專利名稱：一種led燈色溫調節驅動器的制作方法
技術領域：
本發明屬于LED燈控制技術領域，更為具體地講，涉及一種LED燈色溫調節驅動
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背景技術：
LED燈作為一種高效益的新光源，由于具有壽命長、能耗低、節能環保等優點，正廣泛應用于商業、工業、道路、廣告燈箱等領域。隨著LED燈的廣泛應用，人們對LED燈的要求也越來越高，形成了從單一的亮度調節到色溫調節的多種控制方式。為了不影響LED的色溫漂移，調亮度以及調色溫的LED燈大多數采用PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制)方式。為了保持功率的一致性，調色溫LED燈通常以單色溫光源模組的功率作為LED燈最大功率，當兩種色溫光源模組同時發光時，其最大功率不超過單色溫光源模組功率，故兩種色溫光源模組同時發光，亮度最大時，均以半功率工作。現在調色溫LED燈，在采用PWM方式調色溫時，都存在功率峰值疊加的問題。為了避免電源過載，調色溫LED燈的電源轉換器是以全部光源模組的總功率進行配置的。但調色溫LED燈的實際功耗最大值只有電源轉換器輸出功率的二分之一左右，這樣會造成配置的電源功率浪費，同時，也造成電源轉換器體積較大、重量較重，成本相對較高的缺陷。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種使電源轉換器的輸出功率與調色溫LED燈實際功耗最大值相當的LED燈色溫調節驅動器。為實現上述目的，本發明LED燈色溫調節驅動器，其特征在于，包括一時分復用控制模塊，時分復用控制模塊有兩個寄存器和通信接口，兩個寄存器分別用于存儲高色溫、低色溫光源模組的接通時間，通信接口和色溫調節控制電路連接，接收來自色溫調節控制電路的高色溫、低色溫光源模組的接通時間數據，用于調節并更新兩個寄存器存儲的高色溫、低色溫光源模組的接通時間，實現LED燈的色溫的調節；有兩路光源模組控制信號輸出，分別對應高色溫、低色溫的控制；在控制周期內，首先將高色溫或低色溫對應的光源模組控制信號從低電平變為高電平，并維持對應的接通時間，然后，在高色溫或低色溫對應的光源模組控制信號變為低電平后，將低色溫或高色溫對應的光源模組控制信號從低電平變為高電平，并維持對應的接通時間。一功率輸出模塊，在某一色溫對應的光源模組控制信號為高電平時，輸出驅動電壓或電流，驅動對應的光源模組發光；時分復用控制模塊、功率輸出模塊都與電源轉換器連接，電源轉換器為時分復用控制模塊、功率輸出模塊提供直流電源。本發明目的是這樣實現的
本發明LED燈色溫調節驅動器通過時分復用控制模塊，將高低色溫對應的光源模組控制信號在時間進行分割，使它們在任何一個時刻，至多有一個處于高電平，功率輸出模塊至多一路輸出驅動電壓或電流，驅動對應的光源模組發光，這樣將電源轉換器提供的電能依次在不同時間段分配給不同的支路使用，就不存在功率峰值疊加帶來的功率過載的問題，因而電源轉換器的輸出功率配置可減小為現有技術的二分之一。電源轉換器功率的減小，意味著其體積和重量都減小，因而節省了 LED燈的成本。
圖1是本發明LED燈色溫調節驅動器一種具體實施方式
原理圖；圖2是圖1所示的時分復用控制模塊一種具體實施方式
原理圖；圖3是圖1所示的功率輸出模塊一種具體實施方式
原理框圖；圖4是圖1所示的功率輸出模塊另一種具體實施方式
原理框圖；圖5是圖1所示的功率輸出模塊另一種具體實施方式
原理框圖；圖6是圖1所示的功率輸出模塊另一種具體實施方式
原理框圖；圖7是圖1所示的功率輸出模塊另一種具體實施方式
原理框圖；圖8是光源模組控制信號在不同的色溫狀態下一具體實例的時序圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行描述，以便本領域的技術人員更好地理解本發明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許會淡化本發明的主要內容時，這些描述在這里將被忽略。圖1是本發明LED燈色溫調節驅動器一種具體實施方式
原理圖。在本實施例中，如圖1所示，LED燈色溫調節驅動器2包括時分復用控制模塊201 和功率輸出模塊202。時分復用控制模塊201有兩路光源模組控制信號PMW1、PMW2輸出，分別對應高色溫、低色溫的控制。功率輸出模塊202，在高色溫或低色溫對應的光源模組控制信號為高電平時，輸出驅動電壓或電流，驅動對應的光源模組發光。即光源模組控制信號PMWl為高電平時，其輸出驅動電壓或電流，驅動高色溫光源模組發光；光源模組控制信號PMW2為高電平時，其輸出驅動電壓或電流，驅動低色溫光源模組發光。時分復用控制模塊201、功率輸出模塊202都與電源轉換器1連接，電源轉換器1 為時分復用控制模塊201、功率輸出模塊202提供直流電源。在本實施例中，電源轉換器1 包括AC-DC轉換器101和插頭102 ；插頭102為單相三端插頭，包括火線端L、接地端E、零線端N，通過插頭電源轉換器1與電網連接，獲得交流電源。AC-DC轉換器101將從電網獲得的交流電轉換為直流電，并提供給時分復用控制模塊201、功率輸出模塊202。電源轉換器的結構和原理屬于現有技術，在此不再贅述。圖2是圖1所示的時分復用控制模塊一種具體實施方式
原理圖。在本實施例中，如圖2所示，時分復用控制模塊201包括一微處理單元(MCU) 2011 和DC-DC轉換器2012 ；微處理單元2011中有兩個寄存器Rl、R2和通信接口，在本實施例中，通信接口為 DALI 接口 (Digital Addressable Lighting Interface，數字可尋址的照明接 Π )。兩個寄存器Rl、R2分別用于存儲高色溫、低色溫光源模組的接通時間，通信接口和色溫調節控制電路連接，接收來自色溫調節控制電路的高色溫、低色溫光源模組的接通時間數據DATA，用于調節并更新兩個寄存器Rl、R2存儲的高色溫、低色溫光源模組的接通時間，實現LED燈的色溫調節。由于在本實施例中，電源轉換器1只輸出一路直流電Vdd，由于其同時需要給功率輸出模塊202提供電源，其電壓值較高，因此需要將其降壓，以滿足微處理單元2011所需電源的要求，DC-DC轉換器2012就是將直流電Vdd進行降壓，然后輸出作為微處理單元2011 的電源。圖3是圖1所示的功率輸出模塊一種具體實施方式
原理框圖。在本實施例中，如圖3所示，功率輸出模塊202包括兩個恒流驅動器Ql、Q2，所述恒流驅動器Q1、Q2均具有PWM調光接口，當某一路光源模組控制信號為高電平時，與之相連接的恒流驅動器有驅動電流輸出，并驅動對應的光源模組發光。另外，恒流驅動器為一個具有開路保護的恒流源。在控制周期T內，首先將一個色溫，本實施例中為高色溫對應的光源模組控制信號PWMl從低電平變為高電平，并維持對應的接通時間tl，接著，高色溫對應的光源模組控制信號PWMl變為低電平后，將另一個，在本實施例中為低色溫對應的光源模組控制信號 PWM2從低電平變為高電平，并維持對應的接通時間t2。如圖1所示，時分復用控制模塊201輸出高電平不重疊的兩路光源模組控制信號 PWMUPWM2信號，光源模組控制信號PWMl為高電平時，恒流驅動器Ql輸出驅動電流驅動高色溫光源模組發光；光源模組控制信號PWM2為高電平時，恒流驅動器Q2輸出驅動電流驅動低色溫光源模組發光；從而實現電源輸功率在控制周期T內不同時間段，經由恒流驅動器 Ql分配到高色溫光源模組、經由恒流驅動器Q2分配到低色溫光源模組。通過設置高色溫、低色溫光源模組的接通時間tl、t2，控制光源模組控制信號 PWMU PWM2的高電平時間，實現LED燈色溫的調節。圖4是圖1所示的功率輸出模塊另一種具體實施方式
原理框圖。在本實施例中，如圖4所示，時分復用控制模塊201輸出高電平不重疊的兩路光源模組控制信號PWM1、PWM2，每路光源模組控制信號控制兩組恒流驅動器，光源模組控制信號 PWMl為高電平時，恒流驅動器QlA和QlB有輸出，高色溫光源模組IA和IB發光；光源模組控制信號PWM2為高電平時，恒流驅動器Q2A和Q2B有輸出，低色溫光源模組2A和2B發光， 從而實現電源轉換器的輸功率在控制周期T內的不同時間段，經由恒流驅動器QlA和QlB 分配到高色溫光源模組IA和1B、經由恒流驅動器Q2A和Q2B分配到低色溫光源模組2A和 2B上，通過設置兩路光源模組控制信號PWM1、PWM2的高電平時間，實現LED燈色溫的調節。在本實施例中，LED燈一款額定功率為40W調色溫平板燈，光源部分由兩組14串 24并高色溫單粒0. 06W光源模組IA和IB和兩組14串M并低色溫單粒0. 06W光源模組 2A和2B構成，四組個光源模組各自采用獨立回路連接。圖5是圖1所示的功率輸出模塊另一種具體實施方式
原理框圖。在本實施例中，如圖5所示，功率輸出模塊202包括一個恒流驅動器2021以及兩個開關管K1、K2，恒流驅動器202為一個具有開路保護的恒流源，兩個開關管Κ1、Κ2分別與各自對應色溫的光源模組Dl、D2串聯，在本實施例中，光源模組D1、D2分別為高色溫光源模組和低色溫光源模組，然后都連接到恒流驅動器2021的輸出端，兩路光源模組控制信號 PWMU PWM2分別接到對應色溫的開關管ΚΙ、K2的控制端，當某一路光源模組控制信號為高電平時，與之相連接的開關管導通，恒流驅動器有輸出經過該開關管驅動對應的光源模組發光。這種方式，相對于圖3、4所示的功率輸出模塊，其只需要一個恒流驅動器，這樣成本大為降低。圖6是圖1所示的功率輸出模塊另一種具體實施方式
原理框圖。在本實施例中，如圖6所示，功率輸出模塊202只包括兩個開關管ΚΙ、K2，兩個開關管K1、K2分別與各自對應色溫的光源模組D1、D2串聯，然后都直接連接到電源轉換器的輸出端Vdd、GND，兩路光源模組控制信號PWM1、PWM2分別接到對應色溫的開關管ΚΙ、K2的控制端，當某一路光源模組控制信號為高電平時，與之相連接的開關管導通，電源轉換器輸出經過該開關管驅動對應的光源模組發光。這種方式，相對于圖5所示的功率輸出模塊，其只需要兩個開關管ΚΙ、K2，這樣成本則進一步降低。圖7是圖1所示的功率輸出模塊另一種具體實施方式
原理框圖。在本實施例中，如圖7所示，功率輸出模塊202包括一個AC-DC恒流驅動器2021 以及兩個開關管ΚΙ、K2 ；AC-DC恒流驅動器202為一個具有開路保護的恒流源，其將AC-DC 轉換模塊置于圖5所示的恒流驅動器中，直接從電網上獲取電能，實質上是把圖5中的電源轉換器1與恒流驅動器結合。其他工作過程及原理與圖5中的LED燈調節驅動器相同，不再贅述。圖8是光源模組控制信號在不同的色溫狀態下一具體實例的時序圖。在本實施例中，如圖5所示，(a) (d)為光源模組控制信號在不同的色溫狀態， 即中色溫高亮、中色溫半亮、高色溫高亮、高色溫半亮)下時分復用控制模塊202輸出的光源模組控制信號PWM1、PWM2信號時序圖。其中接通時間tl對應光源模組控制信號PWMl高電平時間，接通時間t2對應光源模組控制信號PWM2高電平時間，控制周期T = 4ms為。圖8(a)所示為中色溫高亮狀態時分復用模塊時序圖，tl = 2ms, t2 = 2ms, tl+t2 =T，恒流驅動器輸出功率約40W，高色溫光源模組和低色溫光源模組均以半功率工作。圖8(b)所示為中色溫半亮狀態時分復用模塊時序圖，tl = lms, t2 = lms, tl+t2 =T/2，恒流驅動器輸出功率約20W，高色溫光源模組和低色溫光源模組均以1/4功率工作。圖8(c)所示為高色溫高亮狀態時分復用模塊時序圖，tl = 4ms, t2 = 0ms, tl+t2 =T，恒流驅動器輸出功率約40W，高色溫光源模組全功率工作，低色溫光源模組不工作；圖8(d)所示為高色溫半亮狀態時分復用模塊時序圖，tl = 2ms, t2 = 0ms, tl+t2 =T/2，恒流驅器輸出功率約20W，高色溫光源模組半功率工作，低色溫光源模組不工作。以上給出了 4個色溫調節的實例，其他色溫狀態可以通過調整光源模組控制信號 PWMU PWM2的高電平時間，即改變接通時間tl、t2，控制高色溫光源模組、低色溫光源模組，從而混色成不同色溫狀態。對于某一色溫的調節，在保持亮度不變的情況下，改變接通時間1132，但〖1、12之和維持一個定值。同時，圖8可以看出，只要LED燈的最大功率確定，每個光源模組的最大功率也就確定，并與LED燈的最大功率相同，這是因為單色溫顯示時的最大亮度與兩個色溫顯示時的最大亮度應當一致，不然色溫調節時，會發生亮度變換。在本實施例中，如果采用傳統的驅動方式，會出現光源模組控制信號P麗1、PWM2 均為高電平，功率峰值疊加的情況，此時需要配置80W的電源轉換器。而采用本發明的方案，電源轉換器功率為傳統方案的二分之一。此外，由于不會出現功率峰值疊加的情況，輸出功率也較為平穩。在本實施例中，如圖5所示，在控制時間T內，各個光源模組控制信號PWM1、PWM2 的高電平之間均勻間隔，這樣可以進一步保持電源轉換器1輸出功率的平穩性。本發明所述的光源模組控制信號PWM信號采用正邏輯，以高電平為有效，控制功率輸出模塊輸出，驅動高色溫、低色溫的光源模組發光，本發明也可采用采用負邏輯，或正負邏輯混合的方式，實現輸出功率峰值互補的控制。盡管上面對本發明說明性的具體實施方式
進行了描述，以便于本技術領域的技術人員理解本發明，但應該清楚，本發明不限于具體實施方式
的范圍，對本技術領域的普通技術人員來講，只要各種變化在所附的權利要求限定和確定的本發明的精神和范圍內，這些變化是顯而易見的，一切利用本發明構思的發明創造均在保護之列。
權利要求
1.一種LED燈色溫調節驅動器，其特征在于，包括一時分復用控制模塊，時分復用控制模塊有兩個個寄存器和通信接口，兩個寄存器分別用于存儲高色溫、低色溫光源模組的接通時間，通信接口和色溫調節控制電路連接，接收來自色溫調節控制電路的高色溫、低色溫光源模組的接通時間數據，用于調節并更新兩個寄存器存儲的高色溫、低色溫光源模組的接通時間，實現LED燈的色溫的調節；有兩路光源模組控制信號輸出，分別對應高色溫、低色溫的控制；在控制周期內，首先將高色溫或低色溫對應的光源模組控制信號從低電平變為高電平，并維持對應的接通時間，然后，在高色溫或低色溫對應的光源模組控制信號變為低電平后，將低色溫或高色溫對應的光源模組控制信號從低電平變為高電平，并維持對應的接通時間。一功率輸出模塊，在某一色溫對應的光源模組控制信號為高電平時，輸出驅動電壓或電流，驅動對應的光源模組發光；時分復用控制模塊、功率輸出模塊都與電源轉換器連接，電源轉換器為時分復用控制模塊、功率輸出模塊提供直流電源。
2.根據權利要求1所述的LED燈色溫調節驅動器，其特征在于，所述的通信接口為數字可編址的照明接口。
3.根據權利要求1所述的LED燈色溫調節驅動器，其特征在于，所述的功率輸出模塊包括兩個恒流驅動器，恒流驅動器為一個具有開路保護的恒流電源；當某一光源模組控制信號為高電平時，與之相連接的恒流驅動器有驅動電流輸出，并驅動對應的光源模組發光。
4.根據權利要求1所述的LED燈色溫調節驅動器，其特征在于，所述的功率輸出模塊包括一個恒流驅動器以及兩個開關管；恒流驅動器為一個具有開路保護的恒流電源，兩個開關管分別與各自對應色溫的光源模組串聯，然后都連接到恒流驅動器的輸出端，兩路光源模組控制信號分別接到對應色溫的開關管的控制端，當某一路光源模組控制信號為高電平時，與之相連接的開關管導通，恒流驅動器有輸出經過該開關管驅動對應的光源模組發光。
5.根據權利要求1所述的LED燈色溫調節驅動器，其特征在于，所述的色溫調節為改變高色溫、低色溫光源模組的接通時間，但高色溫、低色溫光源模組的接通時間之和維持一個定值。
6.根據權利要求1所述的LED燈色溫調節驅動器，其特征在于，在控制時間T內，所述的高色溫、低色溫對應的光源模組控制信號的高電平之間均勻間隔。
7.根據權利要求1所述的LED燈色溫調節驅動器，其特征在于，所述的功率輸出模塊只包括兩個開關管，兩個開關管分別與各自對應色溫的光源模組串聯，然后都直接連接到電源轉換器的輸出端，兩路光源模組控制信號分別接到對應色溫的開關管的控制端，當某一路光源模組控制信號為高電平時，與之相連接的開關管導通，電源轉換器輸出經過該開關管驅動對應的光源模組發光。
全文摘要
本發明公開了一種LED燈色溫調節驅動器，通過時分復用控制模塊，將高低色溫對應的光源模組控制信號在時間進行分割，使它們在任何一個時刻，至多有一個處于高電平，功率輸出模塊至多一路輸出驅動電壓或電流，驅動對應的光源模組發光，這樣將電源轉換器提供的電能依次在不同時間段分配給不同的支路使用，就不存在功率峰值疊加帶來的電源轉換器過載的問題，因而電源轉換器功率配置可減小為現有技術的二分之一。電源轉換器功率的減小，意味著其體積和重量都減小，因而節省了LED燈的成本。
文檔編號H05B37/02GK102316647SQ20111027277
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者何天兵, 封正勇, 李東明 申請人:四川新力光源有限公司