CN103354689A - Led灯具调光驱动电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LED灯具电源技术领域，公开了一种根据周围光照度来进行LED灯具调光的驱动电源装置。它包括施密特触发器、MOS开关管、照度检测装置，通过照度检测装置来测定LED灯具周围环境的照度，照度检测装置将照度信号转换为电压信号传输给施密特触发器，该电压信号与施密特触发器的参考电压进行比较，产生控制MOS开关管导通与截止的门控信号，有效的达到了精度高、速度快、效果好的恒照度调节，使LED灯具的照度保持在设定值的范围内。施密特触发器自身的功耗大大降低，可以根据检测到的亮度信号产生不同频率的振荡波形；通过本发明的使用，使得电路结构得以简化，不但降低了成本，而且可以很好的实现LED灯具自适应恒照度要求。

Description

LED灯具调光驱动电源装置
技术领域
本发明涉及LED灯具电源技术领域，具体的说是一种根据周围光照度来进行LED灯具调光的驱动电源装置。
背景技术
恒流驱动已经是LED灯具电源的成熟技术，单纯的恒流驱动电源，不会根据灯具周围环境亮度的变化而对灯具的照度产生调整，在一定的程度上使得电能被浪费。在恒流驱动电源中加入PWM装置，通过调整输出电流的脉宽，也即占空比，在满足恒照度的前提下，可以节省电能。但是使用PWM装置在调节LED灯具的照度时，如果PMM信号的频率落在200HZ—20KHZ之间，白光LED驱动器周围的电感和输出电容就产生人耳听得见的噪声，所以设计时要避免使用20KHZ以下的低频段。大量的试验表明20KHZ以下的低频段在LED灯具中具有很好的节电效果。数字调光装置相比PWM装置，有明显的优点，可以不受信号频率的限制，但需要采用微处理器芯片，使得LED灯具的成本大幅增加，普通家庭照明不需要如此复杂、高成本的调光控制电源装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种LED灯具自适应恒照度调光驱动电源装置，以解决LED灯具在使用PWM装置调光时会受到脉宽信号频率的限制，LED灯具会产生噪音；而使用微处理器芯片调光时LED灯具成本昂贵，不易广泛推广的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：
    一种LED灯具调光驱动电源装置，它包括施密特触发器、MOS开关管、照度检测装置，所述MOS开关管的漏极D与恒流输出电源的输出端相连接，所述MOS开关管的源极S与LED灯具的输入端相连接，所述MOS开关管的栅极G与所述施密特触发器的输出端相连接，所述施密特触发器的输入端与所述照度检测装置的输出端相连接，所述照度检测装置的输入端与所述LED灯具相连接。
在LED灯具外部安装所述照度检测装置，来检测周围环境的照度，照度检测装置将照度信号转换为电压信号传输给施密特触发器，该电压信号与施密特触发器的参考电压进行比较，产生控制MOS开关管导通与截止的门控信号，有效的达到了精度高、速度快、效果好的恒照度调节，使LED灯具的照度保持在设定值的范围内。例如：把300Lm设定为室内基准照度，由基准亮度信号确定施密特触发器的正负回差电压，这样就确定了施密特触发器的基准输出频率。室内的照度一旦低于设定的LED灯具的照度值时，施密特触发器振荡频率增加，提高了开关管的导通频率，以达到补偿室内照度的目的；当灯具周围环境照度较好时，被照度检测装置检测到的照度大于LED灯具照度的设定值时，施密特触发器振荡频率降低，降低了开关管的导通频率，从而降低了LED灯具的输出功率，由于这部分时间功率输出很低，起到了明显的节能效果，延长了LED照明***的寿命。
作为本发明的进一步改进，所述施密特触发器的输入端由第一PMOS管、第一NMOS管、第二PMOS管、第二NMOS管构成C2MOS电路，在所述施密特触发器的输出端由第三PMOS管、第三NMOS管组成的反相器构成了正反馈电路。
传统的施密特触发器在电路工作时，有两条通路在两个不同的时间段内分别导通，因此会有较大的电流消耗，从而产生功耗，这对于低功耗电路的应用，尤其是以降低功耗为目的电路来说是不可取的。本发明在传统施密特触发器的基础上做了改进，由MOS管组成的C2MOS电路，为时钟控制CMOS电路，当输入电压为低电平时，第三PMOS管截止，第三NMOS管导通，由于第一PMOS管、第一NMOS管构成的第一反相器，使得电源与地之间没有电流回路，所以功耗极低。当输入电压小于第二NMOS管的阈值电压时，第二NMOS管截止，第三NMOS管的源端电压保持不变。随着输入电压的增加，当超过第二NMOS管的阈值电压时，第二NMOS管开始导通，由于第三PMOS管、第三NMOS管组成反相器，致使该反相器的输出电压为高电平，第一NMOS管被开启，输出端经过第二NMOS管、第一NMOS管形成放电回路，输出电压也将变为低电平。由于PMOS管和NMOS管在稳定时总有一个处于截止状态，仅有极小的漏电流，使得该电路的动态电流维持时间极短，施密特触发器自身的功耗大大降低；另一方面使得回差电压变小，这样就可以使得区分度得以提高，只要环境亮度稍有变化，施密特触发器都可以根据该亮度传递的电压信号产生不同频率的振荡波形。
对于所述施密特触发器，如果取MOS管栅宽W为120nm，栅长L为40nm,电源电压为1.8v，仿真后发现回差电压为370mv，可见随着照度的变化0和1的区分度明显提高，开关时间也随着照度发生着连续变化。电路工作时动态峰值电流为仅为1.9uA。而在相同条件下，对传统的施密特触发器进行仿真，动态峰值电流却为8.7uA，且动态工作时间较长。
在本发明中，通过照度检测装置来测定LED灯具周围环境的照度，照度检测装置将照度信号转换为电压信号传输给施密特触发器，该电压信号与施密特触发器的参考电压进行比较，产生控制MOS开关管导通与截止的门控信号，有效的达到了精度高、速度快、效果好的恒照度调节，使LED灯具的照度保持在设定值的范围内。在施密特触发器中由于PMOS管和NMOS管在稳定时总有一个处于截止状态，仅有极小的漏电流，使得该电路的动态电流维持时间极短，施密特触发器自身的功耗大大降低；另一方面使得回差电压变小，这样就可以使得区分度得以提高，只要环境亮度稍有变化，施密特触发器都可以根据检测到的亮度信号产生不同频率的振荡波形；通过本发明的使用，使得电路结构得以简化，不但降低了成本，而且可以很好的实现LED灯具自适应恒照度要求。
附图说明
图1是本发明的电路连接框图；
图2是本发明的连接电路图；
图3是所述施密特触发器的输出波形图；
图4是所述施密特触发器的输出波形图；
图中：1、恒流输出电源，2、MOS开关管，3、施密特触发器，4、照度检测装置，5、LED灯具，6、第一PMOS管，7、第二PMOS管，8、第二NMOS管，9、第一NMOS管，10、第三PMOS管，11、第三NMOS管。
具体实施方式
 下面结合附图对本发明的技术内容及使用效果作进一步详细的说明。
如图1、图2所述的一种LED灯具调光驱动电源装置，它包括施密特触发器3、MOS开关管2、照度检测装置4，MOS开关管2的漏极D与恒流输出电源1的输出端相连接，MOS开关管2的源极S与LED灯具5的输入端相连接，MOS开关管2的栅极G与施密特触发器3的输出端相连接，施密特触发器3的输入端与照度检测装置4的一个输出端相连接，照度检测装置4的输入端与LED灯具5相连接。
施密特触发器3的输入端由第一PMOS管6、第一NMOS管9、第二PMOS管7、第二NMOS管8构成C2MOS电路，在施密特触发器3的输出端由第三PMOS管10、第三NMOS管11组成的反相器构成了正反馈电路。
照度检测装置4将检测到的照度信号转换为电压信号传输给施密特触发器，该电压信号与施密特触发器的参考电压进行比较，产生控制MOS开关管导通与截止的门控信号，有效的达到了精度高、速度快、效果好的恒照度调节，使LED灯具的照度保持在设定值的范围内。
图3是在甘肃省张掖市八月份晚上二十点四十分施密特触发器3工作时输出的波形图；图4是甘肃省张掖市八月份晚上二十二点施密特触发器3工作时输出的波形图。由图3、图4中可以明显看出在不同时段、不同光照条件下施密特触发器对LED灯具电源的所做的调节。 

Claims (2)

1.一种LED灯具调光驱动电源装置，其特征在于：它包括施密特触发器（3）、MOS开关管（2）、照度检测装置（4），所述MOS开关管（2）的漏极D与恒流输出电源（1）的输出端相连接，所述MOS开关管（2）的源极S与LED灯具（5）的输入端相连接，所述MOS开关管（2）的栅极G与所述施密特触发器（3）的输出端相连接，所述施密特触发器（3）的输入端与所述照度检测装置（4）的一个输出端相连接，所述照度检测装置（4）的输入端与所述LED灯具（5）相连接。
2.根据权利要求1所述的LED灯具调光驱动电源装置，其特征在于：所述施密特触发器（3）的输入端由第一PMOS管（6）、第一NMOS管（9）、第二PMOS管（7）、第二NMOS管（8）构成C2MOS电路，在所述施密特触发器（3）的输出端由第三PMOS管（10）、第三NMOS管（11）组成的反相器构成了正反馈电路。
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