CN112867203B - 一种led调光电路、装置及其调光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED调光电路、装置及其调光方法，所述LED调光电路包括运算模块、控制模块和恒流模块；所述运算模块用于接收调光信号，并将所述调光信号经过预设算法计算后输出N个调光数据至所述控制模块，N为大于1的正整数；所述控制模块用于根据N个所述调光数据输出N路不同的控制信号至所述恒流模块；所述恒流模块用于根据N路不同的控制信号控制流经LED灯串的电流；本发明通过设置多种不同的调光方式同时进行调光设置，能够有效提高调光精度，降低调光深度。

Description

一种LED调光电路、装置及其调光方法

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域，特别涉及一种LED调光电路、装置及其调光方法。

背景技术

LED灯的调光方式主要有两种，一种是PWM调光方式，通过控制PWM调光信号的占空比来控制LED灯串的电流开、关来实现调光；另一种是DIM调光方式，通过控制流过LED灯串的电流大小来实现调光。

使用PWM调光方式时，如图1所示，运算放大器的正相输入端的参考电压VREF固定，PWM调光信号通过控制MOS管Q2的开关，继而控制MOS管Q1的开关，以达到控制流过LED灯串的电流，实现调光。在调光过程中，大尺寸MOS管Q1的导通和关断时间会影响LED灯串的最小亮度，比如700V工艺200mA电流的NMOS管，其导通及关断时间大约为1us，当PWM调光信号的最小宽度小于1us时，LED灯串电流的导通或关断将不再随PWM调光信号改变，进而使得LED灯串亮度不能调到更低，使得调光深度的降低受到限制。

使用DIM调光方式时，如图2所示，运算放大器的正相输入端为DIM调光信号，通过改变DIM调光信号的电压来控制流过LED灯串的电流大小。在调光过程中，运算放大器的失调电压(offset电压)将会影响LED灯串的最小亮度，比如运算放大器的失调电压为100毫伏时，当DIM调光信号的电压幅度小于100毫伏，LED灯串电流将不再随DIM调光信号改变，进而使得LED灯串亮度不能调到更低，使得调光深度的降低受到限制。

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、装置及其调光方法，通过设置多种不同的调光方式同时进行调光设置，能够有效提高调光精度，降低调光深度。

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，包括运算模块、控制模块和恒流模块；所述运算模块用于接收调光信号，并将所述调光信号经过预设算法计算后输出N个调光数据至所述控制模块，N为大于1的正整数；所述控制模块用于根据N个所述调光数据输出N路不同的控制信号至所述恒流模块；所述恒流模块用于根据N路不同的控制信号控制流经LED灯串的电流。

所述的LED调光电路中，所述控制模块包括N个不同的调光单元；N个所述调光数据与N个所述调光单元一一对应，每个所述调光单元用于接收一个与所述调光单元对应的所述调光数据，并根据接收的所述调光数据输出相应的控制信号至所述恒流模块。

所述的LED调光电路中，所述控制模块包括第一调光单元和第二调光单元；所述第一调光单元用于根据接收的所述调光数据输出第一控制信号至所述恒流模块；所述第二调光单元用于将接收的所述调光数据转换为占空比信号，并将所述占空比信号作为第二控制信号输出所述恒流模块。

所述的LED调光电路中，所述控制模块包括第一调光单元和第二调光单元；所述第一调光单元用于根据接收的所述调光数据输出第一控制信号至所述恒流模块；所述第二调光单元用于将接收的所述调光数据作为第二控制信号输出所述恒流模块。

所述的LED调光电路中，所述控制模块包括第一调光单元和第二调光单元；所述第一调光单元用于将接收的所述调光数据转换为占空比信号，并将所述占空比信号作为第一控制信号输出至所述恒流模块；所述第二调光单元用于将接收的所述调光数据作为第二控制信号输出所述恒流模块。

所述的LED调光电路中，所述运算模块具体用于将所述调光信号伽马变换后得到数字值，并根据所述数字值在查找表中查找得到与所述数字值相应的填充值后，将所述填充值对应的N个坐标值分别作为所述调光数据输出至所述控制模块。

一种基于上述的LED调光电路的调光方法，所述LED调光电路包括运算模块、控制模块和恒流模块，所述的调光方法包括如下步骤：

由所述运算模块接收调光信号，并将所述调光信号经过预设算法计算后输出N个调光数据至所述控制模块，N为大于1的正整数；

由所述控制模块根据N个所述调光数据输出N路不同的控制信号至所述恒流模块；

由所述恒流模块根据N路不同的控制信号控制流经LED灯串的电流。

所述LED调光方法中，所述控制模块包括N个不同的调光单元；N个所述调光数据对应N个所述调光单元，由所述控制模块根据N个所述调光数据输出N路不同的控制信号至所述恒流模块的步骤具体包括：

每个所述调光单元接收一个与所述调光单元对应的所述调光数据，并根据接收的所述调光数据输出相应的控制信号至所述恒流模块。

所述LED调光方法中，由所述运算模块接收调光信号，并将所述调光信号经过预设算法计算后输出N个调光数据至所述控制模块的步骤具体包括：

由所述运算模块将所述调光信号伽马变换后得到数字值，并根据所述数字值在查找表中查找得到与所述数字值相应的填充值后，将所述填充值对应的N个坐标值分别作为所述调光数据输出至所述控制模块。

一种LED调光装置，包括外壳，所述外壳内设置有PCB板，所述PCB板上设置有上述的LED调光电路。

相较于现有技术，本发明提供的一种LED调光电路、装置及其调光方法，所述LED调光电路包括运算模块、控制模块和恒流模块；所述运算模块用于接收调光信号，并将所述调光信号经过预设算法计算后输出N个调光数据至所述控制模块，N为大于1的正整数；所述控制模块用于根据N个所述调光数据输出N路不同的控制信号至所述恒流模块；所述恒流模块用于根据N路不同的控制信号控制流经LED灯串的电流；本发明通过设置多种不同的调光方式同时进行调光设置，能够有效提高调光精度，降低调光深度。

附图说明

图1和图2为现有的LED调光电路的结构框图；

图3为本发明提供的LED调光电路的结构框图；

图4为本发明提供的LED调光电路中的人眼随亮度变化的心理感知变化曲线图；

图5为本发明提供的LED调光电路中调光信号与亮度曲线图；

图6为本发明提供的LED调光电路中查找表；

图7为本发明提供的LED调光电路中第一实施例的电路原理图；

图8为本发明提供的LED调光电路中第二实施例的电路原理图；

图9为本发明提供的LED调光电路中第三实施例的电路原理图；

图10为本发明提供的LED调光电路中第四实施例的电路原理图；

图11为本发明提供的LED调光电路的调光方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供的一种LED调光电路、装置及其调光方法，通过设置多种不同的调光方式同时进行调光设置，能够有效提高调光精度，降低调光深度。

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3，本发明提供的LED调光电路与LED灯串连接，所述LED调光电路包括依次连接运算模块100、控制模块200和恒流模块300，所述恒流模块300还与所述LED灯串的负极连接，所述LED灯串的正极连接Vin+信号端；所述运算模块100用于接收外部输入的调光信号，并将所述调光信号经过预设算法计算后输出N个调光数据至所述控制模块200，N为大于1的正整数；所述控制模块200用于根据N个所述调光数据输出N路不同的控制信号至所述恒流模块300；所述恒流模块300用于根据N路不同的控制信号控制流经LED灯串的电流，其中N个控制信号为控制模块200根据调光数据采用N种不同的调光方式转换得到的，所述运算模块100根据调光方式的个数选择输出相应数目的调光数据至所述控制模块200，控制模块200根据采用N种不同的调光方式对N个调光数据进行处理后输出N个不同的控制信号至所述恒流模块300，使得所述恒流模块300根据多个不同的控制信号来控制流经所述LED灯串的电流，实现利用多种调光方式同时控制LED灯串的电流，以达到提高调光精度、降低调光深度的效果，解决现有单个的调光方式中调光深度受限制的问题。

进一步地，所述控制模块200包括N个不同的调光单元，每个所述调光单元均与所述恒流模块300连接，每个调光单元对应为一种调光方式；N个所述调光数据与N个所述调光单元一一对应，每个所述调光单元接收一个与所述调光单元对应的所述调光数据，也即每个调光单元接收一个调光数据，N个调光单元对应接收N个调光数据，每个单元根据接收的所述调光数据输出相应的控制信号至所述恒流模块300，那么所述恒流模块300将会接收到N个不同的控制信号，根据N个不同的控制信号对LED灯串的电流进行控制，实现多种调光方式同时控制LED灯串的电流，以达到提高调光精度、降低调光深度的效果。

进一步地，所述运算模块100具体用于将所述调光信号伽马变换后得到数字值，并根据所述数字值在查找表中查找得到与所述数字值相应的填充值后，将所述填充值对应的N个坐标值分别作为所述调光数据输出至所述控制模块200。

具体来说，人眼对亮度线性变化的响应是非线性的，如图4所示，在低亮度阶段时，亮度的微小变化都将引起人眼感知度的剧烈变化，而在高亮度阶段时，感知度的变化随亮度变化相对较小。为了使人眼对亮度变化的响应线性，获得符合人眼特性的可辨识精度，运算模块100采用了伽马校正的方式，将线性的调光信号转变为非线性的亮度，该非线性的亮度进入人眼后，人眼感知到一个线性变换的亮度。如图5所示，上凸的虚线为人眼对线性亮度的非线性感知曲线，下凹的实线为经伽马校正后的非线性亮度曲线，经过人眼感知后，得到一个接近中间的虚直线显示的线性的感知线。

进一步来说，调光信号与LED灯串的电流一一线性对应，LED灯串的电流与LED发光亮度一一线性对应。若要让人眼感知到线性的亮度，需要将调光信号对应的LED灯串的电流做伽马变化，即将LED灯串的电流与调光信号间的关系由Iled＝kx，变成Iled＝kx^γ，其中γ为伽马值，本例中取γ为2.2，伽马值由人眼特性决定，k为系数，本例中取k为1，x为调光信号的倒数。假设调光信号的数字值为din，则上式改写为：

Iled＝(1/din)^2.2

根据上式，由运算模块100将外部输入的8位数字调光信号的值din取倒数后，得到数字值(1/din)^2.2，将该数字值输入到查找表，在查找表中找到和该值相等或最接近的值，并记录其坐标，将对应的X坐标值(8位)和Y坐标值(8位)组合得到16位的调光数据后输出到控制模块200，组合方式为：调光数据[15:0]＝{X坐标值[7:0]，Y坐标值[7:0]}或者调光数据[15:0]＝{Y坐标值[7:0]，X坐标值[7:0]}，具体根据实际需求来选择；需要说明的是，本实施例中是以N为2来进行说明，对应的坐标为二维坐标，当N选取其他值时也即控制模块200采取多种调光方式时，则对应的选取多维坐标，记录得到多个坐标值，本发明对此不做限定。

查找表由X坐标、Y坐标以及填充值组成，X坐标值和Y坐标值均为8位数据。假如X坐标值对应调光数据的高8位，Y坐标值对应低8位，则X坐标值取值区间为1～256，Y坐标值取值区间0～255，将(X/256)*(Y/255)可得到对应坐标处的填充值，如图6所示；将(1/din)^2.2计算后得到的值输入到查找表，找到和其对应的填充值，根据该填充值所对应的X坐标和Y坐标，即可得到调光数据，将该调光数据输入到控制模块200，经控制模块200处理后再输入到恒流模块300，进而控制恒流模块300的电流。

本发明以采用两种调光方式同时控制LED灯串的电流为具体实施例对LED调光电路的工作过程进行详细说明。

请参阅图7，本发明的第一实施例中所述控制模块200包括第一调光单元210和第二调光单元220，所述第一调光单元210和所述第二调光单元220均与所述恒流模块300连接；所述第一调光单元210用于根据接收的所述调光数据输出第一控制信号至所述恒流模块300；所述第二调光单元220用于将接收的所述调光数据转换为占空比信号，并将所述占空比信号作为第二控制信号输出所述恒流模块300；本实施例中所述第一控制信号为DIM调光信号，相当于第一调光单元210对应DIM调光方式，所述第二控制信号为PWM调光信号也即占空比信号，相当于第二调光单元220对应PWM调光方式；所述控制模块200接收来自运算模块100的调光数据，经过处理后生成后DIM调光信号和PWM调光信号输出至所述恒流模块300，所述恒流模块300通过两路不同的控制信号实现对流经LED灯串电流的调节，以便于提高调光精度，降低调光深度。

本实施例中，所述运算模块100输出的调光数据为两个，分别为高8位的调光数据[15:8]和低8位的调光数据[7:0]，所述运算模块100将高8位的调光数据输入至所述第一调光单元210，将低8位的调光数据输入至所述第二调光单元220。所述第一调光单元210包括数模转换器DAC(Digital-to-Analog Converter)，所述模数转换器DAC由包括电阻串、电压源VR1、控制开关K0～K255以及译码电路组成，所述电阻串包括若干个串联的分压电阻R0～R255，所述电阻串的一端接所述电压源VR1的正极，所述电压源VR1的另一端接地，所述电阻串的另一端接地，每个控制开关的一端对应连接一个分压电阻的上端抽头，每个控制开关的另一端均连接所述恒流模块300，每个所述控制开关的控制端均连接所述译码电路，所述译码电路还连接所述运算模块100。

具体实施时，所述电压源VR1用来产生参考电压VREF1，电阻串R0～R255对所述参考电压VREF1进行分压后通过不同的抽头输出对应幅值的电压信号至控制开关K0～K255；所述译码电路采用独热编码，将接收到的高8位的调光数据转换为独热码(S0～S255)后选通对应控制开关，继而选择电阻串对应的电压信号作为第一控制信号输出至所述恒流模块300；本实施例中所述控制开关可以是MOS管，也可以是其他类型的开关，本发明对此不做限定，所述控制开关为高电平时导通，低电平时断开。本实施例中8位调光数据可对应得到256级的电压信号，对应得到256级不同的LED灯串的电流。

本实施例中，所述第二调节单元包括PWM生成电路，所述PWM生成电路分别连接所述运算模块100和所述恒流模块300；所述PWM生成电路将接收的低8位的调光数据转换为周期性的占空比信号作为第二控制信号输出至所述恒流模块300，根据需要占空比与调光数据可为正相关，也可为负相关，本实施例中使用占空比与调光数据正相关，即LED灯串的电流导通时间与调光数据正相关，本实施例中低8位的调光数据可对应得到256级的占空比信号，对应得到256级不同的LED灯串的点亮时间。

本实施例中所述恒流模块300包括运算放大器OP11、MOS管N11、N21以及电阻Rcs11，所述运算放大器OP11的正相输入端连接每个控制开关的另一端，所述运算放大器OP11的反相输入端连接MOS管N11的源极和电阻Rcs11的一端，电阻Rcs11的另一端连接Vin-信号端，MOS管N21的源极连接Vin-信号端，MOS管N21栅极连接所述PWM生成电路，MOS管N21的漏极连接MOS管N11的栅极和运算放大器OP11的输出端，MOS管N11的漏极连接所述LED灯串的负极。

其中，电阻Rcs11用于设定恒流模块300的电流，也即设定流过LED灯串的电流，流过LED灯串的电流Iled＝CTRLA/Rcs11，CTRLA为第一控制信号对应的电压；所述运算放大器的正相输入端接收第一控制信号，通过所述第一控制信号的电压大小来控制流经LED灯串的电流，具体为当第一控制信号的电压高时，则Iled大，反之则Iled小。其中MOS管N21的栅极接收第二控制信号，PWM调光信号也即占空比信号通过控制MOS管N21的导通与断开进而控制流经LED灯串的电流的导通和断开。

假设占空比信号为duty，则通过duty控制后得到的LED灯串平均电流：Iavg＝duty*CTRLA/Rcs11，在Rcs11阻值不变的情况下，LED灯串的平均电流与CTRLA和duty的乘积正相关，通过改变CTRLA或者改变duty的大小都可改变流过LED灯串的电流。

本实施例中，通过高8位的调光数据得到第一控制信号，通过低8位的调光数据得到第二控制信号，同时对LED灯串的电流进行调节，继而实现16位的调光。相对于单独采用PWM调光方式实现16位调光而言，本实施例中对MOS管N11的导通和关断时间的要求不高，只为单独PWM方式的1/256；相比于单独用DIM调光方式实现16位调光，对运算放大器OP11的失调电压的要求不高，只为单独的DIM调光的1/256，也即本实施例中在不需要改进原有调光电路的基础上，通过将两种调光方式进行结合即可达到提高调光精度降、低调光深度的效果。

具体来说，假设VREF1为2.56V，采用本实施中的实现方式，需要256个电阻串联分压，各电阻阻值相等，每级间压差为10mV。采用单独的DIM调光方式，需要64K个电阻串联分压，各电阻阻值相等，每级间压差为39uV。当CTRLA低于运放失调电压时，LED灯串的电流将不再随CTRLA变化，一般运算放大器的失调电压为1mV，比较两种实现方式，使用本实施例中实现调光，最低级的CTRLA为10mV，远大于失调电压1mV，而单独的DIM调光方式，最低级的CTRLA电压为39uV，远低于失调电压1mV，要在26级附近才大于1mV，意味着最低的25级电压调不了LED灯串的电流。并且每级间的电压39uV所对应的LED灯串电流太小，参考电压VREF2、运算放大器以及电阻串的微小差异都将导致不同LED灯间的亮度不一致，调光精度变差，电路设计难度及成本也大大增加。

再假设PWM调光信号的频率为4KHz，PWM调光信号的频率在4KHz及以上时，手机摄像头拍不出LED灯发光闪烁)，采用本实施例中调光方式，需要实现256级duty，每级间的亮灯时间(或灭灯时间)相差约1us。采用单独的PWM调光方式，需要实现64K级duty，每级间的亮灯时间(或灭灯时间)相差约4ns。对于大功率应用的LED灯来说，MOS管N11的尺寸都比较大，其导通或关断时间约为100ns，大的甚至到us级。比较两种实现方式，使用本实施例中的调光方式，最低级的duty为1us，远大于NMOS管导通或关断时间100ns，而单独的PWM调光方式，最低级的duty为4ns，远低于NMOS管导通或关断时间100ns，要在26级附近才大于100ns，意味着最低的25级duty控制不了LED灯串电流的导通或关断。并且每级间的4ns太小，对输出PWM信号的调光器要求太高，一般的MCU根本就产生不了如此快速的PWM调光信号，并且时钟的微小差异都将导致不同LED灯间的亮度不一致，调光精度变差，电路设计难度及成本也大大增加。

请参阅图8，本发明的第二实施例中，所述控制模块200包括第一调光单元210和第二调光单元，所述第一调光单元210和所述第二调光单元均连接所述恒流模块300；所述第一调光单元210用于根据接收的所述调光数据输出第一控制信号至所述恒流模块300；所述第二调光单元用于将接收的所述调光数据作为第二控制信号输出所述恒流模块300；本实施例与第一实施例相比，第二调光单元对应的调光方式是直接采用低8位的调光数据作为第二控制信号直接输入至所述恒流模块300，第一调光单元210的结构与第一实施例中的相同。

本实施例中，所述恒流模块300包括运算放大器OP12、N沟道MOS管N12、N22、Na0～Na7、P沟道MOS管P11、P21、电压源VR2、控制开关Ka0～ka7以及电阻Rcs12；运算放大器OP12的正相输入端连接控制开关的另一端，运算放大器OP12的反相输入端连接MOS管N12的源极和电阻Rcs12的一端，电阻Rcs12的另一端连接Vin-信号端，运算放大器OP12的输出端连接MOS管N12的栅极，MOS管N12的漏极连接MOS管P11的栅极、MOS管P11的漏极和MOS管P21的栅极，MOS管P11的源极和MOS管P21的源极均连接电压源VR2的正极，电压源VR2的负极接地，MOS管P21的漏极连接控制开关Ka1-Ka7的一端和MOS管N22的漏极，MOS管N22的栅极连接控制开关Ka0的一端，MOS管N22的源极连接Vin-信号端，控制开关Ka0-Ka7的另一端均分别对应连接MOS管Na0～Na7的栅极，MOS管Na0～Na7的源极均连接Vin-信号端，MOS管Na0～Na7的漏极均连接LED灯串的负极，控制开关Ka1-Ka7的控制端连接调光数据输入端，相当于每个控制开关分别对应连接一位调光数据。

其中，电压源VR2用于产生参考电压VREF2，MOS管P11和P21组成镜像电流源，N22和Na0～Na7组成另一组镜像电流源，Rcs12用于设定恒流模块300的前级镜像电流源电流；运算放大器OP12的正相输入端接收第一控制信号，由所述第一控制信号的电压大小来控制流经LED灯串的电流，具体来说，当CTRLA对应的电压值高时，Iled大，反之则Iled小；控制开关Ka0～Ka7用于选择Na0～Na7的不同并联组合，假设Nan的管子尺寸大小为2n个单位，n为大于等于0的正整数，即Na0的为1个单位，Na1为2个单位，依此类推，Na7为128个单位。那么低8位的调光数据通过控制不同的管子并联，可得到256个不同的并联方式，进而得到256级不同的LED灯串电流。

假设MOS管N22的尺寸为Wn2，通过MOS管N22的源漏端流过的电流为In2，并联后的Na0～Na7的管子总尺寸大小为Wna，流过LED灯串的电流为Iled。通过改变Na0～Na7的不同并联组合，Wna的尺寸大小随之改变，其电流与尺寸的关系为：

Wn2/Wna＝In2/Iled

Iled＝Wna*In2/Wn2

其中In2＝K*CTRLA/Rcs12，Rcs12为电阻Rcs12的阻值，K为系数，由MOS管P11和P21的尺寸比例决定。可得到：

Iled＝(K*CTRLA*Wna)/(Rcs12*Wn2)，由该式可知，在系数K、Wn2以及Rcs12不变的情况下，LED灯串的电流与CTRLA电压和Wna的乘积正相关，通过改变CTRLA电压或者改变Wna的尺寸都可改变流过LED灯串的电流。

在此需要说明的是，可以通过设置MOS管N22的尺寸不变，改变MOS管Na0～Na7的尺寸来实现不同的尺寸比例，当然也可保持Na管尺寸(指Na0～Na7并联后总的尺寸)不变，改变MOS管N22的尺寸大小来实现不同的尺寸比例。也可在MOS管N22及MOS管Na管尺寸比例不变的情况下，改变MOS管P11和P21的大小比例，继而可改变系数K，也可达到改变LED灯串电流的目的。

与第一实施例中相比，本实施例中使用改变镜像电流源的两个管子尺寸比例的方式来替代PWM调光，LED灯串的电流是连续的，不会有电流畸变的问题，也就没有传导辐射问题。

请参阅图9，本发明的第三实施例中，所述恒流模块300也可以不采用控制开关Ka0～Ka7来改变MOS管Na尺寸的方法来改变LED灯串电流，而采用第一实施例中的PWM调光方法，那么所述第二调光单元220包括PWM生成电路，对应为PWM调光方式，由所述第二调光单元220将接收的所述调光数据转换为占空比信号，并将所述占空比信号作为第二控制信号输出所述恒流模块300；并在MOS管Na的栅极加一个MOS管Na00到地，该MOS管Na00的漏极接MOS管Na的栅极，MOS管Na00的源极连接Vin-信号端，MOS管Na00的栅极接第二控制信号；由第二控制信号控制MOS管Na00的导通或断开，继而控制LED灯串的电流的导通时间和关断时间，实现调光。

请参阅图10，本发明的第四实施例中，所述控制模块200包括第一调光单元210和第二调光单元，所述第一调光单元210和所述第二调光单元均与所述恒流模块300连接；所述第一调光单元210用于将接收的所述调光数据转换为占空比信号，并将所述占空比信号作为第一控制信号输出至所述恒流模块300；所述第二调光单元用于将接收的所述调光数据作为第二控制信号输出所述恒流模块300，本实施例中所述第一控制信号为PWM调光信号也即占空比信号，所述第二控制信号为低8位的调光数据；具体地，所述运算模块100输出高8位的调光数据至所述第一调光单元210，输出低8位的调光数据至所述第二调光单元，所第二调光单元将所述调光数据转换为PWM调光信号输出至恒流模块300，由所述第二调光单元直接将低8位的调光数据直接作为第二控制信号输出至所述恒流模块300，所述恒流模块300通过两路不同的控制信号实现对流经LED灯串电流的调节，以便于提高调光精度，降低调光深度。

本实施例中所述第一调光单元210包括PWM生成电路，所述PWM生成电路分别连接运算模块100和恒流模块300，由所述PWM生成电路将高8位的所述调光数据转换成PWM调光信号后，将所述PWM调光信号输出至所述恒流模块300，而低8位的调光数据则直接输出到恒流模块300；本实施例中所述恒流模块300包括电压源VR4、VR5、运算放大器OP14、N沟道MOS管、N14、N24、N3、Na0～Na7、P沟道MOS管P13、P23、电阻Rcs14和控制开关Ka1～Ka7；运算放大器OP14的正相输入端连接电压源VR4的正极，电压源VR4的负极接地，运算放大器OP14的反相输入端连接MOS管N14的源极和电阻Rcs14的一端，电阻Rcs14的另一端连接Vin-信号端，运算放大器的正相输入端连接MOS管N3的漏极和MOS管N14的栅极，MOS管N3的源极接地，MOS管N3的栅极连接所述PWM生成电路，MOS管N14的漏极连接MOS管P13的栅极、MOS管P13的漏极和MOS管P23的栅极，MOS管P13的源极和MOS管P23的源极均连接电压源VR5的正极，电压源VR5的负极接地，MOS管P23的漏极连接控制开关Ka1-Ka7的一端和MOS管N24的漏极，MOS管N24的栅极连接控制开关Ka0的一端，MOS管N24的源极连接Vin-信号端，控制开关Ka0-Ka7的另一端均分别对应连接MOS管Na0～Na7的栅极，MOS管Na0～Na7的源极均连接Vin-信号端，MOS管Na0～Na7的漏极均连接LED灯串的负极，控制开关Ka1-Ka7的控制端连接调光数据输入端。

其中，电压源VR4用于产生参考电压VREF4，电压源VR5用于产生参考电压VREF5，MOS管P13和P23组成镜像电流源，N24和Na0～Na7组成另一组镜像电流源，Rcs14用于设定恒流模块300的前级镜像电流源电流；本实施例中所述PWM生成电路输出PWM调光信号至所述MOS管N3的栅极，PWM调光信号也即占空比信号通过控制MOS管N3的导通与断开进而控制流经LED灯串的电流的导通和断开；控制开关Ka0～Ka7用于选择Na0～Na7的不同并联组合，假设Nan的管子尺寸大小为2n个单位，n为大于等于0的正整数，即Na0的为1个单位，Na1为2个单位，依此类推，Na7为128个单位。那么低8位的调光数据通过控制不同的管子并联，可得到256个不同的管子尺寸，进而得到256级不同的LED灯串电流。

同样，假设MOS管N24的尺寸为Wn2，通过MOS管N24的源漏端流过的电流为In2，并联后的Na0～Na7的管子总尺寸大小为Wna，占空比信号为duty，LED灯串的平均电流Iavg与占空比duty及镜像电流源的管子尺寸相关，平均电流Iavg与尺寸的关系为：

Wn2/Wna＝In2/Iavg

Iavg＝Wna*In2/Wn2

其中In2＝duty*K*VREF4/Rcs14，duty为占空比，通过改变第一控制信号的值即改变占空比，K为系数，由MOS管P13和P23的尺寸比例决定，可得到：Iavg＝(duty*K*Wna*VREF4)/(Wn2*Rcs14)，通过上式可知，在系数K、Wn2、VREF4以及Rcs14阻值不变的情况下，LED灯串的平均电流与duty和Wna的乘积正相关，通过改变duty或者改变Wna的尺寸都可改变流过LED灯串的平均电流，进而实现调光。

本发明通过多种不同的调光方式同时对LED灯串的电流进行控制，以提高调光精度，降低调光深度；同时通过运算模块100进行伽马变换得到人眼感知的线性亮度，以便于实现人眼线性亮度要求很低的调光深度。

进一步地，基于上述的LED调光电路，本发明还提供了一种LED调光电路的调光方法，所述LED调光电路包括运算模块、控制模块和恒流模块，请参阅图11，所述的调光方法包括如下步骤：

S100、由所述运算模块接收调光信号，并将所述调光信号经过预设算法计算后输出N个调光数据至所述控制模块，N为大于1的正整数；

S200、由所述控制模块根据N个所述调光数据输出N路不同的控制信号至所述恒流模块；

S300、由所述恒流模块根据N路不同的控制信号控制流经LED灯串的电流。

进一步地，所述控制模块包括N个不同的调光单元；N个所述调光数据对应N个所述调光单元，每个所述调光单元接收一个与所述调光单元对应的所述调光数据，步骤S200包括：每个所述调光单元接收一个与所述调光单元对应的所述调光数据，并根据接收的所述调光数据输出相应的控制信号至所述恒流模块。

进一步地，步骤S100包括：由所述运算模块将所述调光信号伽马变换后得到数字值，并根据所述数字值在查找表中查找得到与所述数字值相应的填充值后，将所述填充值对应的N个坐标值分别作为所述调光数据输出至所述控制模块。

基于上述的LED调光电路，本发明还相应提供了一种LED调光装置。由于上文对一种LED调光电路进行了详细描述，此处不再赘述。

综上所述，本发明提供的一种LED调光电路、装置及其调光方法，所述LED调光电路包括运算模块、控制模块和恒流模块；所述运算模块用于接收调光信号，并将所述调光信号经过预设算法计算后输出N个调光数据至所述控制模块，N为大于1的正整数；所述控制模块用于根据N个所述调光数据输出N路不同的控制信号至所述恒流模块；所述恒流模块用于根据N路不同的控制信号控制流经LED灯串的电流；本发明通过设置多种不同的调光方式同时进行调光设置，能够有效提高调光精度，降低调光深度。

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 (8)

1.一种LED调光电路，其特征在于，包括运算模块、控制模块和恒流模块；所述运算模块用于接收调光信号，并将所述调光信号经过预设算法计算后输出N个调光数据至所述控制模块，N为大于1的正整数；所述控制模块用于根据N个所述调光数据输出N路不同的控制信号至所述恒流模块；所述恒流模块用于根据N路不同的控制信号控制流经LED灯串的电流；

所述运算模块具体用于将所述调光信号伽马变换后得到数字值，并根据所述数字值在查找表中查找得到与所述数字值相应的填充值后，将所述填充值对应的N个坐标值分别作为所述调光数据输出至所述控制模块；

其中，N个控制信号为控制模块根据调光数据采用N种不同的调光方式转换得到的，所述运算模块根据调光方式的个数选择输出相应数目的调光数据至所述控制模块；控制模块采取N种调光方式，对应选取N维坐标。

2.根据权利要求1所述的LED调光电路，其特征在于，所述控制模块包括N个不同的调光单元；N个所述调光数据与N个所述调光单元一一对应，每个所述调光单元用于接收一个与所述调光单元对应的所述调光数据，并根据接收的所述调光数据输出相应的控制信号至所述恒流模块。

3.根据权利要求2所述的LED调光电路，其特征在于，所述控制模块包括第一调光单元和第二调光单元；所述第一调光单元用于根据接收的所述调光数据输出第一控制信号至所述恒流模块；所述第二调光单元用于将接收的所述调光数据转换为占空比信号，并将所述占空比信号作为第二控制信号输出所述恒流模块。

4.根据权利要求2所述的LED调光电路，其特征在于，所述控制模块包括第一调光单元和第二调光单元；所述第一调光单元用于根据接收的所述调光数据输出第一控制信号至所述恒流模块；所述第二调光单元用于将接收的所述调光数据作为第二控制信号输出所述恒流模块。

5.根据权利要求2所述的LED调光电路，其特征在于，所述控制模块包括第一调光单元和第二调光单元；所述第一调光单元用于将接收的所述调光数据转换为占空比信号，并将所述占空比信号作为第一控制信号输出至所述恒流模块；所述第二调光单元用于将接收的所述调光数据作为第二控制信号输出所述恒流模块。

6.一种基于权利要求1所述的LED调光电路的调光方法，所述LED调光电路包括运算模块、控制模块和恒流模块，其特征在于，所述的调光方法包括如下步骤：

由所述运算模块接收调光信号，并将所述调光信号经过预设算法计算后输出N个调光数据至所述控制模块，N为大于1的正整数；所述运算模块根据调光方式的个数选择输出相应数目的调光数据至所述控制模块；其中，由所述运算模块将所述调光信号伽马变换后得到数字值，并根据所述数字值在查找表中查找得到与所述数字值相应的填充值后，将所述填充值对应的N个坐标值分别作为所述调光数据输出至所述控制模块，控制模块采取N种调光方式，对应选取N维坐标；

由所述控制模块根据N个所述调光数据输出N路不同的控制信号至所述恒流模块；其中，N个控制信号为控制模块根据调光数据采用N种不同的调光方式转换得到的；

由所述恒流模块根据N路不同的控制信号控制流经LED灯串的电流。

7.根据权利要求6所述的调光方法，其特征在于，所述控制模块包括N个不同的调光单元；N个所述调光数据对应N个所述调光单元，由所述控制模块根据N个所述调光数据输出N路不同的控制信号至所述恒流模块的步骤具体包括：

每个所述调光单元接收一个与所述调光单元对应的所述调光数据，并根据接收的所述调光数据输出相应的控制信号至所述恒流模块。

8.一种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1-5任意一项所述的LED调光电路。

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