CN112153778B - 一种用于物联网控制的led灯调节装置及led灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于物联网控制的LED灯调节装置及LED灯，LED灯调节装置包括控制单元，控制单元用于接收色温调节指令，根据色温调节指令生成参考控制信号，根据参考控制信号生成平缓控制信号，生成第一参考电平以及第二参考电平，根据第一参考电平和平缓控制信号生成第一驱动信号，根据第二参考电平和平缓控制信号生成第二驱动信号，第一驱动信号以及第二驱动信号用于LED灯的色温调节控制。本发明提出的LED灯调节装置可以生成上升沿以及下降沿不交叠的第一驱动信号和第二驱动信号，通过上述驱动信号进行LED灯的色温控制，可以始终保持一路LED灯串导通，避免出现恒流源电路开路，输出较高的电压尖峰损坏后级电路的问题。

Description

一种用于物联网控制的LED灯调节装置及LED灯

技术领域

本发明实施例涉及LED技术，尤其涉及一种用于物联网控制的LED灯调节装置及LED灯。

背景技术

LED灯是家居装修中常用的效果灯，随着智能家居的兴起，将物联网技术应用于LED灯，可以使LED灯具备可调亮度色温的功能。

目前，可调亮度色温的LED灯的应用场景越发广泛，具有色温调节功能的LED灯主要采用双路互补的PWM信号进行色温控制。现有技术中，在双路互补PWM信号上升沿、下降沿交替过程中，双色LED被同时关闭，等效于恒流源存在短时间内的开路状态，由于恒流源在开路时具有较高的输出电压，因此处于上述状态时，恒流源容易输出较高的电压尖峰，进而损坏后级电路。

为满足人们提高生活品质的需求，亟需一种安全性能高的可调节亮度和色温的LED灯。

发明内容

本发明提供一种用于物联网控制的LED灯调节装置及LED灯，以达到提高亮度色温可调的LED灯的安全性。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于物联网控制的LED灯调节装置，包括控制单元，控制单元用于：

接收色温调节指令，根据所述色温调节指令生成参考控制信号，根据所述参考控制信号生成平缓控制信号，

生成第一参考电平以及第二参考电平，根据所述第一参考电平和所述平缓控制信号生成第一驱动信号，根据所述第二参考电平和所述平缓控制信号生成第二驱动信号，

所述第一驱动信号以及第二驱动信号用于LED灯的色温调节控制。

可选的，所述参考控制信号为方波信号，根据所述参考控制信号生成平缓控制信号包括：

延长所述方波信号上升沿的上升时间以及下降沿的下降时间，其中，所述方波信号与所述平缓控制信号的占空比相同。

可选的，所述第一参考电平的电平值与所述平缓控制信号的第一幅值相同，

所述第一驱动信号为方波信号，根据所述第一参考电平和所述平缓控制信号生成第一驱动信号包括：

确定所述第一参考电平与所述平缓控制信号的第一交点序列，根据所述第一交点序列确定所述第一驱动信号上升沿和下降沿的起始时刻，

其中根据所述第一交点序列中的第一个交点确定所述第一驱动信号上升沿的起始时刻。

可选的，所述第二参考电平的电平值与所述平缓控制信号的第二幅值相同，

所述第二驱动信号为方波信号，根据所述第二参考电平和所述平缓控制信号生成第二驱动信号包括：

确定所述第二参考电平与所述平缓控制信号的第二交点序列，根据所述第二交点序列确定所述第二驱动信号下降沿和上升沿的起始时刻，

其中根据所述第二交点序列中的第一个交点确定所述第二驱动信号下降沿的起始时刻。

可选的，所述第一参考电平的电平值小于所述第二参考电平的电平值，

时间轴上，一个第二驱动信号峰值的持续时段包含于一个第一驱动信号峰值的持续时段。

可选的，所述第一驱动信号峰值的电平与所述平缓控制信号的第三幅值相同。

可选的，所述参考控制信号单个周期的持续时长与所述第一驱动信号、第二驱动信号单个周期的持续时长相同。

可选的，所述控制单元还用于接收亮度调节指令，根据所述亮度调节指令生成第三驱动信号，所述第三驱动信号用于所述LED灯的亮度调节控制。

可选的，所述第三驱动信号为方波信号。

第二方面，本发明实施例提供了一种LED灯，包括控制信号接收单元、控制单元、驱动单元和LED发光单元，

所述控制单元与所述控制信号接收单元以及驱动单元相连接，所述驱动单元与所述LED发光单元相连接，

所述控制信号接收单元用于接收色温调节指令，

所述控制单元用于根据所述色温调节指令生成参考控制信号，根据所述参考控制信号生成平缓控制信号，

所述控制单元还用于生成第一参考电平以及第二参考电平，根据所述第一参考电平和所述平缓控制信号生成第一驱动信号，根据所述第二参考电平和所述平缓控制信号生成第二驱动信号，

所述第一驱动信号以及第二驱动信号用于所述LED发光单元的色温调节控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出的LED灯调节装置可以生成平缓控制信号、第一参考电平和第二参考电平，根据平缓控制信号，第一参考电平和第二参考电平控制单元可以生成第一驱动信号和第二驱动信号，由于单个周期内，第一驱动信号和第二驱动信号的上升沿以及下降沿不交叠，因此通过该LED灯调节装置进行LED灯的色温控制时，可以始终保持一路LED灯串导通，避免出现两路LED灯串同时关闭，造成恒流源电路开路，输出较高的电压尖峰损坏后级电路的问题。

附图说明

图1是实施例中的控制单元工作流程图；

图2是实施例中的平缓控制信号示意图；

图3是实施例中的驱动信号示意图；

图4是实施例中的一种LED灯结构框图；

图5是实施例中的另一种LED灯结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

本实施例提出一种用于物联网控制的LED灯调节装置，其包括控制单元，图1是实施例中的控制单元工作流程图，参考图1，控制单元用于：

S1.接收色温调节指令，根据色温调节指令生成参考控制信号。

示例性的，本步骤中色温调节指令为通过遥控器发出的控制指令，其表示使用人员对LED灯的期望色温。

示例性的，LED灯可以通过有线或者无线的方式采集上述色温调节指令，当LED灯内部的控制单元接收到色温调节指令时，可以根据色温调制指令生成参考控制信号。

示例性的，参考控制信号可以为PWM信号，根据色温调指令，控制单元可以调节PWM信号的占空比，进而生成与色温调节指令对应的参考控制信号。

S2.根据参考控制信号生成平缓控制信号。

图2是实施例中的平缓控制信号示意图，参考图2，图2中参考控制信号为PWM-1，平缓控制信号为PWM-2，其中，参考控制信号PWM-1与平缓控制信号PWM-2的峰值电平值相同。

相较于参考控制信号PWM-1，平缓控制信号PWM-2的上升沿以及下降沿的斜率均小于参考控制信号PWM-1上升沿以及下降沿的斜率，进而平缓控制信号PWM-2上升沿的上升时间相对较长，下降沿的下降时间相对较长。

示例性的，可以通过硬件的方式生成平缓控制信号，例如，可以通过由电阻、电容，或者电阻、电容、二极管以及与门构成的电路单元实现对PWM信号的缓冲整流，以减缓参考控制信号上升沿、下降沿跳变速率。本实施例中，对其具体的电路结构不做限定。

通过上述缓冲整流过程，可以达到平缓参考控制信号上升沿以及下降沿的目的，同时保证参考控制信号与平缓控制信号的占空比相同。

S3.生成第一参考电平以及第二参考电平，根据第一参考电平和平缓控制信号生成第一驱动信号，根据第二参考电平和平缓控制信号生成第二驱动信号。

示例性的，本步骤中，第一参考电平以及第二参考电平的电平值根据参考控制信号的幅值确定，例如，第一参考电平和第二参考电平的取值范围可以为(1/3～2/3)F，其中F为参考控制信号的幅值，第一参考电平与第二参考电平的电平值不同。

示例性的，由于第一参考电平的取值范围在参考控制信号的幅值范围之内，因此在同一坐标系下，第一参考电平与参考控制信号的上升沿和下降沿存在一系列的交点。作为一种可实施方案，本步骤中，可以通过第一参考电平与平缓控制信号确定第一参考电平与平缓控制信号的第一交点序列，根据第一交点序列确定第一驱动信号上升沿和下降沿的起始时刻。可以通过第二参考电平与平缓控制信号确定第二参考电平与平缓控制信号的第二交点序列，根据第二交点序列确定第二驱动信号下降沿和上升沿的起始时刻。

以第一驱动信号为例，第一驱动信号采用PWM信号，可以通过定时器和比较器生成相应的第一驱动信号。

具体的，时间轴上，根据第一交点序列可以确定单个周期内，参考控制信号相邻上升沿交点与下降沿交点之间对应的时长，以及该周期下降沿交点与下一相邻周期上升沿交点之间对应的时长。通过定时器可以生成三角波，根据三角波的周期以及上述上升沿交点与下降沿交点之间的时长(或者下降沿交点与下一上升沿交点之间的时长)，控制单元可以确定向比较器输入的，用于确定第一驱动信号的调制值，将该调制值与三角波相比较，若三角波位于该调制值之上，则第一驱动信号对应高电平，若三角波位于该调制值之下，则第一驱动信号对应低电平。

生成第二驱动信号的方式与生成第一驱动信号的方式相同，控制单元可以生成用于确定第二驱动信号的调制值，将该调制值与上述三角波相比较，若三角波位于该调制值之上，则第而驱动信号对应高电平，若三角波位于该调制值之下，则第而驱动信号对应低电平。

示例性的，本实施例中，为使LED灯具备色温调节功能，第一驱动信号和第二驱动信号为互补PWM信号，由于第一参考电平和第二参考电平的电平值存在大小关系，因此，根据第一参考电平、第二参考电平以及平缓控制信号确定出的第一驱动信号、第二驱动信号峰值的持续时间不同。

图3是实施例中的驱动信号示意图，参考图3，单个周期内，第二驱动信号峰值的持续时段包含于第一驱动信号峰值的持续时段内。

本实施例中，LED灯调节装置包括控制单元，控制单元可以生成平缓控制信号、第一参考电平和第二参考电平，根据平缓控制信号，第一参考电平和第二参考电平控制单元可以生成第一驱动信号和第二驱动信号，由于单个周期内，第一驱动信号和第二驱动信号的上升沿以及下降沿不交叠，因此进行LED灯的色温控制时，可以始终保持一路LED灯串导通，避免出现两路LED灯串同时关闭，造成恒流源电路开路，输出较高的电压尖峰损坏后级电路的问题。

作为一种优选方案，控制单元可以用于：

步骤1.接收亮度色温调节指令。

示例性的，本步骤中，亮度色温调节指令可以包括亮度调节期望值和色温调节期望值，控制单元可从亮度色温调节指令中分离出亮度调节期望值以及色温调节期望值。

例如，亮度调节期望值和色温调节期望值可以分别配置在完整数据帧的指定数据位中，控制单元通过读取数据帧中指定数据位的方式获取亮度调节期望值和色温调节期望值。

步骤2.根据亮度色温调节指令生成参考控制信号。

示例性的，本步骤中，控制单元通过亮度色温调节指令中的色温调节期望值，生成参考控制信号。

示例性的，本步骤参考控制信号为PWM信号，其占空比与色温调节期望值相对应。

步骤3.根据参考控制信号生成第一参考电平、第二参考电平。

示例性的，第一参考电平的电平值小于第二参考电平的电平值。第一参考电平的电平值与平缓控制信号的第一幅值相同，即第一参考电平的电平值为参考控制信号幅值的1/3。第二参考电平的电平值与平缓控制信号的第二幅值相同，第二参考电平的电平值为参考控制信号幅值的2/3。

步骤4.根据参考控制信号生成平缓控制信号。

本步骤中，根据参考控制信号生成平缓控制信号的方式与步骤S2中记载的内容相同。

步骤5.根据平缓控制信号、第一参考电平、第二参考电平生成第一驱动信号、第二驱动信号。

示例性的，本步骤中，通过第一驱动信号和第二驱动信号实现LED灯的色温调节。

具体的，本步骤中，生成第一驱动信号时，确定第一参考电平与平缓控制信号的第一交点序列，根据第一交点序列确定第一驱动信号上升沿和下降沿的起始时刻，其中根据第一交点序列中的第一个交点确定第一驱动信号上升沿的起始时刻。

示例性的，控制单元将第一参考电平和平缓控制信号置于同一坐标系内，将第一参考电平的电平值与平缓控制信号进行实时比较，当第一参考电平与平缓控制信号第一次匹配时，控制单元控制第一驱动信号由低电平向高电平跳变，当第一参考电平与平缓控制信号第二次匹配时，控制单元控制第一驱动信号由高电平向低电平跳变，随后，按照奇次匹配时控制第一驱动信号由低电平向高电平跳变，偶次匹配时控制第一驱动信号由高电平向低电平跳变的规律生成第一驱动信号。

生成第二驱动信号时，确定第二参考电平与平缓控制信号的第二交点序列，根据第二交点序列确定第二驱动信号下降沿和上升沿的起始时刻，其中根据第二交点序列中的第一个交点确定第二驱动信号下降沿的起始时刻。

示例性的，控制单元将第二参考电平和平缓控制信号置于同一坐标系内，将第二参考电平的电平值与平缓控制信号进行实时比较，当第二参考电平与平缓控制信号第一次匹配时，控制单元控制第一驱动信号由高电平向低电平跳变，当第二参考电平与平缓控制信号第二次匹配时，控制单元控制第二驱动信号由低电平向高电平跳变，随后，按照奇次匹配时控制第二驱动信号由高电平向低电平跳变，偶次匹配时控制第二驱动信号由低电平向高电平跳变的规律生成第二驱动信号。

作为一种可实施方案，第一驱动信号、第二驱动信号峰值的电平与平缓控制信号的第三幅值相同，即第一驱动信号、第二驱动信号峰值的电平值为平缓控制信号幅值的1/2。

示例性的，通过对第一驱动信号和第二驱动信号进行限幅，可以适当减小第一驱动信号、第二驱动信号上升沿的上升时间以及下降沿的下降时间，提高驱动信号的控制精度。

示例性的，本步骤中，由于第一驱动信号和第二驱动信号均由平缓控制信号转换而来，参考控制信号的周期与平缓控制信号的周期相同，因此，参考控制信号单个周期的持续时长与第一驱动信号、第二驱动信号单个周期的持续时长相同。

步骤6.根据亮度色温调节指令生成第三驱动信号。

示例性的，本步骤中，通过第三驱动信号实现LED灯的亮度调节。

具体的，本步骤中，第三驱动信号为PWM信号，PWM信号的占空比与亮度调节期望值相对应。

实施例二

图4是实施例中的一种LED灯结构框图，参考图4，本实施例提出一种LED灯，包括控制信号接收单元1、控制单元2、驱动单元3和LED发光单元4。

控制单元2与控制信号接收单元1以及驱动单元3相连接，驱动单元3与LED发光单元4相连接。

其中，控制信号接收单元用于采集色温调节指令。示例性的，控制信号接收单元可以通过有线或者无线的方式采集色温调节指令。

控制单元用于根据色温调节指令生成参考控制信号，根据参考控制信号生成平缓控制信号，以及生成第一参考电平以及第二参考电平，根据第一参考电平和所述平缓控制信号生成第一驱动信号，根据第二参考电平和平缓控制信号生成第二驱动信号。第一驱动信号以及第二驱动信号用于LED发光单元的色温调节控制。

驱动单元用于作为控制单元的执行单元，驱动LED发光单元发光。

示例性的，本实施例中控制单元生成第一驱动信号以及第二驱动信号的方式与实施例一中记载的任意一种驱动信号生成方式相同，且起到的有益效果也相同，其具体内容不再赘述。

图5是实施例中的另一种LED灯结构框图，参考图5，作为一种可实施方案，LED灯包括控制信号接收单元1、控制器21、平缓电路22、比较电路23、第一驱动开关31、第二驱动开关32、第一LED灯条41、第二LED灯条42、遥控器5、AC-DC稳压源6和AC-DC恒流源7。

其中，控制信号接收单元1与遥控器5通信连接。

控制器21与平缓电路22以及比较电路23相连接，控制器21、平缓电路22以及比较电路23构成控制单元。

示例性的，平缓电路可以为由电阻、电容构成的低通滤波电路。比较电路可以包括两个PWM比较器，其中一个PWM比较器的输入为平缓控制信号和第一参考电平，另一个PWM比较器的输入为平缓控制信号和第二参考电平。控制器根据PWM比较器的输出，相应生成第一驱动信号和第二驱动信号，例如，当一个PWM比较器输出电平由低变高时，控制器使得第一驱动信号由低电平向高电平跳变，该PWM比较器输出电平由高变低时，控制器使得第一驱动信号由高电平向低电平跳变，当另一个PWM比较器输出电平由低变高时，控制器使得第二驱动信号由高电平向低电平跳变，该PWM比较器输出电平由高变低时，控制器使得第二驱动信号由低电平向高电平跳变。

控制器21分别与第一驱动开关31、第二驱动开关32相连接。其中第一驱动开关31和第二驱动开关32构成驱动单元。示例性的，第一驱动开关31和第二驱动开关32采用MOS管。

第一驱动开关31与第一LED灯条41相连接，第二驱动开关32与第二LED灯条42相连接。其中，第一LED灯条41与第二LED灯条42构成LED发光单元。

AC-DC稳压源6与控制信号接收单元1相连接，用于LED灯的供电。

控制器21通过AC-DC恒流源7分别与第一LED灯条41以及第二LED灯条42相连接。示例性的，AC-DC恒流源7采用PWM控制恒流源。

示例性的，图5所示的LED灯的工作过程包括：

步骤1.通过遥控器5发送亮度色温调节指令。

步骤2.控制信号接收单元1采集亮度色温调节指令。

步骤3.控制器21接收亮度色温调节指令，并从中获取亮度调节期望值和色温调节期望值。

步骤4.控制器21根据色温调节期望值生成第一驱动信号和第二驱动信号，根据亮度期望值生成第三驱动信号。

步骤5.控制器21通过第一驱动信号和第二驱动信号分别驱动第一驱动开关31和第二驱动开关32，分别点亮第一LED灯条41(冷光LED)以及第二LED灯条42(暖光LED)，从而实现冷光、暖光的无级变换；控制器21通过第三驱动信号控制AC-DC恒流源输出相应大小的电流，从而完成LED灯的亮度调节。

本实施例提出的LED灯包括控制单元，控制单元可以生成上升沿以及下降沿不交叠的第一驱动信号和第二驱动信号，通过第一驱动信号和第二驱动信号进行LED灯的色温控制，可以始终保持一路LED灯串导通，避免出现两路LED灯串同时关闭，使恒流源电路开路，输出较高的电压尖峰损坏后级电路的问题。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种用于物联网控制的LED灯调节装置，包括控制单元，其特征在于，所述控制单元用于：

接收色温调节指令，根据所述色温调节指令生成参考控制信号，根据所述参考控制信号生成平缓控制信号；

所述参考控制信号为方波信号，根据所述参考控制信号生成平缓控制信号包括：

延长所述方波信号上升沿的上升时间以及下降沿的下降时间，其中，所述方波信号与所述平缓控制信号的占空比相同；

确定所述平缓控制信号的第一幅值，记为第一参考电平，确定所述平缓控制信号的第二幅值，记为第二参考电平，其中，所述第一参考电平的电平值小于所述第二参考电平的电平值；

根据所述第一参考电平和所述平缓控制信号生成第一驱动信号，包括；

确定所述第一参考电平与所述平缓控制信号的第一交点序列，根据所述第一交点序列确定所述第一驱动信号的上升沿和下降沿的起始时刻；

其中，根据所述第一交点序列中的第一个交点确定所述第一驱动信号的上升沿的起始时刻；

根据所述第二参考电平和所述平缓控制信号生成第二驱动信号，包括：

确定所述第二参考电平与所述平缓控制信号的第二交点序列，根据所述第二交点序列确定所述第二驱动信号的下降沿和上升沿的起始时刻；

其中，根据所述第二交点序列中的第一个交点确定所述第二驱动信号的下降沿的起始时刻；

单个周期内，所述第二驱动信号峰值的持续时段包含于所述第一驱动信号峰值的持续时段内，所述第一驱动信号以及第二驱动信号用于LED灯的色温调节控制。

2.如权利要求1所述的用于物联网控制的LED灯调节装置，其特征在于，所述第一驱动信号的峰值的电平与所述平缓控制信号的第三幅值相同。

3.如权利要求1所述的用于物联网控制的LED灯调节装置，其特征在于，所述参考控制信号单个周期的持续时长与所述第一驱动信号、第二驱动信号单个周期的持续时长相同。

4.如权利要求1所述的用于物联网控制的LED灯调节装置，其特征在于，所述控制单元还用于接收亮度调节指令，根据所述亮度调节指令生成第三驱动信号，所述第三驱动信号用于所述LED灯的亮度调节控制。

5.如权利要求4所述的用于物联网控制的LED灯调节装置，其特征在于，所述第三驱动信号为方波信号。

6.一种LED灯，其特征在于，包括控制信号接收单元、控制单元、驱动单元和LED发光单元；

所述控制单元与所述控制信号接收单元以及驱动单元相连接，所述驱动单元与所述LED发光单元相连接；

所述控制信号接收单元用于接收色温调节指令；

所述控制单元用于：

接收色温调节指令，根据所述色温调节指令生成参考控制信号，根据所述参考控制信号生成平缓控制信号；

所述参考控制信号为方波信号，根据所述参考控制信号生成平缓控制信号包括：

延长所述方波信号上升沿的上升时间以及下降沿的下降时间，其中，所述方波信号与所述平缓控制信号的占空比相同；

确定所述平缓控制信号的第一幅值，记为第一参考电平，确定所述平缓控制信号的第二幅值，记为第二参考电平，其中，所述第一参考电平的电平值小于所述第二参考电平的电平值；

根据所述第一参考电平和所述平缓控制信号生成第一驱动信号，包括；

确定所述第一参考电平与所述平缓控制信号的第一交点序列，根据所述第一交点序列确定所述第一驱动信号的上升沿和下降沿的起始时刻；

其中，根据所述第一交点序列中的第一个交点确定所述第一驱动信号的上升沿的起始时刻；

根据所述第二参考电平和所述平缓控制信号生成第二驱动信号，包括：

确定所述第二参考电平与所述平缓控制信号的第二交点序列，根据所述第二交点序列确定所述第二驱动信号的下降沿和上升沿的起始时刻；

其中，根据所述第二交点序列中的第一个交点确定所述第二驱动信号的下降沿的起始时刻；

单个周期内，所述第二驱动信号峰值的持续时段包含于所述第一驱动信号峰值的持续时段内，所述第一驱动信号以及第二驱动信号用于LED灯的色温调节控制。

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