CN110177410A - 一种led调光电路、调光装置及调光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED调光电路、调光装置及调光方法，所述LED调光电路包括基准电压源、线电压补偿模块、调光模块和恒流源模块；所述线电压补偿模块根据当前线电压大小输出补偿信息至基准电压源，基准电压源根据所述补偿信息对基准电压进行调制后输出具有补偿信息的参考电压至调光模块，调光模块根据所述具有补偿信息的参考电压以及外部输入的调光信号输出相应的调光电压至恒流源模块，由恒流源模块根据所述调光电压控制LED灯串的工作电流。本发明通过输入具有补偿信息的参考电压至调光模块进行调光，使得在不同调光深度下同步对应调整线电压补偿深度，每个调光深度下均能满足恒功率的要求，又不影响调光线性度，提高产品的工作稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种LED调光电路、调光装置及调光方法。
背景技术
线性恒流驱动LED灯，市网电压的波动会造成灯珠闪烁，因此线性调光驱动芯片需要实现恒功率以提高整体照明效果。然而，现有的调光电路中，由于线电压补偿系数无法调节，使得无法在各级调光深度下实现恒功率，例如在调光深度为100%时，通过调节线电压补偿系数实现恒功率，在调光深度为10%时，由于线电压补偿系数不变，导致此时线补过深，可能会造成输出电压为0，严重影响了调光深度，此外，单一的线电压补偿系数会造成部分调光深度下无法实现恒功率，同时也会影响调光的线性度。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种LED调光电路、调光装置及调光方法，通过输入具有补偿信息的参考电压至调光模块进行调光，使得在不同调光深度下同步对应调整线电压补偿深度，每个调光深度下均能满足恒功率的要求，又不影响调光线性度，有效提高产品的工作稳定性。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种LED调光电路，其包括基准电压源、线电压补偿模块、调光模块和恒流源模块；所述线电压补偿模块根据当前线电压大小输出补偿信息至基准电压源，所述基准电压源根据所述补偿信息对基准电压进行调制后输出具有补偿信息的参考电压至调光模块，所述调光模块根据所述具有补偿信息的参考电压以及外部输入的调光信号输出相应的调光电压至恒流源模块，由恒流源模块根据所述调光电压控制LED灯串的工作电流。
所述的LED调光电路中，所述调光模块包括分压单元、多路选择单元和调光译码单元；由分压单元对所述参考电压进行分压后通过不同的抽头输出对应幅值的电压信号至多路选择单元，所述调光译码单元根据外部输入的调光信号输出亮度数据至多路选择单元，由所述多路选择单元根据所述亮度数据将对应抽头输出的电压信号作为当前的调光电压输出至恒流源模块。
所述的LED调光电路中，所述分压单元包括第一运算放大器和电阻串，所述第一运算放大器的同相输入端连接所述基准电压源，所述第一运算放大器的反相输入端连接第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端还连接电阻串的一端，所述电阻串的另一端接地；所述电阻串包括若干个串联的分压电阻，每个分压电阻的下端抽头分别与所述多路选择单元连接。
所述的LED调光电路中，所述多路选择单元包括若干个数量与分压电阻对应的开关，每个开关的一端对应连接一个分压电阻的下端抽头，每个开关的另一端均连接恒流源模块，每个开关的控制端均连接所述调光译码单元。
所述的LED调光电路中，所述多路选择单元还包括编码器，所述编码器的输入端连接所述调光译码单元，所述编码器的若干个输出端对应连接每个开关的控制端。
所述的LED调光电路中，所述线电压补偿模块包括第一采样电阻、第一MOS管和第二MOS管，所述第一采样电阻的一端连接线电压输入端，所述第一采样电阻的另一端连接所述第一MOS管的漏极，所述第一MOS管的栅极和第一MOS管的漏极均连接第二MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极和第二MOS关的源极均接地，所述第二MOS管的漏极连接所述基准电压源。
所述恒流源模块包括第二运算放大器、第三MOS管和第二采样电阻；所述第二运算放大器的同相输入端为所述恒流源模块的控制端，连接所述调光模块，所述第二运算放大器的反相输入端连接第三MOS管的源极和第二采样电阻的一端，所述第二运算放大器的输出端连接第三MOS管的栅极；所述第三MOS管的漏极连接LED灯串的负极；所述第二采样电阻的另一端接地。
所述的LED调光电路中，所述调光信号为数字调光信号、模拟调光信号和PWM调光信号中的任意一种。
一种LED调光方法，其包括如下步骤：
线电压补偿模块根据当前线电压大小输出补偿信息至基准电压源；
所述基准电压源根据所述补偿信息对基准电压进行调制后输出具有补偿信息的参考电压至调光模块；
调光模块根据所述具有补偿信息的参考电压以及外部输入的调光信号输出相应的调光电压至恒流源模块；
恒流源模块根据所述调光电压控制LED灯串的工作电流。
一种LED调光装置，包括外壳，所述外壳内设置有PCB板，所述PCB板上设置有如上所述的LED调光电路。
相较于现有技术，本发明提供的LED调光电路、调光装置及调光方法中，所述LED调光电路包括基准电压源、线电压补偿模块、调光模块和恒流源模块；所述线电压补偿模块根据当前线电压大小输出补偿信息至基准电压源，所述基准电压源根据所述补偿信息对基准电压进行调制后输出具有补偿信息的参考电压至调光模块，所述调光模块根据所述具有补偿信息的参考电压以及外部输入的调光信号输出相应的调光电压至恒流源模块，由恒流源模块根据所述调光电压控制LED灯串的工作电流。本发明通过输入具有补偿信息的参考电压至调光模块进行调光，使得在不同调光深度下同步对应调整线电压补偿深度，每个调光深度下均能满足恒功率的要求，又不影响调光线性度，有效提高产品的工作稳定性。
附图说明
图1为本发明提供的LED调光电路的结构框图。
图2为本发明提供的LED调光电路第一较佳实施例的电路图。
图3为本发明提供的LED调光电路第二较佳实施例的电路图。
图4为本发明提供的LED调光电路第一应用实施例的电路图。
图5为本发明提供的LED调光电路第二应用实施例的电路图。
图6为本发明提供的降低谐波失真的LED调光方法的流程图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种LED调光电路、调光装置及调光方法，通过输入具有补偿信息的参考电压至调光模块进行调光，使得在不同调光深度下同步对应调整线电压补偿深度，每个调光深度下均能满足恒功率的要求，又不影响调光线性度，有效提高产品的工作稳定性。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供的LED调光电路与LED灯串连接，包括整流桥、基准电压源10、线电压补偿模块20、调光模块30和恒流源模块40，所述整流桥的输入端输入交流电，所述整流桥的输出端连接线电压补偿模块20，所述线电压补偿模块20通过所述基准电压源10连接所述调光模块30，所述调光模块30还连接所述恒流源模块40，所述恒流源模块40连接LED灯串。
本发明通过所述整流桥对输入交流电进行整流后输出线电压，之后通过所述线电压补偿模块20对线电压进行采样，并根据当前线电压大小输出补偿信息至基准电压源10，获取所述补偿信息后，所述基准电压源10则根据该补偿信息对其输出的基准电压进行调节，输出具有补偿信息的参考电压Vref_lvc，将所述参考电压Vref_lvc作为新的基准信号输入至调光模块30作为基准调光电压，所述调光模块30在接收到外部输入的调光信号时根据所述调光信号以及具有补偿信息的参考电压Vref_lvc输出相应的调光电压Vip至恒流源模块40，由恒流源模块40根据所述调光电压控制LED灯串的工作电流，即本发明提供的LED调光电路中，所述调光模块30的输入信号为同时具有补偿信息和基准电压信息的参考电压，因此在进行调光操作时，对参考电压进行的调节包含了对基准电压进行调节以及对线电压补偿系数的同步调节，即在不同调光深度时不再采用单一的线电压补偿系数，使得可在每个调光深度下均能满足恒功率要求，且不影响调光线性度，在不影响产品调光深度的同时也提高产品工作稳定性。
具体地，如图2和图3所示，所述线电压补偿模块20包括第一采样电阻Rcs1、第一MOS管Q1和第二MOS管Q2，所述第一采样电阻Rcs1的一端连接线电压输入端，所述第一采样电阻Rcs1的另一端连接所述第一MOS管Q1的漏极，所述第一MOS管Q1的栅极和第一MOS管Q1的漏极均连接第二MOS管Q2的栅极，所述第一MOS管Q1的源极和第二MOS关的源极均接地，所述第二MOS管Q2的漏极连接所述基准电压源10。具体实施时，所示线电压补偿模块20可从整流桥的输出端VAC处采样或LED灯串下方采样，即如图2所示，本发明第一较佳实施例中，所述线电压输入端为整流桥的输出端VAC处，所述第一采样电阻Rcs1从VAC处进行线电压采样，而在本发明第二较佳实施例中，如图3所示，所述线电压输入端为LED灯串的负极，所述第一采样电阻Rcs1从LED灯串的负极处进行线电压采样，此时采样获取的电压为线电压经LED灯串降压后的电压信号，其同样具有当前线电压的特征，因此同样可作为后续补偿信息输出的依据，所述线电压补偿模块20对线电压进行采样并输出补偿信息至基准电压源10，使得基准电压源10输出至调光模块30的信号为带有补偿信息的参考电压Vref_lvc，在进行调光时，例如当调光深度为100%时，调光模块30输出的调光电压Vip=Vref_lvc*100%; 当调光深度为50%时，调光电压Vip=Vref_lvc*50%，由于参考电压Vref_lvc包含了补偿信息，因此Vref_lvc*50%意味着在基准电压源10本身输出的基准电压Vref减半的基础上，将线电压补偿的程度也减半，同理，当调光深度为10%时，线电压补偿的程度也同步调节为10%，使得在每个调光深度下满足恒功率的要求，又不影响调光线性度。
进一步地，所述调光模块30包括分压单元31、多路选择单元32和调光译码单元33，所述分压单元31的输入端连接所述基准电压源10，所述分压单元31通过不同抽头连接所述多路选择单元32，所述多路选择单元32还连接所述调光译码单元33和恒流源模块40；由分压单元31对所述参考电压进行分压后通过不同的抽头输出对应幅值的电压信号至多路选择单元32，所述调光译码单元33根据外部输入的调光信号输出亮度数据至多路选择单元32，由所述多路选择单元32根据所述亮度数据将对应抽头输出的电压信号作为当前的调光电压输出至恒流源模块40。
即所述分压单元31的每个抽头输出不同幅值的电压信号，通过所述调光译码单元33接收调光信号并输出相应的亮度数据至多路选择单元32，根据所述亮度数据选择其中一路抽头的电压信号作为当前的调光电压输出至恒流源模块40，本发明根据接收到的调光信号可直接通过所述多路选择单元32改变分压单元31的输出电压大小，从而输出对应的调光电压至恒流源模块40，由恒流源模块40根据所述调光电压调节LED灯串的工作电流实现恒功率调光，调节过程简单高效且不会引入高次谐波，进一步提高了产品性能。
进一步地，所述分压单元31包括第一运算放大器A1和电阻串，所述第一运算放大器A1的同相输入端连接所述基准电压源10，所述第一运算放大器A1的反相输入端连接第一运算放大器A1的输出端，所述第一运算放大器A1的输出端还连接电阻串的一端，所述电阻串的另一端接地；所述电阻串包括若干个串联的分压电阻，每个分压电阻的下端抽头分别与所述多路选择单元32连接。本实施例中，所述电阻串由若干个分压电阻串联构成，如图中Rh、R1、R2、...、Rn-1、Rn所示，具体分压电阻的数量可根据实际调光需求进行选择，本发明对此不作限定，所述电阻串的上端连接第一运算放大器A1的输出端，所述电阻串的下端接地；每个分压电阻的下端抽头分别引出与所述多路选择单元32连接，即本发明通过第一运算放大器A1对基准电压源10输出的具有补偿信息的参考电压进行电压跟随，之后通过若干个分压电阻对参考电压进行分压，每个分压电阻的下端抽头将输出不同幅值的电压信号，多路选择单元32根据调光译码单元33输出的亮度数据控制每一路抽头的导通与关闭直接改变选择输出至恒流源模块40的调光电压，进而实现同步调节线电压补偿程度的调光控制。
具体地，所述调光信号可有多种选择，优选为数字调光信号，例如通过SPI，I2C，UART，WiFi，蓝牙等有线或无线方式传输的数字调光信号，当然也才可采用PWM调光信号或包括模拟电压和模拟电流在内的模拟调光信号等，可根据具体的产品需求进行选择，根据调信号的不同，所述调光译码单元33和多路选择器也具有多种实现方式。
具体实施时，如图4所示，本发明第一应用实施例中，所述调光信号为数字调光信号，所述调光译码单元33可通过蓝牙模块、WiFi模块或者SPI等串行接口实现，其具体用于通过有线或无线通信直接接收亮度数据并将其输出至多路选择单元32，本实施例中以蓝牙信号为例进行说明，通过蓝牙模块直接接收外部蓝牙控制器发送的亮度数据，并把数据传输给多路选择单元32，需说明的是，本实施例中仅以5个分压电阻实现5级亮度调节进行解释说明，当然，在其他实施例中可根据需要调整分压电阻的数量。
进一步地，本实施例中所述多路选择单元32包括若干个数量与分压电阻对应的开关，如图4中K1至K5所示，每个开关的一端对应连接一个分压电阻的下端抽头，每个开关的另一端均连接恒流源模块40，每个开关的控制端均连接所述光译码单元。所述开关可通过继电器、三极管、MOSFET、传输门等实现。
更进一步地，所述恒流源模块40包括第二运算放大器A2、第三MOS管Q3和第二采样电阻Rcs2；所述第二运算放大器A2的同相输入端为所述恒流源模块40的控制端，连接所述调光模块30，所述第二运算放大器A2的反相输入端连接第三MOS管Q3的源极和第二采样电阻Rcs2的一端，所述第二运算放大器A2的输出端连接第三MOS管Q3的栅极；所述第三MOS管Q3的漏极连接LED灯串的负极；所述第二采样电阻Rcs2的另一端接地。
具体实施时，通过分压单元31的电阻串对参考电压进行分压分别得到五个电压信号V1-V5，通过蓝牙模块直接接收外部蓝牙控制器发送的亮度数据，所述亮度数据优选为5bit的热独码，每个比特分别控制一个开关，例如00001代表K5导通其他开关关断，此时调光电压Vip=V5；00010代表K4导通其他开关关断，此时调光电压Vip=V4；00100代表K3导通其他开关关断，此时调光电压Vip=V3，依次类推，从而可之间通过数字化信号控制各个开关的闭合与关断进而实现不同调光电压的输出，实现方式高效且可有效减少电网干扰。
进一步地，请参阅图5，本发明第二应用实施例中，所述多路选择单元32还包括编码器321，所述编码器321的输入端连接所述调光译码单元33，所述编码器321的若干个输出端对应连接每个开关的控制端，与第一应用实施例不同的时，本实施例中在多路选择单元32中增加编码器321，可实现PWM调光信号或模拟调光信号的调光方式，例如采用模拟电压或模拟电流时，所述调光译码单元33可通过模数转换器实现，其具体用于对接收到的模拟调光信号进行模数转换后输出数字信号至编码器321，通过编码器321将所述数字信号编码为适应当前调光级数的编码数据，假设本实施例中的模数转换器为一个3bit的模数转换，把模拟调光信号转换成000，001，...，111的二进制数字后传输给编码器321，所述编码器321将对接收到的3bit数字信号进行编码，将其转换为5bit的热独码，每个比特分别控制一个开关，具体采用独热编码，例如将000编码成00001；001和010都编码成00010；011和100都编码成00100；101和110都编码成01000；111编码成10000，进而控制各个开关的工作状态实现调光控制。
而当采用PWM调光信号时，所述调光译码单元33可通过占空比判断器实现，其具体用于对接收到的PWM信号进行占空比判断，并将得到的占空比数据输出至编码器321，具体实施时，所述占空比判断器由采样时钟和计数器组成，假设PWM信号一个周期内采样N次，计数器计数PWM信号一个周期内为高电平被采样到的次数，即可获取当前PWM信号的占空比作为亮度数据，将该亮度数据传输给编码器321进行编码后即可得到用于控制各个开关闭合或断开的编码数据，进而实现调光控制。
相应地，本发明还提供一种LED调光方法，如图6所示，所述降低谐波失真的LED调光方法包括如下步骤：
S100、线电压补偿模块根据当前线电压大小输出补偿信息至基准电压源；
S200、所述基准电压源根据所述补偿信息对基准电压进行调制后输出具有补偿信息的参考电压至调光模块；
S300、调光模块根据所述具有补偿信息的参考电压以及外部输入的调光信号输出相应的调光电压至恒流源模块；
S400、恒流源模块根据所述调光电压控制LED灯串的工作电流。
本发明还相应提供一种LED调光装置，包括外壳，所述外壳内设置有PCB板，所述PCB板上设置有如上所述的降低谐波失真的LED调光电路，由于上文已对所述降低谐波失真的LED调光电路进行了详细介绍，此处不再详述。
综上所述，本发明提供的LED调光电路、调光装置及调光方法中，所述LED调光电路包括基准电压源、线电压补偿模块、调光模块和恒流源模块；所述线电压补偿模块根据当前线电压大小输出补偿信息至基准电压源，所述基准电压源根据所述补偿信息对基准电压进行调制后输出具有补偿信息的参考电压至调光模块，所述调光模块根据所述具有补偿信息的参考电压以及外部输入的调光信号输出相应的调光电压至恒流源模块，由恒流源模块根据所述调光电压控制LED灯串的工作电流。本发明通过输入具有补偿信息的参考电压至调光模块进行调光，使得在不同调光深度下同步对应调整线电压补偿深度，每个调光深度下均能满足恒功率的要求，又不影响调光线性度，有效提高产品的工作稳定性。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种LED调光电路，其特征在于，包括基准电压源、线电压补偿模块、调光模块和恒流源模块；所述线电压补偿模块根据当前线电压大小输出补偿信息至基准电压源，所述基准电压源根据所述补偿信息对基准电压进行调制后输出具有补偿信息的参考电压至调光模块，所述调光模块根据所述具有补偿信息的参考电压以及外部输入的调光信号输出相应的调光电压至恒流源模块，由恒流源模块根据所述调光电压控制LED灯串的工作电流。
2.根据权利要求1所述的LED调光电路，其特征在于，所述调光模块包括分压单元、多路选择单元和调光译码单元；由分压单元对所述参考电压进行分压后通过不同的抽头输出对应幅值的电压信号至多路选择单元，所述调光译码单元根据外部输入的调光信号输出亮度数据至多路选择单元，由所述多路选择单元根据所述亮度数据将对应抽头输出的电压信号作为当前的调光电压输出至恒流源模块。
3.根据权利要求2所述的LED调光电路，其特征在于，所述分压单元包括第一运算放大器和电阻串，所述第一运算放大器的同相输入端连接所述基准电压源，所述第一运算放大器的反相输入端连接第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端还连接电阻串的一端，所述电阻串的另一端接地；所述电阻串包括若干个串联的分压电阻，每个分压电阻的下端抽头分别与所述多路选择单元连接。
4.根据权利要求3所述的LED调光电路，其特征在于，所述多路选择单元包括若干个数量与分压电阻对应的开关，每个开关的一端对应连接一个分压电阻的下端抽头，每个开关的另一端均连接恒流源模块，每个开关的控制端均连接所述调光译码单元。
5.根据权利要求4所述的LED调光电路，其特征在于，所述多路选择单元还包括编码器，所述编码器的输入端连接所述调光译码单元，所述编码器的若干个输出端对应连接每个开关的控制端。
6.根据权利要求1所述的LED调光电路，其特征在于，所述线电压补偿模块包括第一采样电阻、第一MOS管和第二MOS管，所述第一采样电阻的一端连接线电压输入端，所述第一采样电阻的另一端连接所述第一MOS管的漏极，所述第一MOS管的栅极和第一MOS管的漏极均连接第二MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极和第二MOS关的源极均接地，所述第二MOS管的漏极连接所述基准电压源。
7.根据权利要求1所述的LED调光电路，其特征在于，所述恒流源模块包括第二运算放大器、第三MOS管和第二采样电阻；所述第二运算放大器的同相输入端为所述恒流源模块的控制端，连接所述调光模块，所述第二运算放大器的反相输入端连接第三MOS管的源极和第二采样电阻的一端，所述第二运算放大器的输出端连接第三MOS管的栅极；所述第三MOS管的漏极连接LED灯串的负极；所述第二采样电阻的另一端接地。
8.根据权利要求1任意一项所述的LED调光电路，其特征在于，所述调光信号为数字调光信号、模拟调光信号和PWM调光信号中的任意一种。
9.一种LED调光方法，其特征在于，包括如下步骤：
线电压补偿模块根据当前线电压大小输出补偿信息至基准电压源；
所述基准电压源根据所述补偿信息对基准电压进行调制后输出具有补偿信息的参考电压至调光模块；
调光模块根据所述具有补偿信息的参考电压以及外部输入的调光信号输出相应的调光电压至恒流源模块；
恒流源模块根据所述调光电压控制LED灯串的工作电流。
10.一种LED调光装置，包括外壳，所述外壳内设置有PCB板，其特征在于，所述PCB板上设置有如权利要求1-8任意一项所述的LED调光电路。
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