CN104661408A - Led调光电路和led灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种LED灯具，其包括的LED调光电路，与调光开关连接，包括整流滤波单元、开关器件、开关控制芯片、输出单元、采样电阻以及功率调节单元，所述功率调节单元采集所述调光开关的输出端的输出电压的波形，当所述波形为正常正弦波时，根据所述输出电压符合条件的通断次数调节所述输出单元的输出功率；当所述波形为被斩波正弦波时，则调节所述输出单元的输出功率为最大。上述的LED调光电路通过检测经过调节开关的电流波形，根据普通开关和可控硅调节开关对电流的不同影响的特性，判断调节开关的类型从而使用不同的控制策略控制电路的输出功率，实现无级调光和分段调光的兼容。

Description

LED调光电路和LED灯具
技术领域
本发明涉及LED照明技术，特别是涉及一种LED调光电路和LED灯具。
背景技术
现有的分段式调光，是使用普通的墙壁式开关通过不同的开关次数，以产生对应的输出功率和亮度。电路实现是使用具有识别开关开通次数的功能电路，使电路产生对应的输出功率而使LED灯发出不同的亮度。但它的弱点是调光是分段的，通常只有2～4段，不能无级线性的调整亮度。优点是使用安装简单。
现有的可控硅调光，是需要使用专门的可控硅调光器，以及专门的具有可控硅调光功能的电源或光源才能配合使用。它的优点为可实现无级调光，但它不能和分段调光的通用。
发明内容
本发明目的在于提供一种可以兼容无级调光和分段调光的LED调光电路。
本发明提供了一种LED调光电路，与调光开关连接，包括整流滤波单元、开关器件、开关控制芯片、输出单元、采样电阻以及功率调节单元，其中：
所述整流滤波单元的输入端通过所述调光开关接交流电源，输出端接所述输出单元的正输入端，所述开关器件的输入端接所述输出单元的负输入端，所述开关器件的输出端通过采样电阻接地，所述开关控制芯片通过其输出端输出的PWM信号至所述开关器件的控制端，控制所述开关器件的通断以控制所述输出单元的输出；所述功率调节单元的一端接所述调光开关的输出端，另一端接所述开关控制芯片的PWM信号输入端口；
所述功率调节单元采集所述调光开关的输出端的输出电压的波形，当所述波形为正常正弦波时，所述功率调节单元根据所述输出电压符合条件的通断次数调节所输出的PWM信号的占空比，所述开关控制芯片根据所接收的PWM信号的占空比调节自身所输出的PWM信号的占空比，以调节所述输出单元的输出功率；当所述波形为被斩波正弦波时，则所述功率调节单元调节所输出的PWM信号的占空比为固定值，所述开关控制芯片根据所接接收的PWM信号的占空比调节自身所输出的PWM信号的占空比，以调节所述输出单元的输出功率为最大值。
本发明还提供了一种LED灯具，与调光开关连接，包括上述的LED调光电路。
上述的LED调光电路通过检测经过调节开关的电流波形，根据普通开关和可控硅调节开关对电流的不同影响的特性，判断调节开关的类型从而使用不同的控制策略控制电路的输出功率，实现无级调光和分段调光的兼容。用同一种电路来实现两个不同的调光功能，则使人们使用起来非常方便，满足不同产品需求。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中LED调光电路的模块示意图；
图2为图1所示LED调光电路的电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1及图2，本发明较佳实施例中的LED灯具中的LED调光电路，即开关电源，该LED调光电路分别与调光开关10的输出端L、零线输出端N连接，LED调光电路包括整流滤波单元100、开关器件Q1、开关控制芯片U1、输出单元200、采样电阻R0以及功率调节单元300。开关控制芯片U1为电源控制器，具体型号电路依所选用的开关电源的电路拓扑而定。本实施例中，开关控制芯片U1以型号SSL2129系列电源控制器为例说明具体实施方式。
整流滤波单元100的输入端通过调光开关10接交流电源AC，输出端接输出单元200的正输入端，开关器件Q1的输入端接输出单元200的负输入端，开关器件Q1的输出端通过采样电阻R0接地，开关控制芯片U1通过其PWM信号输出端5输出的PWM信号至开关器件Q1的控制端，控制开关器件Q1的通断以控制输出单元200的输出电压；功率调节单元300的一端接调光开关10的输出端(火线输出端L或零线输出端N)，另一端接开关控制芯片的PWM信号输入端口3。开关控制芯片U1的PWM信号输出端5通过一输出电阻接开关器件Q1的控制端。
功率调节单元300采集调光开关10的输出端的输出电压VL的波形，当波形为正常正弦波时，判定调光开关10为普通的一通一断的按键开关，功率调节单元300根据输出电压VL符合条件的通断次数调节其输出端口所输出的PWM信号的占空比，开关控制芯片U1根据(PWM信号输入端口3)所接收的PWM信号(pwm1)的占空比调节自身(PWM信号输出端口5)所输出的PWM信号(pwm2)的占空比，控制开关器件Q1的一个脉冲信号内的通断时间以调节输出单元200的输出功率，该通断次数对应的是调光开关10的快速开关次数，其条件是两次开启的时间为预设时间以上，预设时间可以设定为1、2、3秒等。当波形为被斩波正弦波时，判定调光开关10为可控硅调节开关，则功率调节单元300调节所输出的PWM信号(pwm1)的占空比为固定值，开关控制芯片U1根据所接接收的PWM信号的占空比调节自身所输出的PWM信号(pwm2)的占空比，控制开关器件Q1的一直导通以调节输出单元200的输出功率为最大值，即当前输入电源下，开关电源电路所能输出的最大功率。本实施例中，上述的固定值为100％。
整流滤波单元100可利用图2所示的电路实现，也可以依所选用的开关电源的电路拓扑而选择其他的传统电路。
输出单元200包括第一二极管D1、磁珠P1、非隔离变压器、稳压二极管D2、第一滤波电容C1和第一输出电阻R1。
第一二极管D1的阴极通过磁珠P1接整流滤波单元100输出端，非隔离变压器的主线圈T1-1的一端接第一二极管D1的阳极、开关器件Q1的输入端以及所述稳压二极管D2的阳极，稳压二极管的阴极接整流滤波单元100的输出端，第一滤波电容C1的两端分别接整流滤波单元100输出端和非隔离变压器的主线圈T1-1的另一端，第一输出电阻R1与第一滤波电容C1并联。
输出单元200还包括共模电感T2和第二滤波电容C2，共模电感T2的两个输入端分别接第一输出电阻R1的两端，两个输出端分别接第二滤波电容C2的两端，第二滤波电容C2的两端还分别作为LED调光电路的正负输出端LED+、LED-。
功率调节单元300包括输入检测电路320和单片机U2，本实施例中，单片机U2选用型号12CONA04芯片。在其他实施方式中，具体型号电路依所选用的开关电源的电路拓扑而定。
输入检测电路320的输入端接调光开关10的输出端，输出端输出检测电压VJ到单片机U2的输入检测端口4。单片机U2判断输入检测电路320输出的检测电压VJ的波形，当波形为正常正弦波时，判定调光开关10为普通的一通一断的按键开关，单片机U2根据检测电压VJ的符合条件的通断次数，PWM信号输出端5/6通过输出电阻R2输出与通断次数对应的占空比的PWM信号(pwm1)至开关控制芯片U1的PWM信号输入端口3，开关控制芯片U1根据该PWM信号(pwm1)调节自身PWM信号输出端口5输出的PWM信号(pwm2)，控制开关器件Q1的一个脉冲信号内的通断时间以改变输出单元200的输出功率；当波形为被斩波正弦波时，判定调光开关10为可控硅调节开关，单片机U2的PWM信号输出端5/6通过输出电阻R2输出占空比为100％的PWM信号(pwm1)至开关控制芯片U1的PWM信号输入端口3，控制开关器件Q1一直导通使得输出单元200的输出功率为最大值。
更具体的实施例中，当波形为正常正弦波时，功率调节单元300(单片机U2)根据输出电压VL符合条件的通断次数调节所输出的PWM信号(pwm1)的占空比至开关控制芯片U1，开关控制芯片U1调节自身所输出的PWM信号(pwm2)的占空比与功率调节单元300所输出的PWM信号(pwm1)的占空比相同。在其他实施方式中，当波形为正常正弦波时，开关控制芯片U1调节自身所输出的PWM信号(pwm2)的占空比与功率调节单元300所输出的PWM信号(pwm1)的占空比可以设定为同比例变化，如一个逐渐升高，另一个逐渐降低，或者是两者同时升高或减低，但变化率不相同。
输入检测电路320包括检测电阻R3、第一稳压二极管D3、分压电阻R4和第一稳压电容C3，检测电阻R3的一端接调光开关10的火线输出端L或零线输出端N，另一端接第一稳压二极管D3的阴极，第一稳压二极管D3的阳极接单片机U2的输入检测端口4，并通过分压电阻R4接地，第一稳压电容C3与分压电阻R4并联。
功率调节单元300还包括为单片机U2供电的电源电路340。电源电路340包括启动电阻R5和R6、第二二极管D4、第二稳压电容C4、第二输出电阻R7、第三稳压二极管D5和第三滤波电容C5。
启动电阻R5和R6的一端接整流滤波单元100输出端，另一端通过接第二二极管D4的阴极、并通过第二稳压电容C4接地，第二二极管D4的阳极接非隔离变压器的第一辅助线圈T1-2的同名端，该第一辅助线圈T1-2的另一端接地，第二输出电阻R7一端接第二二极管D4的阴极，另一端接第三稳压二极管D5的阴极和单片机U2的电源端口，第三稳压二极管D5的阳极接地，第二滤波电容C5与第三稳压二极管D5并联。
在上述实施例中，开关器件Q1为N型MOS管，第一开关管Q1的输入端、输出端、控制端分别为MOS管漏极、源极、栅极。开关控制芯片U1的PWM信号输出端5通过一消耗电阻R9接开关器件Q1的控制端，且该消耗电阻R9并接一个反向泄流二极管D6。开关控制芯片U1的其他引脚的连接方式参考图2，可以根据依所选用的开关电源的电路拓扑而定。
LED调光电路工作流程如下：当电路中是普通开关时，打开开关后，由输入检测电路320输入给到单片机U2的输入检测端口4，这个端口负责检测输入电压VL的波形特征，用来给到单片机U2内部判断电路中的开关类型。如果检测出的结果是普通开关，则单片机工作于分段调光模式，并在开关作相应次数的开关动作时，则单片机在PWM信号输出端口5/6输出对应的预设占空比的PWM信号(pwm1)到开关控制芯片U1，开关控制芯片U1根据该PWM信号(pwm1)调节自身PWM信号输出端5所输出的PWM信号(pwm2)，以控制开关器件Q1在一个脉冲周期内的通断时间，改变LED调光电源电路的峰值电流，从而使输出功率分别为最大功率/半功率/10％功率三种状态，以得到不同的亮度。如初次打开开关，单片机U2的PWM信号输出端口5/6输出的PWM信号(pwm1)的占空比为100％，开关控制芯片U1输出的PWM信号(pwm2)的占空比为100％，此时输出全功率；第二次关断开关并在规定时间内打开，则单片机U2输出的PWM信号(pwm1)的占空比为50％，开关控制芯片U1输出的PWM信号(pwm2)的占空比为50％，此时输出为半功率；第三次关断并打开开关，则单片机U2输出的PWM信号(pwm1)的占空比为10％，开关控制芯片U1输出的PWM信号(pwm2)的占空比为10％，此时输出为10％功率。
当LED调光电路中接入可控硅调节开关时，单片机U2根据输入检测电路320输入的波形，并工作于可控硅调光模式。即单片机U2锁定输出的PWM信号(pwm1)的占空比为100％，使得开关控制芯片U1锁定输出的PWM信号(pwm2)的占空比为100％，以使在可控硅调光过程中根据可控硅的调节幅度线性变化功率，而不会跳入分段模式，不会影响到可控硅的正常工作。
单片机U2用来检测并识别LED调光电路的工作状态，通过改变LED电源电路中的峰值电流来改变输出功率，通过调节开关控制芯片U1输出的PWM信号(pwm2)的占空比，用来切换并改变输出电流的方式来改变输出功率。
LED调光电路通过检测经过调节开关的电流波形，根据普通开关和可控硅调节开关对电流的不同影响的特性，判断调节开关的类型从而使用不同的控制策略控制电路的输出功率，实现无级调光和分段调光的兼容。用同一种电路来实现两个不同的调光功能，则使人们使用起来非常方便，满足不同产品需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED调光电路，与调光开关连接，其特征在于，包括整流滤波单元、开关器件、开关控制芯片、输出单元、采样电阻以及功率调节单元，其中：
所述整流滤波单元的输入端通过所述调光开关接交流电源，输出端接所述输出单元的正输入端，所述开关器件的输入端接所述输出单元的负输入端，所述开关器件的输出端通过采样电阻接地，所述开关控制芯片通过其输出端输出的PWM信号至所述开关器件的控制端，控制所述开关器件的通断以控制所述输出单元的输出；所述功率调节单元的一端接所述调光开关的输出端，另一端接所述开关控制芯片的PWM信号输入端口；
所述功率调节单元采集所述调光开关的输出端的输出电压的波形，当所述波形为正常正弦波时，所述功率调节单元根据所述输出电压符合条件的通断次数调节所输出的PWM信号的占空比，所述开关控制芯片根据所接收的PWM信号的占空比调节自身所输出的PWM信号的占空比，以调节所述输出单元的输出功率；当所述波形为被斩波正弦波时，则所述功率调节单元调节所输出的PWM信号的占空比为固定值，所述开关控制芯片根据所接接收的PWM信号的占空比调节自身所输出的PWM信号的占空比，以调节所述输出单元的输出功率为最大值。
2.如权利要求1所述的LED调光电路，其特征在于，所述功率调节单元包括输入检测电路和单片机，所述输入检测电路的输入端接所述调光开关的输出端，输出端输出检测电压到所述单片机的输入检测端口；
所述单片机判断所述输入检测电路输出的检测电压的波形，当波形为正常正弦波时，所述单片机根据所述检测电压的符合条件的通断次数，输出与所述通断次数对应的占空比的PWM信号至所述开关控制芯片；当波形为被斩波正弦波时，所述单片机输出占空比为固定值的PWM信号至所述开关控制芯片，使所述输出单元的输出功率为最大值。
3.如权利要求1或2所述的LED调光电路，其特征在于，所述固定值为100％。
4.如权利要求1所述的LED调光电路，其特征在于，当所述波形为正常正弦波时，所述功率调节单元根据所述输出电压符合条件的通断次数调节所输出的PWM信号的占空比至所述开关控制芯片，所述开关控制芯片调节自身所输出的PWM信号的占空比与所述功率调节单元所输出的PWM信号的占空比相同。
5.如权利要求3所述的LED调光电路，其特征在于，所述输入检测电路包括检测电阻、第一稳压二极管、分压电阻和第一稳压电容，所述检测电阻的一端接所述调光开关的火线输出端或零线输出端，另一端接所述第一稳压二极管的阴极，所述第一稳压二极管的阳极接所述单片机的输入检测端口，并通过所述分压电阻接地，所述第一稳压电容与所述分压电阻并联。
6.如权利要求3所述的LED调光电路，其特征在于，所述功率调节单元还包括为所述单片机供电的电源电路。
7.如权利要求6所述的LED调光电路，其特征在于，所述输出单元包括第一二极管、磁珠、非隔离变压器、第二稳压二极管、第一滤波电容和第一输出电阻，其中：
所述第一二极管的阴极通过所述磁珠接所述整流滤波单元的输出端，所述非隔离变压器的主线圈的一端接所述第一二极管的阳极、所述开关器件的输入端以及所述第二稳压二极管的阳极，所述第二稳压二极管的阴极接所述整流滤波单元的输出端，所述第一滤波电容的两端分别接所述整流滤波单元输出端和所述非隔离变压器的主线圈的另一端，所述第一输出电阻与所述第一滤波电容并联。
8.如权利要求7所述的LED调光电路，其特征在于，所述输出单元还包括共模电感和第二滤波电容，所述共模电感的两个输入端分别接所述第一输出电阻的两端，两个输出端分别接所述第二滤波电容的两端，所述第二滤波电容的两端还分别作为LED调光电路的正负输出端。
9.如权利要求7所述的LED调光电路，其特征在于，所述电源电路包括启动电阻、第二二极管、第二稳压电容、第二输出电阻、第三稳压二极管和第 三滤波电容，其中；
所述启动电阻的一端接所述整流滤波单元输出端，另一端通过接所述第二二极管的阴极、并通过所述第二稳压电容接地，所述第二二极管的阳极接所述非隔离变压器的第一辅助线圈的同名端，该第一辅助线圈的另一端接地，所述第二输出电阻一端接所述第二二极管的阴极，另一端接所述第三稳压二极管的阴极和所述单片机的电源端口，所述第三稳压二极管的阳极接地，所述第三滤波电容与所述第三稳压二极管并联。
10.一种LED灯具，与调光开关连接，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的LED调光电路 。
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