CN203151798U - 用于led照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，包括相互连接的一恒流驱动电源模块和至少两个恒流驱动输出模块，所述恒流驱动电源模块包括依次连接的整流滤波模块、PFC校正模块、电压转换开关模块和PWM控制模块，还包括多个调光解码单元，每个调光解码单元的电源输入端分别与电压转换开关模块的输出端连接，每个调光解码单元的信号输入端分别连接一个调光信号接口，每个调光解码单元的信号输出端分别与所有恒流驱动输出模块连接。本实用新型不但解决了传统照明调光信号不能直接用于LED照明的调光的难题，而且其中设置的多个调光信号接口和调光解码单元可以适应不同用户、不同调光系统的信号转换要求。

Description

用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路

技术领域

本实用新型涉及LED照明控制领域，尤其涉及一种用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路。

背景技术

LED照明是近年来全球公认的第三代光源，LED照明产品以其节能、环保、长寿命的特性逐渐受到广泛的关注，无论从户外广告照明、城市景观照明还是室内装饰照明，LED照明产品越来越多地为广大民众所熟悉。LED照明的广泛应用也适应了政府节能减排的要求。目前，各国政府都在积极淘汰低效能照明产品，欧盟已经全面禁止进口或生产传统白炽灯，我国也已经开始大规模的推广节能产品，淘汰低效能的产品。

由于LED属于一种发光二极管元件，通过采用不同LED的数量容易实现其功率大小、形状及功能的不同组合，因而被广泛应用，同理，也容易实现电子功能控制其亮度和变化。然而，LED照明需要不同于荧光镇流器的驱动器，如恒流型开关电源给LED提供了一个恒定的工作电流，即可避免电流过载导致LED芯片的损害，也可避免不同电流工作下色温漂移的情况，因此LED照明采用恒流型开关电源已经为业界普遍接受。同时，PWM（脉宽调制）调光技术也被LED照明行业公认为最合适的调光方法。

然而，恒流型开关电源驱动的LED照明还无法直接采用现有的调光系统实现调光功能。传统照明调光系统，如0/1-10V线性调光系统，提供了一个1-10V线性模拟调光信号，已经被广泛用于传统调光系统中。DALI数字调光技术是数字可寻址照明接口（Digital Addressable Lighting Interface）的缩写。DALI作为IEC60929标准的一部分为照明元件提供通信规则，也已广泛应用于现有的照明控制系统中。但是，传统照明中广泛使用的0/1-10V调光系统只提供了线性模拟调光信号，无法直接输出PWM调光信号，而DALI数字调光技术所采用的PWM调光信号也和LED照明所需要的PWM调光信号有所不同。如果要用LED照明灯具部分或全部替代传统灯具，就需要大规模改变现有的电气布线。现有调光技术与LED调光控制方案的不兼容，导致LED照明的推广受到重重阻碍。

因此有必要开发一种将传统的调光信号转换成LED驱动器可识别的PWM调光信号的转换装置，使LED照明灯具可以在不改变现有电气布线的前提下，得到更加广泛的应用和推广。

中国实用新型专利ZL201010547782.2公开了一种PWM恒流模式下的LED恒流控制装置，其揭示了一种PWM恒流方法及基于PWM恒流模式下的调光方法。然而，该专利实现PWM调光信号控制的功能单元连接于恒流电源输出与LED照明负载之间，通过光敏器件和电流采样间接确定PWM调光信号，其PWM调光的实现与恒流电源及LED照明负载的大小相关联，一旦应用要求发生变化，即电源输出及负载大小发生变化，其相关电路设计及元器件参数也必须做出相应的变化才能稳定工作，增加了产品的使用限制或增加了产品的种类。

中国实用新型专利ZL201220201992.0公开了一种通用型通讯调光电路，包括有微处理器MPU、负载电流电压测量模块、温度测量模块，还包括有RS485通讯接口、DALI通讯接口、0～10V给定接口、0～5V调光接口、PWM调光接口和故障控制电路模块，各模块及各接口各自独立与微处理器MPU连接。然而，该专利仅仅提供了一种多种独立调光接口集中连接的方法，而没有揭示输出控制的具体方法。各模块及各接口各自独立与微处理器MPU连接看似简化了产品电路，实际上对该MCU能否同时识别、处理并输出相同PWM调光模式的调光信号提出了很高的要求，且内部程序必将相应地复杂，增加了采购、加工、编程、设计应用的难度。

实用新型内容

有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种通用性、灵活性强的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，以实现将LED照明灯具直接连接在现有的多种模式的传统照明电路中使用，而无需改变现有供电及调光系统布线。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，包括相互连接的一恒流驱动电源模块和至少两个恒流驱动输出模块，所述恒流驱动电源模块包括依次连接的整流滤波模块、PFC校正模块、电压转换开关模块和PWM控制模块，还包括多个调光解码单元，每个调光解码单元的电源输入端分别与电压转换开关模块的输出端连接，每个调光解码单元的信号输入端分别连接一个调光信号接口，每个调光解码单元的信号输出端分别与所有恒流驱动输出模块连接。

所述恒流驱动输出模块包括恒流控制模块和电流检测模块，恒流控制模块的信号输入端与各调光解码单元的信号输出端连接，恒流控制模块的输出端与电流检测模块的信号输入端连接，电流检测模块的输出端与外部LED照明负载连接；每个恒流驱动输出模块的恒流控制模块的电源输入端分别与电压转换开关模块的输出端连接，每个恒流驱动输出模块的电流检测模块的电源输入端也分别与电压转换开关模块的输出端连接。

在每个恒流驱动输出模块中，电流检测模块还与恒流控制模块的电流反馈端连接。

所述调光解码单元至少包括0/1-10V调光解码单元和DALI调光解码单元，所述0/1-10V调光解码单元的信号输入端与0/1-10V调光信号接口连接，所述DALI调光解码单元的信号输入端与DALI调光信号接口连接。

所述恒流驱动电源模块还包括PWM调光信号接口，所述PWM调光信号接口与各恒流控制模块的信号输入端连接。

所述0/1-10V调光解码单元包括MICROCHIP公司生产的PIC16F616芯片和连接于其上的旁路电路。

所述DALI调光解码单元包括RENESAS公司生产的uPD78F0756芯片和连接于其上的旁路电路。

所述电压转换开关模块包括相互连接的电压转换电路和功率开关管。

所述电压转换开关模块的各输出端还与PWM控制模块的电压反馈输入端连接。

各电流检测模块分别与电压转换开关模块的32V~57V电压输出端连接；各恒流控制模块分别与电压转换开关模块的12V电压输出端连接；各调光解码单元与电压转换开关模块的5.1V电压输出端连接，还与12V电压输出端连接。

本实用新型提供的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，不但解决了传统照明调光信号不能直接用于LED照明的调光的难题，而且其中设置的多个调光信号接口和调光解码单元可以适应不同用户、不同调光系统的信号转换要求。通过将传统照明调光信号转换为LED驱动电路可用的PWM调光信号，可实现在不改变现有供电及调光系统布线的前提下，将带调光功能的传统照明负载替换成LED照明负载。同时，相互独立的多个恒流输出驱动模块既可实现同步调光，又不受其他输出模块以及LED照明负载的大小、好坏的影响，比其他内置调光单元的LED恒流电源使用范围更加广泛、方便、灵活，可实现大批量生产，节省了不必要的制造成本。

附图说明

图1为现有技术中的一种PWM恒流模式下的LED恒流控制装置的结构框图。

图2为本实用新型实施例的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中的第一调光解码单元的电路示意图。

图4为本实用新型实施例中的第二调光解码单元的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体的实施例对本实用新型的内容进行详细的说明。

如图1所示，为已公开的一种PWM恒流模式下的LED恒流控制装置的结构框图。其实现PWM调光信号控制的功能单元连接于恒流电源输出与LED照明负载之间，通过光敏器件和电流采样间接确定PWM调光信号，其PWM调光的实现与恒流电源及LED照明负载的大小相关联，一旦应用要求发生变化，即电源输出及负载大小发生变化，其相关电路设计及元器件参数也必须做出相应的变化才能稳定工作，增加了产品的使用限制，增加了产品的种类。

如图2所示，本实用新型实施例提供的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路包括相互连接的一恒流驱动电源模块和至少两个恒流驱动输出模块，在本实用新型实施例中，所述恒流驱动输出模块有四个。

具体地，所述恒流驱动电源模块包括依次连接的整流滤波模块、PFC校正模块、电压转换开关模块和PWM控制模块，还包括多个调光解码单元，每个调光解码单元的电源输入端分别与电压转换开关模块的输出端连接，每个调光解码单元的信号输入端分别连接一个调光信号接口，每个调光解码单元的信号输出端分别与所有恒流驱动输出模块连接。

所述整流滤波电路用于对市电输入进行滤波、整流，输出直流电供电路中的各模块使用。

PFC校正模块用于校正整流滤波电路输出的直流电的功率因数。

电压转换开关模块包括相互连接的电压转换电路和功率开关管，用于将整流滤波电路输出的直流电转换为各种幅值的直流电压提供给调光解码单元和恒流驱动输出模块使用。

所述PWM控制模块用于向电压转换开关模块输出PWM控制信号，实现各种幅值的电压转换。所述PWM控制模块的电压反馈输入端还与电压转换开关模块的各输出端连接，用于接收电压转换模块输出的反馈信号，便于实时调整PWM控制信号。

目前实际应用中，较为通用的传统照明调光信号如0/1-10V调光信号及DALI调光信号产生的不是PWM调光信号，因此是不能直接驱动LED照明负载的恒流电源进行PWM调光的。本实用新型实施例所述的多个调光解码单元用于从对应的调光信号接口接收传统照明调光信号，译码并重新编码，将其转换为恒流驱动输出模块可用的，适用于LED照明灯具调光控制的PWM调光信号。其中，每一个调光解码单元用于一种传统的调光信号的转换和解码，所有调光解码单元均输出同一模式的PWM调光信号。由于具有多个调光解码单元，使得本实用新型实施例的恒流驱动电源模块能够对多种传统照明调光信号进行解码，增加了本实用新型的适用性和通用性。

在本实用新型实施例中，所述调光解码单元包括第一调光解码单元和第二调光解码单元。其中，第一调光解码单元为DALI调光解码单元，第一调光解码单元的信号输入端与第一调光信号接口连接，用于接收DALI调光信号并转换为可用的PWM调光信号；第二调光解码单元为0/1-10V调光解码单元，第二调光解码单元的信号输入端与第二调光信号接口连接，用于接收0/1-10V调光信号并转换为可用的PWM调光信号。根据实际使用的需求，还可在恒流驱动电源模块中增加可解码其他传统照明调光信号的调光解码单元。

具体地，如图3所示，所述第一调光解码单元包括RENESAS公司生产的uPD78F0756芯片和连接于其上的旁路电路。在第一调光解码单元中，第一调光信号接口接收到的DALI调光信号经过整流桥BD1后，依次经过稳压二极管ZD1、电阻R9、光耦U3、电阻R7、电阻R8、电阻R10后连接到uPD78F0756芯片的第5引脚，电阻R7和电阻R8还与三极管Q2并联；uPD78F0756芯片的反馈端第4引脚依次经过电阻R5和光耦U2，连接到整流桥BD1，光耦U2的两个输出端之间还连接有电阻R4、电阻R6和三极管Q1。uPD78F0756芯片的第7引脚和第8引脚分别经过电阻R1和电阻R2连接外接的5V工作电压，第9引脚、第10引脚、第12引脚和第27引脚分别经过电阻R3、电容C2、电容C3和电容C1后接地，第11引脚和第28引脚直接接地。uPD78F0756芯片的第16引脚、第17引脚、第18引脚和第19引脚为PWM信号输出端。

如图4所示，所述第二调光解码单元包括MICROCHIP公司生产的PIC16F616芯片和连接于其上的旁路电路。具体地，第二调光信号接口接收到的0/1-10V调光信号一方面通过电容C19接地，另一方面经过电阻R21连接到PIC16F616芯片的第9引脚。+12V的工作电压一方面通过电容C18接地，另一方面依次经过二极管D8、电阻R22、电阻R21连接到PIC16F616芯片的第9引脚。PIC16F616芯片的第9引脚还分别经过电容C17和电阻R20接地。PIC16F616芯片的第13引脚直接接地。PIC16F616芯片的第16引脚连接5V的工作电压，且通过电容C16接地。5V的工作电压还经过二极管D6连接到第8引脚，第8引脚和第3引脚之间连接有电阻R17和电阻R18，第3引脚经过电阻R18接地。比较电压A一方面依次经过二极管9和电阻R16连接到PIC16F616芯片的第8引脚，另一方面还依次经过三极管Q3和电阻R19连接到第4引脚，三极管Q3的基极和发射极之间还连接有电容C20，其中第4引脚为PIC16F616芯片的PWM信号输出端。

第一调光解码单元和第二调光解码单元的信号输出端将转换后输出的PWM信号分别输出到所有恒流驱动输出模块。作为预留，所述恒流驱动电源模块还包括PWM调光信号接口，所述PWM调光信号接口直接与所有恒流驱动输出模块连接，用于直接接收PWM调光信号，通过恒流驱动输出模块对LED照明负载进行调光。

具体的，每个恒流驱动输出模块包括恒流控制模块和电流检测模块，恒流控制模块的信号输入端与各调光解码单元的信号输出端连接，恒流控制模块的输出端与电流检测模块的信号输入端连接，电流检测模块的输出端与外部LED照明负载连接。电流检测模块还与恒流控制模块的电流反馈端连接，用于检测恒流控制模块输出的电流，并向恒流控制模块进行反馈，使恒流控制模块输出的电流值保持恒定。

在本实用新型实施例中，每个恒流驱动输出模块的恒流控制模块的电源输入端分别与电压转换开关模块的输出端连接，每个恒流驱动输出模块的电流检测模块的电源输入端也分别与电压转换开关模块的输出端连接。

在本实用新型实施例中，电压转换开关模块分别向调光解码单元和各恒流控制模块输出5.1V和12V的工作电压，同时，12V的工作电压还输送到调光解码单元作为参考电压。电压转换开关模块分别向各电流检测模块输出32V~57V的电压，以适应各种LED照明负载的不同用电需求。

采用上述连接方式的优点在于，每一个可接收PWM调光信号的且具有独立恒流功能的恒流驱动输出模块，均可独立连接LED照明负载，且各独立的恒流驱动输出模块能够同步接收PWM调光信号，对连接于其输出端的LED照明负载进行同步调光。在所述多个恒流驱动输出模块中，无论是PWM调光信号的提供，还是工作电压的供应，均是以并联的方式从恒流驱动电源模块接收的。当某个恒流驱动输出模块出现异常或故障时，由于每个模块都具有独立恒流控制电路和电源供应电路，失效的恒流驱动输出模块未能使用的电流不会加载到其他恒流驱动输出模块上，其他恒流驱动输出模块可继续正常工作且不会过载。同时，每个恒流驱动输出模块输出的恒流值可根据LED照明负载的需要进行调整，在恒流电源总输出电流及其额定值以内，可将每个独立的恒流驱动输出模块的恒流值设定为完全相同，也可分别不同，以适应多个相同或不同功率的LED照明单元同时工作的场合及实现不同LED照明负载的同步调光。

相对于前述已公开的中国实用新型专利ZL201010547782.2，本实用新型实施例提供的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路与后端LED照明负载的功率大小没有直接关联。因此，即使恒流驱动输出模块的输出电压及输出恒流值需要根据实际负载的大小做相应的调整，各调光解码模块也无需进行任何调整变化，只是提供了PWM调光信号，与后端的负载情况没有关联。

相对于前述已公开的中国实用新型专利ZL201220201992.0，本实用新型实施例提供的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路中，不同的调光信号都有对应的调光信号接口和对应的调光解码单元，各调光解码单元只需使用对应的处理电路即可，电路结构相对简单，且各自解码芯片完全独立工作，加工方便、程序简单、设计应用难度小。

本实用新型提供的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，不但解决了传统照明调光信号不能直接用于LED照明的调光的难题，而且其中设置的多个调光信号接口和调光解码单元可以适应不同用户、不同调光系统的信号转换要求。通过将传统照明调光信号转换为LED驱动电路可用的PWM调光信号，可实现在不改变现有供电及调光系统布线的前提下，将带调光功能的传统照明负载替换成LED照明负载。同时，相互独立的多个恒流输出驱动模块既可实现同步调光，又不受其他输出模块以及LED照明负载的大小、好坏的影响，比其他内置调光单元的LED恒流电源使用范围更加广泛、方便、灵活，可实现大批量生产，节省了不必要的制造成本。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，其特征在于，包括相互连接的一恒流驱动电源模块和至少两个恒流驱动输出模块，所述恒流驱动电源模块包括依次连接的整流滤波模块、PFC校正模块、电压转换开关模块和PWM控制模块，还包括多个调光解码单元，每个调光解码单元的电源输入端分别与电压转换开关模块的输出端连接，每个调光解码单元的信号输入端分别连接一个调光信号接口，每个调光解码单元的信号输出端分别与所有恒流驱动输出模块连接。

2.根据权利要求1所述的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，其特征在于，所述恒流驱动输出模块包括恒流控制模块和电流检测模块，恒流控制模块的信号输入端与各调光解码单元的信号输出端连接，恒流控制模块的输出端与电流检测模块的信号输入端连接，电流检测模块的输出端与外部LED照明负载连接；每个恒流驱动输出模块的恒流控制模块的电源输入端分别与电压转换开关模块的输出端连接，每个恒流驱动输出模块的电流检测模块的电源输入端也分别与电压转换开关模块的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，其特征在于，在每个恒流驱动输出模块中，电流检测模块还与恒流控制模块的电流反馈端连接。

4.根据权利要求2所述的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，其特征在于，所述调光解码单元至少包括0/1-10V调光解码单元和DALI调光解码单元，所述0/1-10V调光解码单元的信号输入端与0/1-10V调光信号接口连接，所述DALI调光解码单元的信号输入端与DALI调光信号接口连接。

5.根据权利要求4所述的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，其特征在于，所述恒流驱动电源模块还包括PWM调光信号接口，所述PWM调光信号接口与各恒流控制模块的信号输入端连接。

6.根据权利要求4所述的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，其特征在于，所述0/1-10V调光解码单元包括MICROCHIP公司生产的PIC16F616芯片和连接于其上的旁路电路。

7.根据权利要求4所述的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，其特征在于，所述DALI调光解码单元包括RENESAS公司生产的uPD78F0756芯片和连接于其上的旁路电路。

8.根据权利要求1或2所述的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，其特征在于，所述电压转换开关模块包括相互连接的电压转换电路和功率开关管。

9.根据权利要求1或2所述的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，其特征在于，所述电压转换开关模块的各输出端还与PWM控制模块的电压反馈输入端连接。

10.根据权利要求2所述的用于LED照明的多模式调光及多路独立恒流驱动电路，其特征在于，每个电流检测模块与电压转换开关模块的32V~57V电压输出端连接；每个恒流控制模块与电压转换开关模块的12V电压输出端连接；各调光解码单元与电压转换开关模块的5.1V电压输出端连接，还与12V电压输出端连接。

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