CN106686809B - 一种自适应led调光电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应LED调光电路，所述LED调光电路的输入端与LED驱动电源连接，输出端与LED负载连接；所述LED调光电路接收所述LED驱动电源输出的电源电流和电压，并依据调光控制参数和所述电源电流和电压确定负载电流和电压，且将所述负载电流和电压传输给所述LED负载，用于通过所述负载电流和电压控制所述LED负载调光。本发明扩大了调光电路的应用范围和功能扩展，并可完全消除LED灯光频闪问题。

Description

一种自适应LED调光电路及方法

技术领域

本发明涉及LED照明控制技术领域，尤其涉及一种自适应LED调光电路及方法。

背景技术

LED照明以其功耗低、寿命长、光效高等特点已经逐步普及，并成为主流照明技术，同时由于其响应速度快、发光强度与驱动电流成正比的特性，使得LED调光技术具备了基本了应用条件。目前常用调光LED照明产品的调光功能基本都在LED驱动电源上实现，具有调光功能的LED驱动电源可以通过外部输入控制量来调整其驱动LED的电流和电压，从而实现LED调光功能。

现有LED驱动电源及调光方法存在以下几个显著的问题：

1、驱动电源种类繁多

由于LED照明产品的多样性，LED电源也需要有繁多的规格才能适应各种应用场合。比如额定功率为5W的LED灯具其工作电压通常为16-18V，工作电流在300-350mA；而额定功率20W的LED灯具工作电压则可能是32-36V，工作电流在600-700mA左右。LED电源的参数通常由其硬件决定，因此为了适应不同的灯具，需要各种不同规格的驱动电源。这给LED驱动电源的批量生产和批量采购带来了很大的问题，难以形成规模效应并有效降低成本。

2、调光功能无法后期扩展

由于调光功能一般都在驱动电源上实现，在LED照明工程施工初期如果没有考虑调光功能而使用了无调光功能的驱动电源，则后期只能通过更换带有调光功能的驱动电源才能实现调光。在这种场合，已经安装的驱动电源将无法继续使用，会带来巨大的浪费。

3、现有调光电源较难解决灯光频闪问题

目前的调光电源多通过PWM的方式实现调光功能，PWM技术是通过对LED进行高频率的开关，控制LED开启和关断的时间比例，并利用人眼的视觉残留效应实现调光。但由于其固有的开关特性会导致灯光不连续，在亮度较低时有闪烁感，也不能应用在高速摄像(如需要慢动作回放的运动赛场)的场合。同时高频的开关工作将带来电磁辐射的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种自适应LED调光电路及方法，以扩大调光电路的应用范围和功能扩展，并解决LED频闪问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种自适应LED调光电路，所述LED调光电路的输入端与LED驱动电源连接，输出端与LED负载连接；

所述LED调光电路接收所述LED驱动电源输出的电源电流和电压，并依据调光控制参数和所述电源电流和电压确定负载电流和电压，且将所述负载电流和电压传输给所述LED负载，用于通过所述负载电流和电压控制所述LED负载调光。

第二方面，本发明实施例提供了一种自适应LED调光方法，包括：

LED调光电路接收所述LED驱动电源输出的电源电流和电压；

所述LED调光电路依据调光控制参数和所述电源电流和电压确定负载电流和电压；

所述LED调光电路将所述负载电流和电压传输给所述LED负载，用于通过所述负载电流和电压控制所述LED负载调光。

本发明的有益效果是：本发明提供的自适应LED调光电路及方法，利用调光控制参数配置调光电路，调节电源电路和电压输入电路，满足LED负载调光需要的电流和电压，实现LED的调光。该LED调光电路能够满足不同LED负载的需求，实现批量生产并减低了生产成本，同时，解决了LED低亮度情况下频闪的现象，扩展了LED的应用范围，增强了LED的适应能力。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：

图1是本发明实施例一提供的一种自适应LED调光电路的结构框图；

图2是本发明实施例二提供的一种自适应LED调光电路的结构框图；

图3是本发明实施例二提供的一种自适应LED调光电路的结构框图；

图4是本发明实施例二提供的一种自适应LED调光电路的结构框图；

图5是本发明实施例三提供的一种自适应LED调光方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种自适应LED调光电路的结构框图。如图5所示，该装置包括：LED驱动电源110、LED调光电路120和LED负载130，其中：

LED调光电路120的输入端与LED驱动电源110连接，输出端与LED负载130连接；LED调光电路120接收LED驱动电源110输出的电源电流和电压，并依据调光控制参数和电源电流和电压确定负载电流和电压，且将负载电流和电压传输给LED负载130，用于通过负载电流和电压控制LED负载130调光。

本发明实施例一提供的自适应LED调光电路，根据调光控制参数将驱动电源110输出的电源变换为可对LED负载130实现调光的电源，通过对电源电流和电压的调节能够更好的满足LED的调光需求，扩大调光电路的应用范围和功能扩展，通过电压驱动和电流驱动的按需调节，能够解决LED频闪问题，保证LED在低亮度情况下的稳定工作，增强了LED的适应能力。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种自适应LED调光电路的结构框图。本实施例在上述实施例的基础上进行了优化，在本实施例中，LED调光电路120包括：电源输入电路121、处理器124、开关电源控制电路123和开关变换/整流滤波电路122；其中：

电源输入电路121还与LED驱动电源110和开关变换/整流滤波电路122连接，处理器124还与LED负载130连接；电源输入电路121将LED驱动电源110输出的电流和电压传输给开关变换/整流滤波电路122；处理器124向开关电源控制电路123传输调光控制参数，且开关电源控制电路123根据控制参数调节开关变换/整流滤波电路122；开关变换/整流滤波电路122依据电源电流和电压确定负载电流和电压，且将负载电流和电压传输给LED负载130，用于通过负载电流和电压控制LED负载130调光。

进一步地，如图3所示，LED调光电路120还包括外部接口125，外部接口125与处理器124连接；外部接口125，用于获取根据输出要求设定的调光控制参数，并将设定的调光控制参数的控制指令传输给处理器124；处理器124向开关电源控制电路123传输设定的调光控制参数，且开关电源控制电路123根据调光控制参数调节开关变换/整流滤波电路122；开关变换/整流滤波电路122依据电源电流电和压确定负载电流和电压，且将负载电流和电压传输给LED负载130，用于通过负载电流和电压控制LED负载130调光。特别地，外部接口125接收包括DALI、DMX总线，wifi、蓝牙、zigbee或无线遥控器的控制命令，控制命令包含设定的调光控制参数。调光控制参数，包括：根据LED负载的电压特性和工作温度，获取的调光控制参数；或根据LED负载输出的电流与电压的反馈控制量中较大的控制量进行调整，获取的调光控制参数。

进一步地，LED调光电路首次接入到LED驱动电源110和LED负载130之间，处理器根据输入的LED负载130的电压特性和工作温度确定并存储LED负载130的调光控制参数。

另外，如图4所示，LED调光电路120首次接入到LED驱动电源110和LED负载130之间，处理器124通过电源输入电路获取LED驱动电源110输出的电源电流和电压，获取LED负载130的负载电流和电压，并依据电源输出的电流和电压以及负载电流和电压确定并存储LED负载130的调光控制参数。

本发明实施例二提供的LED调光电路，适用于已经安装或匹配好的LED驱动电源110与LED负载130，将本发明实施例中的调光电路插入到已有的LED驱动电源110和LED负载130之间，通过应用该电路实现对LED的调光控制。在第一次接入到LED驱动电源110和LED负载130之间后，处理器124将首先记录输入电压，并输出调光控制参数给开关电源控制电路123，进一步驱动开关变换/整流滤波电路122，使开关变换/整流滤波电路122处于直通状态；处理器124获取LED驱动电源110输出电流和电压以及LED负载130输出电流和电压，通过分析将电路开关变换/整流滤波电路122直通前后的输入电流和电压以及输出电流和电压，计算出符合该LED负载的调光控制参数并存储下来，实现对LED负载进行自适应调光。可选地，处理器124也可通过外部接口125得到控制指令输出特定的调光控制参数给开关电源控制电路123，进一步驱动开关变换/整流滤波电路122，并输出符合该LED负载130的调光控制参数的电流和电压，实现对LED负载130的调光控制。其中：外部接口125接收包括DALI、DMX总线，wifi、蓝牙、zigbee或无线遥控器的控制命令；本发明可以实现对不同的调光控制指令均可以有效接入到处理器124，处理器124通过对控制信号的格式分析，并与控制方式进行比对，可以实现自动识别控制命令的格式并按照该格式进行控制LED负载。

本发明实施例二提供的LED调光电路，可以应用于多种LED灯具需要选用相同的驱动电源，或者同型号的驱动电源需要驱动多种不同规格LED灯具的场合。在现实应用中，一个照明工程通常需要繁多种类的LED灯具，由于每种LED灯具的规格不同，则必须选用多种不同的驱动电源。工程配置、驱动电源及LED灯具种类繁多，不便于管理及批量生产、批量采购。对于多种LED负载，利用本发明的LED调光电路仅需选取一种规格的驱动电源就可以完成对多种LED负载的调光，当LED驱动电源110输出电流和电压给LED调光电路120，LED调光电路120中的处理器124将根据预设、反馈电路或者外部接口125电路获取的调光控制参数发送给开关电源控制电路123，开关电源控制电路123根据调光控制参数调节开关变换/整流滤波电路122，开关变换/整流滤波电路122调节LED驱动电源110经电源输入电路121输入电流和电压，输出给LED负载130，使LED负载130正常工作，并完成对LED负载130的调光。其中，LED负载130的调光控制参数可以在产品安装前预先写入处理器124中，也可以在产品安装后再写入处理器124，极大的方便了LED驱动电源110与LED负载130的匹配工作，同时，通过反馈电路，实现了对调光控制参数的更新，能够更好的满足LED负载130的调光需要。

实施例三

图3是本发明实施例三提供的一种自适应LED调光方法。该方法适用于LED工作过程中调光的情况，该方法可以由自适应LED调光电路来执行。自适应LED调光电路可以由软件和/或硬件的方式来实现。如图3所示，该方法包括：

步骤110、LED调光电路接收LED驱动电源输出的电源电流和电压。

可选地，LED调光电路包括依次连接的电源输入电路、处理器、开关电源控制电路和开关变换/整流滤波电路；电源输入电路还与LED驱动电源和开关电源控制电路连接，处理器还与LED负载连接；特别地，LED调光电路还包括外部接口，外部接口与处理器连接。

LED调光电路通过调节LED驱动电源输出的电源电流和电压，输出满足LED负载的电流和电压。

步骤120、LED调光电路依据调光控制参数和电源电流和电压确定负载电流和电压。

LED调光电路根据调光控制参数对电源电流和电压进行调节，获得负载需要的电流和电压。

可选地，调光控制参数，包括：根据LED负载的电压特性和工作温度，获取的调光控制参数；或根据LED负载输出的电流与电压的反馈控制量中较大的控制量进行调整，获取的调光控制参数。

可选地，电源输入电路还与LED驱动电源和开关电源控制电路连接，处理器还与LED负载连接；电源输入电路将LED驱动电源输出的电流和电压传输给开关变换/整流滤波电路；处理器向开关电源控制电路传输调光控制参数，且开关电源控制电路根据调光控制参数调节开关变换/整流滤波电路；开关变换/整流滤波电路依据电源电流和电压确定负载电流和电压，且将负载电流和电压传输给LED负载，用于通过负载电流和电压控制LED负载调光。

可选地，外部接口获取根据输出要求设定的调光控制参数，并将设定的调光控制参数的控制指令传输给处理器；处理器向开关电源控制电路传输设定的调光控制参数，且开关电源控制电路根据调光控制参数调节开关变换/整流滤波电路；开关变换/整流滤波电路依据电源电流和电压确定负载电流和电压，且将负载电流和电压传输给LED负载，用于通过负载电流和电压控制LED负载调光。

步骤130、LED调光电路将负载电流和电压传输给LED负载，用于通过负载电流和电压控制LED负载调光。

进一步地，若LED调光电路首次接入到LED驱动电源和LED负载之间，调光方法还包括：处理器根据输入的LED负载的电压特性和工作温度确定并存储LED负载的调光控制参数；或处理器通过电源输入电路获取LED驱动电源输出的电源电流和电压，获取LED负载的负载电流和电压，并依据电源输出的电流和电压以及负载电流和电压确定并存储LED负载的调光控制参数。

本发明通过处理器控制电流电压变换电路，实现设计范围内任意电压、电流的恒定输出，因此可以通过改变LED负载电流和电压的方式进行调光控制，从而避免了传统的PWM开关调光方式所无法避免的频闪问题；也可以广泛应用在对照明效果要求很高的慢动作回放、美术厅、展览会等场合。

本发明实施例三提供的一种自适应LED调光方法，通过处理器发送调光控制参数给开关电源控制电路，开关电源控制电路根据调光控制参数调节开关变换/整流滤波电路，开关变换/整流滤波电路调节LED驱动电源经过电源输入电路输入的电流和电压，输出满足LED负载调光需求的电流和电压，调光控制参数根据不同的LED负载进行相应设置，能够实现对多种LED负载的调光控制扩大调光电路的应用范围和功能扩展，通过驱动电流和电压的按需控制，能够实现在LED低亮度下的调光控制，可以解决LED灯光频闪问题，增强了LED照明的适应能力。

本实施例提供的一种自适应LED调光方法，与本发明任意实施例所提供的自适应LED调光电路属于同一发明构思，可本发明任意实施例所提供的自适应LED调光电路执行，具备相应的功能和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例提供的一种自适应LED调光电路。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种自适应LED调光电路，其特征在于，所述LED调光电路的输入端与LED驱动电源连接，输出端与LED负载连接；

所述LED调光电路接收所述LED驱动电源输出的电源电流和电压，并依据调光控制参数和所述电源电流和电压确定负载电流和电压，且将所述负载电流和电压传输给所述LED负载，用于通过所述负载电流和电压控制所述LED负载调光；

其中，所述LED调光电路包括依次连接的电源输入电路、处理器、开关电源控制电路和开关变换/整流滤波电路；

所述电源输入电路还与所述LED驱动电源和所述开关变换/整流滤波电路连接，所述处理器还与所述LED负载连接；

所述电源输入电路将所述LED驱动电源输出的电流和电压传输给所述开关变换/整流滤波电路；

所述处理器向所述开关电源控制电路传输所述调光控制参数，且所述开关电源控制电路根据所述调光控制参数调节所述开关变换/整流滤波电路；

所述开关变换/整流滤波电路依据所述电源电流和电压确定负载电流和电压，且将所述负载电流和电压传输给所述LED负载，用于通过所述负载电流和电压控制所述LED负载调光；

若所述LED调光电路首次接入到所述LED驱动电源和所述LED负载之间，所述处理器根据输入的LED负载的电压特性和工作温度确定并存储所述LED负载的调光控制参数；或

所述处理器通过所述电源输入电路获取所述LED驱动电源输出的电源电流和电压，获取所述LED负载的负载电流和电压，并依据所述电源输出的电流和电压以及所述负载电流和电压确定并存储所述LED负载的调光控制参数。

2.根据权利要求1所述的调光电路，其特征在于，所述调光控制参数，包括：

根据所述LED负载的电压特性和工作温度，获取的调光控制参数；或

根据所述LED负载输出的电流与电压的反馈控制量中较大的控制量进行调整，获取的调光控制参数。

3.根据权利要求1所述的调光电路，其特征在于，所述LED调光电路还包括外部接口，所述外部接口与所述处理器连接；

所述外部接口，用于获取根据输出要求设定的调光控制参数，并将设定的调光控制参数的控制指令传输给所述处理器；

所述处理器向所述开关电源控制电路传输设定的调光控制参数，且所述开关电源控制电路根据所述调光控制参数调节所述开关变换/整流滤波电路；

所述开关变换/整流滤波电路依据所述电源电流电和压确定负载电流和电压，且将所述负载电流和电压传输给所述LED负载，用于通过所述负载电流和电压控制所述LED负载调光。

4.根据权利要求3所述的调光电路，其特征在于，所述外部接口接收包括DALI、DMX总线，wifi、蓝牙、zigbee或无线遥控器的控制命令，所述控制命令包含设定的调光控制参数。

5.一种自适应LED调光方法，其特征在于，包括：

LED调光电路接收所述LED驱动电源输出的电源电流和电压；

所述LED调光电路依据调光控制参数和所述电源电流和电压确定负载电流和电压；

所述LED调光电路将所述负载电流和电压传输给所述LED负载，用于通过所述负载电流和电压控制所述LED负载调光；

其中，所述LED调光电路包括依次连接的电源输入电路、处理器、开关电源控制电路和开关变换/整流滤波电路；所述电源输入电路还与所述LED驱动电源和所述开关变换/整流滤波电路连接，所述处理器还与所述LED负载连接；

若所述LED调光电路首次接入到所述LED驱动电源和所述LED负载之间，所述调光方法还包括：

所述处理器根据输入的LED负载的电压特性和工作温度确定并存储所述LED负载的调光控制参数；或

所述处理器通过所述电源输入电路获取所述LED驱动电源输出的电源电流和电压，获取所述LED负载的负载电流和电压，并依据所述电源输出的电流和电压以及所述负载电流和电压确定并存储所述LED负载的调光控制参数。

6. 根据权利要求5所述的调光方法，其特征在于，所述调光控制参数，包括：

根据所述LED负载的电压特性和工作温度，获取的调光控制参数；或

根据所述LED负载输出的电流与电压的反馈控制量中较大的控制量进行调整，获取的调光控制参数。

7.根据权利要求5所述的调光方法，其特征在于，所述LED调光电路依据预设的调光控制参数和所述电源电流和电压确定负载电流和电压，包括：

所述电源输入电路还与所述LED驱动电源和所述开关变换/整流滤波电路连接，所述处理器还与所述LED负载连接；

所述电源输入电路将所述LED驱动电源输出的电流和电压传输给所述开关变换/整流滤波电路；

所述处理器向所述开关电源控制电路传输所述调光控制参数，且所述开关电源控制电路根据所述调光控制参数调节所述开关变换/整流滤波电路；

所述开关变换/整流滤波电路依据所述电源电流和电压确定负载电流和电压，且将所述负载电流和电压传输给所述LED负载，用于通过所述负载电流和电压控制所述LED负载调光。

8.根据权利要求5所述的调光方法，其特征在于，所述LED调光电路还包括外部接口，所述外部接口与所述处理器连接；

相应地，所述LED调光电路依据预设的调光控制参数和所述电源电流和电压确定负载电流和电压，包括：

所述外部接口获取根据输出要求设定的调光控制参数，并将设定的调光控制参数的控制指令传输给所述处理器；

所述处理器向所述开关电源控制电路传输设定的调光控制参数，且所述开关电源控制电路根据所述调光控制参数调节所述开关变换/整流滤波电路；

所述开关变换/整流滤波电路依据所述电源电流和电压确定负载电流和电压，且将所述负载电流和电压传输给所述LED负载，用于通过所述负载电流和电压控制所述LED负载调光。