CN108064102A - 一种控制led灯具亮度切换的方法及亮度切换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制LED灯具亮度切换的方法及亮度切换装置。为了达到简化LED灯具的电源与亮度切换设计，在一个实施例中，提供一种控制LED灯具亮度切换的方法，包括：在所述LED灯具内装设的传感器感应到外界源时触发对电连接于该传感器的负载控制电路的激励信号；以及通过所述负载控制电路提升所述LED灯具的工作电流以进行亮度切换。在另一个实施例中，提供一种LED灯具的亮度切换装置。

Description

一种控制LED灯具亮度切换的方法及亮度切换装置
本申请是申请号为201511010625.7、申请日为2015年12月30日、名称为“一种控制LED灯具亮度切换的方法及亮度切换装置”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明主要涉及采用电源改进和负载变化方案实现的控制LED灯具亮度切换的方法，以及实现该方法的亮度切换装置或集成电路。
背景技术
LED光源因其高出光率和低能耗等优点而得到广泛使用。LED光源的工作需要接入合适电源来驱动实现，一般地，在电源的制造和选择上选择开关电源对交流电流进行降压和整流后转换为供LED光源工作的直流电，这样需要对不同的LED灯具设计不同类型的电源，耗费成本且容易出现散热问题。另一方面，为了实现LED灯具的亮度变化转换，又需要设计专门的驱动电路来转换电源供电功率，成本进一步增加。
发明内容
本发明实施例将区别于以往技术解决LED灯具的电源成本和效率问题，在本发明针对LED灯具设计的亮度切换装置实施例中，不使用开关电源转为电力转换装置，直接使用LED光源作为降压电路，为了能将交流电流获取和整流，可在LED光源前端进一步耦合整流电路，技术人员可以使用线性桥式整流电路或者习知的波形翻转电路(例如，负半周翻转电路)来整理外部交流电流，如此，输入给该亮度切换装置的电压可被设置在固定值，从而实现有效控制。
另外，本发明人在前述基础上研究了使用外界源来激励该亮度切换装置的亮度切换。外界源的形式可以是来自人体感应，或者其他外部传感信号，例如声音、光线或红外射线。同时，本发明亮度切换装置中设计了对LED光源的静态工作电流或功率，如此，该静态工作电流可以作为LED光源的待机工作电流(例如，LED光源的低出光率状态)，也可以作为感应外界源的传感器设备的启动电流。按照这种方式，作为降压电路使用的LED光源中将流过较小电流，该较小电流可通过LED光源的压降去提供传感器设备的工作电压。
在一个实施例中，一种控制LED灯具亮度切换的方法包括：在所述LED灯具内装设的传感器感应到外界源时触发对电连接于该传感器的负载控制电路的激励信号；以及通过所述负载控制电路提升所述LED灯具的工作电流以进行亮度切换。
在本实施例中，可通过传感器在感应到外界源信号后启动并输出一个激励信号给负载控制电路一个反向的触发信号，从而使该负载控制电路反向提升LED光源两端的供电电压，以实现LED光源从较低出光率到高出光率的状态转换。
在这种控制LED灯具亮度切换的方法的一个例子里，所述传感器是选用红外热传感器或光电式传感器，所述外界源是触发所述红外热传感器的红外信号或触发所述光电式传感器的光信号。
其中，控制LED灯具亮度切换的方法进一步包括：通过所述LED灯具的LED光源阵列对来自交流电力线的交流电压降压，并通过所述负载控制电路稳压后供给上述传感器工作电压。
在另一个实施例中，一种LED灯具的亮度切换装置是由以下组成：用于感应外界源来触发所述亮度切换的传感器；用于照明的LED光源阵列；和电连接于所述传感器与LED光源阵列之间的负载控制电路，被配置为：接收与该负载控制电路电连接的传感器的激励信号，以及提升所述LED灯具的工作电流以进行亮度切换。在本实施例中，可仅使用以上特征组件，无需使用其他电气组件，也无需使用单片机或数字信号处理器单元来控制亮度切换。
在一种变型中，所述负载控制电路是由稳压器、稳压开关、激励开关、第三电阻、第四电阻和二极管组成，其中所述稳压开关连接至LED光源阵列，又分接至所述稳压器输入端和传感器的供电端。
其中，该负载控制电路的稳压器采用低压差线性稳压器。另外，所述稳压开关和激励开关选用MOS开关实现。
在一个例子里，所述稳压器的输出端分接至两路通路：其中一路通过第四电阻接入所述激励开关，另一路通过第三电阻接入一个LED发光管，所述LED发光管进一步接地设置，其中所述传感器的触发管脚接入所述激励开关以输入激励信号。
在本实施例中，所述LED光源阵列被配置为：对来自交流电力线的交流电压降压，并通过所述负载控制电路稳压后供给上述传感器工作电压。
进一步地，所述LED光源阵列进一步电连接于升压电路，该升压电路被配置为：将来自所述交流电力线的交流电压加以升压，以满足于所述LED光源阵列的排布设置。
其中，所述LED光源阵列并联有用于稳定该LED光源阵列两端电压的旁路稳压电路。
在另一种变型中，所述负载控制电路与传感器之间设有连接至上述LED光源阵列输出端的稳压开关，被配置为切换LED光源阵列的工作电流。
作为该变型的改进，所述负载控制电路是由稳压器、激励开关、第三电阻、第四电阻和二极管组成。稳压开关连接至LED光源阵列的电力通路上，又分接至稳压器输入端和传感器的供电端。
作为进一步改进，所述稳压开关又电连接于稳压器，其中该稳压器的一端设有一个电连接至上述传感器输出端的激励开关，所述稳压器被配置为：通过所述激励开关根据激励信号导通以改变所述稳压开关的导通状态，使得提升所述LED灯具的工作电流。
在前述各个实施例中，这种亮度切换装置可被封装在一个单层集成电路板上，其与LED光源之间可采用插拔方式加以电性耦接。
其中，所述稳压开关和激励开关是以贴片方式装设于LED颗粒基板上，以实现有效散热。
本发明上述实施例采用了线性电压特性，设计了静态工作电流，电网电力线的交流电流通过多个LED光源颗粒降压后提供给传感器合适的工作电压；同时采用负载控制电路反向调整整个LED光源阵列的工作电流，从上述实施例可知，传感器的工作电流为LED光源待机电流的一部分，通过切换该负载控制电路对LED光源的负载大小转换，调整工作电流或功率，以此提升LED灯具的亮度。作为本发明的突出效果，这种亮度切换装置或方法的电路是更为简化和稳定可靠的，并且安装方便，适合推广。
附图说明
图1为本发明LED灯具的亮度切换装置的局部电路原理示意图。
具体实施方式
本发明的突出效果可采用对照附图的方式来详尽体现，本发明的实施例对于LED灯管或普通日光灯管来说是特别有效控制和容易安装实现的。参照图1，在一个实施例中，控制LED灯具(例如，LED灯管)亮度切换的方法包括：
步骤1、在所述LED灯具内装设的传感器10感应到外界源时触发对电连接于该传感器10的负载控制电路的激励信号。其中传感器10通过其触发管脚OUT输入至上述负载控制电路中。如图1所示，负载控制电路的实施例是由稳压器U1、稳压开关Q1、激励开关Q2、第三电阻R3、第四电阻R4和二极管D80组成。其中稳压开关Q1和激励开关Q2可选用MOS开关或其他开关门阵列实现，稳压开关Q1连接至LED光源阵列30的电力通路上，又分接至稳压器U1输入端和传感器10的供电端VCC。该负载控制电路的主要电气组件为稳压器U1，它可采用(例如)低压差线性稳压器(LDO)或类似线性稳压器件/芯片，其输出端分接至两路通路：其中一路通过第四电阻R4接入激励开关Q2，另一路通过第三电阻R3接入LED发光管D80，所述LED发光管D80进一步接地GND设置。传感器10的触发管脚OUT接入所述激励开关Q2以输入激励信号；以及
步骤2、通过所述负载控制电路提升所述LED灯具的工作电流以进行亮度切换。
在这种控制LED灯具亮度切换的方法的一个例子里，所述传感器10是选用红外热传感器或光电式传感器，所述外界源是触发所述红外热传感器的红外信号或触发所述光电式传感器的光信号。技术人员应当懂得使用其他传感器来实现。例如，使用雷达传感器、光感开关等。
其中，上述步骤1进一步包括：通过所述LED灯具的LED光源阵列30对来自交流电力线的交流电压降压，并通过所述负载控制电路稳压后供给上述传感器10以工作电压VCC。
在该例子中，所述LED光源阵列30并联有用于稳定该LED光源阵列30两端电压的旁路稳压电路。其中，为上述负载控制电路中的稳压开关Q1的一端接入第一电阻R1、第二电阻R2和稳压二极管D2，第一电阻R1、第二电阻R2与稳压二极管D2串联在输入给LED光源阵列30的直流电压V+与V-端之间，并进一步接地GND，如此，可将输入给LED光源阵列30的直流电压进行稳压，以通过稳压开关Q1输出给传感器10稳定的工作电压VCC。
进一步地，在上述控制LED灯具亮度切换的方法中，将来自所述交流电力线的交流电压加以升压，以满足于所述LED光源阵列的排布设置。
在该例子中，如图1所示，对于LED灯管来说，LED光源阵列30是以串联形式串接了多个LED发光管(或发光颗粒)，例如共79个LED发光管D1，…,D79，若以串联形式实现的光源阵列可满足在电流一定的情况下，每一LED发光管逐级均等限流，从而输入至稳压开关Q1上的直流电压可被控制在(例如)+12V，满足启动传感器10的工作电压。而对于更多排列的LED发光管，由于输入的直流电压V+的数值限制，则可根据启动电压的要求对该直流电压V+加以升压或降压，例如对于200个LED发光管的情况，可采用将200V的直流电压V+升压至330V。因此可装设一个升压电路20，将直流电压V+加以升压，在其他例子里也可以是降压电路或者线性直流变换电路、隔离变换电路等。
另外作为一种变型，上述步骤1又进一步包括：设置LED光源阵列30的静态工作电流，以确定该LED光源阵列30的较低亮度工作状态。按照上述实施例，稳压器U1的输出端分接至两路通路：其中一路通过第四电阻R4接入激励开关Q2，另一路通过第三电阻R3接入LED发光管D80，所述LED发光管D80进一步接地GND设置。通过第三电阻R3和LED发光管D80的器件特性可设定低电流I1，而通过LED光源阵列30的降压后钳位电压VCC，其对应的输入电流为I2，因此，LED光源阵列30的静态工作电流I0＝I1+I2，在上述实施例中，LED光源阵列30的较低亮度工作状态可以是低出光率状态，也可以是熄灭状态，但其中仍然存在电流。在一个较佳例子里，可通过调节第三电阻R3来间接调整该静态工作电流I0。
而在传感器10接收到外界源之后，管脚OUT将产生激励电压，对应于激励开关Q2和R4对稳压器U1触发，向LED光源阵列30的通路上反馈激励电流I3，从而，在切换出光率状态后，LED光源阵列30的工作电流IOUT＝I1+I2+I3，LED光源阵列30将被点亮或更亮。在一个较佳例子里，可通过调节第四电阻R4来间接调整工作电流IOUT。
进一步地，在上述步骤2中，若传感器10在一个预设时间内未再感测到外界源，或者按照所述预设时间进入待机状态时，管脚OUT将输出截止信号给激励开关Q1，如此，稳压器U1触发的激励电流I3将消失，LED光源阵列30再次回复至低出光率或熄灭状态。
在另一个实施例中，实现上述方法的LED灯具的亮度切换装置是由以下组成：用于感应外界源来触发所述亮度切换的传感器10；用于照明的LED光源阵列30；和电连接于所述传感器10与LED光源阵列30之间的负载控制电路，该负载控制电路被配置为：接收与该负载控制电路电连接的传感器10的激励信号，以及提升所述LED灯具的工作电流以进行亮度切换。
在雷达灯管上的应用
又参照图1，这种亮度切换装置的一个例子可以是雷达灯管或LED雷达灯管，雷达灯管设置有雷达传感器，可通过电磁波方式感应外界源。本实施例可应用于(例如)地下车库等场所。在通常使用环境下，灯具长时间工作在低功率状态，在感应到移动物体时可切换到全功率点亮的状态，并可延时熄灭。
发明人研究和获取了雷达灯管的主要工作特性，并做出改进：可在待机状态时进行小功率的LED光源阵列点亮，功率介于3至5W，在感应到移动物体时进行全功率的LED光源阵列点亮，功率介于12至15W。因此，可通过负载控制电路切换LED光源阵列30的负载大小，从而实现全功率点亮。
如图1所示，作为一种改进，负载控制电路是由稳压器U1、稳压开关Q1、激励开关Q2、第三电阻R3、第四电阻R4和二极管D80组成。其中，稳压开关Q1和激励开关Q2可选用MOS开关或其他开关门阵列实现。稳压开关Q1连接至LED光源阵列30的电力通路上，又分接至稳压器U1输入端和传感器10的供电端VCC。在一个例子里，该负载控制电路的主要电气组件为稳压器U1，它可采用(例如)低压差线性稳压器(LDO)或类似线性稳压器件/芯片，其输出端分接至两路通路：其中一路通过第四电阻R4接入激励开关Q2，另一路通过第三电阻R3接入LED发光管D80，所述LED发光管D80进一步接地GND设置。传感器10的触发管脚OUT接入所述激励开关Q2以输入激励信号。
其中，所述LED光源阵列30被配置为：对来自交流电力线的交流电压降压，并通过所述负载控制电路稳压后供给上述传感器10工作电压VCC。
进一步地，所述LED光源阵列30进一步电连接于升压电路20，该升压电路20被配置为：将来自所述交流电力线的交流电压加以升压，以满足于所述LED光源阵列的排布设置。
其中，LED光源阵列30是以串联形式串接了多个LED发光管(或发光颗粒)，例如共79个LED发光管D1，…,D79，若以串联形式实现的光源阵列可满足在电流一定的情况下，每一LED发光管逐级均等限流，从而输入至稳压开关Q1上的直流电压可被控制在(例如)+12V，满足启动传感器10的工作电压。
而对于更多排列的LED发光管，由于输入的直流电压V+的数值限制，则可根据启动电压的要求对该直流电压V+加以升压或降压，例如对于200个LED发光管的情况，可采用将200V的直流电压V+升压至330V。因此可装设一个升压电路20，将直流电压V+加以升压，在其他例子里也可以是降压电路或者线性直流变换电路、隔离变换电路等。
作为另一种改进，所述负载控制电路与传感器之间设有连接至上述LED光源阵列输出端的稳压开关Q1，被配置为切换LED光源阵列的工作电流。该稳压开关Q1可以独立于上述负载控制电路单独设计，也可以使用常规雷达灯管的亮度切换开关。
在这种改进中，负载控制电路是由稳压器U1、激励开关Q2、第三电阻R3、第四电阻R4和二极管D80组成。稳压开关Q1连接至LED光源阵列30的电力通路上，又分接至稳压器U1输入端和传感器10的供电端VCC。
在一个例子里，该负载控制电路的主要电气组件为稳压器U1，其输出端分接至两路通路：其中一路通过第四电阻R4接入激励开关Q2，另一路通过第三电阻R3接入LED发光管D80，所述LED发光管D80进一步接地GND设置。传感器10的触发管脚OUT接入所述激励开关Q2以输入激励信号。在该例子里，稳压器U1是作为对LED光源阵列30的负载，例如第三电阻R3、第四电阻R4或上述各个LED发光管内阻的切换控制组件。
在上述实施例中，LED发光管D80可选用与LED光源阵列30的各个LED发光管D1，…,D79相同规格的元器件，也可以使用其他二极管器件。
进一步地，所述稳压开关Q1又电连接于稳压器U1，其中该稳压器U1的一端设有一个电连接至上述传感器输出端的激励开关Q2，所述稳压器U1被配置为：通过所述激励开关Q2根据激励信号导通以改变所述稳压开关Q1的导通状态，使得提升所述LED灯具的工作电流。
其中，应首先根据雷达灯管小功率点亮状态(3至5W功率)下，设置LED光源阵列30的静态工作电流，以确定该LED光源阵列30的较低亮度工作状态。按照上述实施例，稳压器U1的输出端分接至两路通路：其中一路通过第四电阻R4接入激励开关Q2，另一路通过第三电阻R3接入LED发光管D80，所述LED发光管D80进一步接地GND设置。通过第三电阻R3和LED发光管D80的器件特性可设定低电流I1，而通过LED光源阵列30的降压后钳位电压VCC，其对应的输入电流为I2，因此，LED光源阵列30的静态工作电流I0＝I1+I2，在上述实施例中，LED光源阵列30的较低亮度工作状态可以是低出光率状态，也可以是熄灭状态，但其中仍然存在电流。在一个较佳例子里，可通过调节第三电阻R3来间接调整该静态工作电流I0。
而在传感器10接收到外界源之后，管脚OUT将产生激励电压，对应于激励开关Q2和R4对稳压器U1触发，向LED光源阵列30的通路上反馈激励电流I3，从而，在切换出光率状态后，LED光源阵列30的工作电流IOUT＝I1+I2+I3，LED光源阵列30将被全功率点亮(12至15W)或更亮。在一个较佳例子里，可通过调节第四电阻R4来间接调整工作电流IOUT。
若传感器10在一个预设时间内未再感测到外界源，或者按照所述预设时间进入待机状态时，管脚OUT将输出截止信号给激励开关Q1，如此，稳压器U1触发的激励电流I3将消失，LED光源阵列30再次回复至低出光率或熄灭状态。
其中，所述稳压开关Q1和激励开关Q2是以贴片方式装设于LED颗粒基板上，以实现有效散热。较佳地，这种亮度切换装置可被封装在一个单层集成电路板上，其与LED光源之间可采用插拔方式加以电性耦接。

Claims (8)

1.一种LED灯具的亮度切换装置，其特征在于，包括：
用于感应外界源来触发所述亮度切换的传感器；
用于照明的LED光源阵列，其中，所述LED光源阵列并联连接有用于稳定该LED光源阵列两端电压的旁路稳压电路，将输入给LED光源阵列的直流电压进行稳压；和
电连接于所述传感器与LED光源阵列之间的负载控制电路，被配置为：
接收与该负载控制电路电连接的传感器的激励信号，以及
提升所述LED灯具的工作电流以进行亮度切换，其中
通过所述传感器在感应到外界源信号后启动并输出所述激励信号给负载控制电路一个反向的触发信号，从而使该负载控制电路反向提升LED光源两端的工作电流，以实现LED光源从较低出光率到高出光率的状态转换。
2.根据权利要求1所述的LED灯具的亮度切换装置，其特征在于，所述旁路稳压电路包括依次串联连接的第一电阻、第二电阻、和稳压二极管。
3.根据权利要求1所述的LED灯具的亮度切换装置，其特征在于，所述LED光源阵列被配置为：对来自交流电力线的交流电压降压，所述负载控制电路进一步被配置为：将所述LED光源阵列降压后的电压进行稳压后向所述传感器提供稳定的工作电压。
4.根据权利要求3所述的LED灯具的亮度切换装置，其特征在于，所述负载控制电路是由稳压器U1、稳压开关Q1、激励开关Q2、第三电阻R3、第四电阻R4和二极管D80组成，其中
稳压开关Q1连接至LED光源阵列(30)的电力通路上，又分接至稳压器U1输入端和传感器(10)的供电端VCC，该负载控制电路的稳压器U1输出端分接至两路通路：其中一路通过第四电阻R4接入激励开关Q2，另一路通过第三电阻R3接入LED发光管D80，所述LED发光管D80进一步接地GND设置，传感器(10)的触发管脚OUT接入所述激励开关Q2以输入激励信号。
5.根据权利要求4所述的LED灯具的亮度切换装置，其特征在于，所述LED光源阵列进一步电连接于升压电路，该升压电路被配置为：将来自交流电力线的交流电压加以升压，以满足于所述LED光源阵列的排布设置。
6.根据权利要求4所述的LED灯具的亮度切换装置，其特征在于，所述稳压开关Q1被配置为切换LED光源阵列的工作电流。
7.根据权利要求5所述的LED灯具的亮度切换装置，其特征在于，所述稳压开关Q1又电连接于稳压器U1，其中该稳压器U1的一端设有一个电连接至上述传感器输出端的激励开关Q2，所述稳压器U1被配置为：通过所述激励开关Q2根据激励信号导通以改变所述稳压开关Q1的导通状态，使得提升所述LED灯具的工作电流。
8.根据权利要求4所述的LED灯具的亮度切换装置，其特征在于，所述稳压开关Q1和激励开关Q2是以贴片方式装设于LED颗粒基板上，以实现有效散热。
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