CN209462651U - 调色调光led灯具 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种调色调光LED灯具，包括：整流模块，用于提供输入电压；多个LED模块，各LED模块的输入端连接所述整流模块的输出端；各LED模块包括串联的LED灯组及色温选择开关；恒流控制模块，连接于各LED模块的输出端，用于对各LED模块进行恒流控制；可控硅调光模块，连接于所述整流模块的两端，用于对各LED模块进行调光控制。本实用新型的调色调光LED灯具采用线性驱动架构实现调光、恒流控制及去纹波控制，仅需较少的器件，可大幅减小系统的体积，实现集成化，同时解决了LED驱动与可控硅兼容的问题，大大降低成本，采用同一盏灯满足客户对不同色温的需求。

Description

调色调光LED灯具
技术领域
本实用新型涉及LED驱动控制技术领域，特别是涉及一种调色调光LED灯具。
背景技术
LED是一种能发光的半导体电子元件，这种电子元件早期只能发出低光度的红光，随着技术的不断进步，现在已发展到能发出可见光、红外线及紫外线的程度，光度也有了很大的提高。LED具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点，已被广泛应用于指示灯、显示器及照明领域。
由于LED的光谱较集中，采用不同波长的LED可以改变光谱色温，实现调光和调色，高集成、可调色、调光全程无频闪的LED筒灯在欧美及大陆市场有很好的应用需求。适用不同的生活场景，调色LED照明近年开始见诸市场；另一方面，调光一直是欧美、澳洲家用的传统方式。而现有的灯具调光基本上是采用LED驱动不容易匹配的可控硅(TRIAC)控制，存在兼容和成本的问题。
因此，实现优质、稳定的无频闪调光控制有相当的技术难度，如何在有限的灯具空间内实现复杂多功能LED照明控制是本领域技术人员亟待解决的问题之一。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种调色调光LED灯具，用于解决现有技术中调色调光LED灯具调光、调色方案中存在的稳定性差、电路结构复杂、体积大等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种调色调光LED灯具，所述调色调光LED灯具至少包括：
整流模块，用于提供输入电压；
多个LED模块，各LED模块的输入端连接所述整流模块的输出端；各LED模块包括串联的LED灯组及色温选择开关；
恒流控制模块，连接于各LED模块的输出端，用于对各LED模块进行恒流控制；
可控硅调光模块，连接于所述整流模块的两端，用于对各LED模块进行调光控制。
可选地，所述恒流控制模块包括第一功率开关管、采样电阻及线性恒流驱动电路；
所述第一功率开关管的漏极作为所述恒流控制模块的输入端，源极连接所述采样电阻后接地；所述线性恒流驱动电路的输入端连接所述第一功率开关管的漏极，采样端连接所述第一功率开关管的源极，输出端连接所述第一功率开关管的栅极。
可选地，所述可控硅调光模块包括第一线性恒流电路、第一电阻及第二采样电阻；
所述第一线性恒流电路的输入端通过所述第一电阻连接所述整流模块的输出端，采样端通过所述第二采样电阻接地。
可选地，所述调色调光LED灯具还包括去频闪稳流模块，所述去频闪稳流模块连接于各LED模块与所述恒流控制模块之间，用于对流经各LED模块的电流进行去纹波控制。
更可选地，所述去频闪稳流模块包括第一电容、第二功率开关管、第三采样电阻、第二电阻、第二电容及第二线性恒流电路；
所述第一电容的一端连接各LED模块的输入端，另一端连接所述恒流控制模块的输入端；
所述第二功率开关管的漏极作为所述去频闪稳流模块的输入端，所述第二功率开关管的漏极与栅极之间通过第二电阻连接，所述第二功率开关管的栅极与源极之间通过第二电容连接；
所述第二线性恒流电路的输入端连接所述第二功率开关管的源极，采样端连接所述第三采样电阻；所述第三采样电阻的另一端连接所述恒流控制模块的输入端。
可选地，各LED灯组包括多个LED，各LED串联、并联或串并联。
可选地，各LED灯组的色温差大于1200度。
可选地，所述色温选择开关为拨动机械式开关。
可选地，所述整流模块与各LED模块的输入端之间还包括一二极管，所述二极管的正极连接所述整流模块的输出端，负极连接各LED模块的输入端。
可选地，所述调色调光LED灯具为筒灯。
如上所述，本实用新型的调色调光LED灯具，具有以下有益效果：
本实用新型的调色调光LED灯具采用线性驱动架构实现调光、恒流控制及去纹波控制，仅需较少的器件，可大幅减小系统的体积，实现集成化，同时解决了LED驱动与可控硅兼容的问题，大大降低成本，采用同一盏灯满足客户对不同色温的需求。
附图说明
图1显示为本实用新型的调色调光LED灯具的结构示意图。
图2～图5显示为本实用新型的调色调光LED灯具的工作波形示意图。
元件标号说明
1 调色调光LED灯具
11 整流模块
121 第一LED模块
122 第二LED模块
123 第三LED模块
13 去频闪稳流模块
131 第二线性恒流电路
14 恒流控制模块
141 线性恒流驱动电路
15 可控硅调光模块
151 第一线性恒流电路
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实用新型提供一种调色调光LED灯具1，所述调色调光LED灯具1通过可控硅调光器(图中未显示)连接至市电(120V或230V或240V)，所述调色调光LED灯具1包括：
整流模块11，多个LED模块，去频闪稳流模块13，恒流控制模块14及可控硅调光模块15。
如图1所示，所述整流模块11用于提供输入电压Vin。
具体地，所述整流模块11接收交流输入电压Vac，对所述交流输入电压Vac进行整流。在本实施例中，所述整流模块11包括并联的两组二极管组，各二极管组包括串联的两个二极管，所述交流输入电压的两极分别连接于各二极管组的两个二极管之间。
如图1所示，各LED模块的输入端连接所述整流模块11的输出端。
具体地，在本实施例中，包括三个LED模块，分别为第一LED模块121，第二LED模块122及第三LED模块123，各LED模块并联连接。
更具体地，所述LED模块包括串联的LED灯组及色温选择开关，在本实施例中，所述LED灯组的正极连接所述输入电压Vin，所述LED灯组的负极连接所述色温选择开关。各LED灯组包括多个LED，各LED串联、并联或串并联，在本实施例中，各LED串联形成所述LED灯组，在实际应用中可根据需要设定所述LED灯组，不以本实施例为限。各LED灯组的正向导通电压Vf基本一致，各LED灯组的色温存在明显差别，以确保覆盖暖光、黄光和白光的应用需求。在本实施例中，各LED灯组的色温差设定为大于300，优选为大于600度或大于1200度，可根据实际需要设定各LED灯组的色温差，不以本实施例为限。在本实施例中，各色温选择开关为拨动机械式开关，用户在安装时可根据需要选择合适色温的LED灯组，在实际应用中，各色温选择开关也可设置为单刀多掷开关或多个单刀单掷开关，根据需要选择所述色温选择开关的类型，在此不一一赘述。
需要说明的是，在本实施例中，所述整流模块11与各LED模块的输入端之间还包括一二极管D1，所述二极管D1的正极连接所述整流模块11的输出端，负极连接各LED模块的输入端。所述二极管D1用于限制电流的流动方向，避免电流倒灌。
如图1所示，所述去频闪稳流模块13连接于各LED模块与所述恒流控制模块14之间，用于对流经各LED模块的电流进行去纹波控制。
具体地，所述去频闪稳流模块13采用线性驱动架构在正常工作及调光条件下保持流经被选中的LED灯组的平均电流稳定，从而实现所述调色调光LED灯具1的无频闪。
更具体地，在本实施例中，所述去频闪稳流模块13包括第一电容C1、第二功率开关管M2、第三采样电阻Rcs3、第二电阻R2、第二电容C2及第二线性恒流电路131。所述第一电容C1的一端连接各LED模块的输入端，另一端连接所述恒流控制模块14的输入端；所述第二功率开关管M2的漏极作为所述去频闪稳流模块13的输入端，所述第二功率开关管M2的漏极与栅极之间通过第二电阻R2连接，所述第二功率开关管M2的栅极与源极之间通过第二电容C2连接。所述第二线性恒流电路131的输入端D连接所述第二功率开关管M2的源极，采样端CS连接所述第三采样电阻Rcs3，接地端GND连接所述恒流控制模块14的输入端；所述第三采样电阻Rcs3的另一端连接所述恒流控制模块14的输入端。所述第一电容C1作为滤波电容，与所述第二功率开关管M2及所述第二线性恒流电路131组成一个独立的滤波系统。所述去频闪稳流模块13的参考地为所述恒流控制模块14的输入端，而不是所述调色调光LED灯具1的公共参考地，所述去频闪稳流模块13采用浮地架构，以此可确保所述第一电容C1上的电压具有较小的电压纹波。在输入电压波动时，所述第一电容上的电压Vc1＝Vled+Vds-M2+Vds-131，其中，Vled为所述LED灯组上的电压，Vds-M2为所述第二功率开关管M2的漏源电压，Vds-131为所述第二线性恒流电路131中功率开关管的漏源电压；多余的电压将由所述恒流控制模块14来承受。所述LED模块的平均电流由所述第二功率开关管M2和所述第二线性恒流电路131串联的恒流电路来实现的，其中，所述第二线性恒流电路131确定了正常工作的最大电流，而所述第二功率开关管M2进一步限制了电流的大幅波动；在调光状态下，实际工作电流远小于正常设定工作电流时，所述第二功率开关管M2将承担去电流纹波的主要功能。
需要说明的是，所述第二线性恒流电路131可采用任意结构的恒流电路，其中，所述第二线性恒流电路131包括恒流驱动部分及功率开关管，用于实现恒流控制，本领域技术人员均熟知恒流控制电路的原理及结构，在此不一一赘述。在本实施例中，所述第二线性恒流电路131采用LA5110恒流芯片实现。
如图1所示，所述恒流控制模块14连接于所述去频闪稳流模块13的输出端，用于对各LED模块进行恒流控制。
具体地，所述恒流控制模块14包括第一功率开关管M1、第一采样电阻Rcs1及线性恒流驱动电路141。所述第一功率开关管M1的漏极作为所述恒流控制模块14的输入端，源极连接所述第一采样电阻Rcs1后接地(所述调色调光LED灯具1的公共参考地)；所述线性恒流驱动电路141的输入端Bus连接所述第一功率开关管M1的漏极，采样端CS连接所述第一功率开关管M1的源极，输出端G连接所述第一功率开关管M1的栅极，接地端GND连接所述调色调光LED灯具1的公共参考地。所述恒流控制模块14的最大工作电流可由所述第一采样电阻Rcs1的阻值决定，可基于所述调色调光LED灯具1的系统功率设计选择所述第一采样电阻Rcs1的阻值。当输入电压大于LED灯组的工作电压时，系统的总电流(所述第一电容C1的冲动电流和LED灯组的工作电流之和)由所述恒流控制模块14决定。
需要说明的是，所述恒流控制模块14可采用任意结构的恒流电路，所述线性恒流驱动电路141可采用任意结构的恒流驱动电路，本领域技术人员均熟知恒流控制电路的原理及结构，在此不一一赘述。在本实施例中，所述线性恒流驱动电路141采用LA5111C恒流驱动芯片实现，所述LA5111C芯片带动所述第一功率开关管M1可适用于用户不同功率的应用需求。
如图1所示，所述可控硅调光模块15连接于所述整流模块11的两端，用于对各LED模块进行调光控制。
具体地，所述可控硅调光模块15包括第一线性恒流电路151、第一电阻R1及第二采样电阻Rcs2。所述第一线性恒流电路151的输入端D通过所述第一电阻R1连接所述整流模块11的输出端，采样端CS通过所述第二采样电阻Rcs2连接所述调色调光LED灯具1的公共参考地。在可控硅调光器(图中未显示)的切入启动未触发时，输入电压为一个很低(接近零V)的直流，LED不能导通，所述可控硅调光模块15开启，提供可控硅调光器启动的充电电流，当可控硅调光器触发使市电高压经整流输入时，输入电压高于LED的正向导通电压、所述去频闪稳流模块13的工作电压及所述恒流控制模块14的工作电压，LED灯组导通，所述可控硅调光模块15自动关闭，直至下一个周期电压零点，所述可控硅调光模块15再重复开启为可控硅调光器提供维持和启动电流。
需要说明的是，在本实施例中，所述调色调光LED灯具1为筒灯，在实际应用中，所述调色调光LED灯具1可以是任意类型的灯具，包括但不限于吊灯、吸顶灯、落地灯、壁灯、台灯及射灯。
如图2所示，所述交流输入电压Vac为市电，包括但不限于120V或230V或240V。所述交流输入电压Vac从零逐渐增大，所述可控硅调光模块15开启，且流过所述可控硅调光模块15的电流IDIM逐渐增大。当所述交流输入电压Vac的绝对值(所述输入电压Vin)大于所述LED灯组的正向导通电压Vf时，所述可控硅调光模块15自动关闭，有电流流过所述LED灯组，并经过所述恒流控制模块14进行恒流控制，流过所述第一功率开关管M1的电流IM1恒定。随着所述交流输入电压Vac的绝对值减小至所述LED灯组的正向导通电压Vf，没有电流流过所述LED灯组及所述第一功率开关管M1，流过所述可控硅调光模块15的电流IDIM随所述交流输入电压Vac的绝对值减小而逐渐减小，直至零电压。基于所述去频闪稳流模块13进行去纹波处理，以使得流经所述LED灯组的电流ILED在整个周期内稳定、无波动。
如图3所示，在图2的基础上减小可控硅的导通角，此时，可控硅导通角对LED灯组的导通角没有影响，则对流过所述第一功率开关管M1的电流IM1、流经所述LED灯组的电流ILED在没有影响。所述交流输入电压Vac在所述可控硅导通后输入所述整流模块11，流过所述可控硅调光模块15的电流IDIM在所述整流模块11接收到所述交流输入电压Vac后开始上升，其它波形变化过程与图2相同，在此不一一赘述。
如图4所示，在图3的基础上减小可控硅的导通角，此时，可控硅导通角对LED灯组的导通角产生影响，在本实施例中，所述可控硅在所述交流输入电压Vac的峰值导通，因此，所述LED灯组的导通角减少一半。此时，流过所述第一功率开关管M1的电流IM1的导通时间减少一半，流经所述LED灯组的电流ILED减少一半；且流过所述可控硅调光模块15的电流IDIM不存在增大的部分，其它波形变化过程与图3相同，在此不一一赘述。
如图5所示，在图4的基础上减小可控硅的导通角，此时，可控硅导通角对LED灯组的导通角产生影响，在本实施例中，所述可控硅在所述交流输入电压Vac的绝对值小于所述LED灯组的正向导通电压Vf后导通，因此，所述LED灯组无法导通。此时，没有电流流过所述LED灯组及所述第一功率开关管M1，其它波形变化过程与图4相同，在此不一一赘述。
需要说明的是，本实施例仅列举4中调光情况下的波形示意图，在实际应用中，使用者可根据需要调节可控硅的导通角，进而控制光通量，实现调光操作。
交流输入电压经整流模块整流后输入至LED灯组的正极，通过色温选择开关仅选定一组LED，与去频闪稳流模块及恒流控制模块构成回路，进入正常工作。恒流控制模块保证LED灯组工作在设定的电流范围内，去频闪稳流模块控制流经LED灯组的电流始终维持不大于3％的电流纹波(无频闪)。同时，可控硅调光模块为可控硅调光器提供额外需要的启动和维持电流以支持可控硅调光。
综上所述，本实用新型提供一种调色调光LED灯具，至少包括：整流模块，用于提供输入电压；多个LED模块，各LED模块的输入端连接所述整流模块的输出端；各LED模块包括串联的LED灯组及色温选择开关；恒流控制模块，连接于各LED模块的输出端，用于对各LED模块进行恒流控制；可控硅调光模块，连接于所述整流模块的两端，用于对各LED模块进行调光控制。本实用新型的调色调光LED灯具采用线性驱动架构实现调光、恒流控制及去纹波控制，仅需较少的器件，可大幅减小系统的体积，实现集成化，同时解决了LED驱动与可控硅兼容的问题，大大降低成本，采用同一盏灯满足客户对不同色温的需求。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种调色调光LED灯具，其特征在于，所述调色调光LED灯具至少包括：
整流模块，用于提供输入电压；
多个LED模块，各LED模块的输入端连接所述整流模块的输出端；各LED模块包括串联的LED灯组及色温选择开关；
恒流控制模块，连接于各LED模块的输出端，用于对各LED模块进行恒流控制；
可控硅调光模块，连接于所述整流模块的两端，用于对各LED模块进行调光控制。
2.根据权利要求1所述的调色调光LED灯具，其特征在于：所述恒流控制模块包括第一功率开关管、第一采样电阻及线性恒流驱动电路；
所述第一功率开关管的漏极作为所述恒流控制模块的输入端，源极连接所述第一采样电阻后接地；所述线性恒流驱动电路的输入端连接所述第一功率开关管的漏极，采样端连接所述第一功率开关管的源极，输出端连接所述第一功率开关管的栅极。
3.根据权利要求1所述的调色调光LED灯具，其特征在于：所述可控硅调光模块包括第一线性恒流电路、第一电阻及第二采样电阻；
所述第一线性恒流电路的输入端通过所述第一电阻连接所述整流模块的输出端，采样端通过所述第二采样电阻接地。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的调色调光LED灯具，其特征在于：所述调色调光LED灯具还包括去频闪稳流模块，所述去频闪稳流模块连接于各LED模块与所述恒流控制模块之间，用于对流经各LED模块的电流进行去纹波控制。
5.根据权利要求4所述的调色调光LED灯具，其特征在于：所述去频闪稳流模块包括第一电容、第二功率开关管、第三采样电阻、第二电阻、第二电容及第二线性恒流电路；
所述第一电容的一端连接各LED模块的输入端，另一端连接所述恒流控制模块的输入端；
所述第二功率开关管的漏极作为所述去频闪稳流模块的输入端，所述第二功率开关管的漏极与栅极之间通过第二电阻连接，所述第二功率开关管的栅极与源极之间通过第二电容连接；
所述第二线性恒流电路的输入端连接所述第二功率开关管的源极，采样端连接所述第三采样电阻；所述第三采样电阻的另一端连接所述恒流控制模块的输入端。
6.根据权利要求1所述的调色调光LED灯具，其特征在于：各LED灯组包括多个LED，各LED串联、并联或串并联。
7.根据权利要求1所述的调色调光LED灯具，其特征在于：各LED灯组的色温差大于1200度。
8.根据权利要求1所述的调色调光LED灯具，其特征在于：所述色温选择开关为拨动机械式开关。
9.根据权利要求1所述的调色调光LED灯具，其特征在于：所述整流模块与各LED模块的输入端之间还包括一二极管，所述二极管的正极连接所述整流模块的输出端，负极连接各LED模块的输入端。
10.根据权利要求1所述的调色调光LED灯具，其特征在于：所述调色调光LED灯具为筒灯。
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