CN112911752A - Led调光控制电路、芯片、照明装置及调光控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED调光控制电路、芯片、照明装置及调光控制方法。电路包括：参考电流模块被配置为提供第一、第二参考电流；I2C通信控制器，被配置为接收时钟信号以及数据信号，产生五路I2C控制信息并输出，以选择需要进行输出的输出通道、及提供所选输出通道的电流及灰度；第一～第三路恒流驱动模块被配置为接收第一参考电流以及相应的I2C控制信息，以通过相应的输出通道输出驱动信号、调节第一～第三路LED灯串的电流和灰阶；第四路～第五路恒流驱动模块被配置为接收第二参考电流以及相应的I2C控制信息，以通过相应的输出通道输出驱动信号、调节第四～第五路LED灯串的电流和灰阶。本发明集成多通道、可以高精度调光、可实现电流控制、可以消除调光过程的闪烁现象。

Description

LED调光控制电路、芯片、照明装置及调光控制方法

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种集成多通道、可高精度调光的LED调光控制电路、芯片、照明装置及调光控制方法。

背景技术

由于发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)光源相对于传统光源有着高效节能的优势，目前在全球范围内节能减排的大背景下，LED光源正在越来越多地替代传统光源。与此同时，随着人们生活的需求化越来越多，调光(Dimming)应用也应运而生。所谓调光，就是可以根据使用者的需要，通过灯光的开关等装置来调整LED灯发出的光线亮度。

目前，市场上已经出现很多基于LED调光技术的LED照明产品，主要用于景观装饰照明和建筑装饰照明等。LED线性驱动调光方案，是一种比较简单和直接的驱动应用方式，且其电路简单、体积小巧，能满足较多的应用场合。但是，现有的LED调光控制方式，存在调光精度差、调光过程有闪烁、调光效果以单色为主形式较单一的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中存在的技术问题，提供一种LED调光控制电路、芯片、照明装置及调光控制方法，集成多通道、可以高精度调光、可实现电流控制、可以消除调光过程的闪烁现象。

为实现上述目的，本发明提供了一种LED调光控制电路，包括：参考电流模块，被配置为提供第一参考电流以及第二参考电流；I2C通信控制器，被配置为接收时钟信号以及数据信号，产生五路I2C控制信息并输出，以选择需要进行输出的输出通道、及提供所选输出通道的电流及灰度；五路恒流驱动模块，其中，第一路恒流驱动模块～第三路恒流驱动模块被配置为接收所述第一参考电流以及相应的I2C控制信息，以通过相应的输出通道输出驱动信号、调节第一路LED灯串～第三路LED灯串的电流和灰阶；第四路恒流驱动模块～第五路恒流驱动模块被配置为接收所述第二参考电流以及相应的I2C控制信息，以通过相应的输出通道输出驱动信号、调节第四路LED灯串～第五路LED灯串的电流和灰阶；所述I2C控制信息采用12字节实现，其中，初始字节用于配置电路工作模式、各输出通道工作模式及寻址信息，第一字节用于配置各输出通道的量程电流信息，第二字节与第三字节结合用于配置第一输出通道的灰度信息，第四字节与第五字节结合用于配置第二输出通道的灰度信息，第六字节与第七字节结合用于配置第三输出通道的灰度信息，第八字节与第九字节结合用于配置第四输出通道的灰度信息，第十字节与第十一字节结合用于配置第五输出通道的灰度信息。

为实现上述目的，本发明还提供了一种LED调光控制芯片，包括本发明所述的LED调光控制电路。

为实现上述目的，本发明还提供了一种照明装置，所述照明装置包括五路LED灯串以及本发明所述的LED调光控制芯片。

为实现上述目的，本发明还提供了一种LED调光控制方法，采用本申请所述的LED调光控制电路；包括如下步骤：(1)通过参考电流模块提供第一参考电流以及第二参考电流； (2)通过I2C通信控制器接收时钟信号以及数据信号，产生五路I2C控制信息并输出，以选择需要进行输出的输出通道、及提供所选输出通道的电流及灰度；(3)通过第一路恒流驱动模块～第三路恒流驱动模块接收第一参考电流以及相应的I2C控制信息，以通过相应的输出通道输出驱动信号、调节第一路LED灯串～第三路LED灯串的电流和灰阶；(4)通过第四路恒流驱动模块～第五路恒流驱动模块接收第二参考电流以及相应的I2C控制信息，以通过相应的输出通道输出驱动信号、调节第四路LED灯串～第五路LED灯串的电流和灰阶；其中，所述I2C控制信息采用12字节实现，初始字节用于配置电路工作模式、各输出通道工作模式及寻址信息，第一字节用于配置各输出通道的量程电流信息，第二字节与第三字节结合用于配置第一输出通道的灰度信息，第四字节与第五字节结合用于配置第二输出通道的灰度信息，第六字节与第七字节结合用于配置第三输出通道的灰度信息，第八字节与第九字节结合用于配置第四输出通道的灰度信息，第十字节与第十一字节结合用于配置第五输出通道的灰度信息。

为实现上述目的，本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明所述的LED调光控制方法的步骤。

为实现上述目的，本发明还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明所述的LED调光控制方法的步骤。

本发明的优点在于：采用I2C通信控制器通过I2C协议提供5路I2C控制信息，来精确控制5个输出通道的输出电流，可实现每个输出通道1024级灰度的电流控制，可以消除调光过程的闪烁现象、实现智能调光。一部分输出通道的最大输出电流为150mA、另一部分输出通道的最大输出电流为75mA，且支持两部分输出通道最大输出电流单独设置；支持五路输出通道同时输出。可以实现超低待机功耗，休眠模式的工作电流小于100uA。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明LED调光控制电路一实施例的架构示意图；

图2A～图2C为本发明字节设置信息示意图；

图3为本发明输入信号波形示意图；

图4为本发明起始、停止状态控制波形示意图；

图5为本发明数据传输控制波形示意图；

图6为本发明LED调光控制芯片一实施例的示意图；

图7为本发明照明装置一实施例的示意图；

图8为本发明LED调光控制方法一实施例的流程示意图；

图9为本发明计算机设备的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的说明书和权利要求书以及附图中的术语“第一”“第二”“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”应做广义理解。例如，可以是电连接或相互通讯，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。应当理解，当称元件“耦接到”另一元件时，存在中间元件。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，其为本发明LED调光控制电路一实施例的架构示意图。所述电路10包括：参考电流模块(current reference)11、I2C通信控制器12、第一路～第五路恒流驱动模块 131～135。

所述参考电流模块11被配置为提供第一参考电流Iref1以及第二参考电流Iref2。具体地，第一参考电流Iref1提供至第一路～第三路恒流驱动模块131～133，第二参考电流Iref2提供至第四路～第五路恒流驱动模块134～135。

所述I2C通信控制器12被配置为接收时钟信号SCL以及数据信号SDA，产生五路I2C控制信息CDout1～CDout5并输出，以选择需要进行输出的输出通道OUT1～OUT5、及提供所选输出通道的电流及灰度。

第一路～第三路恒流驱动模块131～133被配置为接收第一参考电流Iref1以及相应的I2C 控制信息CDout1～CDout3，以通过相应的输出通道OUT1～OUT3输出驱动信号、调节第一路LED灯串～第三路LED灯串LED1～LED3的电流和灰阶，实现LED灯串LED1～LED3的调光控制。第四路～第五路恒流驱动模块134～135被配置为接收第二参考电流Iref2以及相应的I2C控制信息CDout4～CDout5，以通过相应的输出通道OUT4～OUT5输出驱动信号、调节第四路LED灯串～第五路LED灯串LED4～LED5的电流和灰阶，实现LED灯串 LED4～LED5的调光控制。例如，第一输出通道OUT1输出驱动信号调节蓝色LED灯串 LED1，第二输出通道OUT2输出驱动信号调节绿色LED灯串LED2，第三输出通道OUT3输出驱动信号调节红色LED灯串LED3，第四输出通道OUT4输出驱动信号调节暖白色LED 灯串LED4，第五输出通道OUT5输出驱动信号调节冷白色LED灯串LED5。

其中，所述I2C控制信息CDout1～CDout5采用12字节实现：初始字节Byte0用于配置电路休眠模式、各输出通道工作模式及寻址信息；第一字节Byte1用于配置各输出通道OUT1～OUT5的量程电流信息、第二字节Byte2与第三字节Byte3结合用于配置第一输出通道OUT1的灰度信息，第四字节Byte2与第五字节Byte3结合用于配置第二输出通道OUT2 的灰度信息，第六字节Byte6与第七字节Byte7结合用于配置第三输出通道OUT3的灰度信息，第八字节Byte8与第九字节Byte9结合用于配置第四输出通道OUT4的灰度信息，第十字节Byte10与第十一字节Byte11结合用于配置第五输出通道OUT5的灰度信息。

进一步的实施例中，所述初始字节Byte0包括8位(Bit)数据；其中，第7到8位B0[7:6] 为标识位，第5到6位B0[5:4]为模式控制位，第1到4位B0[3:0]为寻址位，如图2A所示。其中，通过配置所述初始字节Byte0的第5到6位B0[5:4]，以控制所述电路进入休眠模式 (此时不进行调光操作)，或控制所述电路的所述第一输出通道～所述第三输出通道 OUT1～OUT3进入工作模式，或控制所述电路的所述第四输出通道与所述第五输出通道 OUT4～OUT5进入工作模式，或控制所述电路的所有输出通道OUT1～OUT5均进入工作模式。

具体地，B0[7:6]＝10是Byte0的标识位。B0[5:4]＝00为休眠模式(Sleep Mode)，B0[5:4]＝01 为第一输出通道～第三输出通道OUT1～OUT3工作模式，B0[5:4]＝10为第四输出通道与第五输出通道OUT4～OUT5工作模式，B0[5:4]＝11为所有输出通道OUT1～OUT5同时工作模式。 B0[3:0]＝0000：量程电流设置，B0[3:0]＝0001：寻址至第一输出通道OUT1的灰度设置地址， B0[3:0]＝0011：寻址至第二输出通道OUT2的灰度设置地址，B0[3:0]＝0101：寻址至第三输出通道OUT3的灰度设置地址，B0[3:0]＝0111：寻址至第四输出通道OUT4的灰度设置地址， B0[3:0]＝1001：寻址至第五输出通道OUT5的灰度设置地址。

进一步的实施例中，所述第一字节Byte1包括8位(Bit)数据，其中，通过配置第一字节Byte1的第5到8位B[7:4]以配置第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流，通过配置第一字节Byte1的第1到4位B[3:0]以配置第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流，如图2B所示。其中，第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流可配置范围为0～150mA；第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流可配置范围为0～75mA。

例如，B1[7:4]＝0000：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为0mA； B1[7:4]＝0001：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为10mA；B1[7:4]＝0010：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为20mA；B1[7:4]＝0011：第一～第三输出通道 OUT1～OUT3的量程电流为30mA；B1[7:4]＝0100：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为40mA；B1[7:4]＝0101：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为50mA； B1[7:4]＝0110：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为60mA；B1[7:4]＝0111：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为70mA；B1[7:4]＝1000：第一～第三输出通道 OUT1～OUT3的量程电流为80mA；B1[7:4]＝1001：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为90mA；B1[7:4]＝1010：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为100mA； B1[7:4]＝1011：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为110mA；B1[7:4]＝1100：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为120mA；B1[7:4]＝1101：第一～第三输出通道 OUT1～OUT3的量程电流为130mA；B1[7:4]＝1110：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为140mA；B1[7:4]＝1111：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为150mA。可选地，默认值为B1[7:4]＝0100：第一～第三输出通道OUT1～OUT3的量程电流为40mA。

例如，B1[3:0]＝0000：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为0mA； B1[3:0]＝0001：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为5mA；B1[3:0]＝0010：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为10mA；B1[3:0]＝0011：第四～第五输出通道 OUT4～OUT5的量程电流为15mA；B1[3:0]＝0100：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为20mA；B1[3:0]＝0101：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为25mA； B1[3:0]＝0110：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为30mA；B1[3:0]＝0111：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为35mA；B1[3:0]＝1000：第四～第五输出通道 OUT4～OUT5的量程电流为40mA；B1[3:0]＝1001：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为45mA；B1[3:0]＝1010：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为50mA； B1[3:0]＝1011：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为55mA；B1[3:0]＝1100：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为60mA；B1[3:0]＝1101：第四～第五输出通道 OUT4～OUT5的量程电流为65mA；B1[3:0]＝1110：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为70mA；B1[3:0]＝1111：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为75mA。可选地，默认值为B1[3:0]＝0110：第四～第五输出通道OUT4～OUT5的量程电流为30mA。

进一步的实施例中，所述第二字节Byte2～所述第十一字节Byte11均包括8位(Bit)数据，并采用两个字节配置同一输出通道的灰度信息。其中，用于配置同一输出通道的灰度信息的两个字节中，后一字节的第1到5位B[4:0]与前一字节第1到5位B[4:0]结合用于对应配置相应输出通道的灰度，每一输出通道的灰度可配置范围为0～1023级。

以用于配置第一输出通道OUT1的灰度信息的第二字节Byte2与第三字节Byte3为例，通过配置第三字节Byte3的第1到5位B3[4:0]与第二字节Byte2的第1到5位B2[4:0]，以配置第一输出通道OUT1的灰度信息，如图2C所示。例如，B3[4:0]B2[4:0]＝00000 00000：第一输出通道OUT1的输出灰度为0级(0/1024)；B3[4:0]B2[4:0]＝00000 00001：第一输出通道OUT1的输出灰度为1级(1/1024)；B3[4:0]B2[4:0]＝00000 00010：第一输出通道OUT1 的输出灰度为2级(2/1024)；…；B3[4:0]B2[4:0]＝11111 11110：第一输出通道OUT1的输出灰度为1022级(1022/1024)；B3[4:0]B2[4:0]＝11111 11111：第一输出通道OUT1的输出灰度为1023级(1023/1024)。即，第一输出通道OUT1的灰度可以有1024级可调节。可选地，默认值为B3[4:0]B2[4:0]＝00000 00000。

第四字节Byte2与第五字节Byte3为第二输出通道OUT2输出灰度设置字节；第六字节 Byte6与第七字节Byte7为第三输出通道OUT3输出电流灰度设置字节，第八字节Byte8与第九字节Byte9为第四输出通道OUT4输出电流灰度设置字节，第十字节Byte10与第十一字节Byte11为第五输出通道OUT5输出电流灰度设置字节。其配置方法可参考前述中第一输出通道OUT1的输出灰度的配置。其中，第二输出通道OUT2～第五输出通道OUT5的输出灰度默认值也为0级。

请继续参阅图1，所述电路10进一步包括供电模块14，被配置为接收外部输入电压Vin 以为所述电路10提供工作电压。其中，在所述外部输入电压Vin大于预设电压阈值(例如 8.5V)时，所述I2C通信控制器12进入工作状态；并在所述时钟信号SCL以及所述数据信号SDA均无信号输入时，控制所述电路10进入休眠模式。比如，电路在启动过程会有1mA 左右的下拉电流，当外部输入电压Vin大于6V，供电模块14开始工作；当外部输入电压 Vin大于8.5V时，电路10才正式开始工作，等待时钟信号SCL以及数据信号SDA的信号输入。如果没有时钟信号SCL以及数据信号SDA的信号输入，电路10会进入休眠模式；此时电路10的工作电流约90uA，功耗低。当时钟信号SCL以及数据信号SDA有信号输入，电路10才退出休眠模式，进而通过控制时钟信号SCL以及数据信号SDA进行智能调光控制。

进一步的实施例中，所述I2C控制信息进一步包括起始状态控制信息、停止状态控制信息、数据传输控制信息。

具体地，所述起始状态控制信息为在所述时钟信号SCL为高电平时所述数据信号SDA 的电平由高变低；所述停止状态控制信息为在所述时钟信号SCL为高电平时所述数据信号 SDA的电平由低变高；所述数据传输控制信息为在所述时钟信号SCL为高电平时所述数据信号SDA的电平状态保持不变。其中，所述I2C通信控制器12接收所述时钟信号SCL与所述数据信号SDA的端口分别设有一上拉电阻R_SDA、R_SCL。上拉电阻R_SDA、R_SCL的阻值范围可以为12～18kOhm，优选为15kOhm。

具体地，所述数据传输控制信息进一步包括：在所述时钟信号SCL的电平由低变高时，对所述数据信号SDA进行数据读取并写入寄存器；每完成一个字节的数据传输则产生一个对应的应答信号ACK；通过所述应答信号ACK拉低所述数据信号SDA的电平。优选地，在所述时钟信号SCL的电平由低变高后，延迟一预设抗噪声干扰时间后对所述数据信号 SDA进行数据读取，并根据锁存控制信号DATA_LATCH将所读取的数据写入寄存器进行锁存。

请一并参阅图3～图5，其中，图3为本发明输入信号波形示意图，图4为本发明起始、停止状态控制波形示意图，图5为本发明数据传输控制波形示意图。

如图3所示，每完成8位(Bit)数据的传输，在第9个时钟，电路的内部会产生应答信号ACK，应答信号ACK会将数据信号SDA拉低。即每完成一个字节(8Bit)的数据传输就会对应产生一个的应答信号；时钟信号SCL输入9个时钟周期(8Bit+1ACK)就完成一个字节(Byte)的传输。

如图4所示，数据信号SDA和时钟信号SCL都是高电平则称为空闲状态；在时钟信号SCL为高电平时，当数据信号SDA为下降沿(电平由高变低)，这时为控制的起始条件(START)；在时钟信号SCL为高电平时，当数据信号SDA为上升沿(电平由低变高)这时为控制的停止条件(STOP)。时钟信号SCL输入9个时钟周期(8Bit+1ACK)就完成一个字节(Byte)的传输；如果不做寻址处理，一共可输入11个字节(Byte)。图中，Tsu.sta 表示起始条件的建立时间，Thd.sta表示起始条件的保持时间，Tsu.sto表示停止条件的建立时间，Thd.sto表示停止条件的建立时间。优选地，Tsu.sta、Thd.sta、Tsu.sto、Thd.sto大于或等于250nS(纳秒)。

如图5所示，I2C通信协议执行的是串行的位传输，每个时钟脉冲传送一位(Bit)数据。时钟信号SCL为高电平时数据信号SDA必须保持稳定，只有当时钟信号SCL为低电平时，数据信号SDA才能改变状态。当时钟信号SCL由低变高时(处于上升沿)，数据写入寄存器。每完成8位(Bit)数据的传输，在第9个时钟，电路的内部会产生应答信号ACK，应答信号ACK会将数据信号SDA拉低。

为了防止信号的干扰，在读入数据信号SDA时，读入控制信号DATA_IN才是有效的数据读入控制信号；即在所述时钟信号SCL的电平由低变高后，延迟一预设抗噪声干扰时间Tsam.dat后，根据读入控制信号DATA_IN对所述数据信号SDA进行数据读取。通过锁存控制信号DATA_LATCH控制读入的数据信号经寄存器进行锁存，其中，锁存控制信号 DATA_LATCH相对于读入控制信号DATA_IN延迟一锁存抗噪声干扰时间Tlat.dat。图中， Tsu.sta表示起始条件的建立时间，Tlow表示时钟信号SCL的低电平的脉宽，Thigh表示时钟信号SCL的高电平的脉宽，Thd.dat表示数据输入的保持时间，Tr表示数据输入的上升时间，Tf表示数据输入的下降时间，Tsu.sto表示停止条件的建立时间，Thd.sta表示起始条件的保持时间，Tsu.dat表示数据输入的建立时间，Tsam.dat表示抗噪声干扰时间，Tlat.dat表示锁存抗噪声干扰时间。优选地，Thd.sta、Tsu.dat大于或等于250nS(纳秒)，Tlow、Thigh 大于或等于1.5uS(微秒)。

传输数据时，每8位(Bit)数据就是一个字节，每个字节对应的控制信息如图2A～图 2C所示，输入的所有信息可以通过12个字节去完成。第13个字节(Byte12)其实是跳转到前述Byte1的设置信息；即Byte11后面的设置信息是前述Byte1-Byte11的重复设置。因此，在不执行停止控制操作时，有效的输入字节是11个字节。

本实施例提供的电路采用I2C通信控制器通过I2C协议提供5路I2C控制信息，来精确控制5个输出通道的输出电流，可实现每个输出通道1024级灰度的电流控制，可以消除调光过程的闪烁现象，实现智能调光。一部分输出通道(第一～第三输出通道OUT1～OUT3) 的最大输出电流为150mA、另一部分输出通道(第四～第五输出通道OUT4～OUT5)的最大输出电流为75mA，且支持两部分输出通道最大输出电流单独设置。可以实现超低待机功耗，休眠模式的工作电流小于100uA。本实施例提供的电路可应用于LED智能球泡、LED智能彩色灯丝灯以及其它LED智能照明装置的智能调光。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种LED调光控制芯片，采用本发明所述的LED 调光控制电路。

请参阅图6，其为本发明LED调光控制芯片一实施例的示意图。本实施例所述LED调光控制芯片60采用ESOP-8封装方式，8个管脚1～8依次为第一恒流输出端口OUT1、芯片电源输入端口VCC、数据信号输入端口SDA、时钟信号输入端口SCL、第五恒流输出端口 OUT5、第四恒流输出端口OUT4、第三恒流输出端口OUT3以及第二恒流输出端口OUT2。而所述LED调光控制芯片60的衬底作为芯片地GND。所述LED调光控制芯片60内部设置有本发明前述的LED调光控制电路10。关于LED调光控制电路10的组件连接方式以及工作原理可参考前述，此处不再赘述。

其中，所述LED调光控制芯片60内部对应各通道集成有功率管。端口OUT1/2/3/4/5的电压范围为-0.3～500V；三通道功率管漏极最大电流为150mA(即第一～第三输出通道的最大输出电流为150mA)；二通道功率管漏极最大电流为75mA(即第四～第五输出通道的最大输出电流为75mA)；数据信号输入端口SDA与时钟信号输入端口SCL的电压范围为 -0.3～9V；芯片电源输入端口VCC的电压范围为-0.3～40V；所述LED调光控制芯片60工作范围为-40～105℃。

所述LED调光控制芯片60具有过温调节功能，在驱动电源过热时，可以逐渐减小输出电流，从而控制输出功率和温升，使电源温度保持在设定值，以提高系统的可靠性。

所述LED调光控制芯片60中，芯片地GND的衬底的散热铜片面积要尽可能大(大于预设面积阈值)，以减小热阻，增强散热能力。所述LED调光控制芯片60中的数据信号输入端口SDA、时钟信号输入端口SCL通过引脚走线接入MCU，以获取相应的信号；其中引脚走线尽量短(小于预设长度阈值)，以避免噪声信号对数字信号的干扰。

本实施例提供的芯片采用本发明LED调光控制电路，通过I2C协议提供5路I2C控制信息，来精确控制5个输出通道的输出电流，可实现每个输出通道1024级灰度的电流控制，可以消除调光过程的闪烁现象、实现智能调光。一部分输出通道(第一～第三输出通道OUT1～OUT3)的最大输出电流为150mA、另一部分输出通道(第四～第五输出通道 OUT4～OUT5)的最大输出电流为75mA，且支持两部分输出通道最大输出电流单独设置。可以实现超低待机功耗，休眠模式的工作电流小于100uA。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种照明装置，采用本发明所述的LED调光控制芯片。

请参阅图7，其为本发明照明装置一实施例的示意图。本实施例所述照明装置70包括五路LED灯串LED1～LED5以及LED调光控制芯片71。所述LED调光控制芯片71采用本发明图6所示LED调光控制芯片60，其内部设置有本发明图1所示LED调光控制电路10。未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述各实施例。

所述照明装置70还包括AC-DC电源模块72，其与五路LED灯串LED1～LED5连接，用于使电路中形成恒定电流，以为五路LED灯串LED1～LED5提供恒定电流。

所述照明装置70还包括MCU，其与所述LED调光控制芯片71的数据信号输入端口SDA、时钟信号输入端口SCL连接(例如通过引脚走线)，以提供相应的信号。五路LED 灯串LED1～LED5可以为智能彩色灯丝灯；例如：蓝色LED灯串LED1、绿色LED灯串LED2、红色LED灯串LED3、暖白色LED灯串LED4、冷白色LED灯串LED5。

以下结合附图2A～图2C、图7对本发明所述照明装置70作进一步解释说明。

实施例一：实现所述LED调光控制芯片71进入休眠模式(Sleep Mode)，不进行调光操作。具体地，MCU的输入程序如下：

Start：10000000(写入Byte0，其中B0[5:4]＝00进入Sleep mode)

Stop。

实施例二：实现选择5个输出通道OUT1～OUT5同时输出；OUT1～OUT3最大电流40mA， OUT1灰度2/1024，OUT2灰度512/1024，OUT3灰度1022/1024；OUT4～OUT5最大电流60mA， OUT4灰度512/1024，OUT5灰度1022/1024。具体地，MCU的输入程序如下：

Start：10110000(写入Byte0，OUT1～OUT5同时输出，选择Byte1)

01001100(写入Byte1，设置OUT1～OUT3量程电流40mA，OUT4～OUT5量程电流60mA)

10100010(写入Byte2)

10100000(写入Byte3，Byte2和Byte3共同设置OUT1灰度2/1024)

10100000(写入Byte4)

10110000(写入Byte5，Byte4和Byte5共同设置OUT2灰度512/1024)

10111110(写入Byte6)

10111111(写入Byte7，Byte6和Byte7共同设置OUT3灰度1022/1024)

10100000(写入Byte8)

10110000(写入Byte9，Byte8和Byte9共同设置OUT4灰度512/1024)

10111110(写入Byte10)

10111111(写入Byte11，Byte10和Byte11共同设置OUT5灰度1022/1024)

Stop。

实施例三：实现选择输出通道OUT4～OUT5同时输出；OUT4～OUT5最大电流60mA，OUT4灰度2/1024，OUT5灰度512/1024；1mS后，OUT4灰度512/1024，OUT5灰度2/1024。具体地，MCU的输入程序如下：

Start1：10100000(写入Byte0，OUT4～OUT5同时输出，选择Byte1)

00001100(写入Byte1，设置OUT1～OUT3量程电流0mA，OUT4～OUT5量程电流60mA)

Stop1(此处示意帧与帧之间的区隔)

Start2：10100111(写入Byte0，OUT4～OUT5同时输出，选择Byte8)

10100010(写入Byte8)

10100000(写入Byte9，Byte8和Byte9共同设置OUT4灰度2/1024)

10100000(写入Byte10)

10110000(写入Byte11，Byte10和Byte11共同设置OUT5灰度512/1024)

Stop2

Start3：10100111(写入Byte0，OUT4～OUT5同时输出，选择Byte8)

10100000(写入Byte8)

10110000(写入Byte9，Byte8和Byte9共同设置OUT4灰度512/1024)

10100010(写入Byte10)

10100000(写入Byte11，Byte10和Byte11共同设置OUT5灰度2/1024)

Stop3。

本实施例提通过I2C协议提供5路I2C控制信息，来精确控制5个输出通道的输出电流，可实现每个输出通道1024级灰度的电流控制，可以消除调光过程的闪烁现象、实现智能调光。一部分输出通道(第一～第三输出通道OUT1～OUT3)的最大输出电流为150mA、另一部分输出通道(第四～第五输出通道OUT4～OUT5)的最大输出电流为75mA，且支持两部分输出通道最大输出电流单独设置。可以实现超低待机功耗，休眠模式的工作电流小于 100uA。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种LED调光控制方法，采用本发明所述的LED 调光控制电路。

请参阅图8，其为本发明LED调光控制方法一实施例的流程示意图。本实施例所述方法包括如下步骤：S81、通过参考电流模块提供第一参考电流以及第二参考电流；S82、通过 I2C通信控制器接收时钟信号以及数据信号，产生五路I2C控制信息并输出，以选择需要进行输出的输出通道、及提供所选输出通道的电流及灰度；S83、通过第一路恒流驱动模块～第三路恒流驱动模块接收第一参考电流以及相应的I2C控制信息，以通过相应的输出通道输出驱动信号、调节第一路LED灯串～第三路LED灯串的电流和灰阶；以及S84、通过第四路恒流驱动模块～第五路恒流驱动模块接收第二参考电流以及相应的I2C控制信息，以通过相应的输出通道输出驱动信号、调节第四路LED灯串～第五路LED灯串的电流和灰阶。

其中，所述I2C控制信息采用12字节实现：初始字节Byte0用于配置电路休眠模式、各输出通道工作模式及寻址信息；第一字节Byte1用于配置各输出通道OUT1～OUT5的量程电流信息、第二字节Byte2与第三字节Byte3结合用于配置第一输出通道OUT1的灰度信息，第四字节Byte2与第五字节Byte3结合用于配置第二输出通道OUT2的灰度信息，第六字节Byte6与第七字节Byte7结合用于配置第三输出通道OUT3的灰度信息，第八字节Byte8与第九字节Byte9结合用于配置第四输出通道OUT4的灰度信息，第十字节Byte10与第十一字节Byte11结合用于配置第五输出通道OUT5的灰度信息。各字节的具体设置方式可参考图2A～图2C所示，此处不再赘述。

进一步的实施例中，所述方法进一步包括：S80、接收外部输入电压，并在所述外部输入电压大于预设电压阈值时，控制所述I2C通信控制器进入工作状态、并在所述时钟信号以及所述数据信号均无信号输入时，控制所述电路进入休眠模式。比如，电路在启动过程会有 1mA左右的下拉电流，当外部输入电压Vin大于6V，电路的供电模块开始工作；当外部输入电压Vin大于8.5V时，电路才正式开始工作，等待时钟信号SCL以及数据信号SDA的信号输入。如果没有时钟信号SCL以及数据信号SDA的信号输入，电路会进入休眠模式；此时电路的工作电流约90uA，功耗低。当时钟信号SCL以及数据信号SDA有信号输入，电路才退出休眠模式，进而通过控制时钟信号SCL以及数据信号SDA进行智能调光控制。

进一步的实施例中，所述步骤S81进一步包括：1)在所述时钟信号的电平由低变高时，执行串行的比特传输、对所述数据信号进行数据读取并写入寄存器；2)每完成一个字节的数据传输则产生一个对应的应答信号；3)通过所述应答信号拉低所述数据信号的电平。优选地，在所述时钟信号的电平由低变高后，延迟一预设抗噪声干扰时间后再对所述数据信号进行数据读取，并根据锁存控制信号将所读取的数据写入寄存器进行锁存。

具体地，每完成8位(Bit)数据的传输，在第9个时钟，电路的内部会产生应答信号ACK，应答信号ACK会将数据信号SDA拉低，如图3所示。即每完成一个字节(8Bit)的数据传输就会对应产生一个的应答信号；时钟信号SCL输入9个时钟周期(8Bit+1ACK) 就完成一个字节(Byte)的传输。

具体地，数据信号SDA和时钟信号SCL都是高电平则称为空闲状态；在时钟信号SCL为高电平时，当数据信号SDA为下降沿(电平由高变低)，这时为控制的起始条件(START)；在时钟信号SCL为高电平时，当数据信号SDA为上升沿(电平由低变高)这时为控制的停止条件(STOP)，如图4所示。时钟信号SCL输入9个时钟周期(8Bit+1ACK)就完成一个字节(Byte)的传输；如果不做寻址处理，一共可输入11个字节(Byte)。

具体地，I2C通信协议执行的是串行的位传输，每个时钟脉冲传送一位(Bit)数据。时钟信号SCL为高电平时数据信号SDA必须保持稳定，只有当时钟信号SCL为低电平时，数据信号SDA才能改变状态。当时钟信号SCL由低变高时(处于上升沿)，数据写入寄存器。每完成8位(Bit)数据的传输，在第9个时钟，电路的内部会产生应答信号ACK，应答信号ACK会将数据信号SDA拉低，如图5所示。

为了防止信号的干扰，在所述时钟信号SCL的电平由低变高后，延迟一预设抗噪声干扰时间Tsam.dat后，根据读入控制信号DATA_IN对所述数据信号SDA进行数据读取。通过锁存控制信号DATA_LATCH控制读入的数据信号经寄存器进行锁存，其中，锁存控制信号DATA_LATCH相对于读入控制信号DATA_IN延迟一锁存抗噪声干扰时间Tlat.dat。

本实施例提供的方法采用I2C通信控制器通过I2C协议提供5路I2C控制信息，来精确控制5个输出通道的输出电流，可实现每个输出通道1024级灰度的电流控制，可以消除调光过程的闪烁现象、实现智能调光。一部分输出通道(第一～第三输出通道OUT1～OUT3) 的最大输出电流为150mA、另一部分输出通道(第四～第五输出通道OUT4～OUT5)的最大输出电流为75mA，且支持两部分输出通道最大输出电流单独设置。可以实现超低待机功耗，休眠模式的工作电流小于100uA。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种可以实现LED调光控制方法的计算机设备。

请参阅图9，其为本发明计算机设备的内部结构示意图。如图9所示，本实施例所述计算机设备90，包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，所述计算机设备90的处理器用于提供计算和控制能力。所述计算机设备90的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。所述非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。所述内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。所述计算机设备90的网络接口用于与外部的计算机设备通过网络连接通信。所述计算机程序被处理器执行时可以实现本发明模型构件点选方法的步骤。所述计算机设备90的显示屏可以是液晶显示屏或者OLED显示屏，所述计算机设备90的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备90外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备90的限定，具体的计算机设备90 可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，所述计算机设备90包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现本发明LED调光控制方法的步骤。

在一个实施例中，还提供了一种存储介质。所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明LED调光控制方法的步骤。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，所述计算机程序在执行时，可包括如上述LED调光控制方法的实施例的流程。

本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程 ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种LED调光控制电路，其特征在于，包括：

参考电流模块，被配置为提供第一参考电流以及第二参考电流；

I2C通信控制器，被配置为接收时钟信号以及数据信号，产生五路I2C控制信息并输出，以选择需要进行输出的输出通道、及提供所选输出通道的电流及灰度；

五路恒流驱动模块，其中，第一路恒流驱动模块～第三路恒流驱动模块被配置为接收所述第一参考电流以及相应的I2C控制信息，以通过相应的输出通道输出驱动信号、调节第一路LED灯串～第三路LED灯串的电流和灰阶；第四路恒流驱动模块～第五路恒流驱动模块被配置为接收所述第二参考电流以及相应的I2C控制信息，以通过相应的输出通道输出驱动信号、调节第四路LED灯串～第五路LED灯串的电流和灰阶；

所述I2C控制信息采用12字节实现，其中，初始字节用于配置电路工作模式、各输出通道工作模式及寻址信息，第一字节用于配置各输出通道的量程电流信息，第二字节与第三字节结合用于配置第一输出通道的灰度信息，第四字节与第五字节结合用于配置第二输出通道的灰度信息，第六字节与第七字节结合用于配置第三输出通道的灰度信息，第八字节与第九字节结合用于配置第四输出通道的灰度信息，第十字节与第十一字节结合用于配置第五输出通道的灰度信息。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路进一步包括供电模块，被配置为接收外部输入电压以为所述电路提供工作电压；其中，在所述外部输入电压大于预设电压阈值时，所述I2C通信控制器进入工作状态、并在所述时钟信号以及所述数据信号均无信号输入时，控制所述电路进入休眠模式。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述I2C控制信息进一步包括起始状态控制信息、停止状态控制信息、数据传输控制信息；

所述起始状态控制信息为在所述时钟信号为高电平时所述数据信号的电平由高变低；

所述停止状态控制信息为在所述时钟信号为高电平时所述数据信号的电平由低变高；

所述数据传输控制信息为在所述时钟信号为高电平时所述数据信号的电平状态保持不变。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述数据传输控制信息进一步包括：在所述时钟信号的电平由低变高时，对所述数据信号进行数据读取并写入寄存器；每完成一个字节的数据传输则产生一个对应的应答信号；通过所述应答信号拉低所述数据信号的电平。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，在所述时钟信号的电平由低变高后，延迟一预设抗噪声干扰时间后对所述数据信号进行数据读取，并根据锁存控制信号将所读取的数据写入寄存器进行锁存。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述初始字节包括8位数据，其中，第7到8位为标识位，第5到6位为模式控制位，第1到4位为寻址位；其中，通过配置所述初始字节的第5到6位，以控制所述电路进入休眠模式，或控制所述电路的所述第一输出通道～所述第三输出通道进入工作模式，或控制所述电路的所述第四输出通道与所述第五输出通道进入工作模式，或控制所述电路的所有输出通道均进入工作模式。

7.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一字节包括8位数据，其中，通过配置所述第一字节的第5到8位以配置所述第一输出通道～所述第三输出通道的量程电流，所述第一输出通道～所述第三输出通道的量程电流可配置范围为0～150mA；通过配置所述第一字节的第1到4位以配置所述第四输出通道与所述第五输出通道的量程电流，所述第四输出通道与所述第五输出通道的量程电流可配置范围为0～75mA。

8.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二字节～所述第十一字节均包括8位数据，并采用两个字节配置同一输出通道的灰度信息；其中，用于配置同一输出通道的灰度信息的两个字节中，后一字节的第1到5位与前一字节第1到5位结合用于对应配置相应输出通道的灰度，每一输出通道的灰度可配置范围为0～1023级。

9.一种LED调光控制芯片，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的LED调光控制电路。

10.一种照明装置，其特征在于，所述照明装置包括五路LED灯串以及如权利要求9所述的LED调光控制芯片。

11.一种LED调光控制方法，采用权利要求1所述的LED调光控制电路；其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过参考电流模块提供第一参考电流以及第二参考电流；

(2)通过I2C通信控制器接收时钟信号以及数据信号，产生五路I2C控制信息并输出，以选择需要进行输出的输出通道、及提供所选输出通道的电流及灰度；

(3)通过第一路恒流驱动模块～第三路恒流驱动模块接收第一参考电流以及相应的I2C控制信息，以通过相应的输出通道输出驱动信号、调节第一路LED灯串～第三路LED灯串的电流和灰阶；

(4)通过第四路恒流驱动模块～第五路恒流驱动模块接收第二参考电流以及相应的I2C控制信息，以通过相应的输出通道输出驱动信号、调节第四路LED灯串～第五路LED灯串的电流和灰阶；

其中，所述I2C控制信息采用12字节实现，初始字节用于配置电路工作模式、各输出通道工作模式及寻址信息，第一字节用于配置各输出通道的量程电流信息，第二字节与第三字节结合用于配置第一输出通道的灰度信息，第四字节与第五字节结合用于配置第二输出通道的灰度信息，第六字节与第七字节结合用于配置第三输出通道的灰度信息，第八字节与第九字节结合用于配置第四输出通道的灰度信息，第十字节与第十一字节结合用于配置第五输出通道的灰度信息。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

(10)接收外部输入电压，并在所述外部输入电压大于预设电压阈值时，控制所述I2C通信控制器进入工作状态、并在所述时钟信号以及所述数据信号均无信号输入时，控制所述电路进入休眠模式。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)进一步包括：

(21)在所述时钟信号的电平由低变高后，执行串行的比特传输、对所述数据信号进行数据读取并写入寄存器；

(22)每完成一个字节的数据传输则产生一个对应的应答信号；

(23)通过所述应答信号拉低所述数据信号的电平。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述步骤(21)进一步包括：

在所述时钟信号的电平由低变高后，延迟一预设抗噪声干扰时间后对所述数据信号进行数据读取，并根据锁存控制信号将所读取的数据写入寄存器进行锁存。

15.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求11至14中任一项所述的LED调光控制方法的步骤。

16.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求11至14中任一项所述的LED调光控制方法的步骤。

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