Led驅動電路及其結合電源開關改變發光顏色的方法
【專利摘要】本發明公開了一種LED驅動電路及其結合電源開關改變發光顏色的方法，LED驅動電路主要包括連接變壓器單元的開關狀態檢測單元、接收指示電源開關的動作的開關監測信號并根據所述開關監測信號輸出一反饋信號的顏色控制單元、用于控制變壓器單元的初級的通斷的開關管、用于接收來自所述顏色控制單元的反饋信號并根據所述反饋信號控制開關管從而控制輸出到變壓器單元次級的電壓高低的反激轉換單元、以及用于檢測顏色控制單元的供電電壓的電壓檢測單元。變色方法是由開關狀態檢測單元檢測電源開關的狀態及開關次數來改變發光顏色，本發明直接通過墻上普通電源開關動作結合上述LED驅動電路即可實現LED照明裝置顏色的變換，成本低，使用方便。
【專利說明】LED驅動電路及其結合電源開關改變發光顏色的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及LED照明【技術領域】，特別涉及一種利用電源開關來改變LED照明裝置顏色的LED驅動電路及驅動方法。
【背景技術】
[0002]LED由于具有節能、環保、可光控、固體化、長壽命等很多優點，在提倡低碳生活的今天已經廣泛應用于各種照明領域。
[0003]在現有技術中，LED燈的燈頭結構一般設計成與白熾燈、節能燈等原有照明燈相同的燈頭結構，這樣可以將LED燈直接替換原有照明燈，不僅便于安裝，而且不改變原有照明系統的結構。
[0004]但是LED燈直接替換原有的照明燈后，替換后的LED燈的調光功能將無法發揮，如果對LED燈進行調光，必須在原有照明系統中另外接入調光器，這樣就增加了 LED燈的使用成本，并且在安裝LED燈時還需要專業的安裝人員安裝調光器，安裝復雜。并且，用LED燈直接替換原有的照明燈后，無法利用現有的普通機械開關對LED燈進行變色控制。
【發明內容】
[0005]本發明克服了上述現有技術中存在的不足，提供了一種無需改變當前布線、不需附加任何外圍調光開關或設備、直接通過普通電源開關動作即可實現燈光顏色變換的LED驅動電路及驅動方法。
[0006]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0007]一種LED驅動電路，用于驅動包括有紅綠藍三種顏色LED燈珠的LED照明裝置，且所述的LED驅動電路連接交流電源和電源開關，LED驅動電路包括濾波單元和整流單元，所述LED驅動電路接收交流電源輸入，經過濾波單元和整流單元后得到直流電壓，其特征是:所述LED驅動電路還包括:
[0008]變壓器單元，與整流單元連接，并且變壓器單元包括初級與次級；
[0009]開關狀態檢測單元，連接變壓器單元，用于檢測電源開關的動作狀態；
[0010]顏色控制單元，與所述變壓器單元的次級和開關狀態檢測單元連接，所述顏色控制單元接收指示電源開關的動作的開關監測信號，并根據所述開關監測信號輸出一反饋信號；以及:
[0011]開關管，分別與反激轉換單元及變壓器單元的初級相連，用于控制變壓器單元的初級的通斷；
[0012]反激轉換單元，與變壓器單元的初級連接，用于接收來自所述顏色控制單元的反饋信號，并根據所述反饋信號控制開關管，從而控制輸出到變壓器單元次級的電壓高低；
[0013]電壓檢測單元，與顏色控制單元連接，用于檢測顏色控制單元的供電電壓，當所述的供電電壓低于工作電壓下限值時，該電壓檢測單元將停止顏色控制單元工作，同時LED照明裝置關閉。[0014]作為優選，所述開關管為場效應管，其包括柵極、漏極和源極，所述柵極與所述反激轉換單元連接，所述漏極與所述變壓器單元的初級連接。
[0015]作為優選，所述LED驅動電路還包括恒流單元，該恒流單元連接在所述顏色控制單元和LED照明裝置之間。LED照明裝置的燈珠總共有三路，分別為紅色，藍色和綠色，這三路燈珠的電流由恒流單元控制，恒流單元接收顏色控制單元輸出的PWM信號并通過其占空比的變化來實現紅綠藍三路LED燈珠電流的高精度調節，當三路燈珠的電流變化時，三種顏色的亮度就會不同，所混合出的顏色就會不同，從而實現多種顏色顯示的效果。
[0016]作為優選，所述恒流單元包括第一場效應管、第二場效應管以及與第一場效應管和第二場效應管連接的電阻；所述第一場效應管和第二場效應管均為N型場效應管，均包括柵極、漏極和源極；所述第一場效應管的柵極與第二場效應管的源極連接，第一場效應管的漏極與第二場效應管的柵極連接，第二場效應管的柵極和第一場效應管的漏極連接顏色控制單元并接收來自顏色控制單元的PWM信號。
[0017]作為優選，所述開關狀態檢測單元連接在變壓器單元的初級和顏色控制單元之間。開關狀態檢測單元的檢測位置點為高壓端檢測。
[0018]作為優選，所述開關狀態檢測單元連接在變壓器單元的次級和顏色控制單元之間。開關狀態檢測單元的檢測位置點為低壓端檢測。
[0019]作為優選，所述LED驅動電路還包括用以電氣隔離的光耦隔離單元，該光耦隔離單元連接在所述反激控制單元和顏色控制單元之間，所述反激控制單元從所述光耦隔離單元接收所述反饋信號，并根據該反饋信號控制變壓器單元的輸出電壓。
[0020]作為優選，所述變壓器單元的初級和次級為隔離狀態。隔離是指AC市電輸入端和最終的輸出端是符合安規要求，次級為安全低壓，直接觸摸次級不會產生電擊的危險。
[0021]作為優選，所述變壓器單元的初級和次級為非隔離狀態。非隔離則AC市電輸入端和次級是電氣連接的，直接觸摸次級會產生電擊的危險，需另加防護。
[0022]一種通過電源開關來改變LED照明裝置顏色的驅動方法，包括如下步驟:
[0023]步驟1:系統初始化:
[0024]1.系統狀態為固定顏色狀態；
[0025]2.連續快速開關計數清零；
[0026]3.讀取斷電前保存的顏色；
[0027]步驟2:開關狀態檢測單元檢測電源開關的狀態；
[0028]步驟3:如果電源開關無動作則繼續檢測電源開關的狀態；
[0029]步驟4:如果檢測到電源開關關閉，則顏色控制單元會根據電壓檢測單元的信號來判斷其供電電壓是否低于工作電壓下限值；
[0030]步驟5:若電壓檢測模塊檢測到顏色控制單元的供電電壓低于顏色控制單元工作電壓的下限值，則將LED照明裝置關閉；若未低于顏色控制單元工作電壓的下限值，則返回步驟2，繼續檢測開關狀態；
[0031]步驟6:如果電源開關打開，則顏色控制單元判斷連續快速開關次數是否超過了在設定的時間內完成的指定開關次數。在設定的時間內完成的指定開關次數可以在程序中根據實際產品需求而更改，比如可以定義在2秒內進行2次開關動作為臨界點。在電源開關打開狀態下，關閉再打開計作I次開關。[0032]步驟7:如果連續快速開關次數已超過在設定的時間內完成的指定開關次數，則系統所有參數恢復預設值，顏色為某個預設固定顏色，工作狀態為固定顏色狀態。比如在2秒內進行了 3次、4次甚至更多次連續開關動作，S卩比較快速的進行開關，則系統所有參數恢復預設值，顏色為某個預設固定顏色，工作狀態為固定顏色狀態。
[0033]步驟8:如果連續快速開關次數未超過在設定的時間內完成的指定開關次數，則判斷之前電路的工作狀態；比如在2秒內連續開關次數僅有I次，開關動作較慢；則判斷之前電路的工作狀態；
[0034]步驟9:如果之前電路的工作狀態為固定顏色狀態，則更改當前狀態，由當前顏色開始循環變色，然后返回步驟2繼續檢測電源開關的狀態；
[0035]步驟10:如果之前電路的工作狀態為循環變色狀態，則更改當前狀態，顯示保存的顏色，然后返回步驟2繼續檢測電源開關的狀態。
[0036]相較于現有技術，本發明無需改變當前布線、不需附加任何外圍調光開關或設備，直接通過墻上普通電源開關動作即可實現LED照明裝置顏色的變換，LED照明裝置可直接替換傳統照明光源，成本低，使用方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1為本發明LED驅動電路第一實施例的結構框圖；
[0038]圖2為本發明LED驅動電路第二實施例的結構框圖；
[0039]圖3為本發明LED驅動電路第三實施例的結構框圖；
[0040]圖4為本發明LED驅動電路第四實施例的結構框圖；
[0041]圖5為本發明LED驅動電路第五實施例的結構框圖；
[0042]圖6為本發明LED驅動電路第六實施例的結構框圖；
[0043]圖7為本發明LED驅動電路工作狀態圖；
[0044]圖8為本發明LED驅動方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0045]本發明的【具體實施方式】如下:
[0046]圖1為本發明LED驅動電路第一實施例的結構框圖，如圖1所示，本發明LED驅動電路用于驅動LED照明裝置，所述LED照明裝置包括紅綠藍三種顏色的LED燈珠，實際所看到的LED照明裝置發光顏色都有由這三基色混合產生的，并且此LED驅動電路與交流電源I和普通電源開關2連接，電源開關2是指生活中常用的0N/0FF的開關，其中，交流電源I和電源開關2是目前市場上已有的結構，本發明的LED驅動電路包括濾波單元3、整流單元
4、變壓器單元5、開關狀態檢測單元6、反激控制單元7、顏色控制單元8、恒流單元9、開關管10及電壓檢測單元13。
[0047]所述變壓器單元5包括與整流單元4的連接的初級和與LED照明裝置連接的次級。所述反激控制單元7連接在變壓器單元的初級和顏色控制單元8之間。所述開關狀態檢測單元6連接在變壓器單元5的次級和顏色控制單元8之間，用于將指示電源開關2的動作的開關監測信號輸入給顏色控制單元8，顏色控制單元8根據開關監測信號輸出一流經LED照明裝置的電流的反饋信號給反激控制單元7，反激控制單元7根據該反饋信號控制開關管10，從而控制輸出到變壓器單元5次級的電壓高低。電壓檢測單元13，與顏色控制單元8連接，用于檢測顏色控制單元8的供電電壓，當所述的供電電壓低于工作電壓下限值時，該電壓檢測單元13將停止顏色控制單元8工作，同時LED照明裝置關閉。
[0048]具體驅動過程如下:LED驅動電路首先將輸入交流電壓信號經過濾波單元3進行濾波后再經過整流單元4整流成直流信號，變壓器單元5將此直流信號轉換成輸出所需要的適合的電壓并給反激控制單元7和顏色控制單元8提供電源。反激控制單元7通過對開關管10的控制以到達輸出電壓的穩定。
[0049]在本實施例中，所述開關管10為場效應管，包括柵極、漏極和源極，開關管10的柵極與所述反激轉換單元7連接，開關管10的漏極與變壓器單元5初級連接；變壓器單元5的次級連接有LED照明裝置，開關管10為場效應管，其是一種高頻的工作狀態，頻率在幾十KHz,由反激控制單元7來控制開關管10開通與關斷，來控制能量傳遞至變壓器次級側即輸出端。反激控制單元7至開關管10的控制指令是結合從變壓器單元5初級測得的電壓及流過開關管10的電流(即流過連接在場效應管源極的電阻上的電流所產生的電壓)所產生。
[0050]在本實施例中，LED照明裝置包括紅綠藍三路LED燈珠。另外，變壓器單元5的次級還并聯連接一電容11。由于電容11的容值較大，在停止為其充電后，其電能釋放較慢，由此可以在電源被切斷時，可以繼續為顏色控制單元8進行供電。
[0051]初次上電以后，顏色控制單元8復位并根據閃存中存儲的顏色(上一次關燈時保存的顏色)點亮LED照明裝置，LED照明裝置的顏色通過恒流單元9給紅綠藍三路LED燈珠分別輸入不同的電流，來實現變換紅綠藍各自亮度的比例，從而達到顏色的變化。
[0052]當電源開關2動作時，開關狀態檢測單元6會檢測到對應的動作并傳給顏色控制單元8，顏色控制單元8根據當前的工作狀態(固定顏色狀態或循環變色狀態)來輸出相應的PWM信號。若進行快速連續的開關動作，則系統會恢復預設值(固定某個顏色以及工作狀態恢復為固定顏色狀態)。顏色控制單元8具體通過輸出三路PWM信號給恒流單元9，恒流單元9則通過三路PWM的占空比變化來實現紅綠藍三路LED燈珠電流的高精度控制，從而實現多種顏色的顯示。所述恒流單元9包括第一場效應管、第二場效應管以及與第一場效應管和第二場效應管連接的電阻；所述第一場效應管和第二場效應管均為N型場效應管，均包括柵極、漏極和源極；所述第一場效應管的柵極與第二場效應管的源極連接，第一場效應管的漏極與第二場效應管的柵極連接，第二場效應管的柵極和第一場效應管的漏極連接顏色控制單元8并接收來自顏色控制單元8的PWM信號。
[0053]當電源開關2關閉時，由于輸入電源被切斷，LED驅動電路將無法工作，LED照明裝置將關閉，但此時電容11將繼續為顏色控制單元8供電，所以此時顏色控制單元8將繼續工作，直到該電容11的電壓低于某一限值的時候，顏色控制單元8才會復位。在顏色控制單元8持續工作期間，電源開關2再次打開后，開關狀態檢測單元6則會將此信號傳給顏色控制單元8，使顏色控制單元8作出判斷并通過改變其輸出的PWM信號來切換當前的工作狀態。
[0054]圖2所示為本發明LED驅動電路第二實施例的結構框圖，圖2所示的LED驅動電路與圖1類似，區別僅在于:第二實施例所示的LED驅動電路還包括一光耦隔離單元12，該光耦隔離單元12連接在所述反激控制單元7和顏色控制單元8之間，所述反激控制單元7從所述光耦隔離單元12接收指示流經LED照明裝置的電流的反饋信號，并根據該反饋信號控制變壓器單元5的輸出電壓。
[0055]圖3所示為本發明LED驅動電路第三實施例的結構框圖，圖3所示的LED驅動電路與圖1類似，區別僅在于:第三實施例所示的LED驅動電路將所述變壓器單元5的初級和次級非隔尚。
[0056]圖4所示為本發明LED驅動電路第四實施例的結構框圖，圖4所示的LED驅動電路與圖3類似，區別僅在于:第四實施例所示的LED驅動電路還包括一光耦隔離單元12，該光耦隔離單元12連接在所述反激控制單元7和數字控制單元8之間，所述反激控制單元7從所述光耦隔離單元12接收指示流經LED照明裝置的電流的反饋信號，并根據該反饋信號控制變壓器單元5的輸出電壓。
[0057]圖5所示為本發明LED驅動電路第五實施例的結構框圖，圖5所示的LED驅動電路與圖1類似，區別僅在于:在第五實施例中，所述開關狀態檢測單元6連接在變壓器單元5的初級和顏色控制單元8之間。
[0058]圖6所示為本發明LED驅動電路第六實施例的結構框圖，圖6所示的LED驅動電路與圖5類似，區別僅在于:第六實施例所示的LED驅動電路還包括一光耦隔離單元12，該光耦隔離單元12連接在所述反激控制單元7和顏色控制單元8之間，所述反激控制單元7從光耦隔離單元12接收指示流經LED照明裝置的電流的反饋信號，并根據該反饋信號控制變壓器單元5的輸出電壓。
[0059]圖7為本發明LED驅動電路工作狀態圖，如圖7所示，具體的開關動作調色過程如下:初次上電(距離上一次斷電超過2秒以上)，LED驅動電路工作狀態為固定顏色狀態，此狀態下LED照明裝置為固定顏色。當電源開關2關斷電源并在2秒內再次打開電源，此時驅動電路工作狀態將變為為循環變色狀態，由上次固定的顏色開始逐漸循環改變顏色，顏色控制單元8通過不停改變紅綠藍三基色各自的比例從而達到顏色的轉換。此狀態下當電源開關2關斷電源并在2秒內再次打開電源時，顏色將固定不變，所顯示的顏色為之前動態變化時關燈前一瞬間的顏色。
[0060]圖8為本發明LED驅動方法的流程示意圖，如圖8所示，本發明通過電源開關來改變LED照明裝置顏色的流程步驟如下:
[0061]步驟810:系統初始化:
[0062](I)，系統狀態為固定顏色狀態；
[0063](2)，連續快速開關計數清零；
[0064](3)，讀取斷電前保存的顏色；
[0065]步驟811:檢測電源開關的狀態；
[0066]步驟812:如果電源開關無動作則繼續檢測電源開關的狀態；
[0067]步驟813:如果檢測到電源開關關閉，則顏色控制單元會根據電壓檢測單元的信號來判斷其供電電壓是否低于工作電壓下限值；
[0068]步驟814:;若電壓檢測模塊檢測到顏色控制單元的供電電壓低于顏色控制單元工作電壓的下限值，則將LED照明裝置關閉；若未低于顏色控制單元工作電壓的下限值，則返回步驟811，繼續檢測開關狀態；
[0069]步驟815:如果電源開關打開，則顏色控制單元判斷連續快速開關次數是否超過了在設定的時間內完成的指定開關次數。在設定的時間內完成的指定開關次數可以在程序中根據實際產品需求而更改，比如可以定義在2秒內進行2次開關動作為臨界點。在電源開關打開狀態下，關閉再打開計作I次開關。
[0070]步驟816:如果連續快速開關次數已超過在設定的時間內完成的指定開關次數，則系統所有參數恢復預設值，顏色為某個預設固定顏色，工作狀態為固定顏色狀態。比如在2秒內進行了大于等于3次的連續開關動作，即比較快速的進行開關，則系統所有參數恢復預設值，顏色為某個預設固定顏色，工作狀態為固定顏色狀態；
[0071]步驟817:如果連續快速開關次數未超過在設定的時間內完成的指定開關次數，貝IJ判斷之前電路的工作狀態；比如在2秒內連續開關次數僅有I次，開關動作較慢；則判斷之前電路的工作狀態；
[0072]步驟818:如果之前電路的工作狀態為固定顏色狀態，則更改當前狀態，由當前顏色開始循環變色，然后返回步驟811繼續檢測電源開關的狀態；當再次進行開關動作時停止并固定為一種顏色；
[0073]步驟819:如果之前電路的工作狀態為循環變色狀態，則更改當前狀態，顯示保存的顏色，然后返回步驟811繼續檢測電源開關的狀態。
[0074]本發明優選實施例只是用于幫助闡述本發明。優選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的【具體實施方式】。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬【技術領域】技術人員能很好地利用本發明。本發明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。以上公開的僅為本申請的幾個具體實施例，但本申請并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種LED驅動電路，用于驅動包括有紅綠藍三種顏色LED燈珠的LED照明裝置，且所述的LED驅動電路連接交流電源和電源開關，LED驅動電路包括濾波單元和整流單元，所述LED驅動電路接收交流電源輸入，經過濾波單元和整流單元后得到直流電壓，其特征是:所述LED驅動電路還包括: 變壓器單元，與整流單元連接，并且變壓器單元包括初級與次級； 開關狀態檢測單元，連接變壓器單元，用于檢測電源開關的動作狀態； 顏色控制單元，與所述變壓器單元的次級和開關狀態檢測單元連接，所述顏色控制單元接收指示電源開關的動作的開關監測信號，并根據所述開關監測信號輸出一反饋信號；以及: 開關管，分別與反激轉換單元及變壓器單元的初級相連，用于控制變壓器單元的初級的通斷； 反激轉換單元，與變壓器單元的初級連接，用于接收來自所述顏色控制單元的反饋信號，并根據所述反饋信號控制開關管，從而控制輸出到變壓器單元次級的電壓高低； 電壓檢測單元，與顏色控制單元連接，用于檢測顏色控制單元的供電電壓，當所述的供電電壓低于工作電壓下限值時，該電壓檢測單元將停止顏色控制單元工作，同時LED照明裝置關閉。
2.根據權利要求1所述的LED驅動電路，其特征是:所述開關管為場效應管，其包括柵極、漏極和源極，所述柵極與所述反激轉換單元連接，所述漏極與所述變壓器單元的初級連接。
3.根據權利要求1所述的LED驅動電路，其特征是:所述LED驅動電路還包括恒流單元，該恒流單元連接在所述`顏色控制單元和LED照明裝置之間。
4.根據權利要求3所述的LED驅動電路，其特征是:所述恒流單元包括第一場效應管、第二場效應管以及與第一場效應管和第二場效應管連接的電阻；所述第一場效應管和第二場效應管均為N型場效應管，均包括柵極、漏極和源極；所述第一場效應管的柵極與第二場效應管的源極連接，第一場效應管的漏極與第二場效應管的柵極連接，第二場效應管的柵極和第一場效應管的漏極連接顏色控制單元并接收來自顏色控制單元的PWM信號。
5.根據權利要求1所述的LED驅動電路，其特征是:所述開關狀態檢測單元連接在變壓器單元的初級和顏色控制單元之間。
6.根據權利要求1所述的LED驅動電路，其特征是:所述開關狀態檢測單元連接在變壓器單元的次級和顏色控制單元之間。
7.根據權利要求1所述的LED驅動電路，其特征是:所述LED驅動電路還包括用以電氣隔離的光耦隔離單元，該光耦隔離單元連接在所述反激控制單元和顏色控制單元之間，所述反激控制單元從所述光耦隔離單元接收所述反饋信號，并根據該反饋信號控制變壓器單兀的輸出電壓。
8.根據權利要求1所述的LED驅動電路，其特征是:所述變壓器單元的初級和次級為隔離狀態。
9.根據權利要求1所述的LED驅動電路，其特征是:所述變壓器單元的初級和次級為非隔離狀態。
10.一種通過電源開關結合上述LED驅動電路來改變LED照明裝置發光顏色的方法，其特征是:包括如下步驟: 步驟1:系統初始化: (1)，系統狀態為固定顏色狀態； (2)，連續快速對開關計數清零； (3)，讀取斷電前保存的顏色； 步驟2:開關狀態檢測單元檢測電源開關的狀態； 步驟3:如果電源開關無動作則繼續檢測電源開關的狀態； 步驟4:如果檢測到電源開關關閉，則顏色控制單元會根據電壓檢測單元的信號來判斷其供電電壓是否低于工作電壓下限值； 步驟5:若電壓檢測模塊檢測到顏色控制單元的供電電壓低于顏色控制單元工作電壓的下限值，則將LED照明裝置關閉；若未低于顏色控制單元工作電壓的下限值，則返回步驟.2，繼續檢測開關狀態； 步驟6:如果電源開關打開，則顏色控制單元判斷連續快速開關次數是否超過了在設定的時間內完成的指定開關次數； 步驟7:如果連續快速開關次數已超過了在設定的時間內完成的指定開關次數，則系統所有參數恢復預設值:顏色為某個預設固定顏色，工作狀態為固定顏色狀態； 步驟8:如果連續快速開關次數未超過在設定的時間內完成的指定開關次數，則判斷之前電路的工作狀態； 步驟9:如果之前電路的工作狀態為固定顏色狀態，則更改當前狀態，由當前顏色開始循環變色，然后返回步驟2繼續檢測電源開關的狀態； 步驟10:如果之前電路的工作狀態為循環變色狀態，則更改當前狀態，顯示保存的顏色，然后返回步驟2繼續檢測電源開關的狀態。
【文檔編號】H05B37/02GK103702480SQ201310693908
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月16日 優先權日:2013年12月16日
【發明者】萬葉華, 金昌洲, 凌厲鋒, 葉松安, 沈錦祥 申請人:生迪光電科技股份有限公司