CN220292216U - 一种多光源超功率电路及具有其的灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多光源超功率电路及其灯具，包括单片机、超功率控制电路、第一调光电路、第二调光电路、第一光源、第二光源和用于供电的电源。电源分别连接单片机、第一光源和第二光源，电源的额定功率大于或等于第一光源和第二光源的总额定功率。单片机连接第一调光电路和第二调光电路，第一调光电路连接第一光源，第二调光电路连接第二光源。本实用新型通过配置更高功率裕量的开关电源，使多光源灯具能够以更大功率输出，提升灯具的照度，并且在超功率模式下，单片机能够控制多光源同时兼顾用户对色温和照度的需求，提升了光源利用效率，极大扩展灯具的应用场景，即便是灯具色温范围边缘其照度也能够实现更高功率，更高照度输出。

Description

一种多光源超功率电路及具有其的灯具

技术领域

本实用新型涉照明技术领域，具体涉及一种多光源超功率电路及具有其的灯具。

背景技术

多光源灯具通常指一个灯具内部包含了可以独控制的两路及以上光源的灯具；这种灯具包含“冷光+暖光”双色光源、“红光+绿光+蓝光”三色光源、“冷光+暖光+红光+绿光+蓝光”五色光源、“红光+绿光+蓝光+柠檬光+琥珀光+青光+紫光”七色光源等其他多光源灯具。

在现有技术中多光源灯具通常一般使用单色光源的功率来标称额定功率，灯具设计同样使用单色光源功率来配置相应的电源功率。这种设计方案实际灯具最大只能以单色光源的额定功率输出，光源利用效率低，并且输出功率不高，导致照度不足。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的上述不足，提供了一种多光源超功率电路及具有其的灯具，以解决上述技术问题中的至少一个。

具体的，一种多光源超功率电路，包括单片机、超功率控制电路、第一调光电路、第二调光电路、第一光源、第二光源和用于供电的电源；

所述电源分别连接单片机、所述第一光源和所述第二光源，所述电源的额定功率大于或等于所述第一光源和所述第二光源的总额定功率；

所述单片机连接所述第一调光电路和所述第二调光电路，所述第一调光电路连接所述第一光源，所述第二调光电路连接所述第二光源；

所述超功率控制电路连接所述单片机，用于通过所述单片机开关使所述多光源超功率电路在每个可调色温点时都工作在大于所述第一光源或所述第二光源的功率状态下的超功率模式。

上述技术方案中，优选的，所述第一调光电路和所述第二调光电路均设置为恒流升压拓扑结构。

上述技术方案中，优选的，所述第一调光电路和所述第二调光电路均包括恒流驱动器、电感、MOSFET开关管和二极管，所述二极管连接所述电感，所述电感连接所述电源和所述MOSFET开关管，所述恒流驱动器连接所述单片机，所述MOSFET开关管用于将所述恒流驱动器的输入电压经所述电感储能并转换为输出电压。

上述技术方案中，优选的，所述超功率控制电路包括编码器及开关按键，所述编码器连接所述开关按键和所述单片机；

所述开关按键为单个按键或组合按键，用于供用户操作以进入或退出所述超功率模式。

上述技术方案中，优选的，所述单片机和所述电源之间设置有PMOS，所述PMOS的源极连接所述电源，栅极连接所述单片机，漏极分别连接所述第一光源和所述第二光源。

上述技术方案中，优选的，还包括连接所述单片机的散热装置，所述单片机用于根据所述第一光源和所述第二光源的温度阈值控制所述散热装置对所述第一光源和所述第二光源进行散热。

上述技术方案中，优选的，所述单片机通过第一脉宽调制连接所述第一调光电路，通过第二脉宽调制连接所述第二调光电路，以根据所述第一光源的色温和所述第二光源的色温调节所述第一光源的功率和所述第二光源的功率。

上述技术方案中，优选的，还包括连接所述单片机的一个或多个温度传感器，所述温度传感器设置在所述第一光源和所述第二光源的发热处；

所述散热装置包括调速风扇，所述单片机用于根据所述温度传感器反馈的信号控制所述调速风扇的开关和转速。

上述技术方案中，优选的，所述第一光源的色温为冷光源，所述第二光源的色温为暖光源；

所述第一光源的色温大于所述第一光源和所述第二光源的混合色温，所述第二光源的色温小于所述第一光源和所述第二光源的混合色温，用于提升所述第一光源和所述第二光源的总功率。

本实用新型还提供了一种多光源超功率灯具，包括上述技术方案中的任一中所述的一种多光源超功率电路。

有益效果：本实用新型通过配置更高功率裕量的开关电源，使多光源灯具能够以更大功率输出，提升灯具的照度，并且在超功率模式下，单片机能够控制多光源同时兼顾用户对色温和照度的需求，提升了光源利用效率，极大扩展灯具的应用场景，即便是灯具色温范围边缘其照度也能够实现更高功率，更高照度输出。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型多光源超功率电路结构框图；

图2为本实用新型的第一调光电路的电路图；

图3和图4为本实用新型的超功率控制电路的电路图；

图5为本实用新型的单片机的电路图；

图6为本实用新型多光源超功率灯具的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。

在下文中，将更全面地描述本实用新型的各种实施例。本实用新型可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本实用新型的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本实用新型理解为涵盖落入本实用新型的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本实用新型的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本实用新型的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本实用新型的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本实用新型的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本实用新型的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：在本实用新型中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接、或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也是可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，本领域的普通技术人员需要理解的是，文中指示方位或者位置关系的术语为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本实用新型的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本实用新型的各种实施例中被清楚地限定。

实施例一

具体的，如图1所示，一种多光源超功率电路，包括单片机、超功率控制电路、第一调光电路、第二调光电路、第一光源、第二光源和用于供电的电源。电源分别连接单片机、第一光源和第二光源，电源的额定功率大于或等于第一光源和第二光源的总额定功率。

在一个具体实施例中，电源为LOF225-20B 24V 200W开关电源，输入电压范围：90V-132VAC或180V-264VAC；输出电压：24VDC；输出电流：8.3A；额定输出功率：200W。该电源具有高效率、高稳定性和高可靠性等特点，能够稳定的为本实施例供电。单片机和电源之间设置有PMOS(P型金属氧化物半导体场效应晶体管)，PMOS的源极连接电源，栅极连接单片机，漏极分别连连接第一光源和第二光源。

如图1所示，示例性的，PMOS的漏极通过IND(电感器)1和DIO(二极管)1连接第一光源，第一光源通过RES(电阻器)1接地。在第一调光电路与IND1之间设置有NMOS(N型金属氧化物半导体场效应晶体管)1，NMOS1的源极连接IND1，栅极连接第一调光电路，漏极接地。第二调光电路与第二光源之间设置有NMOS2，第二光源分别连接NMOS2的源极和漏极，NMOS2的栅极连接第二调光电路。类似的，第二光源和第二调光电路之间的IND2、RES2和DIO2连接结构与上述方案相似，在此不再赘述。

示例性的，第一光源和第二光源均设置为LED(发光二极管)，额定功率为100W，其中第一光源的色温为冷光源，第二光源的色温为暖光源。第一光源和第二光源的混合色温范围为2400K-8000K，第一光源的色温大于第一光源和第二光源的混合色温，第二光源的色温小于第一光源和第二光源的混合色温，用于提升第一光源和第二光源的总功率，以提升混光时各色温的照度。例如灯具需要输出2700K至6500K色温时，如果设计暖光源色温为2700K，此时在灯具输出2700K色温时最大只能达到100W功率输出。如果设计暖光源色温为2400K，此时在灯具输出2700K色温时可以混合100W暖光功率和特定比例的冷光功率，灯具的输出功率可以大于100W，提升了各色温的功率和照度。

优选的，单片机通过W_PWM(暖光源脉宽调制，即第二光源脉宽调制)连接第二调光电路，通过C_PWM(冷光源脉宽调制，即第一光源脉宽调制)连接第一调光电路，第一调光电路连接第一光源，第二调光电路连接第二光源，以根据第一光源的色温和第二光源的色温调节第一光源的功率和第二光源的功率。具体的，如图5所示单片机U1为AT32F415CCU7，该芯片具备高性能、多接口、低功耗等特点，同时在软件开发中具备优异的实时性和灵活性。通过在单片机的软件端开发“Turbo”超功率软件算法，此算法可以同时兼顾用户对于色温和照度的需求，极大扩展灯具的应用场景，在超功率模式下，依据不同混光比例计算当下“色温”或“颜色”状态下最大功率。

示例性的，在超功率模式下，以本实施例中的第一光源和第二光源混合后的冷暖双色光源为例，假设冷光源和暖光源的功率之比P_(C)：P_(W)＝1:N，可知假设其中暖光功率占比较高，当暖光源最大功率P_{(W_MAX)}输出时，计算当前色温最大总功率当冷光源和暖光源的功率之比为1:1时，P_(MAX)＝2*P_{(W_MAX)}，P_(MAX)为单色光源的两倍，冷暖双色光源的功率达到最大，色温不再支持调节。同理可得三色光源、五色光源条件下P_(MAX)，分别为单色光源的3倍和5倍，以此类推。

如图2所示，第一调光电路设置为恒流升压拓扑结构，以减少第一光源的频闪，能够很好的契合灯具在摄影补光时的需求。恒流升压拓扑结构包括恒流驱动器、电感、MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)开关管和二极管，二极管连接电感，电感连接电源和MOSFET开关管，恒流驱动器连接单片机，MOSFET开关管用于将恒流驱动器的输入电压经电感储能并转换为输出电压。第二调光电路与第一调光电路为相同的结构，在此不再赘述。

如图1所示，超功率控制电路通过AB(弱电信号线)连接单片机，用于通过单片机开关使多光源超功率电路在每个可调色温点时都工作在大于第一光源或第二光源的功率状态下的超功率模式。超功率控制电路包括编码器及开关按键，所述开关按键为单个按键或组合按键，用于供用户操作以进入或退出超功率模式。在一个具体的实施例中，如图3和图4所示，超功率控制电路包括第一编码器及其第一开关按键2、第二编码器及其第二开关按键3。同时长按第一开关按键2和第二开关按键3，使多光源超功率电路进入超功率模式，此时调整多光源超功率电路色温，使多光源超功率电路在每个可调色温点时都工作在大于第一光源或第二光源的功率状态，再次长按第一开关按键2和第二开关按键3退出超功率模式。

优选的，多光源超功率电路还包括通过SPI(串行外围接口)连接单片机的显示装置，显示装置为OLED(有机发光二极管)显示屏，显示装置用于显示调光参数，如冷暖双色光源的色温、照度或功率等。

优选的，多光源超功率电路还包括通过FPWM连接单片机的散热装置，单片机用于根据第一光源和第二光源的温度阈值控制散热装置对第一光源和第二光源进行散热，例如温度阈值为50°、60°或70°，FPWM是指用于控制散热装置的脉宽调制。

在一个具体实施例中，散热装置为调速风扇，在灯具1的一个或多个测温点上设置了温度传感器，测温点包括第一光源和第二光源的发热处，温度传感器为NTC(负温度系数)电阻，NTC电阻通过ADC(模数转换器)连接单片机，使单片机根据测温点的温度控制调速风扇的开关和转速。在其他实施例中，单片机上连接有多个NTC电阻，多个NTC电阻用于检测不同测温点的温度。

优选的，多光源超功率电路还包括通过UART(通用异步收发传输器)连接单片机的蓝牙控制电路，用于与外部电子设备通讯。在其他实施例中，多光源超功率电路还包括通过IO(输入/输出端口)连接的一个或多个KEY(按键)。

如图6所示，本实用新型还提供了一种多光源超功率灯具1，包括上述技术方案中的多光源超功率电路。示例性的，如表1所示，电源的最大功率大于200W，100W功率照度为单色光源在100W的功率下的照度，照度提升比例是在灯具1的冷光源和暖光源的功率均为100W的情况下，开启超功率模式后的照度提升比例。具体提升情况如表1所示。

表1冷暖双色温100W灯具常用各色温实测照度提升比例表

色温	2700K	3200K	4600K	5600K	6500K
						最大功率(W)	112	129	201	130	114
最大照度(Lux)	3320	4110	6920	4860	4310
						100W功率照度	3030	3470	3890	3910	3930
照度提升比例	9.6％	18.4％	77.9％	24.3％	9.7％

本实用新型通过配置更高功率裕量的开关电源，使多光源灯具能够以更大功率输出，提升灯具的照度，并且在超功率模式下，单片机能够控制多光源同时兼顾用户对色温和照度的需求，提升了光源利用效率，极大扩展灯具的应用场景，即便是灯具色温范围边缘其照度也能够实现更高功率，更高照度输出。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种多光源超功率电路，其特征在于，包括单片机、超功率控制电路、第一调光电路、第二调光电路、第一光源、第二光源和用于供电的电源；

所述电源分别连接单片机、所述第一光源和所述第二光源，所述电源的额定功率大于或等于所述第一光源和所述第二光源的总额定功率；

所述单片机连接所述第一调光电路和所述第二调光电路，所述第一调光电路连接所述第一光源，所述第二调光电路连接所述第二光源；

所述超功率控制电路连接所述单片机，用于通过所述单片机开关使所述多光源超功率电路在每个可调色温点时都工作在大于所述第一光源或所述第二光源的功率状态下的超功率模式。

2.根据权利要求1所述的一种多光源超功率电路，其特征在于，所述第一调光电路和所述第二调光电路均设置为恒流升压拓扑结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种多光源超功率电路，其特征在于，所述第一调光电路和所述第二调光电路均包括恒流驱动器、电感、MOSFET开关管和二极管，所述二极管连接所述电感，所述电感连接所述电源和所述MOSFET开关管，所述恒流驱动器连接所述单片机，所述MOSFET开关管用于将所述恒流驱动器的输入电压经所述电感储能并转换为输出电压。

4.根据权利要求1所述的一种多光源超功率电路，其特征在于，所述超功率控制电路包括编码器及开关按键，所述编码器连接所述开关按键和所述单片机；

所述开关按键为单个按键或组合按键，用于供用户操作以进入或退出所述超功率模式。

5.根据权利要求1所述的一种多光源超功率电路，其特征在于，所述单片机和所述电源之间设置有PMOS，所述PMOS的源极连接所述电源，栅极连接所述单片机，漏极分别连接所述第一光源和所述第二光源。

6.根据权利要求1所述的一种多光源超功率电路，其特征在于，还包括连接所述单片机的散热装置，所述单片机用于根据所述第一光源和所述第二光源的温度阈值控制所述散热装置对所述第一光源和所述第二光源进行散热。

7.根据权利要求1所述的一种多光源超功率电路，其特征在于，所述单片机通过第一脉宽调制连接所述第一调光电路，通过第二脉宽调制连接所述第二调光电路，以根据所述第一光源的色温和所述第二光源的色温调节所述第一光源的功率和所述第二光源的功率。

8.根据权利要求6所述的一种多光源超功率电路，其特征在于，还包括连接所述单片机的一个或多个温度传感器，所述温度传感器设置在所述第一光源和所述第二光源的发热处；

所述散热装置包括调速风扇，所述单片机用于根据所述温度传感器反馈的信号控制所述调速风扇的开关和转速。

9.根据权利要求1所述的一种多光源超功率电路，其特征在于，所述第一光源的色温为冷光源，所述第二光源的色温为暖光源；

所述第一光源的色温大于所述第一光源和所述第二光源的混合色温，所述第二光源的色温小于所述第一光源和所述第二光源的混合色温，用于提升所述第一光源和所述第二光源的总功率。

10.一种多光源超功率灯具，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的一种多光源超功率电路。