CN206650895U - 一种直流供电的可调光可调色rgb‑led灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流供电的可调光可调色RGB‑LED灯，包括控制模块、接口模块和三路独立输出的DC‑DC恒流驱动模块，三路DC‑DC恒流驱动模块均与直流DC输入相连接，分别输出恒流驱动R‑LED串、G‑LED串和B‑LED串，控制模块输出三路PWM信号分别控制三路DC‑DC恒流驱动模块使DC‑DC恒流驱动模块调整输出恒流值；接口模块与控制模块相连接，用于接入智能照明***并接收外部控制指令，根据外部控制指令控制模块输出三路不同比例的PWM信号从而实现调光调色。本实用新型的技术方案，采用PIC12F1572单片机产生三路独立的PWM信号驱动三路独立的RGB‑LED串，从而方便的实现调光调色。

Description

一种直流供电的可调光可调色RGB-LED灯

技术领域

本实用新型涉及LED驱动领域，尤其涉及一种直流供电的可调光可调色RGB-LED灯。

背景技术

目前，基于RGB-LED三原色LED的照明因其调光调色的实施可以提供丰富的光源而逐渐受到人们的重视。基于三原色RGB的LED光源主要应用于LED显示板，显示屏背光源，建筑物和景观的装饰，室内室外和街灯照明，卧室内改善睡眠，农业领域改善动植物的生长发育等。

LED调光的方式主要有模拟调光，双向可控硅晶闸管TRIAC调光，PWM调光等方式，适用于RGB-LED驱动的调光方式，也是最优的调光方式是PWM调光。这主要是因为一是PWM调光本身所具有的优点，如可以得到一致的亮度，不会出现忽亮忽暗的现象；二是PWM调光可以方便的与MCU等数字芯片连接，实现智能化的调光调色和智能化的联网等控制，方便地与计算机技术，网络通信技术，图像处理技术，嵌入式控制技术等相融合，从而实现智能控制。因此PWM调光是RGB-LED驱动与控制端的桥梁，是RGB-LED驱动调光技术发展的趋势。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺陷，确有必要提供一种直流供电的可调光可调色RGB-LED灯，以一种简单的电路结构实现LED驱动的调光调色控制，并能通过接口模块方便地接入智能照明***。

为了解决现有技术存在的技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种直流供电的可调光可调色RGB-LED灯，包括控制模块、接口模块和三路独立输出的DC-DC恒流驱动模块，其中，

三路DC-DC恒流驱动模块均与直流DC输入相连接，分别输出恒流驱动R-LED串、G-LED串和B-LED串，所述R-LED串用于发出红光；所述G-LED串用于发出绿光；所述B-LED串用于发出蓝光；

所述控制模块输出三路PWM信号分别控制三路DC-DC恒流驱动模块使所述DC-DC恒流驱动模块调整输出恒流值；

所述接口模块与所述控制模块相连接，用于接入智能照明***并接收外部控制指令，根据外部控制指令所述控制模块输出三路不同比例的PWM信号从而实现调光调色。

优选地，所述DC-DC恒流驱动模块包括第一芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第一稳压管Z1，其中，所述第一芯片U1采用集成LED控制芯片NCL30160；所述第一稳压管Z1的负端与直流DC输入DC+端相连接，所述第一稳压管Z1的正端与所述第一电感L1的一端和所述第一芯片U1的第八引脚相连接，所述第一电感L1的另一端与LED光源相连接；所述第一芯片U1的第七引脚与所述第二电容C2的一端相连接；所述第一芯片U1的第六引脚与所述控制模块的PWM控制端相连接；所述第一芯片U1的第五引脚与所述第二电阻R2的一端相连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第一芯片U1的第四引脚和所述第一电容C1的一端相连接，所述第一电容C1的另一端、所述第一电阻R1的一端、所述第一芯片U1的第三引脚、所述第二电容C2的另一端共同与GND地端相连接；所述第一电阻R1的另一端与所述第一芯片U1的第一引脚和第二引脚相连接。

优选地，所述控制模块采用Microchip单片机PIC12F1572。

优选地，所述接口模块采用串口通讯方式。

与现有技术相比较，采用本实用新型的技术方案，由于DC-DC恒流驱动模块采用集成LED芯片NCL30160，仅需很少的***器件就实现为LED光源提供恒定电流，大大简化了电路结构同时缩减LED驱动电路的体积；同时采用PIC12F1572单片机产生三路独立的PWM信号驱动三路独立的RGB-LED串，从而方便的实现调光调色。

附图说明

图1为本实用新型直流供电的可调光可调色RGB-LED灯的结构框图。

图2为本实用新型中DC-DC恒流驱动模块的电路原理图。

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型提供的技术方案作进一步说明。

参见图1，所示为本实用新型直流供电的可调光可调色RGB-LED灯的结构框图，包括控制模块、接口模块和三路独立输出的DC-DC恒流驱动模块，其中，三路DC-DC恒流驱动模块均与直流DC输入相连接，分别输出恒流驱动R-LED串、G-LED串和B-LED串，R-LED串用于发出红光；G-LED串用于发出绿光；B-LED串用于发出蓝光；

控制模块输出三路PWM信号分别控制三路DC-DC恒流驱动模块使DC-DC恒流驱动模块调整输出恒流值；

接口模块与控制模块相连接，用于接入智能照明***并接收外部控制指令，根据外部控制指令控制模块输出三路不同比例的PWM信号从而实现调光调色。

采用上述技术方案，三路并联的DC-DC恒流驱动模块用来分别驱动三串RGB LED串，而且每路LED串可以实现单独的PWM调光控制。PWM信号来自于控制模块，外部控制指令通过接口模块发送给控制模块，控制模块将根据控制信息更新PWM参数，改变PWM占空比，从而实现调节每路LED串的亮度，由于采用RGB三路不能色温的LED串，不同LED串亮度的调节又可以实现色温的调节。

在一种优选实施方式中，控制模块采用Microchip的单片机PIC12F1572，PIC12F1572是一个带有16位模拟PWM功能的微控制器，这一微控制器带有三个具有独立时钟源的高分辨率16位PWM控制器，此微控制器具有独立的核心外设互补波形发生器，增强型通用同步或异步接收机(EUSART)和模数转换器(ADC)。能用于多应用场合下的闭环反馈控制和通讯。本实用新型采用EUSART来实现串口通讯和利用三路PWM实现LED的调光调色。

参见图2，所示为本实用新型中DC-DC恒流驱动模块的电路原理图，DC-DC恒流驱动模块进一步包括第一芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第一稳压管Z1，其中，第一芯片U1采用集成LED控制芯片NCL30160；第一稳压管Z1的负端与直流DC输入DC+端相连接，第一稳压管Z1的正端与第一电感L1的一端和第一芯片U1的第八引脚相连接，第一电感L1的另一端与LED光源相连接；第一芯片U1的第七引脚与第二电容C2的一端相连接；第一芯片U1的第六引脚与控制模块的PWM控制端相连接；第一芯片U1的第五引脚与第二电阻R2的一端相连接，第二电阻R2的另一端与第一芯片U1的第四引脚和第一电容C1的一端相连接，第一电容C1的另一端、第一电阻R1的一端、第一芯片U1的第三引脚、第二电容C2的另一端共同与GND地端相连接；第一电阻R1的另一端与第一芯片U1的第一引脚和第二引脚相连接。

在本实用新型中，DC-DC恒流驱动模块采用集成LED控制芯片NCL30160实现。NCL30160是一款用于集成LED的开关稳压器，从而仅需很少的***器件就实现为LED光源提供恒定电流，大大简化了电路结构同时缩减LED驱动电路的体积。NCL30160内部集成仅55毫欧(mΩ)的低导通阻抗内部MOSFET，最高1.4兆赫兹(MHz)的高开关频率使设计人员可采用更小的外部元件，帮助将电路板尺寸减至最小及成本降至最低。NCL30160支持输入电压范围为6.3V到40V，此控制芯片具有专用于PWM调光的输入引脚，可以实现宽范围的PWM调光。芯片具有电阻编程调整恒流大小的输入脚。具有短路保护，欠压保护和过热保护关机等保护功能。而且其***电路及其简单，只需要少量的几颗零件就可以驱动LED光源，最大输出电流为1A。

图2是采用NCL30160芯片驱动LED光源的完整电路原理图。1，2脚CS是电流侦测反馈脚，通过连接一个电阻R1在CS脚和地之间来设置流过LED光源的电流大小。NCL30160是电流模式控制的，当内部FET导通时，电流从输入经过电感和LED光源和FET，然后到地。当FET关断时，电流连续的通过电感和LED和二极管。输出电流控制电路是通过CS比较器阈值的设置提供10％的纹波电流来实现的。峰值电流比较器阈值为220mV，设置为比均值电流高10％，而谷值电流比较器的阈值为180mV，设置为比均值低10％。当FET导通时，在电感中的电流按斜波上升。这个电流通过CS脚与地之间的外部电阻R1来侦测。当CS脚的电压达到220mV时，峰值电流比较器将关断功率FET。一个传统的滞后控制器继续监控负载电流，并且当负载电流降低直到CS电压达到180mV时，谷值比较器将FET开通。但是当FET关断时，电流信息无法获取，因此设置合适的FET关断时间，并且当FET在此导通时通过校正信号去调整关断时间是必要的。短路保护也是通过CS比较器来实现的，用于短路保护的CS比较器的阈值为500mV，即均值电流的2.5倍。当CS脚侦测到短路电流大于正常输出均值电流的2.5倍时，用于短路保护的CS比较器将关断FET。起到短路保护的功能。

NCL30160芯片的ROT脚是关断时间设置电阻连接引脚。外接电阻连接在ROT脚和VCC脚之间来设置滞后控制器的关断时间。而在后续开关周期中，当FET导通时CS脚侦测到的电压，而当FET关断时，依据CS电压变化的幅度调整器阈值。

NCL30160芯片的DIM/EN脚是PWM调光控制或使能引脚。连接一个逻辑高低电平的PWM信号到这个引脚来使能或关闭功率MOSFET和LED光源的电流。使输出电流在正常值及以下根据占空比变动。从而实现对LED亮度的调节。PWM的频率必须高于100Hz以上，否则LED光源会出现闪烁现象。但PWM频率也不易过高，过高会导致EMI严重。在一种优选的实施方式中，可以选择245Hz的PWM频率。

NCL30160芯片的LX脚是与内部功率MOSEFET的漏极相连的。外部的第一电感L1与LX脚相连。第一电感L1的值决定了工作过程中，输出电流斜坡上升和下降的斜率。而电感电流的斜坡决定了当FET导通时，电流从纹波的谷值到峰值需要多长的时间；以及当FET截止时，电流从纹波电流的峰值到谷值需要多长的时间。更高的电感值降低了输出电流上升和下降的斜率，这使得实际的输出电流的纹波和期望值之间的误差变小。但电感的选择应使输出峰值电流值不超过电流的饱和电流值。电感值变大，频率降低，而频率降低之后，MOSFET的开关损耗响应也会降低。所以电感值的选择需要综合考虑，成本，体积和损耗的需求。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种直流供电的可调光可调色RGB-LED灯，其特征在于，包括控制模块、接口模块和三路独立输出的DC-DC恒流驱动模块，其中，

三路DC-DC恒流驱动模块均与直流DC输入相连接，分别输出恒流驱动R-LED串、G-LED串和B-LED串，所述R-LED串用于发出红光；所述G-LED串用于发出绿光；所述B-LED串用于发出蓝光；

所述控制模块输出三路PWM信号分别控制三路DC-DC恒流驱动模块使所述DC-DC恒流驱动模块调整输出恒流值；

所述接口模块与所述控制模块相连接，用于接入智能照明***并接收外部控制指令，根据外部控制指令所述控制模块输出三路不同比例的PWM信号从而实现调光调色。

2.根据权利要求1所述的直流供电的可调光可调色RGB-LED灯，其特征在于，所述DC-DC恒流驱动模块包括第一芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第一稳压管Z1，其中，所述第一芯片U1采用集成LED控制芯片NCL30160；所述第一稳压管Z1的负端与直流DC输入DC+端相连接，所述第一稳压管Z1的正端与所述第一电感L1的一端和所述第一芯片U1的第八引脚相连接，所述第一电感L1的另一端与LED光源相连接；所述第一芯片U1的第七引脚与所述第二电容C2的一端相连接；所述第一芯片U1的第六引脚与所述控制模块的PWM控制端相连接；所述第一芯片U1的第五引脚与所述第二电阻R2的一端相连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第一芯片U1的第四引脚和所述第一电容C1的一端相连接，所述第一电容C1的另一端、所述第一电阻R1的一端、所述第一芯片U1的第三引脚、所述第二电容C2的另一端共同与GND地端相连接；所述第一电阻R1的另一端与所述第一芯片U1的第一引脚和第二引脚相连接。

3.根据权利要求1或2所述的直流供电的可调光可调色RGB-LED灯，其特征在于，所述控制模块采用Microchip单片机PIC12F1572。

4.根据权利要求1或2所述的直流供电的可调光可调色RGB-LED灯，其特征在于，所述接口模块采用串口通讯方式。