CN108112119A - Led驱动装置及调光系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了LED驱动装置及调光系统。所述LED驱动装置用于驱动LED灯，包括：整流桥；调光接口模块，用于产生第一亮度控制信号和第二亮度控制信号；控制模块，用于根据所述第一亮度控制信号产生第一开关控制信号；以及功率转换模块，用于根据所述第一开关控制信号将直流母线电压转换成直流输出信号，其中，所述调光接口模块根据来自调光器的调光信号，或者来自另一LED驱动装置的第二亮度控制信号产生所述第一亮度控制信号，所述功率转换模块根据所述第一亮度控制信号控制电能传输，从而调节所述LED灯的亮度。该LED驱动装置可以自动识别不同类型的调光器，与现有的0‑10V直流调光器完全兼容，允许多个LED驱动装置共用调光器，同时避免彼此干扰。
Description
技术领域
本发明涉及光源控制技术，更具体地，涉及LED驱动装置及调光系统。
背景技术
在发光二极管(light-emitting diode,LED)用于照明领域时，采用LED调光系统调节亮度以满足用户的个性化需求或者根据环境需要调光以降低能耗。采用LED调光系统可以调整LED的亮度和色温，以达到用户的需求。
LED调光系统例如采用传统的可控硅调光器。然而，可控硅调光器存在维持电流一致性不一的问题，而且各个国家、各个品牌的产品也存在差异，容易出现调光器兼容性的问题。此外，在调光过程中还会出现闪烁等现象。
进一步改进的LED调光系统采用调光器提供调光信号，采用功率转换模块提供直流输出电压，根据调光信号改变流过LED灯的电流实现调光。调光器可以分为多种类型，包括无源调光器、直流有源调光器和脉宽调制(PWM)调光器。无源调光器从外部获得恒定的直流电流，并且采用电位器获得分压以产生直流调光信号。直流有源调光器包括内部的供电电压，并且采用电位器获得分压以产生直流调光信号。PWM调光器包括内部的PWM信号发生器，用于产生PWM信号作为调光信号。该调光信号的占空比用于表征LED亮度。功率转换模块可以适应宽范围的供电电压并且提供稳定的电流，并且可以实现智能调光，因此已经得到广泛的应用。
进一步地，已经开发出调光系统，其中，采用一个调光器控制多个LED驱动装置。例如在学校、商场、体育场等应用场合，在不同的位置分别设置多个LED灯，分别采用不同的LED驱动装置提供电流，从而满足照明需求。
图1示出根据现有技术的LED调光系统的示意性框图。该LED调光系统包括并联的LED驱动装置120和220，分别为LED灯130和230提供驱动电流。调光器110例如是无源型调光器，包括输入端和输出端。调光器110的输入端连接至LED驱动装置120和220，分别获得恒定电流Is1和Is2。调光器110的输出端连接至LED驱动装置120和220，从而提供公共的调光信号Vadj。如上文所述，该调光信号为直流电压信号。
然而，多个LED驱动装置并联时，调光器接收的恒定电流Is1和Is2叠加，使得调光量程明显减小。例如，在总电流增加一倍时，电位器最大调节至1/2位置即达到满量程。甚至由于电流过大使得调光器损坏。进一步地，在实际使用过程中，多个LED驱动装置的上电时序不一致，彼此造成干扰，甚至影响到LED驱动装置的正常工作。
因此，现有的LED调光系统在采用单个调光器控制多个并联的LED驱动装置时仍然存在着调光器与多个LED驱动装置之间以及多个LED驱动装置彼此之间的干扰问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种LED驱动装置及调光系统，其中，多个LED驱动装置分为彼此通信的主机和从机，调光器仅与主机相连接，从而不仅实现单个调光器控制多个LED驱动装置而且抑制多个LED驱动装置之间干扰的技术问题。
根据本发明的第一方面，提供一种LED驱动装置，包括：整流桥，用于将交流输入电压整流以获得直流母线电压；调光接口模块，用于产生第一亮度控制信号和第二亮度控制信号；控制模块，与所述调光接口模块相连接，用于根据所述第一亮度控制信号产生第一开关控制信号；以及功率转换模块，与所述控制模块和LED灯相连接，用于根据所述第一开关控制信号将所述直流母线电压转换成直流输出信号，从而向所述LED灯传输电能，其中，所述调光接口模块根据来自调光器的调光信号，或者来自另一LED驱动装置的第二亮度控制信号产生所述第一亮度控制信号，所述功率转换模块根据所述第一亮度控制信号控制电能传输，从而调节所述LED灯的亮度。
优选地，所述调光接口模块包括：识别模块，用于识别所述LED驱动装置为主机和从机之一；信号传输模块，包括发送模块和接收模块，用于根据识别结果发送和接收所述第二亮度控制信号；以及调光转换模块，与所述识别模块和所述信号传输模块相连接，其中，在所述LED驱动装置为主机时，所述调光转换模块获得所述调光信号，以产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号，所述识别模块使能发送模块且禁用接收模块，以发送所述第二亮度控制信号，在所述LED驱动装置为从机时，所述识别模块禁用发送模块且使能接收模块，以接收所述第二亮度控制信号，所述调光转换模块获得所述第二亮度控制信号，以产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号。
优选地，所述识别模块包括调光信号检测电路，用于根据所述调光信号的检测结果识别所述LED驱动装置是否与连接至所述调光器，从而产生识别信号。
优选地，所述识别模块包括晶体管开关，用于根据所述晶体管开关的导通状态识别所述LED驱动装置为主机和从机之一。
优选地，所述调光转换模块包括：采样模块，用于对调光器产生的调光信号进行采样以获得信号波形和调光数据；以及信号产生模块，用于根据所述信号波形产生第二开关控制信号，以及根据所述调光数据产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号。
优选地，所述调光器为无源调光器，所述调光转换模块还包括：电流产生模块，用于向所述无源调光器提供恒定电流以产生所述调光信号。
优选地，所述电流产生模块包括多个电流支路，每个电流支路包括串联连接的一个电流源和一个开关。
优选地，所述采样模块包括：运算放大器，所述运算放大器的同相输入端接收所述调光信号，反相输入端与输出端连接，以形成跟随器；第一开关和第二开关，所述第一开关的第一端连接在所述运算放大器的所述输出端，所述第二开关的第一端接收所述调光信号，所述第一开关的第二端和所述第二开关的第二端连接至公共的第一节点；第一分压网络和第二分压网络，并联连接在所述第一节点和地之间，分别提供第一采样信号和第二采样信号；以及低通滤波器，连接至所述第二分压网络，对所述第二采样信号进行滤波，其中，所述第一采样信号和所述第二采样信号分别表征所述信号波形和所述调光数据。
优选地，所述第二开关控制信号用于根据所述调光器的类型控制所述第一开关和所述第二开关的开关状态，以及所述电流产生模块的工作状态。
优选地，在识别所述调光器的类型时，所述调光转换模块工作于以下模式之一：第一模式，所述电流产生模块与所述调光器断开，所述第一开关闭合，所述第二开关断开；第二模式，所述电流产生模块向所述调光器提供所述恒定电流，所述第一开关断开，所述第二开关闭合；以及第三模式，所述电流产生模块与所述调光器连接，所述第一开关闭合，所述第二开关断开。
优选地，在识别所述调光器的类型时，所述调光转换模块执行以下操作：如果所述信号产生模块在第一模式和第二模式中的任一个检测到所述调光信号的电压值，则进一步根据所述调光信号的波形特点判断所述调光器为PWM调光器和有源直流调光器之一，如果所述信号产生模块在所述第一模式和所述第二模式中的任一个未检测到所述调光信号的电压值，并且在所述第三模式中检测到所述调光信号的电压值，则判断所述调光器为无源调光器。
优选地，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号中的至少一个为PWM信号，并且所述PWM信号的占空比所述调光数据相一致。
优选地，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号中的至少一个为直流电压信号，并且所述直流电压信号的幅值与所述调光数据相一致。
优选地，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号中的至少一个为数字信号，并且所述数字信号的数值与所述调光数据相一致。
优选地，所述开关为选自双极晶体管和金属氧化物半导体场效应管中的任一种。
优选地，所述功率转换模块具有升压型拓扑、降压型拓扑、升降压型拓扑和反激式拓扑中的任一种。
优选地，所述调光器为选自PWM调光器、0-10V有源直流调光器和0-10V无源调光器中的任一种。
根据本发明的第二方面，提供一种LED调光系统，包括：调光器；LED驱动装置：整流桥，用于将交流输入电压整流以获得直流母线电压；调光接口模块，用于产生第一亮度控制信号和第二亮度控制信号；控制模块，与所述调光接口模块相连接，用于根据所述第一亮度控制信号产生第一开关控制信号；以及功率转换模块，与所述控制模块和LED灯相连接，用于根据所述第一开关控制信号将所述直流母线电压转换成直流输出信号，从而向所述LED灯传输电能，其中，所述调光接口模块根据来自调光器的调光信号，或者来自另一LED驱动装置的第二亮度控制信号产生所述第一亮度控制信号，所述功率转换模块根据所述第一亮度控制信号控制电能传输，从而调节所述LED灯的亮度。
其中，所述多个LED驱动装置包括主机和从机，所述调光器与所述主机相连接以提供所述调光信号，所述主机与所述从机相连接以提供所述第二亮度控制信号。
优选地，所述调光接口模块包括：
识别模块，用于识别所述LED驱动装置为主机和从机之一；
信号传输模块，包括发送模块和接收模块，用于根据识别结果发送和接收所述第二亮度控制信号；以及
调光转换模块，与所述识别模块和所述信号传输模块相连接，
其中，在所述LED驱动装置为主机时，所述调光转换模块获得所述调光信号，以产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号，所述识别模块使能发送模块且禁用接收模块，以发送所述第二亮度控制信号，
在所述LED驱动装置为从机时，所述识别模块禁用发送模块且使能接收模块，以接收所述第二亮度控制信号，所述调光转换模块获得所述第二亮度控制信号，以产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号。
优选地，所述识别模块包括调光信号检测电路，用于根据所述调光信号的检测结果识别所述LED驱动装置是否与连接至所述调光器，从而产生识别信号。
优选地，所述识别模块包括晶体管开关，用于根据所述晶体管开关的导通状态识别所述LED驱动装置为主机和从机之一。
优选地，所述调光转换模块包括：
采样模块，用于对调光器产生的调光信号进行采样以获得信号波形和调光数据；以及
信号产生模块，用于根据所述信号波形产生第二开关控制信号，以及根据所述调光数据产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号。
优选地，所述调光器为无源调光器，所述调光转换模块还包括：
电流产生模块，用于向所述无源调光器提供恒定电流以产生所述调光信号。
优选地，所述电流产生模块包括多个电流支路，每个电流支路包括串联连接的一个电流源和一个开关。
优选地，所述采样模块包括：
运算放大器，所述运算放大器的同相输入端接收所述调光信号，反相输入端与输出端连接，以形成跟随器；
第一开关和第二开关，所述第一开关的第一端连接在所述运算放大器的所述输出端，所述第二开关的第一端接收所述调光信号，所述第一开关的第二端和所述第二开关的第二端连接至公共的第一节点；
第一分压网络和第二分压网络，并联连接在所述第一节点和地之间，分别提供第一采样信号和第二采样信号；以及
低通滤波器，连接至所述第二分压网络，对所述第二采样信号进行滤波，
其中，所述第一采样信号和所述第二采样信号分别表征所述信号波形和所述调光数据。
优选地，所述第二开关控制信号用于根据所述调光器的类型控制所述第一开关和所述第二开关的开关状态，以及所述电流产生模块的工作状态。
优选地，在识别所述调光器的类型时，所述调光转换模块工作于以下模式之一：
第一模式，所述电流产生模块与所述调光器断开，所述第一开关闭合，所述第二开关断开；
第二模式，所述电流产生模块向所述调光器提供所述恒定电流，所述第一开关断开，所述第二开关闭合；以及
第三模式，所述电流产生模块与所述调光器连接，所述第一开关闭合，所述第二开关断开。
优选地，在识别所述调光器的类型时，所述调光转换模块执行以下操作：
如果所述信号产生模块在第一模式和第二模式中的任一个检测到所述调光信号的电压值，则进一步根据所述调光信号的波形特点判断所述调光器为PWM调光器和有源直流调光器之一，
如果所述信号产生模块在所述第一模式和所述第二模式中的任一个未检测到所述调光信号的电压值，并且在所述第三模式中检测到所述调光信号的电压值，则判断所述调光器为无源调光器。
优选地，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号中的至少一个为PWM信号，并且所述PWM信号的占空比所述调光数据相一致。
优选地，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号中的至少一个为直流电压信号，并且所述直流电压信号的幅值与所述调光数据相一致。
优选地，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号中的至少一个为数字信号，并且所述数字信号的数值与所述调光数据相一致。
优选地，所述开关为选自双极晶体管和金属氧化物半导体场效应管中的任一种。
优选地，所述功率转换模块具有升压型拓扑、降压型拓扑、升降压型拓扑和反激式拓扑中的任一种。
优选地，所述调光器为选自PWM调光器、0-10V有源直流调光器和0-10V无源调光器中的任一种。
优选地，所述多个LED驱动装置的调光接口模块彼此连接。
根据本发明实施例的LED驱动装置，包括调光接口模块，从而可以配置为彼此通信的主机和从机，调光器仅与主机相连接以提供调光信号，从机与主机连以获得第二亮度控制信号。该LED驱动装置可以自动识别不同类型的调光器，与现有的0-10V直流调光器完全兼容，不仅实现单个调光器控制多个LED驱动装置而且抑制多个LED驱动装置之间干扰。
在优选的实施例中，该LED驱动装置的调光接口模块包括识别模块，用于识别所述LED驱动装置为主机和从机之一，并且控制信号传输模块为发送模块和接收模块之一。因此，在LED调光系统中，多个LED驱动装置可以具有相同的电路结构。任意一个LED驱动装置都可以作为主机，相对于分别设计主机和从机电路，可以简化电路结构和降低产品的设计和制造成本。
在进一步优选的实施例中，该LED驱动装置中的调光转换模块根据调光信号的波形判断是否向调光器提供恒定电流，根据调光信号中的调光数据产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号。因此，该LED驱动装置可以兼容不同类型的调光器。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出根据现有技术的LED调光系统的示意性框图。
图2示出根据本发明实施例的LED调光系统的示意性框图。
图3示出图2中调光接口模块的示意性框图。
图4示出图3中调光转换模块的的示意性电路图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图2示出根据本发明实施例的LED调光系统的示意性框图。该LED调光系统包括调光器110、LED驱动装置120和220、LED灯130和230。
调光器110根据用户的操作产生调光信号Vadj。调光器110例如是无源型调光器，包括输入端和输出端。调光器110的输入端连接至LED驱动装置120，以获得恒定电流Is1。调光器110的输出端连接至LED驱动装置120，从而提供公共的调光信号Vadj。如上文所述，该调光信号为直流电压信号。
在该调光系统中，LED驱动装置120和220并联连接，分别作为主机和从机。调光器110仅与主机相连接。进一步地，主机根据调光信号产生亮度控制信号，并且将亮度控制信号转发给从机。
LED驱动装置120根据调光信号Vadj改变输出电流的大小或者有效点亮时间。LED灯130作为功率转换模块的负载，连接在LED驱动装置120的两个输出端之间。LED驱动装置120包括整流桥121、功率转换模块122、控制模块124、以及调光接口模块125。该整流桥121从市电电网获得交流输入电压，并且经过整流获得直流母线电压。功率转换模块122将直流母线电压进一步转换成直流输出电压。例如，功率转换模块具有升压型拓扑、降压型拓扑、升降压型拓扑和反激式拓扑中的任一种。调光接口模块125从调光器110接收调光信号Vadj，根据调光信号Vadj进一步产生第一亮度控制信号Vc1和第二亮度控制信号Vc2。进一步地，调光接口模块125将第二亮度控制信号Vc2发送至从机。控制模块124接收亮度控制信号Vc1，根据亮度控制信号Vc1进一步产生开关控制信号Vg。功率转换模块122包括开关管，该开关管的导通状态受到开关控制信号Vg的控制，从而可以调节输出电压、输出电流和占空比中的任一种。由于输出电压、输出电流和占空比中的任一种的变化，LED的亮度、颜色会发生变化。
LED驱动装置220根据第二亮度控制信号Vc2改变输出电流的大小或者有效点亮时间。LED灯230作为功率转换模块的负载，连接在LED驱动装置220的两个输出端之间。LED驱动装置220包括整流桥221、功率转换模块222、控制模块224、以及调光接口模块225。LED驱动装置220的调光接口模块225从LED驱动装置120的调光接口模块125接收第二亮度控制信号Vc2，根据第二亮度控制信号Vc2进一步产生第一亮度控制信号Vc1。控制模块224接收第一亮度控制信号Vc1，根据第一亮度控制信号Vc1进一步产生开关控制信号Vg。功率转换模块222包括开关管，该开关管的导通状态受到开关控制信号Vg的控制。
在该实施例中，LED驱动装置120和220分别作为主机和从机。LED驱动装置120和220例如具有相同的电路结构，在应用状态中，分别配置为主机和从机。LED驱动装置120与调光器110相连接以获得调光信号，LED驱动装置220与LED驱动装置120相连接以获得第二亮度控制信号。在该实施例中，LED调光系统包括一个主机和一个从机，但本发明不限于些。根据本发明实施例的LED调光系统可以包括一个主机和一个或多个从机。所述多个从机均从所述主机获得第二亮度控制信号。
在LED调光系统中，LED驱动装置120在接收到调光信号之后，进一步识别调光信号的类型，以及将调光信号转换成规范类型的第一亮度控制信号和第二亮度控制信号，并且进一步根据第一亮度控制信号获得开关控制信号Vg，从而根据第一亮度控制信号控制LED灯130的亮度。因此，该LED驱动装置120可以兼容不同类型的调光器。LED驱动装置220从LED驱动装置120接收第二亮度控制信号Vc2，并且进一步根据第二亮度控制信号获得开关控制信号Vg，从而根据第二亮度控制信号控制LED灯230的亮度。
在该实施例中，第一亮度控制信号Vc1和第二亮度控制信号Vc2例如是同一个控制信号。在一个实施例中，该控制信号为直流电压信号，其电压幅值表示调光数据。在另一个实施例中，该控制信号为PWM信号，其占空比表示调光数据。
图3示出图2中调光接口模块的示意性框图。调光接口模块125包括识别模块251、调光转换模块252和信号传输模块253。
识别模块251例如包括调光信号检测电路，用于根据调光信号的检测结果产生识别信号Vm。如果检测到调光信号Vadj，则识别信号Vm表示外部连接有调光器110，从而将相应的LED驱动装置识别为主机，以及将调光信号Vadj传送至调光转换模块252。如果未检测到调光信号Vadj，则识别信号Vm表示外部没有连接有调光器110，从而将相应的LED驱动装置识别为从机。
调光转换模块252选择性地接收输入信号。如果LED驱动装置识别为主机，则调光转换模块252接收的输入信号为调光信号Vadj，并且产生第一亮度控制信号Vc1和第二亮度控制信号Vc2，分别用于主机的亮度控制和从机的亮度控制。如果LED驱动装置识别为从机，则调光转换模块252接收的输入信号为来自主机的第二亮度控制信号Vc2，用于从机的亮度控制。第一亮度控制信号Vc1和第二亮度控制信号Vc2可以是同一个控制信号，例如可以是PWM方波信号，也可以是幅值可变的直流电压信号，或者是表示调光数据的数字信号。
信号传输模块253例如包括信号发送和接收电路，用于传输第二亮度控制信号Vc2。如果LED驱动装置识别为主机，则识别信号Vm使能信号发送电路而禁用信号接收电路，从而将信号传输模块253配置为发送模块，将调光转换模块252产生的第二亮度控制信号发送至与主机相连接的所有从机。如果LED驱动装置识别为从机，则识别信号Vm禁用信号发送电路而使能信号接收电路，从而将信号传输模块253配置为接收模块，从主机的信号传输模块253接收第二亮度控制信号Vc2。
在信号传输模块253中，第二亮度控制信号Vc2可以是模拟信号或数字信号。相应地，信号传输模块253的外部连接端口例如是模拟端口或数字端口。在数字端口的情形下，信号传输模块253还包括信号编解码电路，用于处理第二亮度控制信号Vc2。该数字端口例如是串口，或者I2C协议的端口。
在该实施例中，调光接口模块125中的识别模块251根据调光器110的连接状态识别主机和从机，也即，根据调光信号Vadj识别主机和从机。该实施例要求将调光器110人为地连接至一个LED驱动装置120的调光接口模块125上。在替代的实施例中，调光接口模块125中的识别模块251可以包括半导体开关，通过半导体开关的导通和关断识别主机和从机。在该替代的实施例中，调光器110可以连接至多个LED驱动装置120上，仅仅一个LED驱动装置120中的识别模块251中的开关闭合，使得调光器110的调光信号仅仅提供给一个LED驱动装置120。
在该实施例中，多个LED驱动装置并联连接，并且分为彼此通信的主机和从机，调光器仅向主机的调光转换模块提供调光信号，进一步主机向多个从机提供第二亮度控制信号，从而不仅可以实现单个调光器控制多个LED驱动装置，而且可以抑制多个LED驱动装置之间的相互干扰。
图4示出图3中调光转换模块的的示意性电路图。调光转换模块252包括采样模块2521、电流产生模块2522、以及信号产生模块2524。
采样模块2521的第一输入端连接至调光器，以接收调光信号Vadj，第二输入端连接至信号产生模块2524，用于接收开关控制信号Vsw。进一步地，采样模块2521的第一输出端和第二输出端分别连接至信号产生模块2524，并且分别提供第一采样信号Vs1和第二采样信号Vs2。
电流产生模块2522包括多个电流源。电流产生模块2522的输入端连接至信号产生模块2524，用于接收开关控制信号Vsw，从多个电流源中选择一个电流源，输出端提供与该电流源相对应的恒定电流Is。
采样模块2521的第一输入端与电流产生模块2522的输出端可以使用公共端子，并且以分时方式接收调光信号Vadj和提供恒定电流Is。
具体地，采样模块2521包括运算放大器U2、开关K1和K2、电阻R4至R8以及电容。该采样模块2521包括第一输入端和第二输入端，分别接收调光信号Vadj和开关控制信号Vsw，以及第一输出端和第二输出端，分别提供第一采样信号Vs1和第二采样信号Vs2。
运算放大器U2的同相输入端连接至第一输入端，接收调光信号Vadj，反相输入端与输出端连接以形成跟随器。
进一步地，运算放大器U2的输出端和同相输入端分别经由开关K1和K2连接至公共的第一节点。
电阻R4和R5串联连接在第一节点和地之间，组成第一分压网络，二者的中间节点连接至第一输出端，用于提供第一采样信号Vs1。
电阻R6和R7串联连接在第一节点和地之间，组成第二分压网络，二者的中间节点，用于提供第二采样信号Vs2。
电阻R8和电容C1组成低通滤波器，连接在电阻R6和R7的中间节点与第二输出端之间，用于对第二采样信号Vs1进行滤波。
开关K1和K2的控制端连接至第二输入端，从而接收开关控制信号Vsw，并且根据开关控制信号Vsw切换闭合和断开状态。
调光转换模块225中的电流产生模块2252包括多个电流源I1至In和多个选择开关J1至Jn，组成多个并联连接的电流支路。每个电流支路包括串联连接的一个电流源和一个开关。在开关导通时，相应的一个电流源提供恒定电流Is。所述多个电流支路的电流源提供的恒定电流不同，在判断为无源调光器的情形下，根据调光器参数将相应的恒定电流施加至调光元件用于产生调光信号。
信号产生模块U1的第一输入端和第二输入端分别接收第一采样信号Vs1和第二采样信号Vs2，第一输出端提供一组开关控制信号Vsw，第二输出端提供第一亮度控制信号Vc1，第三输出端提供第二亮度控制信号Vc2。
在工作过程中，当开关K1闭合，运算放大器U2组成的跟随器工作，该跟随器的输入电压和输出电压一样，当开关K2闭合，调光信号可以直接连接到电阻R4和R6的第一端，此时跟随器被短路。
在检测调光器类型时，信号产生模块2524提供开关控制信号Vsw，从而控制采样模块2521中的开关K1和K2以及电流产生模块2522中的选择开关J1至Jn的开关状态。
当调光器为PWM调光器时，电流产生模块2522断开，开关K1或者开关K2任意一个闭合，电阻R5两端产生第一采样信号Vs1。该第一采样信号Vs1是与PWM调光器输出的调光信号Vadj相位一致、且幅值分压的波形。信号产生模块2524根据第一采样信号Vs1就能判断该状态为PWM调光器。
当调光器为有源直流调光器时，电流产生模块2522断开，开关K1或者开关K2任意一个闭合，电阻R5两端产生第一采样信号Vs1。该第一采样信号Vs1是稳定的直流电压(例如0-10V)，即对调光信号Vadj进行分压获得的波形。信号产生模块2524根据第一采样信号Vs1就能判断该状态为有源直流调光器。
当调光器为无源调光器时，假定调光器暂时未调节。开关K1闭合，开关K2断开。当电流产生模块2522断开时，电阻R5两端电压为0V。当电流产生模块2522提供电流时，电阻R5两端出现电压值。电阻R5两端的电压即第一采样信号Vs1。该第一采样信号Vs1是与电流产生模块2522的电流变化一致的电压信号。信号产生模块2524根据第一采样信号Vs1就能判断该状态为无源调光器。
在检测调光器类型之后，信号产生模块2524提供开关控制信号Vsw，从而控制采样模块2521中的开关K1和K2以及电流产生模块2522中的选择开关J1至Jn的开关状态。优选地，当调光器为PWM调光器时，电流产生模块2522断开，开关K1断开，开关K2闭合，可以防止跟随器传输方波失真；当调光器为有源直流调光器时，电流产生模块2522断开，开关K1或者开关K2只要任意一个闭合即可；当调光器为无源调光器时，电流产生模块2522提供电流，开关K1闭合开关K2断开。替代地，某些特定场合，开关K1、开关K2和电流产生模块2522的组合方式都可以任意改变。
进一步地，电阻R4和R5组成的第一分压网络与电阻R6和R7组成的第一分压网络并联连接。第一采样信号Vs1和第二采样信号Vs2相对应。第二采样信号Vs2经过低通滤波，用于表征第一采样信号Vs1的平均值。因此，第二采样信号Vs2的幅值可以表征调光信号Vadj的平均值。
在该实施例中，信号产生模块U1可以根据第二采样信号Vs2生成第一亮度控制信号Vc1。例如，根据第二采样信号Vs2的幅值生成相应占空比的PWM信号。因此，信号产生模块将调光信号Vadj转换成规范类型的第一亮度控制信号Vc1，例如PWM信号。
在替代的实施例中，信号产生模块U1可以根据第一采样信号Vs1生成第一亮度控制信号Vc1。例如，根据第一采样信号Vs1的占空比生成相应占空比的PWM信号。
在图4所示的实施例中，描述了LED驱动装置为主机时的工作方式，其中，调光转换模块252的输入端从调光器110接收调光信号Vadj。在替代的实施例中，LED驱动装置可以为从机，并且工作方式与主机大致相同，不同之处仅在于调光转换模块252的输入端从主机的信号传输模块253接收第二亮度控制信号Vc2，以替代调光信号Vadj。在此不再进行详述。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (35)
1.一种LED驱动装置，包括：
整流桥，用于将交流输入电压整流以获得直流母线电压；
调光接口模块，用于产生第一亮度控制信号和第二亮度控制信号；
控制模块，与所述调光接口模块相连接，用于根据所述第一亮度控制信号产生第一开关控制信号；以及
功率转换模块，与所述控制模块和LED灯相连接，用于根据所述第一开关控制信号将所述直流母线电压转换成直流输出信号，从而向所述LED灯传输电能，
其中，所述调光接口模块根据来自调光器的调光信号，或者来自另一LED驱动装置的第二亮度控制信号产生所述第一亮度控制信号，
所述功率转换模块根据所述第一亮度控制信号控制电能传输，从而调节所述LED灯的亮度。
2.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其中，所述调光接口模块包括：
识别模块，用于识别所述LED驱动装置为主机和从机之一；
信号传输模块，包括发送模块和接收模块，用于根据识别结果发送和接收所述第二亮度控制信号；以及
调光转换模块，与所述识别模块和所述信号传输模块相连接，
其中，在所述LED驱动装置为主机时，所述调光转换模块获得所述调光信号，以产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号，所述识别模块使能发送模块且禁用接收模块，以发送所述第二亮度控制信号，
在所述LED驱动装置为从机时，所述识别模块禁用发送模块且使能接收模块，以接收所述第二亮度控制信号，所述调光转换模块获得所述第二亮度控制信号，以产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号。
3.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其中，所述识别模块包括调光信号检测电路，用于根据所述调光信号的检测结果识别所述LED驱动装置是否与连接至所述调光器，从而产生识别信号。
4.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其中，所述识别模块包括晶体管开关，用于根据所述晶体管开关的导通状态识别所述LED驱动装置为主机和从机之一。
5.根据权利要求2所述的LED驱动装置，其中，所述调光转换模块包括：
采样模块，用于对调光器产生的调光信号进行采样以获得信号波形和调光数据；以及
信号产生模块，用于根据所述信号波形产生第二开关控制信号，以及根据所述调光数据产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号。
6.根据权利要求5所述的LED驱动装置，其中，所述调光器为无源调光器，所述调光转换模块还包括：
电流产生模块，用于向所述无源调光器提供恒定电流以产生所述调光信号。
7.根据权利要求6所述的LED驱动装置，其中，所述电流产生模块包括多个电流支路，每个电流支路包括串联连接的一个电流源和一个开关。
8.根据权利要求6所述的LED驱动装置，其中，所述采样模块包括：
运算放大器，所述运算放大器的同相输入端接收所述调光信号，反相输入端与输出端连接，以形成跟随器；
第一开关和第二开关，所述第一开关的第一端连接在所述运算放大器的所述输出端，所述第二开关的第一端接收所述调光信号，所述第一开关的第二端和所述第二开关的第二端连接至公共的第一节点；
第一分压网络和第二分压网络，并联连接在所述第一节点和地之间，分别提供第一采样信号和第二采样信号；以及
低通滤波器，连接至所述第二分压网络，对所述第二采样信号进行滤波，
其中，所述第一采样信号和所述第二采样信号分别表征所述信号波形和所述调光数据。
9.根据权利要求8所述的LED驱动装置，其中，所述第二开关控制信号用于根据所述调光器的类型控制所述第一开关和所述第二开关的开关状态，以及所述电流产生模块的工作状态。
10.根据权利要求9所述的LED驱动装置，其中，在识别所述调光器的类型时，所述调光转换模块工作于以下模式之一：
第一模式，所述电流产生模块与所述调光器断开，所述第一开关闭合，所述第二开关断开；
第二模式，所述电流产生模块向所述调光器提供所述恒定电流，所述第一开关断开，所述第二开关闭合；以及
第三模式，所述电流产生模块与所述调光器连接，所述第一开关闭合，所述第二开关断开。
11.根据权利要求10所述的LED驱动装置，其中，在识别所述调光器的类型时，所述调光转换模块执行以下操作：
如果所述信号产生模块在第一模式和第二模式中的任一个检测到所述调光信号的电压值，则进一步根据所述调光信号的波形特点判断所述调光器为PWM调光器和有源直流调光器之一，
如果所述信号产生模块在所述第一模式和所述第二模式中的任一个未检测到所述调光信号的电压值，并且在所述第三模式中检测到所述调光信号的电压值，则判断所述调光器为无源调光器。
12.根据权利要求11所述的LED驱动装置，其中，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号中的至少一个为PWM信号，并且所述PWM信号的占空比所述调光数据相一致。
13.根据权利要求11所述的LED驱动装置，其中，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号中的至少一个为直流电压信号，并且所述直流电压信号的幅值与所述调光数据相一致。
14.根据权利要求11所述的LED驱动装置，其中，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号中的至少一个为数字信号，并且所述数字信号的数值与所述调光数据相一致。
15.根据权利要求8所述的LED驱动装置，其中，所述开关为选自双极晶体管和金属氧化物半导体场效应管中的任一种。
16.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其中，所述功率转换模块具有升压型拓扑、降压型拓扑、升降压型拓扑和反激式拓扑中的任一种。
17.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其中，所述调光器为选自PWM调光器、0-10V有源直流调光器和0-10V无源调光器中的任一种。
18.一种LED调光系统，包括：
调光器；以及
LED驱动装置，包括：
整流桥，用于将交流输入电压整流以获得直流母线电压；
调光接口模块，用于产生第一亮度控制信号和第二亮度控制信号；
控制模块，与所述调光接口模块相连接，用于根据所述第一亮度控制信号产生第一开关控制信号；以及
功率转换模块，与所述控制模块和LED灯相连接，用于根据所述第一开关控制信号将所述直流母线电压转换成直流输出信号，从而向所述LED灯传输电能，
其中，所述调光接口模块根据来自调光器的调光信号，或者来自另一LED驱动装置的第二亮度控制信号产生所述第一亮度控制信号，
所述功率转换模块根据所述第一亮度控制信号控制电能传输，从而调节所述LED灯的亮度。
其中，所述多个LED驱动装置包括主机和从机，所述调光器与所述主机相连接以提供所述调光信号，所述主机与所述从机相连接以提供所述第二亮度控制信号。
19.根据权利要求18所述的LED驱动装置，其中，所述调光接口模块包括：
识别模块，用于识别所述LED驱动装置为主机和从机之一；
信号传输模块，包括发送模块和接收模块，用于根据识别结果发送和接收所述第二亮度控制信号；以及
调光转换模块，与所述识别模块和所述信号传输模块相连接，
其中，在所述LED驱动装置为主机时，所述调光转换模块获得所述调光信号，以产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号，所述识别模块使能发送模块且禁用接收模块，以发送所述第二亮度控制信号，
在所述LED驱动装置为从机时，所述识别模块禁用发送模块且使能接收模块，以接收所述第二亮度控制信号，所述调光转换模块获得所述第二亮度控制信号，以产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号。
20.根据权利要求18所述的LED驱动装置，其中，所述识别模块包括调光信号检测电路，用于根据所述调光信号的检测结果识别所述LED驱动装置是否与连接至所述调光器，从而产生识别信号。
21.根据权利要求18所述的LED驱动装置，其中，所述识别模块包括晶体管开关，用于根据所述晶体管开关的导通状态识别所述LED驱动装置为主机和从机之一。
22.根据权利要求19所述的LED驱动装置，其中，所述调光转换模块包括：
采样模块，用于对调光器产生的调光信号进行采样以获得信号波形和调光数据；以及
信号产生模块，用于根据所述信号波形产生第二开关控制信号，以及根据所述调光数据产生所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号。
23.根据权利要求22所述的LED驱动装置，其中，所述调光器为无源调光器，所述调光转换模块还包括：
电流产生模块，用于向所述无源调光器提供恒定电流以产生所述调光信号。
24.根据权利要求23所述的LED驱动装置，其中，所述电流产生模块包括多个电流支路，每个电流支路包括串联连接的一个电流源和一个开关。
25.根据权利要求24所述的LED驱动装置，其中，所述采样模块包括：
运算放大器，所述运算放大器的同相输入端接收所述调光信号，反相输入端与输出端连接，以形成跟随器；
第一开关和第二开关，所述第一开关的第一端连接在所述运算放大器的所述输出端，所述第二开关的第一端接收所述调光信号，所述第一开关的第二端和所述第二开关的第二端连接至公共的第一节点；
第一分压网络和第二分压网络，并联连接在所述第一节点和地之间，分别提供第一采样信号和第二采样信号；以及
低通滤波器，连接至所述第二分压网络，对所述第二采样信号进行滤波，
其中，所述第一采样信号和所述第二采样信号分别表征所述信号波形和所述调光数据。
26.根据权利要求24所述的LED驱动装置，其中，所述第二开关控制信号用于根据所述调光器的类型控制所述第一开关和所述第二开关的开关状态，以及所述电流产生模块的工作状态。
27.根据权利要求26所述的LED驱动装置，其中，在识别所述调光器的类型时，所述调光转换模块工作于以下模式之一：
第一模式，所述电流产生模块与所述调光器断开，所述第一开关闭合，所述第二开关断开；
第二模式，所述电流产生模块向所述调光器提供所述恒定电流，所述第一开关断开，所述第二开关闭合；以及
第三模式，所述电流产生模块与所述调光器连接，所述第一开关闭合，所述第二开关断开。
28.根据权利要求27所述的LED驱动装置，其中，在识别所述调光器的类型时，所述调光转换模块执行以下操作：
如果所述信号产生模块在第一模式和第二模式中的任一个检测到所述调光信号的电压值，则进一步根据所述调光信号的波形特点判断所述调光器为PWM调光器和有源直流调光器之一，
如果所述信号产生模块在所述第一模式和所述第二模式中的任一个未检测到所述调光信号的电压值，并且在所述第三模式中检测到所述调光信号的电压值，则判断所述调光器为无源调光器。
29.根据权利要求28所述的LED驱动装置，其中，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号中的至少一个为PWM信号，并且所述PWM信号的占空比所述调光数据相一致。
30.根据权利要求28所述的LED驱动装置，其中，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号中的至少一个为直流电压信号，并且所述直流电压信号的幅值与所述调光数据相一致。
31.根据权利要求28所述的LED驱动装置，其中，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号中的至少一个为数字信号，并且所述数字信号的数值与所述调光数据相一致。
32.根据权利要求25所述的LED驱动装置，其中，所述开关为选自双极晶体管和金属氧化物半导体场效应管中的任一种。
33.根据权利要求18所述的LED驱动装置，其中，所述功率转换模块具有升压型拓扑、降压型拓扑、升降压型拓扑和反激式拓扑中的任一种。
34.根据权利要求18所述的LED驱动装置，其中，所述调光器为选自PWM调光器、0-10V有源直流调光器和0-10V无源调光器中的任一种。
35.根据权利要求18所述的LED调光系统，其中，所述多个LED驱动装置的调光接口模块彼此连接。
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| JP2012034493A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Minebea Co Ltd | 負荷駆動装置 |
| CN105323898A (zh) * | 2014-08-05 | 2016-02-10 | 宁波高新区赛尔富电子有限公司 | 一种无线控制装置、照明系统及控制方法 |
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