动导通(相当于导通电阻);所述母线电压Vbus通过所述第一控制芯片Ul给所述第二 LED负载LED2供电,所述母线电压Vbus通过所述第二控制芯片U2给所述第一 LED负载LEDl供电,使得所述第一 LED负载LEDl和所述第二 LED负载LED2并联工作。
[0045] 所述第一控制芯片Ul的CS引脚检测到的所述第一电阻Rl上的输出电压电位由母线电压变化引起的变化负反馈至所述第一控制芯片的恒流模块,所述第一控制芯片Ul的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第一控制芯片Ul的恒流模块内部的功率管的工作阻态,为所述第二 LED负载LED2提供恒定的输出电流。所述第二控制芯片U2的CS引脚检测到的所述第二电阻R2上的输出电压电位由母线电压变化引起的变化负反馈至所述第二控制芯片U2的恒流模块,所述第二控制芯片U2的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第二控制芯片U2的恒流模块内部的功率管的工作阻态,为所述第一 LED负载LEDI提供恒定的输出电流。
[0046] 具体的,当母线电压Vbus大于等于第二阈值Vth2时,所述第一控制芯片Ul关断其内置的功率管停止给所述第二 LED负载LED2供电、所述第二控制芯片U2关断其内置的功率管停止给所述第一 LED负载LEDl供电;所述第三控制芯片U3判定输入电压大于等于其供电模块的预设启动阈值,所述第三控制芯片U3开始给所述第一 LED负载LEDl和所述第二 LED负载LED2供电,使得所述第一LED负载LEDl和所述第二LED负载LED2串联工作;其中,所述第二阈值大于所述第一阈值:VTH2>VTH1。所述第三控制芯片U3的CS引脚检测到的所述第三电阻R6上的输出电压由母线电压变化引起的电位变化负反馈至所述第三控制芯片U3的恒流模块,所述第三控制芯片U3的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第三控制芯片U3的恒流模块内部的功率管的工作阻态,为所述第一 LED负载LEDl和第二 LED负载LED2提供恒定的输出电流。
[0047] 优选的,所述第三控制芯片U3的VD引脚(VD1、VD2)通过第四电阻R7电性连接所述第三控制芯片U3的Drain引脚(D1、D2),所述第三控制芯片U3进一步包括线电压补偿模块(如图3中标号33所示模块);当所述第一LED负载LEDl和所述第二LED负载LED2串联时,所述线电压补偿模块接收所述第三控制芯片U3的VD引脚上通过所述第四电阻R7检测到的外部补偿电流,并根据所述外部补偿电流生成相应的补偿电压,以对输入所述第三控制芯片U3的恒流模块的参考电压进行补偿,从而使第三控制芯片U3得输出电流保持不变。优选的,所述第三控制芯片U3的VD引脚(VD1、VD2)进一步通过滤波电容C7接地;以防止第三控制芯片U3的线电压补偿模块的误检测。
[0048]图4所示系统的工作原理为:
[0049] 当母线电压大于等于第一阈值时,控制芯片U1、U2开始工作,使得LEDl与LED2并联工作。控制芯片Ul通过内部的供电模块检测母线电压变化,决定控制Ul主动工作;Ul内部的恒流模块控制其内部的MOS管的工作状态,从而给LED2提供恒定的电流,使其工作。同理,此时控制芯片U2通过内部的供电模块检测LEDl上的电压变化,控制LEDl恒流工作。此时控制芯片U3通过供电模块检测到其Drain引脚上电压偏小,处于被动工作状态,对电路无贡献。
[0050]当母线电压大于等于第二阈值时(第二阈值大于所述第一阈值),控制芯片U1、U2的CS引脚通过相应的电阻检测到相应LED上电位变大,通过负反馈至控制芯片内部的恒流模块,恒流模块决定Ul、U2中恒流模块内部的MOS管工作状态偏向高阻态区域,此时Ul、U2开始处于被动工作状态,几乎不在输出电流。同时,控制芯片U3通过内部的供电模块检测到其Drain引脚上电压变大(即串联的LED负载上的电压变大),开始主动工作;此时LEDl与LED2处于串联模式。U3内部的恒流模块决定MOS管的工作状态,为串联的LED负载提供恒定的工作电流。
[0051] 在LEDl与LED2正常串联工作状态下,控制芯片U3内部的线电压补偿模块通过外部检测电阻会检测串联的LED负载上的电压变化,获取补偿信号,实时对恒流模块接收到的参考电压进行补偿,调整MOS管的工作阻态,实现输出电流保持不变。
[0052] 本发明所述的线性调光系统,当母线电压大于等于第一阈值时,通过控制芯片实现两串LED灯珠并联工作,并分别通过控制芯片U1、U2实现恒流效果。当输入电压大于等于第二阈值时,通过控制芯片自动切换实现两串LED灯珠串联工作,通过控制芯片U3实现恒流效果。也即,本发明可以自主切换串并联方式以实现调光目的,改善调光效果;本发明的两段式线性调光,相比目前市场上的单段线性调光方式,本发明调光行程大、死区小、调光效果好、整机效率高;相比于目前市场上的多段线性调光方式,本发明灯珠利用率高、调光效果好。同时,与目前市场上现有的线性调光方式相比,本发明增加了线电压补偿功能,改善线性调整率,实现输入电压土 10%波动时,输出电流波动范围控制在土 7 %内,线性调整率优于目前市场上的线性调光解决方式。
[0053] 本发明还提供了一种线性调光方法,采用本发明所述的线性调光系统,方法包括如下步骤:(I)当母线电压大于等于第一阈值时,第一控制芯片和第二控制芯片开始工作,第三控制芯片被动导通,所述母线电压通过所述第一控制芯片给第二 LED负载供电,所述母线电压通过所述第二控制芯片给第一 LED负载供电,使得所述第一 LED负载和第二 LED负载并联;(2)所述第一控制芯片的CS引脚检测到的所述第一电阻上的输出电压电位由母线电压变化引起的变化负反馈至所述第一控制芯片的恒流模块,所述第一控制芯片的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第一控制芯片的恒流模块内部的功率管的工作阻态,为所述第二LED负载提供恒定的输出电流;⑶所述第二控制芯片的CS引脚检测到的所述第二电阻上的输出电压电位由母线电压变化引起的变化负反馈至所述第二控制芯片的恒流模块,所述第二控制芯片的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第二控制芯片的恒流模块内部的功率管的工作阻态,为所述第一LED负载提供恒定的输出电流。其中步骤(2)、(3)的执行无先后顺序。
[0054] 优选的,所述方法进一步包括:当母线电压大于等于第二阈值时,所述第一控制芯片、第二控制芯片不工作,所述第三控制芯片开始给所述第一 LED负载和所述第二 LED负载供电,使得所述第一LED负载和所述第二LED负载串联,其中,所述第二阈值大于所述第一阈值;所述第三控制芯片的CS引脚检测到的所述第三电阻上的输出电压由母线电压变化引起的电位变化负反馈至所述第三控制芯片的恒流模块,所述第三控制芯片的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第三控制芯片的恒流模块内部的功率管的工作阻态,为所述第一LED负载和第二 LED负载提供恒定的输出电流。
[0055] 优选的,所述第三控制芯片的VD引脚通过第四电阻电性连接所述第三控制芯片的Drain引脚,所述第三控制芯片进一步包括线电压补偿模块;当所述第一LED负载和所述第二 LED负载串联时,所述方法进一步包括:所述线电压补偿模块接收所述第三控制芯片的VD引脚上通过所述第四电阻检测到的外部补偿电流,并根据所述外部补偿电流生成相应的补偿电压,以对输入所述第三控制芯片的恒流模块的所述参考电压进行补偿,从而使输出电流保持不变。
[0056]以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种照明装置,包括交流电压源、与交流电压源电连接的整流电路、与所述整流电路电性连接的母线电容,所述交流电压源的交流电压通过所述整流电路输入到所述母线电容上得到母线电压;其特征在于,所述装置还包括:第一控制器、第二控制器、第三控制器、第二 LED负载以及第一 LED负载; 所述第一控制器与所述第二 LED负载串联成第一支路,所述第二控制器与所述第一 LED负载串联成第二支路,所述第一支路与所述第二支路并联后与所述第三控制器串联,所述第一控制器与所述第二 LED负载的公共端电性连接二极管的阴极,所述二极管的阳极电性连接所述第二控制器与所述第一 LED负载的公共端; 当母线电压大于等于第一阈值时,所述母线电压通过第一控制器给第二 LED负载供电,所述母线电压通过第二控制器给第一LED负载供电,所述第三控制器被动导通,使得所述第二 LED负载与所述第一 LED负载并联工作; 当母线电压大于等于第二阈值时,所述第一控制器、第二控制器不工作,所述第三控制器开始给所述第一LED负载和所述第二LED负载供电,所述第一LED负载、所述二极管、所述第二 LED负载以及所述第三控制器构成串联电路,使得所述第二 LED负载与所述第一 LED负载串联工作,其中,所述第二阈值大于所述第一阈值。
2.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于,所述第一控制器的输入端与所述第一LED负载的正向端用于接收所述母线电压;所述第二 LED负载的负向端与所述第二控制器的输出端耦接至所述第三控制器的输入端。
3.根据权利要求2所述的照明装置,其特征在于, 所述第一控制器检测所述母线电压,当所述母线电压大于等于第一阈值时,所述第一控制器导通其内置的功率管给所述第二 LED负载供电; 所述第二控制器通过所述第一 LED负载检测所述母线电压,当所述母线电压大于等于第一阈值时,所述第二控制器导通其内置的功率管给所述第一 LED负载供电; 所述第三控制器通过所述第二支路检测所述母线电压,当所述母线电压大于等于第一阈值时,所述第三控制器被动导通,使得所述第二 LED负载与所述第一 LED负载并联工作。
4.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于, 所述第一控制器的输入端与所述第一 LED负载的正向端用于接收所述母线电压; 所述第一控制器的输出端通过第一电阻电性连接所述第二 LED负载的正向端,同时通过所述二极管电性连接所述第一 LED负载的负向端; 所述第一 LED负载的负向端进一步电性连接所述第二控制器的输入端; 所述第二 LED负载的负向端与所述第二控制器的输出端通过第二电阻电性连接所述第三控制器的输入端; 所述第三控制器的输出端通过第三电阻接地。
5.根据权利要求4所述的照明装置,其特征在于, 所述第一控制器通过所述第一电阻检测所述母线电压,当所述母线电压大于等于第二阈值时,所述第一控制器关断其内置的功率管停止给所述第二 LED负载供电; 所述第二控制器通过所述第二电阻检测所述母线电压,当所述母线电压大于等于第二阈值时,所述第二控制器关断其内置功率管停止给所述第一 LED负载供电; 所述第三控制器通过所述第三电阻检测所述母线电压,当所述母线电压大于等于所述第二阈值时,所述第三控制器导通其内置的功率管给所述第一 LED负载、第二 LED负载供电,使得第二 LED负载与第一 LED负载串联工作。
6.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于,所述第一控制器、第二控制器、第三控制器均为恒流驱动控制器。
7.如权利要求1所述的照明装置,其特征在于,所述第一控制器、第二控制器、第三控制器均包括:供电模块以及恒流模块; 所述供电模块,用于接收对相应控制器的输入电压,并在所述输入电压大于等于所述供电模块的预设启动阈值时,生成参考电压输入所述恒流模块; 所述恒流模块,用于接收所述参考电压以及相应控制器输出端检测到的输出电压,并根据所述参考电压和所述输出电压的比较结果生成功率管控制信号,控制所述恒流模块内部的功率管的工作阻态,从而控制相应控制器输出电流的大小。
8.根据权利要求7所述的照明装置,其特征在于,所述第三控制器进一步包括:线电压补偿模块; 所述线电压补偿模块,用于接收外部补偿电流,并根据所述外部补偿电流生成相应的补偿电压,以对输入所述恒流模块的所述参考电压进行补偿,从而使所述第三控制器的输出电流保持不变。
9.一种用于线性调光系统的控制芯片,其特征在于,所述控制芯片包括:供电模块以及恒流模块; 所述供电模块,用于接收所述控制芯片的Drain引脚上检测到的对所述控制芯片的输入电压,并在所述输入电压大于等于所述供电模块的预设启动阈值时,生成参考电压输入所述恒流模块; 所述恒流模块,用于接收所述参考电压以及接收所述控制芯片的CS引脚上检测到的输出电压,并根据所述参考电压和所述输出电压的比较结果生成功率管控制信号,控制所述恒流模块内部的功率管的工作阻态,从而控制控制芯片输出电流的大小。
10.根据权利要求9所述的控制芯片,其特征在于,所述控制芯片进一步包括:线电压补偿模块; 所述线电压补偿模块,用于接收所述控制芯片的VD引脚上检测到的外部补偿电流,并根据所述外部补偿电流生成相应的补偿电压,以对输入所述恒流模块的所述参考电压进行补偿,从而使控制芯片输出电流保持不变。
11.一种线性调光系统,包括交流电压源、与所述交流电压源电性连接的整流电路、与所述整流电路电性连接的母线电容,所述交流电压源的交流电压通过所述整流电路输入到所述母线电容上得到母线电压;其特征在于,所述系统包括采用权利要求9所述的控制芯片的第一控制芯片、第二控制芯片、第三控制芯片、第一 LED负载以及第二 LED负载; 所述第一控制芯片,Drain引脚用于接收所述母线电压,CS引脚通过第一电阻电性连接至所述第二 LED负载的正向端,所述第二 LED负载的负向端通过第二电阻电性连接至所述第三控制芯片的Drain引脚; 所述第一控制芯片的CS引脚进一步电性连接二极管的阴极,所述二极管的阳极电性连接所述第一 LED负载的负向端; 所述第二控制芯片,Drain引脚电性连接所述第一 LED负载的负向端,CS引脚通过所述第二电阻电性连接至所述第三控制芯片的Drain引脚,所述第一 LED负载的正向端用于接收所述母线电压; 所述第三控制芯片,CS引脚通过第三电阻接地; 所述第一控制芯片、所述第二控制芯片以及所述第三控制芯片均通过电性连接在相应的Drain引脚上的供电模块检测相应控制芯片的输入电压,判定相应输入电压大于等于供电模块的预设启动阈值时对应的控制芯片开始工作;开始工作的对应的控制芯片通过对应的CS引脚检测到相应电阻上的输出电压电位变化负反馈至对应的恒流模块,对应的恒流模块生成功率管控制信号,控制对应的功率管的工作阻态,从而控制相应控制芯片输出电流的大小。
12.根据权利要求11所述的系统,其特征在于,当所述母线电压大于等于第一阈值时,所述第一控制芯片以及所述第二控制芯片判定输入电压大于等于其供电模块的预设启动阈值,所述第一控制芯片和所述第二控制芯片开始工作,所述第三控制芯片判定输入电压小于其供电模块的预设启动阈值,所述第三控制芯片被动导通,所述母线电压通过所述第一控制芯片给所述第二 LED负载供电,所述母线电压通过所述第二控制芯片给所述第一 LED负载供电,使得所述第一 LED负载和所述第二 LED负载并联; 所述第一控制芯片的CS引脚检测到的所述第一电阻上的输出电压电位由母线电压变化引起的变化负反馈至所述第一控制芯片的恒流模块,所述第一控制芯片的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第一控制芯片的功率管的工作阻态,为所述第二 LED负载提供恒定的输出电流; 所述第二控制芯片的CS引脚检测到的所述第二电阻上的输出电压电位由母线电压变化引起的变化负反馈至所述第二控制芯片的恒流模块,所述第二控制芯片的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第二控制芯片的功率管的工作阻态,为所述第一 LED负载提供恒定的输出电流。
13.根据权利要求11所述的系统,其特征在于,当母线电压大于等于第二阈值时,所述第一控制芯片关断其内置的功率管停止给所述第二 LED负载供电、所述第二控制芯片关断其内置的功率管停止给所述第一 LED负载供电,所述第三控制芯片判定输入电压大于等于其供电模块的预设启动阈值,所述第三控制芯片开始给所述第一 LED负载和所述第二 LED负载供电,使得所述第一LED负载和所述第二LED负载串联; 所述第三控制芯片的CS引脚检测到的所述第三电阻上的输出电压由母线电压变化引起的电位变化负反馈至所述第三控制芯片的恒流模块,所述第三控制芯片的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第三控制芯片的功率管的工作阻态,为所述第一 LED负载和第二LED负载提供恒定的输出电流。
14.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,所述第三控制芯片的VD引脚通过第四电阻电性连接所述第三控制芯片的Drain引脚,所述第三控制芯片进一步包括线电压补偿模块; 当所述第一 LED负载和所述第二 LED负载串联时,所述线电压补偿模块接收所述第三控制芯片的VD引脚上通过所述第四电阻检测到的外部补偿电流,并根据所述外部补偿电流生成相应的补偿电压,以对输入所述第三控制芯片的恒流模块的参考电压进行补偿,从而使输出电流保持不变。
15.—种线性调光方法,采用权利要求11所述的线性调光系统,其特征在于,所述方法包括如下步骤: (1)当母线电压大于等于第一阈值时,第一控制芯片和第二控制芯片开始工作,第三控制芯片被动导通,所述母线电压通过所述第一控制芯片给第二 LED负载供电,所述母线电压通过所述第二控制芯片给第一 LED负载供电,使得所述第一 LED负载和第二 LED负载并联; (2)所述第一控制芯片的CS引脚检测到的所述第一电阻上的输出电压电位由母线电压变化引起的变化负反馈至所述第一控制芯片的恒流模块,所述第一控制芯片的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第一控制芯片的功率管的工作阻态,为所述第二 LED负载提供恒定的输出电流; (3)所述第二控制芯片的CS引脚检测到的所述第二电阻上的输出电压电位由母线电压变化引起的变化负反馈至所述第二控制芯片的恒流模块,所述第二控制芯片的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第二控制芯片的功率管的工作阻态,为所述第一 LED负载提供恒定的输出电流。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括: 当母线电压大于等于第二阈值时,所述第一控制芯片、第二控制芯片不工作,所述第三控制芯片开始给所述第一 LED负载和所述第二 LED负载供电,使得所述第一 LED负载和所述第二LED负载串联,其中,所述第二阈值大于所述第一阈值; 所述第三控制芯片的CS引脚检测到的所述第三电阻上的输出电压由母线电压变化引起的电位变化负反馈至所述第三控制芯片的恒流模块,所述第三控制芯片的恒流模块生成功率管控制信号,控制所述第三控制芯片的功率管的工作阻态,为所述第一 LED负载和第二LED负载提供恒定的输出电流。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述第三控制芯片的VD引脚通过第四电阻电性连接所述第三控制芯片的Drain引脚,所述第三控制芯片进一步包括线电压补偿模块;当所述第一LED负载和所述第二LED负载串联时,所述方法进一步包括: 所述线电压补偿模块接收所述第三控制芯片的VD引脚上通过所述第四电阻检测到的外部补偿电流,并根据所述外部补偿电流生成相应的补偿电压,以对输入所述第三控制芯片的恒流模块的所述参考电压进行补偿,从而使输出电流保持不变。
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