CN203120217U

CN203120217U - Led控制电路及led照明装置

Info

Publication number: CN203120217U
Application number: CN 201220674730
Authority: CN
Inventors: 戴永昌; 林达炘; 廖武强; 熊坤
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2022-12-07

Abstract

本实用新型提供了一种LED控制电路及使用该LED控制电路的LED照明装置。该LED控制电路包括：功率因数校正模块，接收输入电压和参考电压，并输出根据参考电压校正输入电压而得的校正电压；驱动模块，接收调光信号和校正电压，并且向LED输出驱动信号；以及参考电压生成模块，根据调光信号生成参考电压。该LED控制电路能够兼容目前在用的电子变压器，并且能够在非常宽的调光范围（例如，100%~1%）内保持LED均匀发光，并且在调光角很小时（例如，调光信号占空比低于1%）关断LED以防止LED闪烁。

Description

LED控制电路及LED照明装置

技术领域

本实用新型涉及一种LED控制电路及使用该LED控制电路的LED照明装置，更具体地，涉及一种能够避免LED发生闪烁的可调光的LED控制电路及使用该LED控制电路的LED照明装置。

背景技术

近年来，LED已越来越多地取代白炽灯和卤素灯而应用于照明等领域，然而，由于LED并不是如白炽灯和卤素灯那样是纯阻性负载，因此当被直接应用至通常用于白炽灯和卤素灯的电子变压器时，会由于电子变压器的ON时间在每个AC半周期均略有不同而导致LED出现闪烁等问题，特别是当调光角较低时，这种闪烁变得明显。

虽然目前已经提出了多种防止LED闪烁的控制电路和控制方法，一些厂家推出的兼容可控硅调光的IC芯片也对此作了优化设计，但是，目前的技术方案都没有很好地解决在整个调光范围内避免LED产生闪烁的问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种LED控制电路及使用该LED控制电路的LED照明装置，能够兼容目前在用的电子变压器，并且能够在非常宽的调光范围（例如，100%~1%）内保持LED均匀发光，并且在调光角很小时（例如，调光信号占空比低于1%）关断LED以防止LED闪烁。

根据本实用新型的一个实施方式，提供了一种LED控制电路，其包括：功率因数校正模块，接收输入电压和参考电压，并输出根据参考电压校正输入电压而得的校正电压；驱动模块，接收调光信号和校正电压，并且向LED输出驱动信号；以及参考电压生成模块，根据调光信号生成参考电压。

在该实施方式中，参考电压生成模块根据调光信号生成参考电压，从而能够调节功率因数校正模块的输出电压，稳定供给至LED的电流，获得均匀发光。

优选地，参考电压生成模块可包括：生成模块，生成多个待选参考电压；选择模块，根据调光信号选择一个待选参考电压；以及输出模块，输出所选择的一个待选参考电压作为参考电压。

作为替代，参考电压生成模块可包括：判断模块，当判断出调光信号低至阈值时输出使能信号；降压模块，根据使能信号降低参考电压；以及输出模块，输出被降低的参考电压。

优选地，LED控制电路还可包括：调光模块，生成调光信号并输出至驱动模块。

优选地，LED控制电路还可包括：滤波模块，连接至LED控制电路外部的电子变压器，并输出滤波电压；以及整流模块，接收滤波电压，并输出整流电压作为输入电压。

优选地，功率因数校正模块可包括：第一电感，其一端接收输入电压；第一二极管、第二电容以及第三电阻，顺次串联连接在第一电感的另一端和接地电位之间；PWM信号发生器，接收参考电压，并根据参考电压输出PWM信号；电子开关，连接在第一电感和第一二极管之间的节点与第二电容和第三电阻之间的节点之间，并根据PWM信号进行开关；以及输出端，输出第一二极管的负极端与第二电容之间的节点的电压作为输出电压。

优选地，LED控制电路还可包括：检测模块，检测校正电压，并输出检测信号至参考电压生成模块。

优选地，检测模块可包括：第一和第二电阻，串联连接在功率因数校正模块的输出端与第二电容和第三电阻之间的节点之间；第一电容，与第二电阻并联；以及检测模块输出端，输出第一和第二电阻之间的节点的电压作为检测信号。

优选地，驱动模块可包括：降压控制器，输出PWM信号；调制器，接收PWM信号和调光信号，并输出经调制的PWM信号；以及电子开关，与LED串联，并根据经调制的PWM信号进行开关。

根据本实用新型的另一实施方式，提供了一种LED照明装置，其可包括：根据本实用新型的上述实施方式的LED控制电路；以及LED，通过LED控制电路控制而发光。

根据上述实施方式的LED照明装置根据调光信号的大小来改变参考电压，例如，能够在调光信号很小时将参考电压降低为一预定值，从而，将调光信号的占空比设定为零，以避免LED发生闪烁。从而能够在非常宽的调光范围（例如，100%~1%）内保持LED均匀发光，并且在调光角很小时（例如，低于1%）关断LED以防止LED闪烁。

附图说明

图1是示出根据本实用新型的第一实施方式的LED控制电路的图；

图2是示出图1中的参考电压生成模块的一个具体结构实例的图；

图3是示出调光信号的调光占空比与参考电压的关系的实例的图；

图4是示出图1中的参考电压生成模块的另一具体结构实例的图；以及

图5是示出根据本实用新型的第二实施方式的LED控制电路的图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式，在附图中，相同或相似的参考标记表示相同或相似的部件。

图1示出了根据第一实施方式的LED控制电路1。如图1所示，LED控制电路1包括功率因数校正模块11、驱动模块12以及参考电压生成模块13。另外，LED控制电路1还包括调光模块14、滤波模块15、整流模块16以及检测模块17。

滤波模块15连接至电子变压器（未图示）的输出端ET_OUT，对来自电子变压器的电压信号进行EMI滤波。经过滤波的电压信号被输入至整流模块16，以将交流电压信号整流为直流电压信号。整流模块16输出经过整流的电压信号作为功率因数校正模块11的输入电压。滤波模块15、整流模块16可采用现有设计结构，因此不再赘述其具体结构。电子变压器可采用目前用于白炽灯和卤素灯的现有电子变压器。

功率因数校正模块11接收来自整流模块16的输入电压V_in以及来自参考电压生成模块13的参考电压V_ref，根据参考电压V_ref对输入电压V_in进行校正，以获得稳定的输出电压V_out，输出电压V_out用于驱动LED。功率因数校正模块11包括电感L1、二极管D1、电容C2、电阻R3、PWM信号发生器111、电子开关112以及输出端（未图示）。

电感L1、二极管D1、电容C2、电阻R3顺次串联连接在整流模块16的输出端和接地电位之间。具体地，电感L1一端连接至整流模块16的输出端以接收输入电压V_in，另一端连接至二极管D1的正极端。二极管D1的负极端连接至电容C2的一端，电容C2的另一端连接至电阻R3的一端，并且电阻R3的另一端连接至接地电位。二极管D1和电容C2之间的节点N3处的电压作为输出电压V_out被输出，电容C2和电阻R3之间的节点N1处的电压作为PWM信号发生器111、电子开关112、电容C2、以及后述的检测模块17共用的基础电位。电容C2可以是电解电容器，对来自电感L1的电流进行缓冲，并向后级提供功率。

PWM信号发生器111接收来自参考电压生成模块13的参考电压V_ref，并将其与节点N1的电位相比较，根据比较结果来调节PWM信号的占空比，以控制电子开关112的导通/关断。电子开关112连接在电感L1和二极管D1之间的节点与节点N1之间，以在导通时分流来自电感L1的电流。电子开关112例如可以是MOSFET。

驱动模块12接收来自功率因数校正模块11的输出电压V_out以及来自调光模块14的调光信号DIM，并向LED输出驱动信号。具体地，驱动模块12包括降压控制器121、调制器122、电子开关123、二极管D2以及电感L2。作为负载的LED、电感L2以及电子开关123顺次串联连接在功率因数校正模块11的输出端和节点N1之间。二极管D2的正极端连接至电子开关123与电感L2之间的节点，其负极端连接至功率因数校正模块11的输出端。调制器122接收来自降压控制器121的PWM信号以及来自调光模块13的调光信号DIM，根据调光信号DIM来调制该PWM信号，并向电子开关123输出经过调制的PWM信号，以控制电子开关123的导通/关断。通过电子开关123的导通/关断，LED被供给适当的驱动电流，从而发光。

尽管在本实施方式中，功率因数校正模块11采用升压型转换电路结构，驱动模块12采用降压型转换电路结构，但不限于此。例如，可采用升压型转换电路结构、降压型转换电路结构、以及升-降压型转换电路结构中的任一种。

参考电压生成模块13用于根据调光信号DIM来生成参考电压V_ref。当LED控制电路1启动时，参考电压生成模块13将初始的参考电压V_ref设定为第一预定值，例如，参考电压最大值，之后通过例如PI控制或PID控制将参考电压V_ref设定为第一值，以在功率因数校正模块11的输出端获得适当的输出电压V_out。在调光控制过程中，当调光信号DIM的调光占空比小于预定阈值（例如，1%）时，参考电压生成模块13将参考电压V_ref设定为低于第一值的第二值，以改变功率因数校正模块11的输出电压V_out，从而使得调光电路14所输出的调光信号DIM的占空比减小至零，从而供给至LED的电流被关断，避免了LED发生闪烁。下文将结合图2至图4详细描述参考电压生成模块13的具体结构实例。

调光模块14生成调光信号DIM，并将调光信号DIM输出至参考电压生成模块13和驱动模块12。调光模块14可采用PI或PID控制拓扑结构，其具体元件构成不再赘述。

检测模块17连接在功率因数校正模块11的输出端与节点N1之间，用于检测功率因数校正模块11的输出电压V_out。检测模块17包括串联连接在功率因数校正模块11的输出端与节点N1之间的电阻R1和R2、与电阻R2并联的电容C1、以及检测模块输出端（未图示）。检测模块输出端输出电阻R1与R2之间的节点N2处的电压作为检测信号V_buffer。检测信号V_buffer被输出至参考电压生成模块13。

图2示出了图1中的参考电压生成模块13的一个具体结构实例。如图2所示，参考电压生成模块13包括生成模块21、选择模块22以及输出模块23。生成模块21生成2个待选参考电压V_ref1、V_ref2，这两个待选参考电压V_ref1、V_ref2分别对应于100%~1%、1%~0%的调光占空比，它们的值可根据电路规格和设计需求来适当确定。选择模块22根据调光信号DIM选择与之对应的一个待选参考电压。输出模块23输出所选择的一个待选参考电压作为参考电压V_ref。

此处，待选参考电压的数量为2个，但不限于此，例如，也可设定多于2个的待选参考电压，以实现更精确的控制。此处，1%的调光占空比被用作选择的判断条件，但不限于此，例如，可根据电路规格和设计需求选择调光占空比的适当的判断条件。生成模块21、选择模块22以及输出模块23可使用现有的比较器、加法器等硬件来实现，或者可使用微处理器来实现，此处不再赘述其具体元件构成。

图3示出了调光信号DIM的调光占空比与参考电压V_ref的关系的实例。当调光占空比高于1%时，选择模块22选择待选参考电压V_ref1作为参考电压V_ref，当调光占空比低至1%时，选择模块22选择小于待选参考电压V_ref1的待选参考电压V_ref2作为参考电压V_ref。

通常，当调光信号DIM的调光占空比低至1%时，LED的驱动电流会被关断，调光占空比降至0%，但此时可能存在LED控制电路1的输入功率大于功率因数校正模块11的待机功率、电路损耗功率的情形，若此情形成立，则功率因数校正模块11会继续工作，调光占空比改变至1%，LED被再次点亮。但由于此时的调光占空比低至1%（或低于1%），LED的驱动电流被再次关断。结果，LED反复开关，导致闪烁的发生。

然而，在根据第一实施方式的LED控制电路1中，当调光信号DIM的调光占空比低至1%时，选择模块22选择小于待选参考电压V_ref1的待选参考电压V_ref2作为参考电压V_ref。从而，LED控制电路1的输入功率被降低至不超过功率因数校正模块11以及调光电路14的待机功率，从而确保了调光信号DIM的调光占空比降至0%，避免了LED反复开关，避免了闪烁现象的发生。

图4示出了图1中的参考电压生成模块13的另一具体结构实例。如图4所示，参考电压生成模块13包括判断模块41、降压模块42以及输出模块43。判断模块41在判断出调光信号DIM低至1%时输出使能信号；降压模块42根据该使能信号将参考电压从第一值降低至第二值，例如，从V_ref1降低至V_ref2。输出模块43输出电压V_ref2作为新的参考电压V_ref。

通过图4所示的电路构造，能够实现与图2所示的参考电压生成模块13类似的功能。判断模块41、降压模块42以及输出模块43可使用现有的比较器、加法器等硬件来实现，或者可使用微处理器来实现，此处不再赘述其具体元件构成。

图5示出了根据第二实施方式的LED控制电路2。以下仅详细说明LED控制电路2的与根据第一实施方式的LED控制电路1的不同之处，而省略重复描述。

如图5所示，LED控制电路2包括微控制器（MCU）51，以替代根据第一实施方式的LED控制电路1中的参考电压生成模块13和调光模块14。例如，微控制器51包括CPU 511、DA转换器512、AD转换器513以及DA转换器514。通过微控制器51的控制，实现与根据第一实施方式的LED控制电路1中的参考电压生成模块13和调光模块14的相同功能。

根据上述实施方式的LED控制电路可以与现有的用于白炽灯和卤素灯的电子变压器结合使用，并且能够提供在非常宽的调光范围（例如，100%~1%）内保持LED均匀发光并且在调光角很小时（例如，调光信号占空比低于1%）关断LED以防止LED闪烁的LED照明装置。

尽管在此示出并描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员应该理解的是，在不背离本实用新型的范围的前提下，各种可选和/或等同的实施方式可以代替所描述和示出的具体实施例。本申请旨在覆盖本文中所讨论的具体实施例的任何修改或变形。所以，本实用新型旨在仅由权利要求及其等同物限定。

参考标号

1、2 LED控制电路 11 功率因数校正模块

12 驱动模块 13 参考电压生成模块

14 调光模块 15 滤波模块

16 整流模块 17 检测模块

21 生成模块 22 选择模块

23 输出模块 41 判断模块

42 降压模块 43 输出模块

Claims

1.一种LED控制电路（1），其特征在于，包括：

功率因数校正模块（11），接收输入电压（V_in）和参考电压（V_ref），并输出根据所述参考电压（V_ref）校正所述输入电压（V_in）而得的校正电压（V_out）；

驱动模块（12），接收调光信号（DIM）和所述校正电压（V_out），并且向LED输出驱动信号；以及

参考电压生成模块（13），根据所述调光信号（DIM）生成所述参考电压（V_ref）。

2.根据权利要求1所述的LED控制电路（1），其特征在于，所述参考电压生成模块（13）包括：

生成模块（21），生成多个待选参考电压（V_ref1、V_ref2）；

选择模块（22），根据所述调光信号（DIM）选择一个待选参考电压；以及

输出模块（23），输出所选择的一个待选参考电压作为所述参考电压（V_ref）。

3.根据权利要求1所述的LED控制电路（1），其特征在于，所述参考电压生成模块（13）包括：

判断模块（41），当判断出所述调光信号（DIM）低至阈值时输出使能信号；

降压模块（42），根据所述使能信号降低所述参考电压（V_ref）；以及

输出模块（43），输出被降低的所述参考电压（V_ref）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的LED控制电路（1），其特征在于，还包括：

调光模块（14），生成所述调光信号（DIM）并输出至所述驱动模块（12）。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的LED控制电路（1），其特征在于，还包括：

滤波模块（15），连接至所述LED控制电路（1）外部的电子变压器，并输出滤波电压；以及

整流模块（16），接收所述滤波电压，并输出整流电压作为所述输入电压（V_in）。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的LED控制电路（1），其特征在于，所述功率因数校正模块（11）包括：

第一电感（L1），其一端接收所述输入电压（V_in）；

第一二极管（D1）、第二电容（C2）以及第三电阻（R3），顺次串联连接在所述第一电感（L1）的另一端和接地电位之间；

PWM信号发生器（111），接收所述参考电压（V_ref），并根据所述参考电压（V_ref）输出PWM信号；

电子开关（112），连接在所述第一电感（L1）和所述第一二极管（D1）之间的节点与所述第二电容（C2）和所述第三电阻（R3）之间的节点之间，并根据所述PWM信号进行开关；以及

输出端，输出所述第一二极管（D1）的负极端与所述第二电容（C2）之间的节点的电压作为所述校正电压（V_out）。

7.根据权利要求6所述的LED控制电路（1），其特征在于，还包括：

检测模块（17），检测所述校正电压（V_out），并输出检测信号（V_buffer）至所述参考电压生成模块（13）。

8.根据权利要求7所述的LED控制电路（1），其特征在于，所述检测模块（17）包括：

第一和第二电阻（R1、R2），串联连接在所述功率因数校正模块（11）的输出端与所述第二电容（C2）和所述第三电阻（R3）之间的节点之间；

第一电容（C1），与所述第二电阻（R2）并联；以及

检测模块输出端，输出所述第一和第二电阻（R1、R2）之间的节点的电压作为检测信号（V_buffer）。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的LED控制电路（1），其特征在于，所述驱动模块（12）包括：

降压控制器（121），输出PWM信号；

调制器（122），接收所述PWM信号和所述调光信号（DIM），并输出经调制的PWM信号；以及

电子开关（123），与所述LED串联，并根据所述经调制的PWM信号进行开关。

10.一种LED照明装置，其特征在于，包括：

根据权利要求1至9中任一项所述的LED控制电路（1）；以及

LED，通过所述LED控制电路（1）控制而发光。