CN111163549B - 一种分时复用的led调光装置、电路及其调光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分时复用的LED调光装置、电路及其调光方法，所述调光电路包括控制模块、电压生成模块、多路维持模块和发光模块，所述发光模块包括若干LED灯串和恒流源单元；所述控制模块根据预设周期将多路调光数据转换成电压选择信号输出至所述电压生成模块，使得所述电压生成模块选择调光电压输出至所述多路维持模块；所述控制模块还根据预设周期输出与所述调光电压对应的多路控制信号至所述多路维持模块；所述多路维持模块根据所述控制信号选择导电通路将所述调光电压输出至对应的所述恒流源单元，控制各个所述LED灯串的亮度，由此通过简单的电路结构，实现了多路LED灯串的亮度调节，也避免了电流突变、传导辐射和频闪问题。

Description

一种分时复用的LED调光装置、电路及其调光方法

技术领域

本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种分时复用的LED调光装置、电路及其调光方法。

背景技术

在LED调光应用中，大功率调光一般使用单颗芯片驱动单路LED灯串来实现调光，多路调光需要多颗驱动芯片配合使用；而在小功率调光应用中，如球泡灯或灯丝灯的RGBW四路调光，因其体积小，使用单颗芯片驱动单路LED灯串的方法体积大，且成本高昂，不宜使用在此类应用。而在现有单颗芯片驱动多路LED灯串来实现调光的应用中，普遍使用PWM调光信号控制LED灯串下方的MOS管打开或关断时间来实现调光，该方式伴随着电流突变，会产生传导辐射超标以及频闪问题。

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分时复用的LED调光装置、电路及其调光方法，能够有效解决现有LED调光方式中存在的传导辐射超标和频闪问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种分时复用的LED调光电路，包括控制模块、电压生成模块、多路维持模块和发光模块，所述发光模块包括若干并联连接的LED灯串和与所述LED灯串数目对应的恒流源单元；所述控制模块用于根据预设周期将多路调光数据转换成电压选择信号输出至所述电压生成模块；所述电压生成模块用于根据所述电压选择信号选择调光电压输出至所述多路维持模块；所述控制模块还用于根据预设周期输出与所述调光电压对应的多路控制信号至所述多路维持模块；所述多路维持模块用于根据所述控制信号选择导电通路将所述调光电压输出至对应的所述恒流源单元，控制各个所述LED灯串的亮度。

所述的分时复用的LED调光电路中，所述电压生成模块包括分压单元和多路选择单元；所述分压单元用于对参考电压进行分压后通过不同的抽头输出对应幅值的所述调光电压至所述多路选择单元；所述多路选择单元用于根据所述电压选择信号将所述分压单元对应抽头输出的所述调光电压输出至所述多路维持模块。

所述的分时复用的LED调光电路中，所述控制模块包括计时器、多路存储单元和译码单元；所述计时器用于根据所述预设周期进行计时，并根据所述预设周期输出多路所述控制信号至所述多路存储单元以及所述多路维持模块；所述多路存储单元用于存储多路所述调光数据，并根据所述控制信号选择输出所述调光数据至所述译码单元；所述译码单元用于将所述调光数据译码转换成所述电压选择信号输出至所述电压生成模块。

所述的分时复用的LED调光电路中，所述多路维持模块包括若干与所述LED灯串对应的选择开关和若干与所述选择开关对应的电容；每个所述选择开关的控制端均连接所述控制模块，每个所述选择开关的一端均连接所述电压生成模块，每个所述选择开关的另一端均连接所述发光模块、并通过对应的所述电容接地。

所述的分时复用的LED调光电路中，所述分压单元包括电阻串，所述电阻串由若干个分压电阻串联构成；所述电阻串的上端连接所述参考电压输入端，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连接。

所述的分时复用的LED调光电路中，所述多路选择单元包括若干个与所述分压电阻对应的控制开关，每个所述控制开关的一端对应连接一个所述分压电阻的下端抽头，每个所述控制开关的另一端均连接所述多路维持模块，每个所述控制开关的控制端均连接所述控制模块。

所述的分时复用的LED调光电路中，所述恒流源单元包括运算放大器、MOS管和采样电阻；所述运算放大器的同相输入端连接所述多路维持模块，所述运算放大器的反相输入端连接所述MOS管的源极和所述采样电阻的一端，所述运算放大器的输出端连接所述MOS管的栅极；所述MOS管的漏极对应连接所述LED灯串的负极；所述采样电阻的另一端接地。

一种基于如上所述的分时复用的LED调光电路的调光方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述控制模块根据预设周期将多路调光数据转换成电压选择信号输出至所述电压生成模块；

所述电压生成模块根据所述电压选择信号选择调光电压输出至所述多路维持模块；且所述控制模块根据预设周期输出与所述调光电压对应的多路控制信号至所述多路维持模块；

所述多路维持模块根据所述控制信号选择导电通路将所述调光电压输出至对应的所述恒流源单元，控制各个所述LED灯串的亮度。

一种分时复用的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分时复用的LED调光电路。

相较于现有技术，本发明提供的一种分时复用的LED调光装置、电路及其调光方法，所述LED调光电路包括控制模块、电压生成模块、多路维持模块和发光模块，所述发光模块包括若干LED灯串和与所述LED灯串数目对应的恒流源单元；所述控制模块根据预设周期将多路调光数据转换成电压选择信号输出至所述电压生成模块；所述电压生成模块根据所述电压选择信号选择调光电压输出至所述多路维持模块；所述控制模块还根据预设周期输出与所述调光电压对应的多路控制信号至所述多路维持模块；所述多路维持模块根据所述控制信号选择导电通路将所述调光电压输出至对应的所述恒流源单元，控制各个所述LED灯串的亮度，由此通过简单的电路结构，实现了多路LED灯串的亮度调节，也避免了电流突变、传导辐射和频闪问题。

附图说明

图1为本发明提供的分时复用的LED调光电路的结构框图；

图2为本发明提供的分时复用的LED调光电路中发光模块和多路维持模块的电路原理图

图3本发明提供的分时复用的LED调光电路中电压生成模块的电路原理图；

图4为本发明提供的分时复用的LED调光电路中控制模块的电路原理图；

图5为本发明提供的分时复用的LED调光电路中计时器、调光数据、控制信号和选择开关的时序图；

图6为本发明提供的分时复用的LED调光电路的调光方法的步骤流程图。

具体实施方式

本发明提供的一种分时复用的LED调光装置、电路及其调光方法，能够有效解决现有LED调光方式中存在的传导辐射超标和频闪问题。

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和图2，本发明提供的分时复用的LED调光电路，包括整流桥100、控制模块200、电压生成模块300、多路维持模块400和发光模块500，所述控制模块200连接调光数据输入端、所述电压生成模块300和所述多路维持模块400，所述电压生成模块300还连接所述多路维持模块400，所述多路维持模块400还连接所述发光模块500。

其中，所述发光模块500包括若干并联连接的LED灯串510和与所述LED灯串510数目对应的恒流源单元520，每个所述LED灯串510的正极连接所述整流桥100，每个所述LED灯串510的负极均连接所述恒流源单元520，所述恒流源单元520均连接所述多路维持模块400；所述整流桥100用于将输入交流电整流后输出线电压至各个所述LED灯串510，为各个所述LED灯串510提供工作电能；所述控制模块200用于根据预设周期将多路调光数据转换成电压选择信号输出至所述电压生成模块300；所述电压生成模块300用于根据所述电压选择信号选择调光电压输出至所述多路维持模块400；所述控制模块200还用于根据预设周期输出与所述调光电压对应的多路控制信号ch1～chN至所述多路维持模块400，其中，N为大于1的正整数；所述多路维持模块400根据所述控制信号选择导电通路将所述调光电压输出至对应的所述恒流源单元520，使得所述恒流源单元520根据所述调光电压对应控制各个所述LED灯串510的亮度；本发明通过所述控制模块200根据预设周期控制所述电压生成模块300分时复用，可实现对多路LED灯串510的亮度调节，减小芯片的面积且降低了成本；且通过所述多路维持模块400根据所述控制模块200的控制信号，为各路所述LED灯串510提供所述调光电压实现调光，相比于使用PWM方式直接开或关所述LED灯串510下方的MOS管来实现调亮度的方法，电流不会突变，没有传导辐射问题，也不会额外产生频闪。

具体实施时，请参阅图3，所述电压生成模块300包括分压单元310和多路选择单元320，所述分压单元310连接参考电压输入端和所述多路选择单元320，所述多路选择单元320连接所述多路维持模块400；所述分压单元310用于对参考电压进行分压后通过不同的抽头输出对应幅值的所述调光电压至所述多路选择单元320；所述多路选择单元320根据所述电压选择信号将所述分压单元310对应抽头输出的所述调光电压输出至所述多路维持模块400，通过所述分压单元310对所述参考电压进行分压后，由所述多路选择根据所述电压选择信号选择对应抽头的分压电压作为调光电压输出至所述多路维持模块400，以便于完成后续实现对各个所述LED灯串510的亮度进行调节。

进一步地，请一并参阅图4，所述控制模块200包括计时器210、多路存储单元220和译码单元230，所述计时器210连接所述多路存储单元220和所述多路维持模块400，所述多路存储单元220还连接所述译码单元230和调光数据输入端；所述计时器210用于根据所述预设周期进行计时，并根据所述预设周期输出多路所述控制信号至所述多路存储单元220以及所述多路维持模块400；所述多路存储单元220用于存储多路所述调光数据，并根据所述控制信号选择输出所述调光数据至所述译码单元230；所述译码单元230用于将所述调光数据译码转换成所述电压选择信号输出至所述电压生成模块300，以便于后续所述电压生成模块300生成所述调光电压。

具体实施时，请继续参阅图2，需要说明的是，本实施例中以所述LED灯串510的数目为3为例进行具体说明，对应的，所述多路存储单元220存储的所述调光数据为3路，所述计时器210输出的所述控制信号也为3路，当然在其他实施例中还可根据实际需要进行选择，本发明对此不作限定。所述多路存储单元220将接收的三路所述调光数据CH1、CH2和CH3进行分别存储，所述调光数据CH1、CH2和CH3为存储的7位调光数据，根据外部输入的调光数据而得到，其中，调光数据可以为接收到的无线调光数据、PWM调光数据或者IIC输入的调光数据等，本实施例中对此不作限定。对应地，所述计时器210根据预设周期进行计时，并周期性的顺序分别输出所述控制信号ch1、ch2和ch3至所述多路选择单元320，所述多路选择单元320根据所述控制信号ch1、ch2和ch3分别选择所述调光数据CH1、CH2和CH3输出至所述译码单元230；具体地，所述控制信号ch1、ch2和ch3以及所述调光数据CH1、CH2和CH3选择的时序如图5所示；所述译码单元230则将选中的7位的所述调光数据译码，使能128个所述电压选择信号S1～S128中的对应一个输出至所述电压生成模块300，进而使得所述电压生成模块根据接收的所述电压选择信号S1～S128，选择与所述调光数据对应的调光电压输出至所述多路维持模块400。

进一步地，所述多路维持模块400包括若干与所述LED灯串510对应的选择开关和若干与所述选择开关对应的电容，如图1中的选择开关Key1～KeyN和电容C1～CN，N为大于1的正整数；每个所述选择开关的控制端均连接所述控制模块200，每个所述选择开关的一端均连接所述电压生成模块300，每个所述选择开关的另一端均连接所述发光模块500、并通过对应的所述电容接地；对应地，本实施例中所述选择开关的数目为3，所述电容的数目也为3，当然在其他实施例中可根据实际需求进行选择。

所述计时器210在周期性的输出所述控制信号ch1、ch2和ch3至所述多路存储单元220的同时，还将所述控制信号ch1、ch2和ch3分别输出到所述多路维持模块400，所述多路维持模块400在接收到所述控制信号ch1～ch3后，对应的控制所述选择开关key1～key3依据周期性的顺序导通或关断；当所述选择开关导通时，对应的所述电容被充电或放电到调光电压，并输出到所述发光模块500，控制所述发光模块500的对应LED灯串510亮度；当所述选择开关关断时，对应的所述电容对所述发光模块500放电用以维持所述发光模块500的对应LED灯串510亮度不变，进而有效避免所述LED灯串510出现频闪。

具体地，当所述计时器210选择所述调光数据CH1输出至所述译码单元230时，则所述多路维持模块400中对应所述调光数据CH1的所述选择开关key1导通，所述电压生成模块300将所述调光数据CH1选择的所述调光电压输出至所述多路维持模块400，通过导通的所述选择开关key1对所述电容C1充电或放电，即当所述调光电压高于所述电容C1的电压时对所述电容C1进行充电，当所述调光电压低于所述电容C1的电压时放电，同时将所述电容C1的电压输出到所述发光模块500，控制流过所述LED灯串510的工作电流，进而实现对所述LED灯串510的亮度控制；同理可得，当所述计数器选择所述调光数据CH2输出到所述译码单元230时，所述多路维持模块400中对应的所述选择开关key2导通，所述调光数据CH2选择的所述调光电压通过导通的所述选择开关key2对所述电容C2充电或放电，实现对所述LED灯串510的亮度控制；当计数器选择CH3调光数据时，同理可得上述过程，在此不作赘述，由此将所述电压生成模块300分时复用，通过三路选择开关和电容，为所述发光模块500提供输入电压，用于调整各个所述LED灯串510的工作电流，相比于为每路单独配置一个所述电压生成模块300，使用分时复用技术可简化电路结构，降低了实现成本。

更进一步地，请继续参阅图3，所述分压单元310包括电阻串，所述电阻串由若干个分压电阻串联构成；所述电阻串的上端连接所述参考电压输入端，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320连接；本实施例中所述电阻串中包括分压电阻R1、R2、R3、……、R126、R127和R128，当然在其他实施例中可根据需要进行选择，本发明对此不作限定。所述多路选择单元320根据128个所述电压选择信号分别控制每一路抽头的导通或断开来选择输出至所述多路维持模块400的电压即所述调光电压，进而为所述发光模块500提供调光电压，实现对各个所述LED灯串510的调光控制。

更进一步地，所述多路选择单元320包括若干个与所述分压电阻对应的控制开关，每个所述控制开关的一端对应连接一个所述分压电阻的下端抽头，每个所述控制开关的另一端均连接所述多路维持模块400，每个所述控制开关的控制端均连接所述控制模块200；本实施例中所述控制开关的个数为128个，分别对应接收来自所述控制模块200输出的128个所述电压选择信号，所述选择控制信号S1～S128分别控制所述控制开关K1～K128的导通或关断，由此实现所述调光电压的选择，即根据所述电压选择信号S1～S128来选择输出对应128级电压中的其中一个调光电压，以输出至所述多路维持模块400。

进一步地，请继续参阅图2，所述发光模块500中若干与所述LED灯串510对应的所述恒流源单元520根据所述调光电压控制流经所述LED灯串510的工作电流；其中，所述恒流源单元520包括运算放大器、MOS管和采样电阻；所述运算放大器的同相输入端连接所述多路维持模块400，所述运算放大器的反相输入端连接所述MOS管的源极和所述采样电阻的一端，所述运算放大器的输出端连接所述MOS管的栅极；所述MOS管的漏极对应连接所述LED灯串510的负极；所述采样电阻的另一端接地。

具体实施时，本实施例中所述发光模块500包括三个所述恒流源单元520，对应的本实施例中所述发光模块500由三路所述恒流源模块和三路所述LED灯串510组成，每一路所述恒流源单元520对应连接一个所述选择开关，即所述选择开关key1的另一端对应连接所述运算放大器OP1的正相输入端，所述选择开关key2的另一端对应连接所述运算放大器OP2的正相输入端，所述选择开关key3的另一端对应连接所述运算放大器OP3的正相输入端；因此，所述电压生成模块300输出的调光电压通过各个所述选择开关输入至所述运算放大器，每个所述LED灯串510的负极对应连接一所述恒流源单元520，进而本发明通过控制所述LED灯串510下方的所述恒流源单元520的输入电压Vref(本实施例中各个所述恒流源单元520的输入电压分别为Vref1、Vref2和Vref3)，即可控制LED灯串510的亮度；所述恒流源单元520中利用运算放大器的特性，流过所述采样电阻的工作电流为Vref/Rcs，Rcs为所述采样电阻的阻值，所述LED灯串510与所述采样电阻Rcs(本实施例中包括采样电阻Rcs1、Rcs2和Rcs3)串联，流过所述LED灯串510的电流和流过所述采样电阻的电流相等，因此改变运算放大器的输入电压，即可改变流过LED灯串510的电流，进而改变LED灯串510的亮度。

本发明通过调整所述LED灯串510下方的恒流源的输入电压来调整LED灯串510电流，进而实现LED灯串510的亮度变化，相比于使用PWM方式直接开或关LED灯串510下方的MOS管来实现调亮度的方法，电流不会突变，没有传导辐射问题，也不会额外产生频闪。

基于上述的分时复用的LED调光电路，请参阅图6，本发明还相应提供了一种分时复用的LED调光电路的调光方法，具体包括如下步骤：

S100、所述控制模块根据预设周期将调光数据转换成电压选择信号输出至所述电压生成模块；

S200、所述电压生成模块根据所述电压选择信号选择调光电压输出至所述多路维持模块；且所述控制模块根据预设周期输出与所述调光电压对应的控制信号至所述多路维持模块；

S300、所述多路维持模块根据所述控制信号选择导电通路将所述调光电压输出至对应的所述恒流源单元，控制各个所述LED灯串的亮度。

基于上述的分时复用的LED调光电路，本发明还相应提供了一种分时复用的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分时复用的LED调光电路，由于上文对该分时复用的LED调光电路进行了详细描述，此处不再赘述。

综上所述，本发明提供的分时复用的LED调光装置、电路及其调光方法，所述分时复用的LED调光电路包括控制模块、电压生成模块、多路维持模块和发光模块，所述发光模块包括若干并联连接的LED灯串和与所述LED灯串数目对应的恒流源单元；所述控制模块用于根据预设周期将调光数据转换成电压选择信号输出至所述电压生成模块；所述电压生成模块用于根据所述电压选择信号选择调光电压输出至所述多路维持模块；所述控制模块还用于根据预设周期输出与所述调光电压对应的控制信号至所述多路维持模块；所述多路维持模块用于根据所述控制信号选择导电通路将所述调光电压输出至对应的所述恒流源单元，控制各个所述LED灯串的亮度，由此实现了多路LED灯串的亮度调节，也避免了电流突变、传导辐射和频闪问题，同时简化电路结构，降低了成本。

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 (6)

1.一种分时复用的LED调光电路，其特征在于，包括控制模块、电压生成模块、多路维持模块和发光模块，

所述发光模块包括若干并联连接的LED灯串和与所述LED灯串数目对应的恒流源单元；

所述恒流源单元包括运算放大器、MOS管和采样电阻；所述运算放大器的同相输入端连接所述多路维持模块，所述运算放大器的反相输入端连接所述MOS管的源极和所述采样电阻的一端，所述运算放大器的输出端连接所述MOS管的栅极；所述MOS管的漏极对应连接所述LED灯串的负极；所述采样电阻的另一端接地；其中，流过所述LED灯串的电流和流过所述采样电阻的电流相等；

所述控制模块用于根据预设周期将多路调光数据转换成电压选择信号输出至所述电压生成模块；

所述控制模块包括计时器、多路存储单元和译码单元；所述计时器用于根据所述预设周期进行计时，并根据所述预设周期输出多路控制信号至所述多路存储单元以及所述多路维持模块；所述多路存储单元用于存储多路所述调光数据，并根据所述控制信号选择输出所述调光数据至所述译码单元；所述译码单元用于将所述调光数据译码转换成所述电压选择信号输出至所述电压生成模块；

所述电压生成模块用于根据所述电压选择信号选择调光电压输出至所述多路维持模块；

所述控制模块还用于根据预设周期输出与所述调光电压对应的多路控制信号至所述多路维持模块；

所述多路维持模块用于根据所述控制信号选择导电通路将所述调光电压输出至对应的所述恒流源单元，控制各个所述LED灯串的亮度；

所述多路维持模块包括若干与所述LED灯串对应的选择开关和若干与所述选择开关对应的电容；每个所述选择开关的控制端均连接所述控制模块，每个所述选择开关的一端均连接所述电压生成模块，每个所述选择开关的另一端均连接所述发光模块、并通过对应的所述电容接地；

多路维持模块在接收到所述控制信号后，对应的控制所述选择开关依据周期性的顺序导通或关断；当所述选择开关导通时，对应的所述电容被充电或放电到调光电压，并输出到所述发光模块，控制所述发光模块的对应LED灯串亮度；当所述选择开关关断时，对应的所述电容对所述发光模块放电用以维持所述发光模块的对应LED灯串亮度不变。

2.根据权利要求1所述的分时复用的LED调光电路，其特征在于，所述电压生成模块包括分压单元和多路选择单元；所述分压单元用于对参考电压进行分压后通过不同的抽头输出对应幅值的所述调光电压至所述多路选择单元；所述多路选择单元用于根据所述电压选择信号将所述分压单元对应抽头输出的所述调光电压输出至所述多路维持模块。

3.根据权利要求2所述的分时复用的LED调光电路，其特征在于，所述分压单元包括电阻串，所述电阻串由若干个分压电阻串联构成；所述电阻串的上端连接参考电压输入端，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连接。

4.根据权利要求2所述的分时复用的LED调光电路，其特征在于，所述多路选择单元包括若干个与分压电阻对应的控制开关，每个所述控制开关的一端对应连接一个所述分压电阻的下端抽头，每个所述控制开关的另一端均连接所述多路维持模块，每个所述控制开关的控制端均连接所述控制模块。

5.一种基于如权利要求1-4任意一项所述的分时复用的LED调光电路的调光方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述控制模块根据预设周期将多路调光数据转换成电压选择信号输出至所述电压生成模块；

所述电压生成模块根据所述电压选择信号选择调光电压输出至所述多路维持模块；且所述控制模块根据预设周期输出与所述调光电压对应的多路控制信号至所述多路维持模块；

所述多路维持模块根据所述控制信号选择导电通路将所述调光电压输出至对应的所述恒流源单元，控制各个所述LED灯串的亮度。

6.一种分时复用的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1-4任意一项所述的分时复用的LED调光电路。