CN202587472U - 基于pfm脉冲频率调制的led照明器及其灯光网络 - Google Patents

基于pfm脉冲频率调制的led照明器及其灯光网络 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了基于PFM脉冲频率调制的LED照明器及其灯光网络，包括不少于两种颜色的光源，所述光源耦合至一个电源电路，该电源电路包括一个供电电源、一个常规基准电压、用于驱动各种光源发光的驱动器和一个控制器，该控制器包括一个用于识别自我并对一个分配给控制器的输入信号做出反应可改变的地址，该控制器用于产生PFM的信号，每一个PFM信号相当于LED颜色中单独的一种颜色，每一个PFM信号指令一个独立的开关并根据频率进行通断，这里所说的数据流包括不少于两种LED颜色的数据；本实用新型能准确调节彩色LED照明器颜色及其亮度，在轻负载和低电流得情况下，采用PFM控制驱动器的方式比PWM更具效率。

Description

基于PFM脉冲频率调制的LED照明器及其灯光网络
技术领域
本实用新型涉及一种LED照明器及其灯光网络，特别是一种基于PFM脉冲频率调制的LED照明器及其灯光网络。 
背景技术
目前，随着LED行业的不断发展，LED控制方式的不断革新，各种LED产品大量面市，对于LED的控制方式提出了更严格的要求，目前普遍使用的对单色光LED的明暗控制已经满足不了人们的需求，为了满足用户的需求，采用一种以上单色LED混光的彩色LED技术已经成为了LED行业发展的重要课题，但为了获得色彩更加艳丽、发光颜色更加理想的LED混光，对于彩色LED内的各单色LED的发光控制提出了更加严格、精确的要求。目前MUELLER.GEORGE.G先生在欧洲专利EP1016062B1中公开了一种多彩LED混光的方法和装置，主要是采用脉冲宽度调制PWM的方法来控制LED的混光颜色，PWM控制简单、灵活，在LED领域具有很多得优势，但在某种情况下，PWM并非LED控制得最佳选择，如在轻负载和低电流得情况下，PFM比PWM更具效率。 
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种的基于PFM脉冲频率调制的LED照明器及其灯光网络。 
本实用新型解决其问题所采用的技术方案是： 
基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，包括不少于两种颜色的光源，所述光源耦合至一个电源电路，该电源电路包括一个供电电源和一个常规基准电压；
包括一个驱动器，所述驱动器用于驱动各种光源发光，驱动器至少由两个连接光源的开关组成，上述的电源电路为不少于两种颜色的光源提供各自不同的电流通路；
包括一个控制器，该控制器包括一个可改变的地址，该地址用于识别自我并对一个分配给控制器的输入信号做出反应，此数据流部分是分配给该控制器的，以描述每一个光源如LED的特征，该控制器用于产生PFM的信号，每一个PFM信号相当于LED颜色中单独的一种颜色，每一个PFM信号指令一个独立的开关并根据频率进行通断，这里所说的数据流包括不少于两种LED颜色的数据。
本实用新型采用脉冲频率调制PFM的方式来控制LED光源的混光，其中PFM是通过调节脉冲频率的方法实现稳压输出的技术，它的脉冲宽度固定而内部震荡频率是变化的；PWM是利用波脉冲宽度控制信号输出，是频率的宽和窄的变化，而PFM是频率的有和无的变化，在轻负载和低电流的情况下，比PWM更具效率。 
进一步，所述控制器包括不少于两个存储器，为不少于两种颜色的LED而设置，这些存储器被用于存储数据流部分的数据值，控制器利用这些数据值而决定每个不同颜色LED的脉冲频率而定义每个LED的颜色。控制器根据所接收数据并根据存储器内存储数据向光源内不同颜色的LED发送与之对应的PFM信号，从而对光源内每种颜色的LED进行控制。 
优选地，所述光源包括红色LED、绿色LED和蓝色LED，红色LED、绿色LED和蓝色LED分别与供电电源和驱动器相连，所述驱动器设有与红色LED、绿色LED和蓝色LED相对应的第一开关、第二开关、第三开关，分别控制红色LED、绿色LED和蓝色LED发光。所述控制器包括一个用于接收外部DMX512灯光控制控制信号的地址接口，控制器根据所接收的DMX512信号向驱动器内的第一开关、第二开关、第三开关分别发送PFM控制信号，每一路PFM信号指令与其对应的开关，所述开关根据控制器所输出PFM信号的频率进行通断，从而控制不少于两种颜色的光源发光，达到调整光源颜色和亮度的目的。 
进一步，所述控制器包括存储控制模块、存储模块、用于接收并对外部DMX512地址控制信号解码的解码模块和用于产生PFM控制信号的PFM控制模块，所述解码模块用于接收外部的DMX512地址信息并对其进行解码，所述存储控制模块及存储模块用于存储解码后的数据流的部分数据值、所述PFM控制模块根据这些数值分别向驱动器内的第一开关、第二开关、第三开关发送不同颜色LED脉冲频率信号，从而控制光源内红色LED、绿色LED和蓝色LED的发光情况，从而准确地控制光源的色彩。 
进一步，还包括一个外壳，所述外壳把LED、驱动器和控制器包裹起来。该设计不仅能减少本照明器的体积，而且其集成度高、发光效果更好。 
进一步，还包括一个电流调节器，所述电流调节器令供应LED的电流值处于最大电流值，以维持这最大电流一直处于恒定的最大值中。所述电流调节器用于对光源内每种颜色的LED的电流进行控制，让LED的电流供给处于恒定的最大值，保证了光源的发光效果。 
进一步，还包括一个电流调节器，用于控制通过电流通路到LED的电流处于最大值，以维持这最大电流一直处于恒定的最大值，这外壳除了包裹LED、驱动器和控制器外，还包裹这电流调节器。所述电流调节器设置在壳体内部，可进一步提高照明器的集成程度，其实用性更好。 
进一步，所述 LED指的是有机LED。采用有机LED不仅更加环保、成产成本低，而且能减少照明器的重量。 
进一步，所述控制器是负责识别和对数据流部分作出反应，这里所描述的数据与DMX数据格式完全一致。采用与DMX数据完全一致的格式，能节省开发的成本，而且其响应速度更快、控制效果更好。 
进一步，每一个输入的数据流部分为每个LED都设了一个独立的字节，这个字节是个8位的字节，从而控制LED颜色数位从0到255，控制器根据每个独立字节的位的内容控制每个PFM的脉冲频率。LED颜色数位根据8位的字节可从0到225的亮度进行设置，进一步提高光源颜色的色彩，使其能配出更加多的颜色，其发光效果更好。 
进一步，所述LED包括红，绿蓝三种LED。所述颜色的LED其混光效果好，可通过调节内部LED配出不同的颜色，而且控制更加方便。 
进一步，所述LED包括串联或并联的连接方式。 
进一步，所述存储控制模块还与用于缓存、复位、控制、定时的控制存储器相连，所述控制存储器以I2C的传输方式向控制器输出定时复位信号，提高了本实用新型的稳定性。所述控制存储器采用AT24C02控制集成芯片。 
进一步，还包括用于接收外部控制信号的输入通信接口模块和用于对外输出控制信号的输出通信接口模块，所述输入通信接口模块和输出通信接口模块与控制器相连，其中输入通信接口模块分别与输入连接接口和解码模块相连，为控制器输送DMX512地址控制信号，所述输出通信接口模块分别与控制器和输出连接接口相连，为下一级的照明器输出控制地址信号。 
优选地，上述输入通信接口模块和输出通信接口模块均使用MAX485接口芯片。 
进一步，所述电压电路还包括为输入通信接口模块提供稳定5V电源的稳压模块，所述稳压模块分别与供电电源和输入通信接口模块相连。所述稳压模块采用78M05稳压芯片。 
一种应用上述照明器的灯光网络，包括用于产生输入数据流的中央控制器、多个上述基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，每个照明器用于接收来自中央控制器的输入数据流并根据输入数据流的数据作出反应。 
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用的基于PFM脉冲频率调制的LED照明器及其灯光网络，采用不少于两种颜色的光源进行混光，所述不少于两种的光源有各自的电流通路，并受到驱动器的控制，驱动器包括与光源对应的不少于两个的开关，所述开关用于控制与之对应的光源，控制器根据所接收到的地址信息及控制信息想驱动器发出多组PFM控制信号，每组PFM控制信号控制驱动器内的开关及与开关连接的光源，从而对多种光源进行控制，控制光源与光源之间的混光模式，从而起到准确调节彩色LED照明器颜色及其亮度，在轻负载和低电流得情况下，采用PFM控制驱动器的方式比PWM更具效率。 
附图说明
下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。 
图1是本实用新型的电路原理图。 
具体实施方式
参照图1，本实用新型的基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，包括不少于两种颜色的光源，所述光源耦合至一个电源电路，该电源电路包括一个供电电源100和一个常规基准电压490； 
包括一个驱动器510，所述驱动器510用于驱动各种光源发光，驱动器510至少由两个连接光源的开关组成，上述的电源电路为不少于两种颜色的光源提供各自不同的电流通路；
包括一个控制器500，该控制器500包括一个可改变的地址，该地址用于识别自我并对一个分配给控制器500的输入信号做出反应，此数据流部分是分配给该控制器500的，以描述每一个光源如LED的特征，该控制器500用于产生PFM的信号，每一个PFM信号相当于LED颜色中单独的一种颜色，每一个PFM信号指令一个独立的开关并根据频率进行通断，这里所说的数据流包括不少于两种LED颜色的数据。
本实用新型采用脉冲频率调制PFM的方式来控制LED光源的混光，其中PFM是通过调节脉冲频率的方法实现稳压输出的技术，它的脉冲宽度固定而内部震荡频率是变化的；PWM是利用波脉冲宽度控制信号输出，是频率的宽和窄的变化，而PFM是频率的有和无的变化，在轻负载和低电流的情况下，比PWM更具效率。 
进一步，所述控制器500包括不少于两个存储器，为不少于两种颜色的LED而设置，这些存储器被用于存储数据流部分的数据值，控制器500利用这些数据值而决定每个不同颜色LED的脉冲频率而定义每个LED的颜色。控制器500根据所接收数据并根据存储器内存储数据向光源内不同颜色的LED发送与之对应的PFM信号，从而对光源内每种颜色的LED进行控制。 
优选地，所述光源包括红色LED210、绿色LED220和蓝色LED230，红色LED210、绿色LED220和蓝色LED230分别与供电电源100和驱动器510相连，所述驱动器510设有与红色LED210、绿色LED220和蓝色LED230相对应的第一开关640、第二开关650、第三开关660，分别控制红色LED210、绿色LED220和蓝色LED230发光。所述控制器500包括一个用于接收外部DMX512灯光控制控制信号的地址接口，控制器500根据所接收的DMX512信号向驱动器510内的第一开关640、第二开关650、第三开关660分别发送PFM控制信号，每一路PFM信号指令与其对应的开关，所述开关根据控制器500所输出PFM信号的频率进行通断，从而控制不少于两种颜色的光源发光，达到调整光源颜色和亮度的目的。 
进一步，所述控制器500包括存储控制模块600、存储模块610、用于接收并对外部DMX512地址控制信号解码的解码模块620和用于产生PFM控制信号的PFM控制模块630，所述解码模块620用于接收外部的DMX512地址信息并对其进行解码，所述存储控制模块600及存储模块610用于存储解码后的数据流的部分数据值、所述PFM控制模块630根据这些数值分别向驱动器510内的第一开关640、第二开关650、第三开关660发送不同颜色LED脉冲频率信号，从而控制光源内红色LED210、绿色LED220和蓝色LED230的发光情况，从而准确地控制光源的色彩。 
进一步，还包括一个外壳，所述外壳把LED、驱动器510和控制器500包裹起来。该设计不仅能减少本照明器的体积，而且其集成度高、发光效果更好。 
进一步，还包括一个电流调节器，所述电流调节器令供应LED的电流值处于最大电流值，以维持这最大电流一直处于恒定的最大值中。所述电流调节器用于对光源内每种颜色的LED的电流进行控制，让LED的电流供给处于恒定的最大值，保证了光源的发光效果。 
进一步，还包括一个电流调节器，用于控制通过电流通路到LED的电流处于最大值，以维持这最大电流一直处于恒定的最大值，这外壳除了包裹LED、驱动器510和控制器500外，还包裹这电流调节器。所述电流调节器设置在壳体内部，可进一步提高照明器的集成程度，其实用性更好。 
进一步，所述 LED指的是有机LED。采用有机LED不仅更加环保、成产成本低，而且能减少照明器的重量。 
进一步，所述控制器500是负责识别和对数据流部分作出反应，这里所描述的数据与DMX数据格式完全一致。采用与DMX数据完全一致的格式，能节省开发的成本，而且其响应速度更快、控制效果更好。 
进一步，每一个输入的数据流部分为每个LED都设了一个独立的字节，这个字节是个8位的字节，从而控制LED颜色数位从0到255，控制器500根据每个独立字节的位的内容控制每个PFM的脉冲频率。LED颜色数位根据8位的字节可从0到225的亮度进行设置，进一步提高光源颜色的色彩，使其能配出更加多的颜色，其发光效果更好。 
进一步，所述LED包括红，绿蓝三种LED。所述颜色的LED其混光效果好，可通过调节内部LED配出不同的颜色，而且控制更加方便。 
进一步，所述LED包括串联或并联的连接方式。 
进一步，所述存储控制模块600还与用于缓存、复位、控制、定时的控制存储器400相连，所述控制存储器400以I2C的传输方式向控制器500输出定时复位信号，提高了本实用新型的稳定性。所述控制存储器400采用AT24C02控制集成芯片。 
进一步，还包括用于接收外部控制信号的输入通信接口模块410和用于对外输出控制信号的输出通信接口模块420，所述输入通信接口模块410和输出通信接口模块420与控制器500相连，其中输入通信接口模块410分别与输入连接接口430和解码模块620相连，为控制器500输送DMX512地址控制信号，所述输出通信接口模块420分别与控制器500和输出连接接口440相连，为下一级的照明器输出控制地址信号。 
优选地，上述输入通信接口模块410和输出通信接口模块420均使用MAX485接口芯片。 
进一步，所述电压电路还包括为输入通信接口模块410提供稳定5V电源的稳压模块110，所述稳压模块110分别与供电电源100和输入通信接口模块410相连。所述稳压模块110采用78M05稳压芯片。 
一种应用上述照明器的灯光网络，包括用于产生输入数据流的中央控制器、多个上述基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，每个照明器用于接收来自中央控制器的输入数据流并根据输入数据流的数据作出反应。 
以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。 

Claims (9)

1.基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，其特征在于：包括不少于两种颜色的光源，所述光源耦合至一个电源电路，该电源电路包括一个供电电源和一个常规基准电压；
包括一个驱动器，所述驱动器用于驱动各种光源发光，驱动器至少由两个连接光源的开关组成，上述的电源电路为不少于两种颜色的光源提供各自不同的电流通路；
包括一个控制器，该控制器包括一个可改变的地址，该地址用于识别自我并对一个分配给控制器的输入信号做出反应，此数据流部分是分配给该控制器的，以描述每一个光源如LED的特征，该控制器用于产生PFM的信号，每一个PFM信号相当于LED颜色中单独的一种颜色，每一个PFM信号指令一个独立的开关并根据频率进行通断，这里所说的数据流包括不少于两种LED颜色的数据。
2.根据权利要求1所述的基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，其特征在于：所述控制器包括不少于两个存储器，为不少于两种颜色的LED而设置，这些存储器被用于存储数据流部分的数据值，控制器利用这些数据值而决定每个不同颜色LED的脉冲频率而定义每个LED的颜色。
3.根据权利要求1所述的基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，其特征在于：还包括一个外壳，所述外壳把LED、驱动器和控制器包裹起来。
4.根据权利要求1所述的基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，其特征在于：还包括一个电流调节器，所述电流调节器令供应LED的电流值处于最大电流值，以维持这最大电流一直处于恒定的最大值中。
5.根据权利要求1-4任一所述的基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，其特征在于：所述 LED指的是有机LED。
6.根据权利要求1-4任一所述的基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，其特征在于：所述控制器是负责识别和对数据流部分作出反应，这里所描述的数据与DMX数据格式完全一致。
7.根据权利要求1-4任一所述的基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，其特征在于：所述LED包括红，绿蓝三种LED。
8.根据权利要求1-4任一所述的基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，其特征在于：所述LED包括串联或并联的连接方式。
9.一种灯光网络，其特征在于：包括一个用于产生输入数据流的中央控制器、多个上述基于PFM脉冲频率调制的LED照明器，每个照明器用于接收来自中央控制器的输入数据流并根据输入数据流的数据作出反应。
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