CN205961513U - Led调光器、led调光面板及led驱动装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了LED调光器、LED调光面板及LED驱动装置。所述LED调光器包括：调光数据发生器，用于根据启动信号产生脉冲信号；第一调节装置，与调光数据发生器相连接，其中，调光数据发生器根据第一调节装置的调节信号产生脉冲信号以表征调光数据；调制器，与调光数据发生器相连接，用于将交流输入电压与脉冲信号相叠加，从而产生电力载波信号；以及第二调节装置，与调制器相连接，其中，所述第二调节装置作为附加的调节装置，利用自身的通断传输附加的调光信号，其中，所述电力载波信号和所述附加的调光信号用于控制LED灯的亮度和/或色温。由于在一个调光器中包含两种调节装置，因而可以满足多种控制需求，并且可以降低电路成本和提高可靠性。

Description

LED调光器、LED调光面板及LED驱动装置

技术领域

本实用新型涉及光源控制技术，更具体地，涉及用于LED灯的LED调光器、LED调光面板及LED驱动装置。

背景技术

在发光二极管(light-emitting diode,LED)用于照明领域时，采用LED调光装置调节亮度以满足用户的个性化需求或者根据环境需要调光以降低能耗。采用LED调光装置可以调整LED的亮度和色温，以达到用户的需求。

LED调光装置例如采用传统的可控硅调光器。然而，可控硅调光器存在维持电流一致性不一的问题，而且各个国家、各个品牌的产品也存在差异，容易出现调光器兼容性的问题。此外，在调光过程中还会出现闪烁等现象。进一步改进的LED调光装置采用功率转换模块提供直流输出电压，通过改变流过LED灯的电流实现调光。功率转换模块可以适应宽范围的供电电压并且提供稳定的电流，并且可以实现智能调光，因此已经得到广泛的应用。

图1示出根据现有技术的LED调光系统的示意性框图。该LED调光系统包括调光器110、LED驱动装置120和LED灯130。调光器110和LED驱动装置120经由交流供电线相连接。调光器110根据用户的操作产生电力载波信号。LED灯130作为功率转换模块的负载，连接在LED驱动装置120的两个输出端之间。

LED驱动装置120包括整流桥111、功率转换模块122、解耦模块123和控制模块124。该整流桥111从市电电网获得交流输入电压，并且经过整流获得直流母线电压。功率转换模块122将直流母线电压进一步转换成直流输出电压。解耦模块123从直流母线电压获得电力载波信号，并且解码出调光数据信号，控制模块124根据调光数据信号进一步产生控制信号。功率转换模块122在控制信号的控制下调节输出电压和/或电流。由于输出电压和/或电流的变化，LED的亮度、颜色发生变化。

在该LED调光系统中，调光器和LED驱动装置串联连接，并且采用公共的相线和零线供电以及传输电力载波信号。然而，采用单一的调节装置已经难以满足用户对LED灯的多种控制的需求。例如，调光器的调节装置是第一调节装置，用于指示LED灯的亮度。如果LED灯还需要调节色温，则单一的调节装置难以同时满足两种控制需求。

因此，现有的LED调光器在实现两种或更多种控制需求时，需要采用多个调光器。然而，采用多个调光器导致电路成本增加和多个调光器之间的干扰，导致可靠性变差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种调光器及LED驱动装置，其中，在一个调光器中包含第一调节装置和第二调节装置两种调节装置，从而可以满足多种控制需求，并且可以降低电路成本和提高可靠性。

根据本实用新型的第一方面，提供一种LED调光器，其特征在于，包括：调光数据发生器，用于根据启动信号产生脉冲信号；第一调节装置，与调光数据发生器相连接，其中，调光数据发生器根据第一调节装置的调节信号产生脉冲信号以表征调光数据；调制器，与调光数据发生器相连接，用于将交流输入电压与脉冲信号相叠加，从而产生电力载波信号；以及第二调节装置，与调制器相连接，其中，所述第二调节装置作为附加的调节装置，利用自身的通断传输附加的调光信号，其中，所述电力载波信号和所述附加的调光信号用于控制LED灯的亮度和/或色温。

优选地，还包括：过零检测模块，用于检测交流输入电压的过零时刻，以产生过零检测信号；以及延时模块，与过零检测模块相连接，用于根据过零检测信号产生启动信号。

优选地，所述过零检测模块用于检测所述交流输入电压从正电压值转变为负电压值和从负电压值转变为正电压值中的至少之一的过零时刻。

优选地，所述延时模块在过零时刻之后，延迟预定时间，将所述启动信号从无效状态转变为有效状态。

优选地，所述预定时间在4/16*T0～7/16*T0的范围内，其中T0为交流输入电压的周期。

优选地，所述预定时间大致为3/8T0。

优选地，所述脉冲信号的电平表征数字值。

优选地，所述调制器进行幅值调制。

优选地，第一调节装置是选自可调电阻、开关和旋转编码开关中的任一种。

优选地，第二调节装置是开关。

根据本实用新型的第二方面，提供一种LED调光面板，其特征在于，包括：LED调光器的主电路；电路盒，用于容纳LED调光器的主电路；前面板，以及安装在前面板上的旋钮和按键；安装板，用于连接前面板以及固定电路盒；以及接线端，用于连接交流供电线。

优选地，所述LED调光器包括：调光数据发生器，用于根据启动信号产生脉冲信号；第一调节装置，与调光数据发生器相连接，其中，调光数据发生器根据第一调节装置的调节信号产生脉冲信号以表征调光数据；调制器，与调光数据发生器相连接，用于将交流输入电压与脉冲信号相叠加，从而产生电力载波信号；以及第二调节装置，与调制器相连接，其中，所述第二调节装置作为附加的调节装置，利用自身的通断传输附加的调光信号，其中，所述电力载波信号和所述附加的调光信号用于控制LED灯的亮度和/或色温。

优选地，旋钮连接至第一调节装置用于改变调节信号，按键连接至第二调节装置用于切换其通断状态。

优选地，还包括：过零检测模块，用于检测交流输入电压的过零时刻，以产生过零检测信号；以及延时模块，与过零检测模块相连接，用于根据过零检测信号产生启动信号。

优选地，所述安装板还包括开口，用于采用螺钉将其固定在墙壁上。

优选地，第一调节装置是选自可调电阻、开关和旋转编码开关中的任一种。

优选地，第二调节装置是开关。

根据本实用新型的第三方面，提供一种LED驱动装置，其特征在于，包括：整流桥，用于将交流输入电压整流以获得直流母线电压；功率转换模块，用于根据直流母线电压产生直流输出电压，从而为LED灯供电；解耦模块，用于从直流母线电压获得电力载波信号，并且解码出调光数据信号；控制模块，用于根据调光数据信号产生第一控制信号，从而调节功率转换模块的输出电压和/或电流；以及计数器，用于根据直流母线电压获得附加的调光信号，其中，所述附加的调光信号由开关的通断产生，所述计数器根据所述附加的调光信号进行计数，以产生计数值；模式寄存器，用于根据计数值产生第二控制信号，其中，所述LED驱动装置根据所述第一控制信号和所述第二控制信号控制LED灯的亮度和/或色温。

优选地，所述功率转换模块是反激式功率变换器。

优选地，所述解耦模块包括：高通滤波器，用于从直流母线电压获得高频信号；以及比较器，用于将所述高频信号与参考电压相比较，以产生所述调光数据信号。

优选地，所述计数器进行循环计数，所述模式寄存器存储计数值和第二控制信号的对应关系，从而，在计数值循环改变时，第二控制信号也相应地循环变化。

根据本实用新型的第四方面，提供一种LED调光方法，包括：产生启动信号；在启动信号有效时，根据第一调节装置的调节信号产生脉冲信号；将交流输入电压与脉冲信号相叠加，从而产生电力载波信号；以及利用第二调节装置自身的通断，从而产生附加的调光信号，其中，所述电力载波信号和所述附加的调光信号用于控制LED灯的亮度和/或色温。

优选地，产生启动信号包括：检测交流输入电压的过零时刻，以产生过零检测信号；以及根据过零检测信号产生启动信号。

优选地，检测交流输入电压的过零时刻包括：检测所述交流输入电压从正电压值转变为负电压值和从负电压值转变为正电压值中的至少之一的过零时刻。

优选地，在过零时刻之后，延迟预定时间，将所述启动信号从无效状态转变为有效状态。

优选地，所述预定时间在4/16*T0～7/16*T0的范围内，其中T0为交流输入电压的周期。

优选地，所述预定时间大致为3/8T0。

优选地，所述脉冲信号的电平表征数字值。

优选地，通过幅值调制，产生电力载波信号。

优选地，还包括：根据直流母线电压产生直流输出电压，从而为LED灯供电；从直流母线电压获得电力载波信号，并且解码出调光数据信号；根据调光数据信号产生第一控制信号，从而调节功率转换模块的输出电压和/或电流；以及从直流母线电压获得附加的调光信号，其中，所述附加的调光信号由开关的通断产生；根据附加的调光信号产生第二控制信号；以及根据所述第一控制信号和所述第二控制信号控制LED灯的亮度和/或色温。

根据本实用新型实施例的调光器，在一个调光器中包含第一调节装置和第二调节装置两种调节装置，调光器利用电力载波信号和第二调节装置的通断向LED驱动装置传输两种不同的调光信号，从而可以满足多种控制需求，并且可以降低电路成本和提高可靠性。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出根据现有技术的LED调光系统的示意性框图；

图2示出根据本实用新型实施例的LED调光系统的示意性框图；

图3a和3b示出根据本实用新型实施例的LED调光面板的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图2示出根据本实用新型实施例的LED调光系统的示意性框图。

该LED调光系统包括调光器210、LED驱动装置220和LED灯230。调光器210作为主控制器，用于根据用户的操作产生电力载波信号，LED驱动装置220作为从控制器，用于根据电力载波信号控制提供给LED灯230的直流输出电压。

调光器210和LED驱动装置220经由交流供电线相连接。例如，调光器210连接至市电电网的相线。LED驱动装置220的第一输入端连接至调光器210，第二输入端连接至市电电网的零线。LED灯230作为功率转换模块的负载，连接在LED驱动装置220的第一输出端和第二输出端之间。

与图1所示的现有技术的LED调光系统不同，根据本实用新型实施例的LED调光系统中的调光器210在每个半工频周期中进行脉冲调制以产生电力载波信号。为此，调光器210包括过零检测模块211、延时模块212、调光数据发生器213和调制器214，以及第一调节装置S和第二调节装置K。

调光器210的输入端连接至相线，输出端连接至LED驱动装置220，从而可以经由电力线传输调光数据信号。调光器210接收交流输入电压，该交流输入电压的频率例如是50Hz(周期0.02秒)或60Hz(0.017秒)，相应的周期为T0。

过零检测模块211针对交流输入电压，检测从负电压值至正电压值或者从正电压值至负电压值的过零时刻t0，并且产生过零检测信号。

延时模块212接收过零检测信号并且产生启动信号。在过零时刻之后延迟预定时间Δt。在每个半工频周期之后，交流输入电压的峰值或谷值之后的时刻，启动信号从无效状态转变成有效状态。例如，该预定时间Δt为4/16*T0～7/16*T0。优选地，该时刻位于交流输入电压的正弦波形半高宽的位置附近，相应地，该预定时间Δt约为3/8*T0。

调光数据发生器213接收启动信号，在启动信号有效时，调光数据发生器213提供脉冲信号。该脉冲信号的电平表征数字值，例如高电平表征数字“1”，低电平表征数字“0”。

第一调节装置S与调光数据发生器213相连接，调光数据发生器213根据第一调节装置的调节信号产生脉冲信号以表征调光数据。例如，用户采用旋钮改变第一调节装置S的电阻值。相应地，连续的脉冲信号表征的调光数据也发生变化。

调制器214将脉冲信号与交流输入电压相叠加，从而产生电力载波信号。该电力载波信号例如是在每个半工周期中幅值调制的正弦波。

第二调节装置K连接在调制器214和调光器210的输出端之间。LED驱动装置220与调光器210相连接。在第二调节装置K闭合时，LED驱动装置220与市电电网相连接，调光器210向LED驱动装置220传输电力载波信号。在第二调节装置K断开时，LED驱动装置220与市电电网之间断开。第二调节装置K还作为附加的调节装置，利用自身的通断向LED驱动装置220传输附加的调光信号。

LED驱动装置220包括整流桥211、功率转换模块222、解耦模块223和控制模块224、以及计数器225和模式寄存器226。

整流桥211例如为全桥整流电路，从市电电网获得交流输入电压，经过整流获得直流母线电压。所述直流母线电压例如是半工频周期的直流脉动电压。功率转换模块222例如为包含主第二调节装置管的反激式(FLY-BACK)功率变换器，将直流母线电压进一步转换成直流输出电压。

解耦模块223例如包括高通滤波器和比较器。高通滤波器从直流母线电压获得高频信号。比较器将所述高频信号与参考电压相比较，以产生所述调光数据信号。控制模块224根据调光数据信号进一步产生第一控制信号，例如脉宽调制信号。功率转换模块222在第一控制信号的控制下调节输出电压和/或电流，例如用于调节LED灯的亮度。

计数器225从直流母线电压获得附加的调光信号。在调光器210中的第二调节装置从断开状态切换至闭合状态时，计数器225进行计数，以产生计数值。模式寄存器226根据计数值产生第二控制信号。功率转换模块222在第二控制信号的控制下调节输出电压和/或电流，例如用于调节LED灯的色温。

优选地，计数器225可以进行循环计数，模式寄存器226中存储计数值和第二控制信号的对应关系。因而，在计数值循环改变时，LED灯的色温也相应地循环变化。

由于功率转换模块222的输出电压和/或电流的变化，LED灯的亮度、颜色发生变化，从而实现调光。

根据本实用新型实施例的LED调光系统，在每个半工频周期中，采用脉冲调制产生电力载波信号，在连续的多个半工频周期中，传输调光数据信号。调光器210采用过零检测模块和延时模块，即可以实现电力载波信号的调制控制。因此，调光器210无需采用专用的电力载波通信芯片，例如，低压电力线载波通信芯片PL3106，从而可以降低电路成本。

LED驱动装置220在直流母线电压的峰值之后检测脉冲信号，即可以实现电力载波信号的解耦控制。因此，LED驱动装置220无需采用复杂的数据解析模块解析调光数据信号，从而可以降低电路成本。

进一步地，在一个调光器中包含第一调节装置和第二调节装置两种调节装置，调光器分别利用电力载波信号和第二调节装置的通断向LED驱动装置传输两种不同的调光信号，从而可以满足多种控制需求，并且可以降低电路成本和提高可靠性。

在上述的实施例中，描述了调光器采用第一调节装置产生调光信号。在替代的实施例中，可以采用旋转编码开关替代第一调节装置。该旋转编码开关利用旋钮与第二调节装置内部的多个触点的接触产生严格时序的脉冲信号。

图3a和3b示出根据本实用新型实施例的LED调光面板的结构示意图。该LED调光面板例如是开关面板的形式，图3a示出从正面观察时开关面板的立体图，图3b示出从背面观察时开关面板的立体图。

如图3a所示，LED调光面板包括旋钮201、按键202以及前面板203。旋钮201和按键202安装在前面板203上。旋钮201连接至第一调节装置S用于改变其电阻值。按键202连接至第二调节装置K用于切换其通断状态。

如图3b所示，LED调光面板包括安装板204、电路盒205和接线端206。安装板204用于连接前面板203，以及用于固定电路盒205。安装板204还包括开口，用于采用螺钉将其固定在墙壁上。电路盒205用于容纳如图2所示的调光器210的主电路。两个接线端206分别是调光器210的输入端和输出端。用于连接至交流供电线。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (21)

1.一种LED调光器，其特征在于，包括：

调光数据发生器，用于根据启动信号产生脉冲信号；

第一调节装置，与调光数据发生器相连接，其中，调光数据发生器根据第一调节装置的调节信号产生脉冲信号以表征调光数据；

调制器，与调光数据发生器相连接，用于将交流输入电压与脉冲信号相叠加，从而产生电力载波信号；以及

第二调节装置，与调制器相连接，其中，所述第二调节装置作为附加的调节装置，利用自身的通断传输附加的调光信号，

其中，所述电力载波信号和所述附加的调光信号用于控制LED灯的亮度和/或色温。

2.根据权利要求1所述的LED调光器，其特征在于，还包括：

过零检测模块，用于检测交流输入电压的过零时刻，以产生过零检测信号；以及

延时模块，与过零检测模块相连接，用于根据过零检测信号产生启动信号。

3.根据权利要求2所述的LED调光器，其特征在于，所述过零检测模块用于检测所述交流输入电压从正电压值转变为负电压值和从负电压值转变为正电压值中的至少之一的过零时刻。

4.根据权利要求2所述的LED调光器，其特征在于，所述延时模块在过零时刻之后，延迟预定时间，将所述启动信号从无效状态转变为有效状态。

5.根据权利要求4所述的LED调光器，其特征在于，所述预定时间在4/16*T0～7/16*T0的范围内，其中T0为交流输入电压的周期。

6.根据权利要求5所述的LED调光器，其特征在于，所述预定时间大致为3/8T0。

7.根据权利要求1所述的LED调光器，其特征在于，所述脉冲信号的电平表征数字值。

8.根据权利要求1所述的LED调光器，其特征在于，所述调制器 进行幅值调制。

9.根据权利要求1所述的LED调光器，其特征在于，第一调节装置是选自可调电阻、开关和旋转编码开关中的任一种。

10.根据权利要求1所述的LED调光器，其特征在于，第二调节装置是开关。

11.一种LED调光面板，其特征在于，包括：

LED调光器的主电路；

电路盒，用于容纳LED调光器的主电路；

前面板，以及安装在前面板上的旋钮和按键；

安装板，用于连接前面板以及固定电路盒；以及

接线端，用于连接交流供电线。

12.根据权利要求11所述的LED调光面板，其特征在于，所述LED调光器包括：

调光数据发生器，用于根据启动信号产生脉冲信号；

第一调节装置，与调光数据发生器相连接，其中，调光数据发生器根据第一调节装置的调节信号产生脉冲信号以表征调光数据；

调制器，与调光数据发生器相连接，用于将交流输入电压与脉冲信号相叠加，从而产生电力载波信号；以及

第二调节装置，与调制器相连接，其中，所述第二调节装置作为附加的调节装置，利用自身的通断传输附加的调光信号，

其中，所述电力载波信号和所述附加的调光信号用于控制LED灯的亮度和/或色温。

13.根据权利要求12所述的LED调光面板，其特征在于，旋钮连接至第一调节装置用于改变调节信号，按键连接至第二调节装置用于切换其通断状态。

14.根据权利要求12所述的LED调光面板，其特征在于，还包括：

过零检测模块，用于检测交流输入电压的过零时刻，以产生过零检测信号；以及

延时模块，与过零检测模块相连接，用于根据过零检测信号产生启动信号。

15.根据权利要求12所述的LED调光面板，其特征在于，所述安装板还包括开口，用于采用螺钉将其固定在墙壁上。

16.根据权利要求12所述的LED调光面板，其特征在于，第一调节装置是选自可调电阻、开关和旋转编码开关中的任一种。

17.根据权利要求12所述的LED调光面板，其特征在于，第二调节装置是开关。

18.一种LED驱动装置，其特征在于，包括：

整流桥，用于将交流输入电压整流以获得直流母线电压；

功率转换模块，用于根据直流母线电压产生直流输出电压，从而为LED灯供电；

解耦模块，用于从直流母线电压获得电力载波信号，并且解码出调光数据信号；

控制模块，用于根据调光数据信号产生第一控制信号，从而调节功率转换模块的输出电压和/或电流；以及

计数器，用于根据直流母线电压获得附加的调光信号，其中，所述附加的调光信号由开关的通断产生，所述计数器根据所述附加的调光信号进行计数，以产生计数值；

模式寄存器，用于根据计数值产生第二控制信号，

其中，所述LED驱动装置根据所述第一控制信号和所述第二控制信号控制LED灯的亮度和/或色温。

19.根据权利要求18所述的LED驱动装置，其特征在于，所述功率转换模块是反激式功率变换器。

20.根据权利要求18所述的LED驱动装置，其特征在于，所述解耦模块包括：

高通滤波器，用于从直流母线电压获得高频信号；以及

比较器，用于将所述高频信号与参考电压相比较，以产生所述调光数据信号。

21.根据权利要求18所述的LED驱动装置，其特征在于，所述计数器进行循环计数，所述模式寄存器存储计数值和第二控制信号的对应关系，从而，在计数值循环改变时，第二控制信号也相应地循环变化。