CN110996460A - 可调光调色温的led照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子技术领域，具体涉及一种可调光调色温的LED照明装置，包括一恒流输出装置、一全桥开关电路、一LED灯和一开关控制电路，所述的恒流输出装置用于提供一驱动电流，所述全桥开关电路与恒流输出装置连接，并通过第一输出端和第二输出端传递所述的驱动电流，所述LED灯包括两路反向并联连接的LED灯串，每路LED灯串的两端分别连接至所述是第一输出端和所述的第二输出端，所述开关控制电路控制全桥开关电路的开关状态，并将所述驱动电流在不同的时刻分别传递至一对应的LED灯串；本发明的电路连接方式需要连接的线路相对较少，功耗减少，提高了工作效率；同时，降低了实现成本，LED照明装置的体积和重量也相应的减少。

Description

可调光调色温的LED照明装置

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体涉及一种可调光调色温的LED照明装置。

背景技术

目前，LED光源作为绿色节能光源，受到广大灯具制造商的喜爱，使用LED光源的照明灯日益普及，逐渐替代了日光灯等常用照明灯。随着人们生活水平的提高，审美及生活水平得以提升，人们逐渐不满足于普通灯具的照明，因此出现了带有色彩的LED照明装置。

现有技术中，由于LED光源的亮度几乎和它的驱动电流直接成正比关系，故通常采用调整LED灯正向电流的方法来调整亮度，这种方法简单实用。结合图2所示为采用现有技术的一种可调光调色温的LED照明装置的功能原理框图，其中，所述的可调光调色温的LED照明装置100包括恒流输出装置101，控制器102，3路LED灯串103-1、103-2和103-3所组成的LED灯103，以及与3路LED灯串分别串联连接的开关Q1，开关Q2和开关Q3。其中，控制器102用以根据调光和调色温的需求，控制开关Q1、Q2和Q3的开关状态，即导通和关断时间，从而使LED灯103的亮度和色温满足需求。具体的，采用如图2所示的实现方式：当与LED灯串连接的开关导通时，有驱动电流流过该LED灯串，该LED灯串被点亮；当与LED灯串连接的开关断开时，没有驱动电流流过该LED灯串，该LED灯串被熄灭，通过这种电路连接方式和控制方式，实现了对LED灯亮度和色温的控制。上述这种电路连接方式和控制方式，LED灯串和开关的连接关系较简单，控制方式也较简单方便，但是，显然的，这种电路连接方式需要连接的线路较多且复杂，效率低，成本较高，相应的LED照明装置的体积和重量也很大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可调光调色温的LED照明装置，解决现有技术中连接线路多，电路结构复杂，功率损耗大，工作效率低，成本和体积大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种可调光调色温的LED照明装置，包括：

一恒流输出装置，用于提供一驱动电流；

一全桥开关电路，其与所述的恒流输出装置连接，并通过第一输出端和第二输出端传递所述的驱动电流；

一LED灯，其包括两路正反向并联连接的LED灯串，每路LED灯串的两端分别连接至所述是第一输出端和所述的第二输出端；

一开关控制电路，其控制所述全桥开关电路的开关状态，并将所述驱动电流在不同的时刻分别传递至一对应的LED灯串

作为进一步的技术方案，所述的全桥开关电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；

其中，所述的第一开关和第二开关，以及第三开关和第四开关分别串联连接在所述恒流输出装置的两个输出端之间；所述第一开关和第二开关的公共连接点作为第一输出端，所述第三开关和第四开关的公共连接点作为第二输出端；所述的第一开关和第四开关组成第一支路，所述的第二开关和第三开关组成第二支路。

作为进一步的技术方案，所述可调光调色温的LED照明装置还包括：

过流保护装置，其与所述的全桥开关电路连接；

其中，所述驱动电流大于一基准电流时，所述的过流保护装置将对应的第一支路或第二支路断开；

或，所述的过流保护装置将所述驱动电流限制为一不大于所述基准电流的电流值。

作为进一步的技术方案，所述的过流保护装置包括连接在第一支路和第二支路上的检测电路，所述的第一支路或第二支路导通时，所述检测电路检测流过第一支路或第二支路的驱动电流。

作为进一步的技术方案，所述的检测电路包括连接在所述第二开关和地电位之间的第一检测电阻、连接在所述第四开关和地电位之间的第二检测电阻。

作为进一步的技术方案，当所述驱动电流大于所述基准电流时，对所述第二开关或所述第四开关进行线性控制，以限制所述驱动电流。

作为进一步的技术方案，所述开关控制电路控制所述第一支路和所述第二支路的导通和关断时间，来调节所述LED灯的亮度和色温。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明提供的可调光调色温的LED照明装置，电路连接方式需要连接的线路相对较少，功耗减少，提高了工作效率；同时，降低了实现成本，LED照明装置的体积和重量也相应的减少；并且，本发明提供的可调光调色温的LED照明装置具有很好的保护功能，提高了电路的可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的一种可调光调色温的LED照明装置的原理框图；

图2为现有技术中一种可调光调色温的LED照明装的原理框图；

图3为图1中LED照明装置中的LED灯203的第一工作模式时的示意图；

图4为图1中LED照明装置中的LED灯203的第二工作模式时的示意图；

图5为本发明提供的另一种可调光调色温的LED照明装置的原理框图；

图6为本发明提供的一种过流保护装置的原理框图；

图7为本发明提供的另一种过流保护装置的原理框图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本发明。

如图1所示为依据本发明一实施例的可调光调色温的LED照明装置的原理框图。在该实施例中，可调光调色温的LED照明装置200包括恒流输出装置201，开关控制电路202，LED灯203和全桥开关电路204。

其中，全桥开关电路204包括第一输出端OUT1和第二输出端OUT2。LED灯203包括LED灯串203-1和LED灯串203-2。LED灯串203-1的正端连接至全桥开关电路201的第一输出端OUT1，负端连接至第二输出端OUT2。LED灯串203-2的负端连接至全桥开关电路201的第一输出端OUT1，正端连接至第二输出端OUT2。也就是，LED灯串203-1和LED灯串203-2反向并联连接在第一输出端OUT1和第二输出端OUT2之间。

开关控制电路202用以根据调光和调色温需求来控制全桥开关电路204的开关状态。通过第一输出端OUT1和第二输出端OUT2在不同的时间段内分别向LED灯串203-1或者LED灯串203-2传递驱动电流，从而点亮LED灯串203-1或者LED灯串203-2，以使之满足调光和调色温需求。

这里，全桥开关电路204包括由串联连接的开关S1和开关S2组成的第一开关组和由串联连接的开关S3和开关S4组成的第二开关组。第一开关组和第二开关组并联连接在恒流输出装置201的两个输出端之间。开关S1和开关S2的公共连接点作为第一输出端OUT1；开关S3和开关S4的公共连接点作为第二输出端OUT2。开关S1、开关S2、开关S3和开关S4的开关状态由开关控制电路202进行控制。

当开关S1和开关S4导通时，即第一支路导通时，恒流输出装置201输出的驱动电流的传递路径为开关S1→第一输出端OUT1→LED灯串203-1的正端→LED灯串203-1的负端→第二输出端OUT2→开关S4，此时LED灯串203-1被点亮。由于LED灯串203-2此时是反向连接的，根据其单向导电性，LED灯串203-2是熄灭的。

当开关S2和开关S3导通时，即第二支路导通时，恒流输出装置201输出的驱动电流的传递路径为开关S3→第二输出端OUT2→LED灯串203-2的正端→LED灯串203-2的负端→第一输出端OUT1→开关S2，此时LED灯串203-2被点亮。由于LED灯串203-1此时是反向连接的，根据其单向导电性，LED灯串203-1是熄灭的。

通过切换第一支路和第二支路的导通和关断状态，LED灯串203-1和LED灯串203-2被点亮或者熄灭。这里，第一支路和第二支路不会同时导通，也就是说，在第一支路关断后的间隔一定的时间后，第二支路才会被导通。

通过开关控制电路202对开关S1、开关S2、开关S3和开关S4的开关状态的控制，能够实现对LED灯203的不同的调光和调色温需求。LED灯串203-1和LED灯串203-2可以具有相同的色温或者不同的色温，以实现调光或者调色温或者同时调光调色温的需求。以下将结合图示举例进行说明。

参考图3，所示为LED灯203的第一工作模式时的示意图。以LED灯串203-1和LED灯串203-2具有不同的色温为例。LED灯串203-1和LED灯串203-2间歇性的闪烁，例如，LED灯串203-1闪烁4次，LED灯串203-2闪烁1次。即开关S1和开关S4在开关控制电路202的控制下，周期性的导通和关断，LED灯串203-1被周期性的点亮和熄灭。开关S2和开关S3在开关控制电路202的控制下，周期性的导通和关断，LED灯串203-2被周期性的点亮和熄灭。

参考图4，所示为LED灯203的第二工作模式时的示意图。以LED灯串203-1和LED灯串203-2具有不同的色温为例。与图3所示的工作模式类似，LED灯不仅可以闪烁，其亮度也可以被调节。具体的，LED灯串203-1和LED灯串203-2间歇性的闪烁，并且，LED灯串203-1的亮度逐渐增加，LED灯串203-2的亮度逐渐减小。即开关S2和开关S3在开关控制电路202的控制下，周期性的导通和关断，LED灯串203-2被周期性的点亮和熄灭，并且，开关S2和开关S3的导通时间依次增加，从而使得LED灯串203-2的亮度逐渐增加。开关S1和开关S4在开关控制电路202的控制下，周期性的导通和关断，LED灯串203-1被周期性的点亮和熄灭，并且，开关S1和开关S4的导通时间依次减小，从而使得LED灯串203-1的亮度逐渐减小。

需要说明的是，开关S1、开关S2、开关S3和开关S4可以是合适类型的可控晶体管，例如，双极型晶体管，MOSFET晶体管等。开关控制电路202根据LED照明装置的调光调色温需求，产生合适的驱动信号Vctrl1，Vctrl2，Vctrl3和Vctrl4来分别相应的驱动开关S1、开关S2、开关S3和开关S4。

由于LED灯的特性，LED灯珠上的很小的电压波动将会给电流带来很大的波动，有可能会损坏LED灯珠，或者其他元器件，同时可能也会影响LED灯的亮度。因此，在图1所示的实施例的基础上，还可以增加一过流保护装置来限制较大的电流。

参考图5，所示为依据本发明另一实施例的可调光调色温的LED照明装置。与图1所示的实施例不相同，在该实施例中，LED照明装置500还包括与全桥开关电路204相连接的过流保护装置501，用以当所述驱动电流大于一基准电流时，将当前流过LED灯串的驱动电流限制为一不大于所述基准电流的一电流值。

为了实时监测当前的驱动电流，可以在第一支路和第二支路中分别串联连接一检测电路，来检测第一支路和第二支路导通时，流过相应的LED灯串的驱动电流的大小。

其中一种实施例可以为，在开关S2和地电位之间串联检测电阻Rsen1，在开关S4和地电位之间串联检测电阻Rsen2，则当第一支路和第二支路导通时，检测电阻Rsen1和检测电阻Rsen2两端的检测电压Vsen1和Vsen2与流过相应的LED灯串的驱动电流成正比例关系，可以表征流过相应的LED灯串的驱动电流。

参考图6，所示为依据本发明一实施例的过流保护装置的原理框图。这里，开关S1，S2，S3和S4可以选择为MOSFET晶体管为例进行说明。为方便说明，仅示出了与过流保护装置相关的部分电路，其他电路可参照上文所述的实施例。

在该实施例中，检测电阻Rsen1和检测电阻Rsen2两端的检测电压Vsen1和Vsen2分别通过比较器CMP1和比较器CMP2与一基准电压Vref进行比较，以产生第一比较信号Vcmp1和第二比较信号Vcmp2。基准电压Vref表征预设的最大驱动电流。第一比较信号Vcmp1和开关控制电路202产生的第二驱动信号Vctrl2一起来控制开关S2的开关状态。第二比较信号Vcmp2和开关控制电路202产生的第四驱动信号Vctrl4一起来控制开关S4的开关状态。当检测电压Vsen1和Vsen2大于基准电压Vref时，则相应的断开开关S2或者开关S4，以防止当前的驱动电流过大。

这种逻辑控制可以通过相应的逻辑电路601来实现。例如，第一比较信号Vcmp1输入至比较器CMP1的同相输入端，基准电压Vref输入至比较器CMP1的反相输入端，比较器CMP1的输出端连接一反相器I1，反相器I1的输出端和第二驱动信号Vctrl2分别输入至与门AND1的两个输入端。与门AND1的输出端的输出信号Vs2用以控制开关S2的开关状态。类似的，第二比较信号Vcmp2输入至比较器CMP2的同相输入端，基准电压Vref输入至比较器CMP2的反相输入端，比较器CMP2的输出端连接一反相器I2，反相器I2的输出端和第四驱动信号Vctrl4分别输入至与门AND2的两个输入端。与门AND2的输出端的输出信号Vs4用以控制开关S4的开关状态。

本领域技术人员可以得知，其他合适的逻辑电路也可以适用于图6所示的实施例。这里，开关S1，S2，S3和S4可以选择为MOSFET晶体管。

参考图7，所示为依据本发明另一实施例的过流保护装置的原理框图。这里，开关S1，S2，S3和S4可以选择为MOSFET晶体管为例进行说明。为方便说明，仅示出了与过流保护装置相关的部分电路，其他电路可参照上文所述的实施例。

在该实施例中，检测电阻Rsen1和检测电阻Rsen2两端的检测电压Vsen1和Vsen2分别通过误差放大器AMP1和误差放大器AMP2计算域一基准电压Vref之间的误差以分别生成第一误差信号Verror1和第二误差信号Verror2。通过栅极控制电路701，第一误差信号Verror1和开关控制电路202产生的第二驱动信号Vctrl2一起来控制开关S2的开关状态。通过栅极控制电路702，第二误差信号Verror2和开关控制电路202产生的第四驱动信号Vctrl4一起来控制开关S4的开关状态。当检测电压Vsen1和Vsen2大于基准电压Vref时，则相应的控制开关S2或者开关S4工作在线性区域，以线性模式工作，以限制当前的驱动电流。

综上所述，依据本发明的可调光调色温的LED照明装置，电路连接方式需要连接的线路相对减少，功耗减小，提高了工作效率；同时，降低了实现成本，LED照明装置的体积和重量也相应的减小；并且，具有很好的保护功能，提高了电路的可靠性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种可调光调色温的LED照明装置，其特征在于，包括：

一恒流输出装置，用于提供一驱动电流；

一全桥开关电路，其与所述的恒流输出装置连接，并通过第一输出端和第二输出端传递所述的驱动电流；

一LED灯，其包括两路正反向并联连接的LED灯串，每路LED灯串的两端分别连接至所述是第一输出端和所述的第二输出端；

一开关控制电路，其控制所述全桥开关电路的开关状态，并将所述驱动电流在不同的时刻分别传递至一对应的LED灯串。

2.根据权利要求1所述的可调光调色温的LED照明装置，其特征在于，所述的全桥开关电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；

其中，所述的第一开关和第二开关，以及第三开关和第四开关分别串联连接在所述恒流输出装置的两个输出端之间；所述第一开关和第二开关的公共连接点作为第一输出端，所述第三开关和第四开关的公共连接点作为第二输出端；所述的第一开关和第四开关组成第一支路，所述的第二开关和第三开关组成第二支路。

3.根据权利要求2所述的可调光调色温的LED照明装置，其特征在于，还包括：

过流保护装置，其与所述的全桥开关电路连接；

其中，所述驱动电流大于一基准电流时，所述的过流保护装置将对应的第一支路或第二支路断开；

或，所述的过流保护装置将所述驱动电流限制为一不大于所述基准电流的电流值。

4.根据权利要求3所述的可调光调色温的LED照明装置，其特征在于，所述的过流保护装置包括连接在第一支路和第二支路上的检测电路，所述的第一支路或第二支路导通时，所述检测电路检测流过第一支路或第二支路的驱动电流。

5.根据权利要求4所述的可调光调色温的LED照明装置，其特征在于，所述的检测电路包括连接在所述第二开关和地电位之间的第一检测电阻、连接在所述第四开关和地电位之间的第二检测电阻。

6.根据权利要求3所述的可调光调色温的LED照明装置，其特征在于，当所述驱动电流大于所述基准电流时，对所述第二开关或所述第四开关进行线性控制，以限制所述驱动电流。

7.根据权利要求2所述的可调光调色温的LED照明装置，其特征在于，所述开关控制电路控制所述第一支路和所述第二支路的导通和关断时间，来调节所述LED灯的亮度和色温。

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