CN107426875A - 一种恒压led灯具组的幅值调光电源 - Google Patents

Abstract

一种恒压LED灯具组的幅值调光电源，其包括一个最大电流信号转换模块，一个与该最大电流信号转换模块电性连接的数模转换模块，一个调光信号输出模块，一个与所述调光信号输出模块及数模转换模块电性连接的信号处理模块，一个当前灯具组电流采样模块，以及一个比较控制输入模块。本发明针对恒压LED灯具组进行幅值调光，其调光电流是根据恒压LED灯具组实时变化的，即恒压LED灯具组的最大调光电流决定了最大电流信号转换模块所输出的PWM信号的占空比与幅值，从而使得该恒压LED灯具组的幅值调光电源的最大调光电流总是与当前LED灯具组的总电流相当，进而使得所述幅值调光电源可以满量程超作用，而不会出现死区的现象。

Description

一种恒压LED灯具组的幅值调光电源

技术领域

本发明涉及一种LED灯具的电源，特别是一种恒压LED灯具组的幅值调光电源。

背景技术

一般的日常生活中，随处都可见到各种照明设备，例如，日光灯、路灯、台灯、艺术灯等。在上述的照明设备中，传统上大部分是以钨丝灯泡做为发光光源。近年来，由于科技日新月异，已利用发光二极管(LED)作为发光来源。甚者，除照明设备外，对于一般交通号志、广告牌、车灯等，亦都改为使用发光二极管作为发光光源。如前所述，使用发光二极管作为发光光源，其好处在于省电，且亮度更大，故于使用上已逐渐普通化。

随着LED灯具的普及，越来越多的场合开始使用LED灯具，但是众所周知的，LED灯具都是由专用的LED电源来提供电力的。同时，随着生活水平的提高，人们需要输出亮度可变的LED灯，因此就需要输出功率可变的LED电源。在现有技术中，可以改变LED灯的输出亮度的输出功率可变的LED电源很多，然而，这些LED电源在某此场合却给用户不太好的用光体验，如在陈列展示照明，如博物馆中，很多用户喜欢用手机或相机去拍摄所展示的物品，但是，现有的输出功率可变的LED电源使得LED灯所提供的光源往往会在手机或相机所拍摄的照片中形成很多的条纹，使得照片失真，从而影响用户的用光体验。

现有技术中，使用调电流的方式来调LED灯的亮度，可以避免所述的相闪，但这种方式通常适用于恒定电流的灯具或灯具组，而对于流经灯具或灯具组的恒定电流值未知的情况，如在一个冰柜或展柜内，客户也不知道用多少灯组成一个灯具组，却只想用一个恒压调光电源去供电，这时因为流过灯具系统的电流是未知的，因此使得使用现有的电流调光方式难以取得有效的调光效果，如当灯具组的总电流大于现有的电流调光方式的最大调光电流时，在超过该最大调光电流时，现有的电流调光方式往往是失效的，即出现死区的现象。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可避免调光失效的恒压LED灯具组的幅值调光电源，以解决上述问题。

一种恒压LED灯具组的幅值调光电源，所述恒压LED灯具组包括在恒定电压下工作的一个灯具或并联连接的多个灯具。所述恒压LED灯具组的幅值调光电源包括一个最大电流信号转换模块，一个与该最大电流信号转换模块电性连接的数模转换模块，一个调光信号输出模块，一个与所述调光信号输出模块及数模转换模块电性连接的信号处理模块，一个当前灯具组电流采样模块，以及一个比较控制输入模块。所述最大电流信号转换模块用于将流过所述恒压LED灯具组的最大电流转换为PWM信号。所述数模转换模块用于将所述最大电流信号转换模块所输出的PWM信号转换为电流参数值Imax输出。所述调光信号输出模块用于输出调光参数值Da。所述信号处理模块用于将电流参数值Imax与调光参数值Da进行相乘以获得调光参考电流值。所述当前灯具组电流采样模块用于采集当前的恒压LED灯具组的总电流值。所述比较控制输入模块用于比较所述调光参考电流值与所述总电流值，并使所述总电流值等于所述调光参考电流值以对所述恒压LED灯具组的输出参数进行调整。

进一步地，所述信号处理模块包括一个MOS管Q3，该MOS管Q3的栅极与调光信号输出模块电性连接，漏极与数模转换模块电性连接，源极接地。

进一步地，所述信号处理模块还包括至少一级RC滤波电路，该RC波滤电路包括一个电阻，和一个电容，所述电阻的一端与MOS管Q3的漏极电性连接，另一端与电容连接，电容的另一端接地，所述信号处理模块的输出端电性连接在所述电阻与电容之间。

进一步地，所述信号处理模块包括第一、第二级RC滤波电路，所述第一级滤波电路包括一个电阻R2和一个电容C4，该电阻R2的一端与MOS管Q3的漏极电性连接，另一端与电容C4连接，电容C4的另一端接地，所述第二级滤波电路包括一个电阻R15和一个电容C6，所述电阻R15的一端连接在所述电阻R2与电容C4之间，另一端与电容C6连接，电容C6的另一端接地，所述信号处理模块的输出端电性连接在所述电阻R15与电容C6之间。

进一步地，所述恒压LED灯具组的幅值调光电源还包括一个调光信号转换模块，所述调光信号转换模块电性连接在所述调光信号输出模块与信号处理模块之间，用于将所述调光信号输出模块输出的信号转换为PWM信号。

进一步地，所述调光信号转换模块与所述调光信号输出模块的功能由一个单片机执行。

进一步地，所述数模转换模块包括一个运算放大器N1A，所述运算放大器N1A的反相输入端与最大电流信号转换模块电性连接，同相输入端与一个基准电压电性连接，正电源端与一个供电电源电性连接，负电源端接地。

进一步地，所述数模转换模块还包括一个电性连接在所述运算放大器N1A上的RC滤波器，所述RC滤波器包括一个电性连接在所述反相输入端与输出端之间的电阻R7，以及一个与该电阻R7并联的电容C1。

进一步地，所述比较控制输入模块包括一个运算放大器N1B，所述运算放大器N1B的同相输入端与当前灯具组电流采样模块电性连接，反相输入端与信号处理模块电性连接。

进一步地，所述比较控制输入模块还包括一个与所述运算放大器N1B的输出端电性连接的控制单元，该控制单元用于根据所述运算放大器N1B的输出对所述恒压LED灯具组的输出参数进行调整。

与现有技术相比，本发明针对恒压LED灯具组进行幅值调光，其调光电流是根据恒压LED灯具组实时变化的，即恒压LED灯具组的最大调光电流决定了最大电流信号转换模块所输出的PWM信号的占空比与幅值，从而使得该恒压LED灯具组的幅值调光电源的最大调光电流总是与当前LED灯具组的总电流相当，进而使得所述幅值调光电源可以满量程超作用，而不会出现死区的现象。

附图说明

以下结合附图描述本发明的实施例，其中：

图1为本发明提供的一种恒压LED灯具组的幅值调光电源的原理框图。

图2为图1的恒压LED灯具组的幅值调光电源的应用电路图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅作为实施例，并不用于限定本发明的保护范围。

请参阅图1及图2，其为本发明所提供的一种恒压LED灯具组的幅值调光电源100的原理框图及应用电路图。所述恒压LED灯具组的幅值调光电源100包括一个最大电流信号转换模块10，一个与该最大电流信号转换模块10电性连接的数模转换模块20，一个调光信号输出模块30，一个与所述调光信号输出模块30及数模转换模块20电性连接的信号处理模块40，一个当前灯具组电流采样模块50，以及一个比较控制输入模块60。可以想到的是，所述恒压LED灯具组的幅值调光电源100还包括其他的一些功能模块，如功率转换模块，功率因数较正模块，整流模块等一般LED电源都所具有电路模块，其应当为本领域技术人员所习知的技术，在此不再赘述。所述恒压LED灯具组可以包括一个独立灯具，也可以为多个独立灯具并联连接在一起，从而形成该灯具组。采用这种并联的方式可以并联很多个灯具，且灯具数量即总功率不是固定的，且该灯具组在恒定的电压下工作。但是，在未使用前，用户是不知道一个灯场需要多少个灯具，也就是组成该灯具组的灯具的数量是不一定，即在使用所述恒压LED灯具组的幅值调光电源100之前，所述恒压灯具组的总功率是未知的。但是，在本发明中，所述恒压灯具组的总功率已经是确定的，即组成灯具组的数量是确定，也就是最大调光电流已经确定了。

所述最大电流信号转换模块10用于将流过所述恒压LED灯具组的最大电流转换为PWM信号。如上所述，在最大调光电流已经确定了的情况下，所述最大电流信号转换模块10将该最大调光电流转换为PWM信号。可以理解的是，将该最大调光电流转换该PWM信号可以使用常规的电子元器件如二极管、三极管来搭建，也可以直接使用集成电路后的单片机。在本实施例中，为了简便，节约成本以及空间，所述最大电流信号转换模块10通过单片机将最大电流转换为PWM信号。至于单片机如何将最大电流转换为PWM信号，其应当为本领域技术人员所习知的单片机技术，在此不再详细说明。

所述数模转换模块20用于将所述最大电流信号转换模块10所输出的PWM信号转换为电流参数值Imax输出。为了达到安规的要求，需要将最大电流信号转换模块10与所述数模转换模块20以及其他功能模块，如信号处理模块50进行电气隔离，因此首先需要将电流信号转换为PWM信号，然后通过诸如光耦来完成信号的传输并电气隔离，最后再将该PWM信号转换为模拟信号。所述数模转换模块20可以由单片机，微处理器等集成电路来完成，也可以在考虑成本的情况下由普通电子元器件自行搭建处理电路。在本实施例中，所述数模转换模块20由普通电子元器件构成，其包括一个运算放大器N1A，所述运算放大器N1A的反相输入端与最大电流信号转换模块10电性连接以接收其转换后的PWM信号，同相输入端与一个基准电压电性连接，正电源端与一个供电电源电性连接，负电源端接地。如上所述，所述最大电流信号转换模块10转换后的PWM信号经过光耦与该运算放大器N1A的反相输入端电性连接。在本实施例中，所述基准电压为5伏。可以想到的是，该基准电压的值是根据需要的不同，如各种电子元器件的规格的不同而不同，因此该基准电压的值是可以变化的。通过所述运算放大器N1A将PWM信号再转换为一个电流信号，即电流参数值Imax输出。为了避免在转换时所产生的噪声干扰到后续的输出，所述数模转换模块20还包括一个电性连接在所述运算放大器N1A上的RC滤波器，所述RC滤波器包括一个电性连接在所述反相输入端与输出端之间的电阻R7，以及一个与该电阻R7并联的电容C1。经过所述RC滤波器的作用，该数模转换模块20所输出的电流参数值Imax值将是一条趋于平直的直线。

所述调光信号输出模块30用于输出调光参数值Da。所述调光信号输出模块30是一个可以进行人机交换的模块，其可以与用户进行通迅，即用户可以根据需要将其所需要的调光值通过该调光信号输出模块30输出。在现有技术中，所述调光信号输出模块30一般为1-10伏调光信号。根据所输入的1-10伏的任意值，即代表一个比例，如1伏对应10％，5伏对应50％。因此，该调光参数值Da就是该比例值。至于所述调光信号输出模块30的具体电路，其应当是现有技术中的调光电源所习知的电路，在此不再详细说明。

所述恒压LED灯具组的幅值调光电源100还包括一个调光信号转换模块70。所述调光信号转换模块70电性连接在所述调光信号输出模块30与信号处理模块40之间，用于将所述调光信号输出模块输出的信号，即调光参数值Da转换为PWM信号。设置所述调光信号转换模块70的原因同样是因为安规的原因，因此需要进行隔离，而通常调光电源中因为成本与空间的限制都使用光耦来隔离，因此就需要把该调光参数值Da首先转换为PWM信号。同所述最大电流信号转换模块10，所述调光信号转换模块70也使用上述的单片机来完成该信号格式的转换。

所述信号处理模块40用于将电流参数值Imax与调光参数值Da进行相乘以获得调光参考电流值，也因此所述模块乘法器40与所述调光信号输出模块30及数模转换模块20的输出电性连接。所述信号处理模块40将电流参数值Imax与调光参数值Da进行相乘，即可以得到用于调整恒压LED灯具组的输出的电流值。所述信号处理模块40可以由单片机，微处理器等集成电路来完成，也可以在考虑成本的情况下由普通电子元器件自行搭建处理电路。在本实施例中，所述信号处理模块40由普通电子元器件构成，其包括一个MOS管Q3，该MOS管Q3的栅极与调光信号输出模块30电性连接，漏极与数模转换模块20电性连接，源极接地。在本实施例中，所述栅极首先与调光信号转换模块60电性连接，然后再与调光信号输出模块30电性连接，以接收其所输出的PWM信号。通过所述PWM信号可以使得所述MOS管Q3在开与关之间切换，同时通过调整该PWM信号的占空比来调整该MOS管Q3的开与关的时长。所述信号处理模块40的输出与该MOS管Q3的漏极电性连接，当该MOS管Q3在开与关的同时，使得电流参数值Imax将与地之间在导通与关断之间切换，而该导通与关断的时长是由所述PWM信号的占空比来控制的，从而达到将电流参数值Imax与调光参数值Da相乘的目的，并把该乘积，即调光参考电流值输出。为了消除该乘积中所夹杂的噪声，所述信号处理模块40还包括至少一级RC滤波电路，该RC波滤电路包括一个电阻，和一个电容，所述电阻的一端与MOS管Q3的漏极电性连接，另一端与电容连接，电容的另一端接地，且此时，所述信号处理模块40的输出端电性连接在所述电阻与电容之间。在本实施例中，所述信号处理模块40包括第一、第二级RC滤波电路.所述第一级滤波电路包括一个电阻R2和一个电容C4，该电阻R2的一端与MOS管Q3的漏极电性连接，另一端与电容C4连接，电容C4的另一端接地，所述第二级滤波电路包括一个电阻R15和一个电容C6，所述电阻R15的一端连接在所述电阻R2与电容C4之间，另一端与电容C6连接，电容C6的另一端接地。所述信号处理模块40的输出端电性连接在所述电阻R15与电容C6之间。

所述当前灯具组电流采样模块50用于采集当前的恒压LED灯具组的总电流值。对于当前灯具组电流采样模块50所使用的采样电路应当为本领域技术人员所习知，其也是比较简单，即在恒压LED灯具组的回路中设置一个电阻Rsense，通过检测通过该电阻Rsense上的电流即可采集到前的恒压LED灯具组的总电流值。

所述比较控制输入模块60用于比较所述调光参考电流值与所述总电流值，并使所述总电流值等于所述调光参考电流值以对所述恒压LED灯具组的输出参数进行调整。所述比较控制输入模块60包括一个运算放大器N1B，以及一个与所述运算放大器N1B的输出端电性连接的控制单元61。所述运算放大器N1B的同相输入端与当前灯具组电流采样模块60电性连接，反相输入端与信号处理模块40电性连接。所述运算放大器N1B可以比较所述调光参考电流值与所述总电流值的大小，并使所述运算放大器N1B的输出趋向于所述调光参考电流值的大小，从而达到调整加载在所述恒压LED灯具组的电流的目的。该控制单元61用于根据所述运算放大器N1B的输出对所述恒压LED灯具组的输出参数进行调整。所述控制单元61可以为一个DC/DC模块，其为现有技术，并可以根据所述运算放大器N1B的输出对加载在所述恒压LED灯具组的电流进行调整从而达到对所述恒压LED灯具组的输出参数进行调整的最终目的。

与现有技术相比，本发明针对恒压LED灯具组进行幅值调光，其调光电流是根据恒压LED灯具组实时变化的，即恒压LED灯具组的最大调光电流决定了最大电流信号转换模块10所输出的PWM信号的占空比与幅值，从而使得该恒压LED灯具组的幅值调光电源100的最大调光电流总是与当前LED灯具组的总电流相当，进而使得所述幅值调光电源100可以满量程超作用，而不会出现死区的现象。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则的内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种恒压LED灯具组的幅值调光电源，所述恒压LED灯具组包括在恒定电压下工作的一个灯具或并联连接的多个灯具，其特征在于：所述恒压LED灯具组的幅值调光电源包括一个最大电流信号转换模块，一个与该最大电流信号转换模块电性连接的数模转换模块，一个调光信号输出模块，一个与所述调光信号输出模块及数模转换模块电性连接的信号处理模块，一个当前灯具组电流采样模块，以及一个比较控制输入模块，所述最大电流信号转换模块用于将流过所述恒压LED灯具组的最大电流转换为PWM信号，所述数模转换模块用于将所述最大电流信号转换模块所输出的PWM信号转换为电流参数值Imax输出，所述调光信号输出模块用于输出调光参数值Da，所述信号处理模块用于将电流参数值Imax与调光参数值Da进行相乘以获得调光参考电流值，所述当前灯具组电流采样模块用于采集当前的恒压LED灯具组的总电流值，所述比较控制输入模块用于比较所述调光参考电流值与所述总电流值，并使所述总电流值等于所述调光参考电流值以对所述恒压LED灯具组的输出参数进行调整。

2.如权利要求1所述的恒压LED灯具的幅值调光电源，其特征在于：所述信号处理模块包括一个MOS管Q3，该MOS管Q3的栅极与调光信号输出模块电性连接，漏极与数模转换模块电性连接，源极接地。

3.如权利要求2所述的恒压LED灯具组的幅值调光电源，其特征在于：所述信号处理模块还包括至少一级RC滤波电路，该RC波滤电路包括一个电阻，和一个电容，所述电阻的一端与MOS管Q3的漏极电性连接，另一端与电容连接，电容的另一端接地，所述信号处理模块的输出端电性连接在所述电阻与电容之间。

4.如权利要求3所述的恒压LED灯具组的幅值调光电源，其特征在于：所述信号处理模块包括第一、第二级RC滤波电路，所述第一级滤波电路包括一个电阻R2和一个电容C4，该电阻R2的一端与MOS管Q3的漏极电性连接，另一端与电容C4连接，电容C4的另一端接地，所述第二级滤波电路包括一个电阻R15和一个电容C6，所述电阻R15的一端连接在所述电阻R2与电容C4之间，另一端与电容C6连接，电容C6的另一端接地，所述信号处理模块的输出端电性连接在所述电阻R15与电容C6之间。

5.如权利要求2所述的恒压LED灯具组的幅值调光电源，其特征在于：所述恒压LED灯具组的幅值调光电源还包括一个调光信号转换模块，所述调光信号转换模块电性连接在所述调光信号输出模块与信号处理模块之间，用于将所述调光信号输出模块输出的信号转换为PWM信号。

6.如权利要求5所述的恒压LED灯具组的幅值调光电源，其特征在于：所述调光信号转换模块与所述调光信号输出模块的功能由一个单片机执行。

7.如权利要求1所述的恒压LED灯具组的幅值调光电源，其特征在于：所述数模转换模块包括一个运算放大器N1A，所述运算放大器N1A的反相输入端与最大电流信号转换模块电性连接，同相输入端与一个基准电压电性连接，正电源端与一个供电电源电性连接，负电源端接地。

8.如权利要求1所述的恒压LED灯具组的幅值调光电源，其特征在于：所述数模转换模块还包括一个电性连接在所述运算放大器N1A上的RC滤波器，所述RC滤波器包括一个电性连接在所述反相输入端与输出端之间的电阻R7，以及一个与该电阻R7并联的电容C1。

9.如权利要求1所述的恒压LED灯具组的幅值调光电源，其特征在于：所述比较控制输入模块包括一个运算放大器N1B，所述运算放大器N1B的同相输入端与当前灯具组电流采样模块电性连接，反相输入端与信号处理模块电性连接。

10.如权利要求9所述的恒压LED灯具组的幅值调光电源，其特征在于：所述比较控制输入模块还包括一个与所述运算放大器N1B的输出端电性连接的控制单元，该控制单元用于根据所述运算放大器N1B的输出对所述恒压LED灯具组的输出参数进行调整。