CN106793249A - 一种高效led驱动电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效LED驱动电源系统，通过该系统，解决了LED驱动智能化程度低，调光性能差，节能程度不高的问题。该系统的驱动模块更加优化，有效的降低了电路成本；并且通过失调电压以修正所述下限值，以使电平的变化与功率开关管实现同步，提高了驱动模块的开关速度，改善LED的工作能效。该系统通过实时检测照明环境，并结合用户需求，确定发光控制参数，实现不同亮度之间的精确调光，可精准满足用户的灯光使用需求。

Description

一种高效LED驱动电源系统
所属技术领域
本发明涉及发光二极管领域，具体涉及一种高效LED驱动电源系统。
背景技术
当前巨量的能源消耗和由此引起的能源短缺、价格上涨等已使得节约能源成为一项十分迫切的任务。各国消耗的能源中很大一部分用于照明。
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)这类型的固态发光元件的应用已经越来越广泛，举凡显示面板中的光源模块、日常生活中的照明装置、公共空间中的指示灯等都已逐渐普及地采用发光二极管作为发光光源。
然而，LED阵列亮度的控制并非简单。实际上，人类眼睛针对光的变化率具有对数类型的响应。因此，为了获得如由人类眼睛感知为线性的亮度变化，采用遵循指数规律的信号驱动LED。
通过PWM调光技术，可以改变LED灯的亮度，从而节省能源。但是现有的调光技术改变LED灯亮度还不是太完善，没有完全考虑多种因素的影响。LED灯的亮度变化受外界因素的影响太剧烈，变化迅速，没有考虑到剧烈变化的亮度变化对人眼的伤害；还有就是LED灯亮度变化受环境影响较大，没有限制LED灯亮度变化的范围，造成LED灯使用寿命大大减小和不必要的能源浪费。
此外，目前LED驱动的控制手段存在智能化程度低、控制不方便等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种高效LED驱动电源系统，通过该系统，解决了LED驱动智能化程度低，调光性能差，节能程度不高的问题。该系统的驱动模块更加优化，有效的降低了电路成本；并且通过失调电压以修正所述下限值，以使电平的变化与功率开关管实现同步，提高了驱动模块的开关速度，改善LED的工作能效。该系统通过实时检测照明环境，并结合用户需求，确定发光控制参数，实现不同亮度之间的精确调光，可精准满足用户的灯光使用需求。
为了实现上述目的，本发明提供一种高效LED驱动电源系统，该系统包括：
照明环境检测模块，用于实时获取LED照明环境信息；
驱动模块，将市电进行变换，用于驱动LED发光；
调光模块，用于根据照明环境或用户需求，对LED的发光度进行调整；
控制模块，协调和控制驱动电源系统各个模块；
其中，所述调光模块包含信号产生电路、第一调光电路以及第二调光电路；信号产生电路根据输入信号产生驱动信号，并根据切换信号使驱动信号在多个状态之间切换；第一调光电路根据驱动信号产生调光信号，调光信号用以调整LED的亮度；当驱动信号由多个状态的第一状态切换为第二状态时，第一调光电路对应的改变调光信号以使LED的亮度由第一亮度调整为第二亮度；第二调光电路根据控制信号调整输入信号而调整调光信号以使LED的亮度介于第一亮度与最低亮度之间，或介于第二亮度与最低亮度之间。
优选的，所述驱动模块包括交直流整流电路，用于将交流市电转换为具有一定电压的直流电；所述交直流整流电路包括依次连接的过流保护单元、共模抑制单元、全桥整流单元以及差模抑制单元。
优选的，所述驱动模块包括电流采样电路、电压采样电路、分压电路、运算放大电路以及隔离输出电路。
优选的，所述驱动模块还包括功率开关管，该功率开关管由一控制单元控制其导通或截止，所述驱动模块设有分时复用端，即CS/ZCD端；当所述分时复用端作为CS端时，若CS电平大于一设定上限值，则所述控制单元适于关闭功率开关管，或作为ZCD端时，若ZCD电平低于一设定下限值，则所述控制单元适于打开功率开关管；以及所述控制单元内还设有失调偏置电路，该失调偏置电路产生失调电压，以修正所述下限值，通过修正下限值能有效的修正功率开关管的导通电压，以使ZCD电平的变化与功率开关管实现同步，提高驱动模块的开关速度，改善了驱动模块的工作效率。
优选的，所述照明环境检测模块采用光敏控制器PS-001。
优选的，所述控制模块包括：信息确定单元，被配置为确定当前时间和LED的外部环境信息；
控制参数确定单元，被配置为根据所述当前时间和外部环境信息，确定发光控制参数，所述发光控制参数包括色温；
发送单元，被配置为将所述发光控制参数发送给所述调光模块，以使所述LED根据所述发光控制参数发光。
优选的，所述控制参数确定单元包括：
第一参数确定子单元，被配置为根据确定的时间信息、外部环境信息，查询第一预置列表，确定LED的色温参数，其中，所述第一预置列表包括：时间信息、外部环境信息与色温参数的对应关系。
优选的，所述控制参数确定单元还包括：
第二参数确定子单元，被配置为根据所述时间信息和所述色温参数，查询第二预置列表，确定所述LED的亮度参数，所述第二预置列表中包括：时间信息、色温信息与光照亮度的对应关系。
优选的，信号产生电路根据所述发光控制参数产生驱动信号，并根据光敏控制器PS-001的实时检测到的照明信息，使驱动信号在多个状态之间切换。
优选的，第一调光电路根据驱动信号产生调光信号，调光信号被提供到发光二极管LED以调整LED的亮度。
优选的，信号产生电路包含滤波电路、电压产生电路以及多段式切换电路。
本发明具有如下优点：(1)解决了LED驱动智能化程度低，调光性能差，节能程度不高的问题；(2)驱动模块更加优化，有效的降低了电路成本；并且通过失调电压以修正所述下限值，以使电平的变化与功率开关管实现同步，提高了驱动模块的开关速度，改善LED的工作能效；(3)通过实时检测照明环境，并结合用户需求，确定发光控制参数，实现不同亮度之间的精确调光，可精准满足用户的灯光使用需求。
附图说明
图1示出了本发明的一种高效LED驱动电源系统的框图；
图2示出了一种LED节能驱动方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了一种高效LED驱动电源系统10，该系统10包括：
照明环境检测模块11，用于实时获取LED照明环境信息；所述照明环境检测模块11采用光敏控制器PS-001。驱动模块13，将市电进行变换，用于驱动LED发光。调光模块12，用于根据照明环境或用户需求，对LED的发光度进行调整；控制模块14，协调和控制驱动电源系统各个模块。
其中，所述调光模块12包含信号产生电路、第一调光电路以及第二调光电路；信号产生电路根据输入信号产生驱动信号，并根据切换信号使驱动信号在多个状态之间切换；第一调光电路根据驱动信号产生调光信号，调光信号用以调整LED的亮度；当驱动信号由多个状态的第一状态切换为第二状态时，第一调光电路对应的改变调光信号以使LED的亮度由第一亮度调整为第二亮度；第二调光电路根据控制信号调整输入信号而调整调光信号以使LED的亮度介于第一亮度与最低亮度之间，或介于第二亮度与最低亮度之间。
所述驱动模块13包括交直流整流电路，用于将交流市电转换为具有一定电压的直流电；所述交直流整流电路包括依次连接的过流保护单元、共模抑制单元、全桥整流单元以及差模抑制单元。
所述驱动模块13包括电流采样电路、电压采样电路、分压电路、运算放大电路以及隔离输出电路。
所述驱动模块13还包括功率开关管，该功率开关管由一控制单元控制其导通或截止，所述驱动模块设有分时复用端，即CS/ZCD端；当所述分时复用端作为CS端时，若CS电平大于一设定上限值，则所述控制单元适于关闭功率开关管，或作为ZCD端时，若ZCD电平低于一设定下限值，则所述控制单元适于打开功率开关管；以及所述控制单元内还设有失调偏置电路，该失调偏置电路产生失调电压，以修正所述下限值，通过修正下限值能有效的修正功率开关管的导通电压，以使ZCD电平的变化与功率开关管实现同步，提高驱动模块的开关速度，改善了驱动模块的工作效率。
所述控制模块14包括：信息确定单元，被配置为确定当前时间和LED的外部环境信息；
控制参数确定单元，被配置为根据所述当前时间和外部环境信息，确定发光控制参数，所述发光控制参数包括色温；
发送单元，被配置为将所述发光控制参数发送给所述调光模块，以使所述LED根据所述发光控制参数发光。
所述控制参数确定单元包括：
第一参数确定子单元，被配置为根据确定的时间信息、外部环境信息，查询第一预置列表，确定LED的色温参数，其中，所述第一预置列表包括：时间信息、外部环境信息与色温参数的对应关系。
所述控制参数确定单元还包括：
第二参数确定子单元，被配置为根据所述时间信息和所述色温参数，查询第二预置列表，确定所述LED的亮度参数，所述第二预置列表中包括：时间信息、色温信息与光照亮度的对应关系。
信号产生电路根据所述发光控制参数产生驱动信号，并根据光敏控制器PS-001的实时检测到的照明信息，使驱动信号在多个状态之间切换。
第一调光电路根据驱动信号产生调光信号，调光信号被提供到发光二极管LED以调整LED的亮度。
信号产生电路包含滤波电路、电压产生电路以及多段式切换电路。
图2示出了一种LED节能驱动方法的流程图，该驱动方法包括如下步骤：
S1.实时检测照明环境信息并确定当前时间；
S2.根据照明环境信息、当前时间以及用户照明需求，确定LED的发光控制参数；
S3.根据所述发光控制参数确定控制信号，根据控制信号产生输入信号，根据输入信号产生驱动信号；
S4.根据驱动信号产生调光信号，调光信号用以调整LED的亮度。
优选的，在S4中，驱动信号根据切换信号在多个状态之间切换，其中当驱动信号由多个状态的第一状态切换为第二状态时，调光信号对应的改变以使LED的亮度由第一亮度调整为第二亮度；其中调光信号更随着控制信号调整输入信号而被调整以使LED的亮度介于第一亮度与最低亮度之间，或介于第二亮度与最低亮度之间。
优选的，在S4中，可从第一亮度模式切换到第二亮度模式，或从第一亮度模式切换到第三亮度模式，又或者可以从第四亮度模式切换到第一亮度模式，也就是说可任意的切换亮度模式。
优选的，在所述S2中，所述发光控制参数包括色温。
优选的，在S2中，所述根据照明环境信息、当前时间以及用户照明需求，确定发光控制参数，包括：
根据确定的时间信息、外部环境信息以及用户照明需求，查询第一预置列表，确定LED的色温参数，其中，所述第一预置列表包括：时间信息、外部环境信息以及用户照明需求与色温参数的对应关系。
优选的，所述根据时间信息、外部环境信息以及用户照明需求，确定发光控制参数，还包括：
根据所述时间信息和所述色温参数，查询第二预置列表，确定所述LED的亮度参数，所述第二预置列表中包括：时间信息、色温信息与光照亮度的对应关系。
优选的，所述驱动方法还包括如下步骤，由驱动模块驱动LED达到一定的发光亮度，其中所述驱动模块包括功率开关管，该功率开关管由一驱动模块控制单元控制其导通或截止，若功率开关管电平大于一设定上限值，则所述控制单元适于关闭功率开关管，若功率开关管电平低于一设定下限值，则所述控制单元适于打开功率开关管；所述驱动模块控制单元内还设有失调偏置电路，该失调偏置电路产生失调电压，以修正所述下限值，通过修正下限值能有效的修正功率开关管的导通电压，提高驱动模块的开关速度，改善了驱动模块的工作效率。
优选的，在S2中，采用如下方式获取用户需求：
在控制模块设置为用户提供人机交互界面，预先设定并存储各种情景模式的具体参数信息，情景模式包括：日间模式与夜间模式，或者休闲模式与工作模式等。不同模式的参数值不同，可以实现不同的效果，以满足用户在不同场景下的使用需求；在每种模式下，可设定的参数类型包括：灯光开关控制参数、灯光亮度与颜色控制参数以及其他相关控制参数；
用户使用移动终端扫描并连接控制模块，具体连接步骤如下：用户移动终端通过BLE模式扫描附近所有的LED设备，根据LED设备的控制模块中的UUID特征值自动判断LED灯光设备并进行连接；
移动终端通过蓝牙方式向LED灯光设备的控制模块发送灯光使用需求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效LED驱动电源系统，该系统包括：
照明环境检测模块，用于实时获取LED照明环境信息；
驱动模块，将市电进行变换，用于驱动LED发光；
调光模块，用于根据照明环境或用户需求，对LED的发光度进行调整；
控制模块，协调和控制驱动电源系统各个模块；
其中，所述调光模块包含信号产生电路、第一调光电路以及第二调光电路；信号产生电路根据输入信号产生驱动信号，并根据切换信号使驱动信号在多个状态之间切换，所述的信号产生电路包含滤波电路、电压产生电路以及多段式切换电路；第一调光电路根据驱动信号产生调光信号，调光信号用以调整LED的亮度；当驱动信号由多个状态的第一状态切换为第二状态时，第一调光电路对应的改变调光信号以使LED的亮度由第一亮度调整为第二亮度；第二调光电路根据控制信号调整输入信号而调整调光信号以使LED的亮度介于第一亮度与最低亮度之间，或介于第二亮度与最低亮度之间。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动模块包括交直流整流电路，用于将交流市电转换为具有一定电压的直流电；所述交直流整流电路包括依次连接的过流保护单元、共模抑制单元、全桥整流单元以及差模抑制单元。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述驱动模块包括电流采样电路、电压采样电路、分压电路、运算放大电路以及隔离输出电路。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述驱动模块还包括功率开关管，该功率开关管由一控制单元控制其导通或截止，所述驱动模块设有分时复用端，即CS/ZCD端；当所述分时复用端作为CS端时，若CS电平大于一设定上限值，则所述控制单元适于关闭功率开关管，或作为ZCD端时，若ZCD电平低于一设定下限值，则所述控制单元适于打开功率开关管；以及所述控制单元内还设有失调偏置电路，该失调偏置电路产生失调电压，以修正所述下限值，通过修正下限值能有效的修正功率开关管的导通电压，以使ZCD电平的变化与功率开关管实现同步，提高驱动模块的开关速度，改善了驱动模块的工作效率。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述照明环境检测模块采用光敏控制器PS-001。
6.如权利要求1-5任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括：信息确定单元，被配置为确定当前时间和LED的外部环境信息；
控制参数确定单元，被配置为根据所述当前时间和外部环境信息，确定发光控制参数，所述发光控制参数包括色温；
发送单元，被配置为将所述发光控制参数发送给所述调光模块，以使所述LED根据所述发光控制参数发光。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制参数确定单元包括：
第一参数确定子单元，被配置为根据确定的时间信息、外部环境信息，查询第一预置列表，确定LED的色温参数，其中，所述第一预置列表包括：时间信息、外部环境信息与色温参数的对应关系。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制参数确定单元还包括：
第二参数确定子单元，被配置为根据所述时间信息和所述色温参数，查询第二预置列表，确定所述LED的亮度参数，所述第二预置列表中包括：时间信息、色温信息与光照亮度的对应关系。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，信号产生电路根据所述发光控制参数产生驱动信号，并根据光敏控制器PS-
001的实时检测到的照明信息，使驱动信号在多个状态之间切换。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，第一调光电路根据驱动信号产生调光信号，调光信号被提供到发光二极管LED以调整LED的亮度。
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TA01 Transfer of patent application right
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Effective date of registration: 20180622

Address after: 528415 Zhongshan, Guangdong Xiaolan Town, Shengfeng Wanning road three Lane 1, four or five, six floor

Applicant after: Zhongshan Merson Lighting Co., Ltd.

Address before: 528415 Guangdong, Zhongshan, Xiaolan Town, 88, Ronghua Middle Road, 88, B 307, 308 room

Applicant before: Guangdong Hong Rui Technology Co., Ltd.

GR01 Patent grant
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Denomination of invention: High-efficiency LED driving power supply system

Effective date of registration: 20190826

Granted publication date: 20180803

Pledgee: Science and Technology Branch of Torch Development Zone of Zhongshan Rural Commercial Bank Co., Ltd.

Pledgor: Zhongshan Merson Lighting Co., Ltd.

Registration number: Y2019980000068

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
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Date of cancellation: 20210827

Granted publication date: 20180803

Pledgee: Science and Technology Branch of Torch Development Zone of Zhongshan Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: ZHONGSHAN CITY MEISEN LIGHTING Co.,Ltd.

Registration number: Y2019980000068