CN109831852A - 可实时调节光通量、色温的led光源控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置，其包括输入模块、信号转换模块、检测调控模块及二个或二个以上具有不同色温的发光单元，主要是由输入模块接收输入信号，再通过信号转换模块传送给检测调控模块，以驱动发光单元发光，并由检测调控模块对输入信号进行实时检测，且根据输入信号的变化与内部设定值进行比较，以分别对二个或二个以上具有不同色温的发光单元输出光通量色温控制信号进行调节，从而实现实时光通量、色温功能，并达到高效率控制光通量、色温的目的。

Description

可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置

技术领域

本发明是涉及一种光源控制装置，尤其是涉及一种可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置。

背景技术

随着科技日新月异，人们对照明系统的要求逐渐提升，传统的照明系统通常是在交流市电电源上增设一调光器，再透过该调光器连接单颗或多颗的LED发光组件，藉此调整LED发光组件的光线，但无法满足人们对光线的要求。

现有技术中提供一种可变LED灯具色温的控制模块，其设置有开关模块、温度检测模块、亮度检测模块、电流检测模块、PWM调光模块，此控制模块利用感知到的开关状态、温度、亮度对LED灯具进行控制，虽然可以控制灯具的光线，但是系统复杂、制作成本高、难提升效率与实时性。

又，现有技术中还提供一种LED色温调节控制芯片，其设置有控制单元、检测信号生成单元及驱动单元，透过驱动单元驱动一第一恒流芯片、一第二恒流芯片，但是控制单元是由数十个功率开关组件所构成、检测信号生成单元也是由十个功率开关组件所构成，不仅构造复杂、仍难提升效率与实时性。

综上所述，传统的照明系统已无法满足人们对光线的要求，但是现有技术中的可变LED灯具色温的控制模块、LED色温调节控制芯片，仍然具有构造复杂、制作成本高、提升效率与实时性等不足，因此对制造业者而言，确实有待进一步提供更加解决方案的必要性。

发明内容

有鉴于上述现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置，其构造精简、反应实时，对具有不同色温的发光单元实时光通量、色温，并且高效率控制光通量、色温。

为达成前述目的所采取的主要技术手段是令前述可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置包括：

一输入模块，具有一信号输入端；及

一信号转换模块，与该输入模块连接，用以将交流信号转换成直流信号；

一检测调控模块，与该信号转换模块连接，并与该输入模块的信号输入端连接，且该检测调控模块具有一预设的内部设定值；

二个或二个以上的发光单元，该等发光单元具有不同的色温，并且分别与该检测调控模块连接；

其中，该输入模块的信号输入端接收一输入信号，该检测调控模块根据该输入信号的变化与该默认的内部设定值进行比较，以分别对该等发光单元输出一光通量色温控制信号进行光通量、色温调节。

依据上述构造，本发明可由该输入模块连接一市电电源，并接收该输入信号，再通过该信号转换模块传送给该检测调控模块，该检测调控模块对该输入信号进行实时检测，并根据该输入信号的变化与该内部设定值进行比较，以分别对二个或二个以上具有不同色温的发光单元输出该等光通量色温控制信号进行调节，从而实现实时光通量、色温功能，并达到高效率控制光通量、色温的目的。

优选的，所述检测调控模块包括一调节控制电路、一信号检测电路，该调节控制电路分别与该信号转换模块、该信号检测电路以及该等发光单元连接，该信号检测电路与该输入模块的信号输入端连接，并由该调节控制电路提供该默认的内部设定值；由该信号检测电路根据该输入信号的变化反馈给该调节控制电路，该调节控制电路根据该输入信号的变化与该默认的内部设定值进行比较。

优选的，当该信号检测电路根据该输入信号的变化，该输入信号的变化是指一输入电压信号或相位角的变化，该等光通量色温控制信号分别由一电流信号所构成；该等发光单元是分别由一LED所构成。

优选的，所述检测调控模块的调节控制电路包括一微控制器、一第一开关单元、一第二开关单元；该微控制器具有前述该默认的内部设定值，该检测调控模块的信号检测电路包括一光耦继电器，由该光耦继电器的输入端与该输入模块的信号输入端连接，以及由该光耦继电器的输出端与该微控制器连接；二个或二个以上的发光单元包括一第一发光单元、一第二发光单元，该第一发光单元是与该微控制器的第一开关单元连接，该第二发光单元是与该微控制器的第二开关单元连接，并分别由该微控制器的第一开关单元、第二开关单元输出一第一光通量色温控制信号、一第二光通量色温控制信号。

优选的，所述检测调控模块的信号检测电路更包括一第三开关、一第四开关，且该输入模块的信号输入端设置一调光器，该第三开关分别与该输入模块的信号输入端、该第四开关连接，以及该光耦继电器的输入端连接。

优选的，所述微控制器由一MCU所构成、该第一开关单元由一金氧半场效晶体管所构成、该第二开关单元由一金氧半场效晶体管所构成、该第一发光单元由一发光二极管所构成、该第二发光单元由一发光二极管所构成。

优选的，所述调光器包括一可控硅调光器、该第三开关由一三极管所构成、该第四开关由一三极管所构成。

优选的，所述检测调控模块包括一信号处理电路、一储能电感、一调节电路，该信号处理电路分别与该储能电感、该调节电路连接；二个或二个以上的发光单元包括一第一组发光单元、一第二组光单元，该第一组发光单元、该第二组发光单元与该储能电感连接，并且该信号处理电路通过该调节电路与该第二组发光单元连接。

优选的，所述输入模块的信号输入端设置一调光器，通过该检测调控模块检测该调光器的相位角；该信号处理电路内建有一比较器、一功率开关，该比较器与该功率开关连接，并具有该预设的内部设定值，由该比较器进行比较。

优选的，所述检测调控模块更包括一过压保护电路，该信号处理电路与该过压保护电路连接。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1是本发明的第一较佳实施例的系统架构方块图；

图2是本发明的第二较佳实施例的系统架构方块图；

图3是本发明的第三较佳实施例的电压检测模式的电路图；

图4是本发明的第四较佳实施例的相位检测模式的电路图。

附图标记说明：

100 市电电源

200 调光器

10 输入模块

20 信号转换模块

30 检测调控模块

31 调节控制电路

32 信号检测电路

40 发光单元

以下在实施方式中详细叙述本发明之详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明之技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露之内容、权利要求及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本创作相关之目的及优点。

具体实施方式

以下配合附图及本发明之较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

关于本发明可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置的第一较佳实施例，请参阅图1所示，其包括一输入模块10、一信号转换模块20、一检测调控模块30以及二个或二个以上的发光单元40，在本较佳实施例中该输入模块10具有一信号输入端、一信号输出端，通过该信号输入端接收来自一市电电源(L,N)100的交流信号。

该信号转换模块20与该输入模块10的信号输出端连接，用以将交流信号转换成直流信号，该检测调控模块30与该信号转换模块20连接，并且又与该输入模块10的信号输入端连接，且该检测调控模块30具有一预设的内部设定值。

该等发光单元40具有不同的色温，并且分别与该检测调控模块30连接，当该输入模块10的信号输入端接收一输入信号，则该检测调控模块30根据该输入信号的变化与该默认的内部设定值进行比较，根据该输入信号的变化与该默认的内部设定值的比较结果，由该检测调控模块30分别对该等发光单元40输出一第一光通量色温控制信号、一第二光通量色温控制信号，以进行光通量、色温调节。

必须特别强调的是，在本较佳实施例中，该等发光单元40分别具有不同色温，因此当该检测调控模块30透过该等光通量色温控制信号切换该等发光单元40的色温时，其切换时间相当短，并且接近零秒(S)，而且在切换该等发光单元40的色温时并无混光，以此方式进行调节而提升控制效率。

在本较佳实施例中可进一步提供一调光器200，该调光器200设置在该市电电源(L,N)100与该输入模块10的信号输入端之间，并通过该调光器200提供该输入信号给该输入模块10，当该输入模块10的信号输入端接收到该输入信号，则该检测调控模块30可根据该输入信号的变化与该默认的内部设定值进行比较，再根据该输入信号的变化与该默认的内部设定值的比较结果，由该检测调控模块30分别对该等发光单元40输出该第一光通量色温控制信号、该第二光通量色温控制信号，以进行光通量、色温调节，藉此实现实时光通量、色温功能，并高效率控制该等发光单元40光通量、色温。

关于本发明可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置的第二较佳实施例，请参阅图2所示，本较佳实施例的主要技术内容是与第一较佳实施例大致相同，其差异仅在于本较佳实施例的检测调控模块30包括一调节控制电路31、一信号检测电路32，该调节控制电路31分别与该信号转换模块20、该信号检测电路32以及该等发光单元40连接，该信号检测电路32与该输入模块10的信号输入端连接，并由该调节控制电路31提供该默认的内部设定值。

在本较佳实施例中，由该信号检测电路32根据该输入信号的变化反馈给该调节控制电路31，该调节控制电路31根据该输入信号的变化与该默认的内部设定值进行比较，再根据该输入信号的变化与该默认的内部设定值的比较结果，由该该调节控制电路31分别对该等发光单元40输出该第一光通量色温控制信号、该第二光通量色温控制信号，以进行光通量、色温调节。

进一步的，该信号检测电路32可采用不同方式检测内接或外接的该调光器200的该输入信号的变化(如输入电压或相位角的变化)，反馈给该调节控制电路31，通过对该调节控制电路31的内部设定值进行比较，调节输出给该等发光单元40的输出信号(如电流)大小和多路切换，以控制光通量、色温。

在本较佳实施例中，该输入信号的变化是指一输入电压信号或相位角的变化，该第一光通量色温控制信号、该第二光通量色温控制信号可分别由一电流信号所构成；前述的发光单元40是由一LED所构成。

须说明的是，本发明的检测调控模块30可采用电压或相位检测等多种方式，输入、输出信号的形式可为电压/电流，在本发明的各个较佳实施例的相关说明仅是举例，并非加以限制，在此合先陈明。

关于本发明可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置的第三较佳实施例，请参阅图3所示，本较佳实施例的主要技术内容与前述各个较佳实施例大致相同，惟本较佳实施例中该检测调控模块30是进一步采用一电压检测模式，其中该信号转换模块20至少包括一整流器BD1、一变压器T1，该整流器BD1连接该变压器T1。

该检测调控模块30的调节控制电路31包括一微控制器U3、一第一开关单元Q22、一第二开关单元Q23；该微控制器U3具有一工作电压输入端VDD、一第一控制信号输出端W_COM、一第二控制信号输出端C_COM、一信号侦测端MCU_IN，该微控制器U3具有前述该预设的内部设定值，用以与该信号侦测端MCU_IN侦测的信号做比较；以及

该检测调控模块30的信号检测电路32包括一光耦继电器U20、一第三开关Q20、一第四开关Q21，并由该光耦继电器U20的输入端与该输入模块10的信号输入端(L,N)连接，以及由该光耦继电器U20的输出端与该微控制器U3的信号侦测端MCU_IN、该工作电压输入端VDD连接；在本较佳实施例中当该输入模块10的信号输入端(L,N)设置有该调光器200，则可进一步的令该第三开关Q20分别与该输入模块10的信号输入端(L,N)、正电源V+、该第四开关Q21连接，以及该光耦继电器U20的输入端与正电源V+连接；

在本较佳实施例中二个或二个以上的发光单元40包括一第一发光单元WLED、一第二发光单元CLED，该第一发光单元WLED是与该微控制器U3的第一开关单元Q22连接，该第二发光单元CLED是与该微控制器U3的第二开关单元Q23连接，并分别由该微控制器U3的第一开关单元Q22、第二开关单元Q23输出前述的第一光通量色温控制信号、第二光通量色温控制信号，以分别控制该第一发光单元WLED、该第二发光单元CLED的光通量、色温，在本较佳实施例中该第一发光单元WLED具有暖色色温、该第二发光单元CLED具有冷色色温。

为具体说明前述电压检测模式的应用方式，请再参阅图3所示，其主要应用方式是通过该检测调控模块30的调节控制电路31检测该输入模块10接收到的平切电压，再由该信号转换模块20将一正弦波信号转换成一矩形波信号给该微控制器U3，以控制不同路的发光单元WLED,CLED的输出关断和电流值大小。

当输入电压Vin上电时，该光耦继电器U20的输入端输入正电源V+信号，并通过该光耦继电器U20的输出端给该微控制器U3供电，藉由RCC(Ringing Choke Converter)调光主回路，输出恒定的电流。当该光耦继电器U20闭合时，该微控制器U3的信号侦测端MCU_IN接地DGND，此时因该微控制器U3的信号侦测端MCU_IN输入低电平，则使得该第二开关单元Q23导通、该第二发光单元CLED冷色亮、该第一发光单元WLED暖色不亮。当该光耦继电器U20断开时，该微控制器U3的信号侦测端MCU_IN在一设定时间T(无限接近0S)内接工作电压VDD，此时因该微控制器U3的信号侦测端MCU_IN输入高电平，则使得该第一开关单元Q22导通、该第二发光单元CLED冷色不亮、该第一发光单元WLED暖色亮。

当外接该调光器200，在调光器200最大角度时，该第三开关Q20导通、该第四开关Q21截止，使得光耦继电器U20闭合，此时该第二发光单元CLED冷色回路工作，输出电流等于前级该调光器200驱动的输出电流，该第二发光单元CLED冷色亮；然而，随着该调光器200角度不断减小，输入电压随之减小，直至该第三开关Q20闭合、该第四开关Q21导通，使得该光耦继电器U20断开，此时该第一发光单元WLED暖色回路工作，该第一发光单元WLED暖色亮，从而实现光通量、色温功能。

在本较佳实施例中，该调光器200包括一可控硅调光器、该微控制器U3可由一MCU(Microcontroller)所构成、该第一开关单元Q22可由一金氧半场效晶体管(MOSFET)所构成、该第二开关单元Q23可由一金氧半场效晶体管(MOSFET)所构成、该第三开关Q20可由一三极管所构成、该第四开关Q21可由一三极管所构成、该第一发光单元WLED可由一发光二极管LED所构成、该第二发光单元CLED可由一发光二极管LED所构成。

关于本发明可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置的第四较佳实施例，请参阅图4所示，本较佳实施例的主要技术内容与前述第一、第二较佳实施例大致相同，惟本较佳实施例是进一步由该检测调控模块30采用一相位检测模式，其中该信号转换模块20至少包括一整流器BD1。

该检测调控模块30包括一信号处理电路U1、一储能电感L2、一过压保护电路R3,R4、一调节电路Rcs1,Rcs2，该信号处理电路U1分别与该储能电感L2、过压保护电路R3,R4、该调节电路Rcs1,Rcs2连接，该信号处理电路U1内建有一比较器、一功率开关，该比较器与该功率开关连接，并具有前述该预设的内部设定值，由该比较器进行比较；在本较佳实施例中该信号处理电路U1具有一电源电压输入端VCC、一比较信号输入端CS、一调光信号检测端DIM、一过压信号保护输出端OVP、一第一调节信号输出端D1、一第二调节信号输出端D2；其中该信号处理电路U1的比较信号输入端CS与内建的该比较器连接，该信号处理电路U1通过该过压信号保护输出端OVP与该过压保护电路R3,R4连接，该信号处理电路U1通过该第二调节信号输出端D2与该调节电路Rcs1,Rcs2连接。

在本较佳实施例中二个或二个以上的发光单元40包括一第一组发光单元LED1、一第二组光单元LED2，该第一组发光单元LED1、该第二组发光单元LED2的输入端LED+与该储能电感L2连接，该第一组发光单元LED1的输出端是与该信号处理电路U1的第一调节信号输出端D1连接，该第二组发光单元LED2的输出端是与该信号处理电路U1的第二调节信号输出端D2连接，在本较佳实施例中该信号处理电路U1的第二调节信号输出端D2是通过该调节电路Rcs1,Rcs2的一分压点与该第二组发光单元LED2连接，并分别由该信号处理电路U1的第一调节信号输出端D1、第二调节信号输出端D2调节前述的第一光通量色温控制信号、第二光通量色温控制信号，以分别控制该第一组发光单元LED1、该第二组发光单元LED2的光通量、色温，在本较佳实施例中该第一组发光单元LED1具有暖色色温、该第二组发光单元LED2具有冷色色温。

为具体说明前述电压检测模式的应用方式，请再参阅图4所示，其主要应用方式是通过该检测调控模块30检测前述调光器200的相位角，以调整二个或二个以上的发光单元40不同路第一组发光单元LED1、第二组发光单元LED2的输出关断和电流值大小。

如图4所示，该输入模块10接收到的输入电压Vcc通过启动电阻对电容充电，当输入电压Vcc达到该信号处理电路U1的开启阈值时，该信号处理电路U1开始工作，该信号处理电路U1的比较信号输入端CS连接内部该比较器，通过该比较器将峰值电流与内部该预设的基准设定值(如电压)进行比较，当该信号处理电路U1的比较信号输入端CS电压达到该预设的基准设定值时，该信号处理电路U1内建的功率开关关闭，此时电流流过该储能电感L2的电流从峰值开始往下降，当该储能电感L2的电感电流为零时，该信号处理电路U1再次将内建的功率开关开通，实现输出电流的恒流控制。

该信号处理电路U1的调光信号检测端DIM用在检测该调光器200的相角，以调整输出电流。该信号处理电路U1的过压信号保护输出端OVP通过该过压保护电路R3,R4来检测输出过压保护。该信号处理电路U1的比较信号输入端CS通过设置一侦测器Re感测是否实现混色功能。该信号处理电路U1的第二调节信号输出端D2通过设置该调节电路Rcs1,Rcs2来分别调节该第一组发光单元LED1的暖色和该第二组发光单元LED2的冷色的输出前述的第一光通量色温控制信号Io1、第二光通量色温控制信号Io2(如电流Io1\Io2)。

当外接该调光器200，在该调光器200最大角度时，该第二组发光单元LED2的冷色回路串联的该调节电路Rcs1,Rcs2的分压点电压(Rcs2)大于该信号处理电路U1的第二调节信号输出端D2的该预设的基准设定值(如基准电压Vref),该信号处理电路U1的内部功率开关处在截止状态，该第一组发光单元LED1的暖色回路不工作不亮，此时该第二组发光单元LED2的冷色回路正常工作，输出电流Io2等于前级该调光器200驱动的输出电流Io，该第二组发光单元LED2的冷色亮。

随着该调光器200调节角度不断减小，前级驱动的输出电流随之减小，即该第二组发光单元LED2的冷色回路和该调节电路Rcs1,Rcs2输出电流也在减小，当该调节电路Rcs1,Rcs2的分压点的电压(Rcs2)持续降低到≤该预设的基准设定值(如基准电压Vref)时，该信号处理电路U1内部的比较器进行切换，在一设定时间T(无限接近0S)内，该第二组发光单元LED2的冷色回路关断不亮，此时该第一组发光单元LED1的暖色回路工作，输出电流为Io1，该第一组发光单元LED1的暖色亮。当该调光器200继续减小，该第一组发光单元LED1的暖色回路电流Io1也慢慢变小，直到熄灭。

整个调光过程，当该第二组发光单元LED2冷色电流从设定值Io2减小到Io1时熄灭，而该第一组发光单元LED1暖色开启点亮，电流值从Io1逐渐减小到零。中间不存在任何色温混光的过程。

在本较佳实施例中，该调光器200包括一可控硅调光器、信号处理电路U1可由一集成电路(Integrated Circuit,IC)所构成、该第一组发光单元LED1可由一组发光二极管LED串联所构成、该第二组光单元LED2可由一组发光二极管LED串联所构成。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置，其特征在于，该LED光源控制装置包括：

一输入模块，具有一信号输入端；及

一信号转换模块，与该输入模块连接，用以将交流信号转换成直流信号；

一检测调控模块，与该信号转换模块连接，并与该输入模块的信号输入端连接，且该检测调控模块具有一预设的内部设定值；

二个或二个以上的发光单元，该等发光单元具有不同的色温，并且分别与该检测调控模块连接；

其中，该输入模块的信号输入端接收一输入信号，该检测调控模块根据该输入信号的变化与该默认的内部设定值进行比较，以分别对该等发光单元输出一光通量色温控制信号进行光通量、色温调节。

2.根据权利要求1所述的可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置，其特征在于，该检测调控模块包括一调节控制电路、一信号检测电路，该调节控制电路分别与该信号转换模块、该信号检测电路以及该等发光单元连接，该信号检测电路与该输入模块的信号输入端连接，并由该调节控制电路提供该默认的内部设定值；由该信号检测电路根据该输入信号的变化反馈给该调节控制电路，该调节控制电路根据该输入信号的变化与该默认的内部设定值进行比较。

3.根据权利要求2所述的可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置，其特征在于，当该信号检测电路根据该输入信号的变化，该输入信号的变化是指一输入电压信号或相位角的变化，该等光通量色温控制信号分别由一电流信号所构成；该等发光单元是分别由一LED所构成。

4.根据权利要求2或3所述的可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置，其特征在于，该检测调控模块的调节控制电路包括一微控制器、一第一开关单元、一第二开关单元；该微控制器具有前述该默认的内部设定值，该检测调控模块的信号检测电路包括一光耦继电器，由该光耦继电器的输入端与该输入模块的信号输入端连接，以及由该光耦继电器的输出端与该微控制器连接；所述二个或二个以上的发光单元包括一第一发光单元、一第二发光单元，该第一发光单元是与该微控制器的第一开关单元连接，该第二发光单元是与该微控制器的第二开关单元连接，并分别由该微控制器的第一开关单元、第二开关单元输出一第一光通量色温控制信号、一第二光通量色温控制信号。

5.根据权利要求4所述的可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置，其特征在于，该检测调控模块的信号检测电路更包括一第三开关、一第四开关，且该输入模块的信号输入端设置一调光器，该第三开关分别与该输入模块的信号输入端、该第四开关连接，以及该光耦继电器的输入端连接。

6.根据权利要求4所述的可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置，其特征在于，该微控制器由一MCU所构成、该第一开关单元由一金氧半场效晶体管所构成、该第二开关单元由一金氧半场效晶体管所构成、该第一发光单元由一发光二极管所构成、该第二发光单元由一发光二极管所构成。

7.根据权利要求5所述的可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置，其特征在于，该调光器包括一可控硅调光器、该第三开关由一三极管所构成、该第四开关由一三极管所构成。

8.根据权利要求4所述的可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置，其特征在于，该检测调控模块包括一信号处理电路、一储能电感、一调节电路，该信号处理电路分别与该储能电感、该调节电路连接；所述二个或二个以上的发光单元包括一第一组发光单元、一第二组光单元，该第一组发光单元、该第二组发光单元与该储能电感连接，并且该信号处理电路通过该调节电路与该第二组发光单元连接。

9.根据权利要求8所述的可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置，其特征在于，该输入模块的信号输入端设置一调光器，通过该检测调控模块检测该调光器的相位角；该信号处理电路内建有一比较器、一功率开关，该比较器与该功率开关连接，并具有该预设的内部设定值，由该比较器进行比较。

10.根据权利要求9所述的可实时调节光通量、色温的LED光源控制装置，其特征在于，该检测调控模块更包括一过压保护电路，该信号处理电路与该过压保护电路连接。