CN215073040U - 一种led灯照明***及其包含的调光器和led灯 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种LED灯照明***及其包含的调光器和LED灯。该可调光的LED灯照明***包括：调光器和LED灯。调光器串联在电力输入端与LED灯之间，用以将调光信号加载到电力信号上，生成调光电力信号。LED灯接收到调光电力信号，解调出调光信号，并根据解调出的调光信号调节LED灯的亮度。通过本申请的可调光的LED灯照明***，可以使调光***的部署更加简单，使调光信号的传输更加稳定。

Description

一种LED灯照明***及其包含的调光器和LED灯

技术领域

本申请涉及LED照明领域，尤其涉及一种使用数字信号进行调光的LED灯照明***。

背景技术

在照明领域，LED灯以其发光效率高，寿命长等优点逐渐取代传统的白炽灯和荧光灯，成为市场上的主力照明产品。

传统的白炽灯可通过可控硅(TRIAC)调节灯的亮度，但是当可控硅用在LED灯具上时，虽然无需另外连接调光信号线，但由于LED的非线性特性，在低亮度下，会出现LED灯闪烁的问题，且可控硅调节的LED灯效率较差。

市场上的LED灯种类较多，目前的可控硅调光器无法对LED灯做到100％的兼容。

基于电力线载波通信协议的DLT(Digital Load Side Transmission)数字有线调光方案则从物理机理上绕开了可控硅，从而解决了LED灯具与调光开关(或调光器)的兼容性问题， LED DLT调光灯具与不同品牌DLT调光开关之间的兼容性可以达到100％，而且完全无频闪，调光平滑无噪音，最低调光深度可以做到1％，成本与可控硅方案完全具有相比性，市场发展潜力值得期待。

虽然DLT具有很大的市场潜力，但是自DLT协议公开以来，由于DLT调光灯具开发难度大，市场上并未出现成熟的方案。DLT调光技术真正的大面积推广应用存在着一些阻力。

发明内容

本申请的目的在于通过一种数字调光照明***，来解决以上背景技术部分提到的问题。

本申请的实施例采用以下技术方案：数字调光照明***包含调光器和LED灯。调光器电性连接至外接电力输入端与LED灯之间，用以将调光信号加载到电力信号上生成调光电力信号；LED灯电性连接至所述调光器，接收所述调光电力信号，并解调出所述调光电力信号中包含的调光信息，并根据此调光信息调节LED灯的亮度或者颜色。

本申请提出一种调光器，串联与电源回路，其特征在于，所述调光器设有外部电力输入端和调光器输出端，用以将设定调光信息转换为数字信号并以改变市电交流电波形的形式加载到外部电力信号上生成调光电力信号，所述外部电力输入端电性连接至市电交流电的一端，所述调光器输出端用以输出所述调光电力信号。

在本申请一实施例中，所述调光器包括：调光信号生成模块，电性连接至控制模块，用以将设定调光信息转换成调光信号；

过零检测模块，电性连接至所述外部电力输入端和所述调光器输出端，用以检测所述外部电力信号中的过零点，并生成过零信号；

数据调制模块，电性来连接至外部电力输入端，用以对所述外部电力信号进行整流产生整流后信号以及将所述调光信号加载到所述外部电力信号上，生成所述调光电力信号；

滤波电路，电性连接至所述数据调制模块，用以接收所述整流后信号，进行滤波产生滤波后信号；

供电模块，电性连接至所述滤波电路，用以接收所述滤波后信号，进行电源转换，产生供电信号供所述调光器使用；以及

控制模块，电性连接至所述过零检测模块，用以接收所述过零信号，并在过零后的特定时间开始数据调制，将接收到的所述调光信号加载到所述外部电力信号上，生成调光电力信号；

所述特定时间为过零后T/4到T/2时间内，所述T为所述外部电力信号的周期。

在本申请一实施例中，所述调光信号生成模块包含无线遥控器和信号接收模块，所述无线遥控器用以将设定调光信息转化为无线调光信号，所述信号接收机模块用以接收所述无线调光信号并将所述无线调光信号转化为所述调光信号。

在本申请一实施例中，所述调光信号生成模块还包括光线感应模块，所述光线感应模块根据环境光线强度生成所述调光信号。

在本申请一实施例中，所述调光信号生成模块包含第一可变电阻、第一电阻和第一电容；

所述第一可变电阻的第一引脚电性连接至第一电压源，其第二引脚电性连接至接地端，其第三引脚电性连接至所述第一电阻的第一引脚；

所述第一电容的第一引脚电性连接至所述第一电阻的第二引脚并电性连接至所述调光信号生成模块的输出端，其第二引脚电性连接至所述接地端。

在本申请一实施例中，所述调光器更包含第一二极管，所述第一二极管的阳极电性连接至所述数据调制模块，其阴极电性连接至所述滤波电路。

在本申请一实施例中，所述滤波电路包含第二电容，所述第二电容的第一引脚电性连接至所述第一二极管的阴极，其第二引脚电性连接至接地端。

在本申请一实施例中，所述滤波电路更包含，第三电容和第一电感；所述第一电感的第一引脚电性连接至所述第一二极管的阴极，其第二引脚电性连接至第三电容的第一引脚；第三电容的第二引脚电性连接至所述接地端。

在本申请一实施例中，所述供电模块包含控制器、开关电路和储能电路；所述控制器生成一控制信号，所述开关电路响应于所述控制信号导通/截止，所述储能电路根据所述开关电路的导通/截止而反复充能/释能。

在本申请一实施例中，所述供电模块还包含第二二极管、第四电容、运算放大器、第二电阻和第三电阻，所述开关电路包含第一晶体管，所述储能电路包含第二电感；

第一晶体管的第二引脚电性连接至所述滤波电路的第一输出端，其第三引脚电性连接至所述第二电感的第一引脚，其第一引脚电性连接至所述控制器；

所述第二电感的第二引脚电性连接至所述供电模块的第一输出端，第二二极管的阴极电性连接至所述第二电感的第一引脚，其阳极电性连接至所述滤波电路的第二输出端；

第二电阻的第一引脚电性连接至所述第二电感的第二引脚，其第二引脚电性连接至所述第三电阻的第一引脚，所述第三电阻的第二引脚电性连接至所述供电模块的第二输出端；

第四电容的第一引脚电性连接至所述第二电感的第二引脚，其第二引脚电性连接至所述供电模块的第二输出端；

所述运算放大的反向输入端电性连接至所述第二电阻的第二引脚，其正向输入端电性连接至一参考电压，其输出端电性连接至所述控制器，所述滤波电路的第二输出端电性连接至所述供电模块的第二输出端。

在本申请一实施例中，所述过零检测模块包含第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第五电容、第六电容、第一稳压二极管和第二稳压二极管；第四电阻的第一引脚电性连接至所述外部电力输入端，其第二引脚电性连接至所述过零检测模块的第一输出端，第五电阻的第一引脚电性连接至所述第四电阻的第二引脚，其第二引脚电性连接至第一电路节点，所述第五电容的第一引脚电性连接至所述第四电阻的第二引脚，其第二引脚电性连接至所述第一电路节点，所述第一稳压二极管的阳极电性连接至所述第一电路节点，其阴极电性连接至所述过零检测电路的第一输出端；

第六电阻的第一引脚电性连接至所述调光器的输出端，其第二引脚电性连接至所述过零检测模块的第二输出端，第七电阻的第一引脚电性连接至所述第六电阻的第二引脚，其第二引脚电性连接至第一电路节点，所述第六电容的第一引脚电性连接至所述第六电阻的第二引脚，其第二引脚电性连接至所述第一电路节点，所述第二稳压二极管的阳极电性连接至所述第一电路节点，其阴极电性连接至所述过零检测电路的第二输出端。

在本申请一实施例中，所述数据调制模块包含第三二极管、第四二极管、第三稳压二极管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；第三二极管的阳极电性连接至所述外部电力输入端和第二晶体管的第一引脚，其阴极电性连接至第四二极管的阴极和所述第三稳压二极管的阴极；

所述第二晶体管的第二引脚和所述第三晶体管的第二引脚电性连接并电性连接至第一电路节点，其第三引脚电性连接至所述控制模块；

所述第三晶体管的第一引脚电性连接至所述第四二极管的阳极并电性连接至所述调光器的输出端，其第三引脚电性连接至所述控制模块；所述第四晶体管的第一引脚电性连接至所述第三稳压二极管的阳极，其第二引脚电性连接至所述第三晶体管的第三引脚，其第三引脚电性连接至所述控制模块。

在本申请一实施例中，所述外部电力信号为市电交流电，其特征在于，在一个交流半波内(半个交流周期内)，所述数据调制模块包含三个工作阶段：供电阶段、功率阶段和数据阶段。

在本申请一实施例中，在所述供电阶段，所述外部电力信号为所述调光器提供电力，在所述功率阶段，为所述外部电力信号为LED灯提供电力，在所述数据阶段，所述调光器将所述调光信号加载到所述外部电力信号上，生成所述调光电力信号；

在本申请一实施例中，在所述供电阶段，所述第二晶体管和所述第三晶体管处于断开状态。

在本申请一实施例中，在所述功率阶段，所述第二晶体管和所述第三晶体管处于导通状态。

在本申请一实施例中，在所述数据阶段，所述第二晶体管和所述第三晶体管工作在放大区，所述第四晶体管间歇导通。

本申请提出一种LED灯，包含整流电路、滤波电路、驱动电路、LED模块和调光信号解调模块并设有第一输入端和第二输入端；

所述第一输入端电性连接至一调光器输出端，所述第二输入端电性连接至一外部电力信号输入端；

所述整流电路电性连接至所述第一输入端和所述第二输入端，用以接收外部电力信号并进行整流以生成整流后信号；

所述滤波电路电性连接至所述整流电路，用以接收所述整流后信号并进行滤波，以生成滤波后信号；

所述调光信号解调模块电性连接至所述第一输入端和第二输入端，用以解调出所述外部电力信号中包含的调光信息并转化为调光驱动信号；

所述驱动电路电性连接至所述滤波电路和所述调光信号解调模块，用以接收滤波后信号并进行电源转换以生成点灯信号，并根据所述调光驱动信号调节所述点灯信号；

所述LED模块电性连接至所述驱动电路，用以接收所述点灯信号而点亮。

在本申请一实施例中，所述整流电路为全桥式整流电路。

在本申请一实施例中，所述整流电路包含第五二极管、第六二极管、第七二极管和第八二极管；所述第五二极管的阳极与所述第六二极管的阳极电性连接并电性连接至所述整流电路的第二输出端，所述第七二极管的阴极和所述第八二极管的阴极电性连接并电性连接至所述整流电路的第一输出端，所述第五二极管的阴极与所述第七二极管的阳极电性连接并电性连接至所述第一输入端，所述第六二极管的阴极与所述第八二极管的阳极电性连接并电性连接至第二输入端。

在本申请一实施例中，所述滤波电路包含第七电容，所述第七电容的第一引脚电性连接至所述整流电路的第一输出端，其第二引脚电性连接至所述整流电路的第二输出端。

在本申请一实施例中，所述滤波电路更包含第八电容和第三电感；所述第三电感的第一引脚电性连接至所述第七电容的第一引脚，第第二引脚电性连接至所述第八电容的第一引脚并电性连接至所述滤波电路的第一输出端，所述第八电容的第二引脚电性连接至所述第七电容的第二引脚并电性连接至所述滤波电路的第二输出端。

在本申请一实施例中，所述驱动电路包含控制器、开关电路和储能电路；所述控制电路生成一控制信号，所述开关电路相应于所述控制信号导通/截止，所述储能电路根据所述开关电路的导通/截止反复充能/释能。

本申请提出一种LED灯照明***，包含：

如上述实施例中任一所述的调光器，所述调光器的所述外部电力输入端电性连接至市电交流电的一端；以及

如上述实施例中任一所述的LED灯，所述LED灯的所述第一输入端电性连接至所述调光器输出端，其第二输入端电性连接至市电交流电的另一端。

在本申请一实施例中，所述LED灯照明***包含多个所述LED灯，所述多个LED灯并联连接。

通过本申请的调光器和LED灯可方便的实现LED灯的亮度或者颜色调节。调光器可以单火线配置，方便调光器的部署以及对传统照明***的升级。

附图说明

图1A为本发明第一实施例的LED照明***的功能模块示意图；

图1B为本发明第一实施例的LED照明***的应用场景示意图；

图1C为本发明第一实施例的LED照明***调光电力信号的波形示意图；

图2A为本发明第一实施例的调光器的电路方块示意图；

图3A为本发明第一实施例的过零检测模块的电路示意图；

图4A为本发明第一实施例的数据调制模块的电路示意图；

图5A为本发明第一实施例的滤波电路的电路示意图；

图5B为本发明第二实施例的滤波电路的电路示意图；

图6A为本发明第一实施例的供电模块的模块示意图；

图6B为本发明第一实施例的供电模块的电路结构示意图；

图6C为本发明第一实施例的供电模块信号波形图示意图；

图7A为本发明第一实施例的调光信号生成模块的电路示意图；

图8A为本发明第一实施例的LED灯的架构示意图；

图9A为本发明第一实施例的整流电路的电路结构示意图；

图9B为本发明第二实施例的整流电路的电路结构示意图；

图10A为本发明第三实施例的滤波电路的电路结构示意图；

图10B为本发明第四实施例的滤波电路的电路结构示意图；以及

图11A为本发明第一实施例的驱动电路的电路架构示意图；

具体实施方式

本技术方案提出一种新的数字有线调光照明***，以解决背景技术中提到的问题。为使本技术方案达到上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对提出的技术方案的具体实施例做详细的说明。下列本发明技术方案各实施例的叙述仅是为了说明而为例示, 并不表示为本发明的全部实施例或将本发明限制于特定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本揭露保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

电路示意图中的单个电阻在实际电路中可采用多个电阻串联或者并联的方式等效替代，本发明不限于此。电容亦可以采用多个电容串联或者并联的方式等效替代。

参考图1A为本发明第一实施例的LED照明***的功能模块示意图。LED照明***100包含调光器110和LED灯120。调光器110连接于电力输入EP与LED灯之间，用以将设定调光信息转换为调光信号，并将此调光信号加载到电力传输线上生成调光电力信号。LED灯120 电性连接至调光器110，用以接收调光电力信号，并从调光电力信号中解调出调光信息，并根据解调出的调光信息调节LED灯的亮度或者颜色。

所述调光信息包含调节颜色或者亮度的信息或者其他调节LED灯场景模式的信息。

在一些实施例中，可在电力输入EP和调光器110之间或者调光器110和LED灯120之间的供电路径上设置开关模块(图中未绘示)，类似于传统照明灯的开关，用于控制灯的亮灭。在其他实施例中，所述开关模块也可设置于调光器110的内部。

参考图1B为本发明第一实施例的LED照明***的应用场景示意图。LED照明***100包含调光器110和LED灯120。调光器110连接于电力输入端A1与LED灯120之间，用以将设定调光信息转换为调光信号，并将此调光信号加载到电力信号上以生成调光电力信号。LED灯120包含LED灯120-1,LED灯120-2等多支灯具，LED灯120接收调光器110输出的调光电力信号，解调出调光电力信号中含有的调光信号，并根据此调光信号调节LED灯的亮度或者颜色。LED灯120-1、120-2…120-n(n为大于等于1的正整数)可同时接收调光器110输出的调光电力信号，并调节LED灯的亮度或者颜色，实现一个调光器同时调节多个灯的目的。本实施例中，120-1、120-2…120-n为配置相同或者类似的LED灯。

本实施例中，调光器110一端电性连接电力输入端A1，另一端连接至LED灯。通过此种配置，即可实现使用单根电力线来达到调光的目的(也称为单火线调光)。由于传统的墙壁开关通常也是串联在电源输入端A1和LED灯之间，调光器110可以直接替换传统的墙壁开关，对现有的照明***进行升级，而不需要重新布置电力线。利用本实施例的配置方式可以方便的对照明***进行升级，降低安装成本。

本实施例中LED灯120可以为任何使用外部电力供电的LED灯具，例如LED直管灯、LED 筒灯、LED吸顶灯等。

参考图1C为本发明第一实施例的LED照明***调光电力信号的波形示意图。一个交流半波被分为3个阶段。供电阶段t1用于控制单元供电。功率阶段t2用以为LED灯提供电力，点亮LED灯。数据阶段t3用以将调光信号加载到电力信号上生成调光电力信号。

参考图2A为本发明第一实施例的调光器的电路方块示意图。调光器110包含过零检测模块111、数据调制模块112、供电模块113、控制模块114、调光信号生成模块115、滤波电路116以及二极管117。过零检测模块111分别电性连接至电力输入端A1、调光器输出端110a 和控制模块114。过零检测模块111采集电力输入端A1和调光器输出端110a的电力信号，当波形从正半周向负半周转换或者从负半周向正半周转换，经过零电位时，产生过零信号并将过零信号发送给控制模块114。数据调制模块112分别电性连接至电力输入端A1、调光器输出端110a、控制模块114和二极管117的阳极。数据调制模块112受控于控制模块114将调光信号DIM加载到电力信号上，生成调光电力信号，并通过调光器输出端110a传送给后级负载。供电模块113分别性连接至滤波电路116和控制模块114。供电模块113用以对接收到的电力信号进行一次电源转换，产生供电信号供调光器110使用。调光信号生成模块115电性连接于控制模块114。调光信号生成模块115用以将设定调光信息LCM转化为调光信号DIM发送给控制模块114。控制模块114接收调光信号生成模块115的调光信号DIM,并将此调光信号DIM通过数据调制模块112加载到电力信号上，生成调光电力信号。控制模块114 接收过零检测模块111的过零信号，并在收到过零信号之后的特定时间开始数据调制动作。滤波电路116通过二极管117电性连接于数据调制模块112，接收经过数据调试模块112处理后的电力信号，并对其进行滤波，生成滤波后信号，并将此信号传送给供电模块113。二极管117的阴极电性连接至滤波电路116，用以防止滤波电路116的电流流进数据调制模块 112，对数据调制电路112造成干扰。

控制模块114电性连接至电路节点REFD,电路节点REFD作为电路中的参考电位节点。

在其他实施例中，调光信号生成模块115可以包含无线遥控器和信号接收模块。无线遥控模块用于将用户设定调光信息LCM转化为无线调光信号并发送给信号接收机模块，信号接收模块接收无线调光信号并将无线调光信号转化为调光信号DIM，调光信号DIM包含设定的调光信息。

在一些实施例中，调光信号生成模块115还可以包含光线感应模块(图中未绘示)。光线感应模块用以接收环境光线，并根据环境光线强度生成调光信号DIM，从而实现LED灯根据环境光线自动调节亮度的功能。

参考图3A为本发明第一实施例的过零检测模块的电路示意图。过零检测模块111包含电阻1111、1112、1115和1116，电容1113和1117，稳压二极管1114和1118。电阻1111的第一引脚电性连接至电力输入端A1，并且电阻1111的第二引脚电性连接至电阻1112的第一引脚。电阻1112的第二引脚电性连接至电路节点REFD。电容1113与电阻1112并联。稳压二极管的1114的阳极电性连接至电路节点REFD，其阴极电性连接至过零检测模块输出端111a，过零检测模块输出端111a电性连接于控制模块114。过零检测模块111在调光器输出端110a和过零检测模块输出端111b之间的组件配置类似于在电力输入端A1和过零检测模块输出端 111a的配置类似，电阻1115的第一引脚电性来连接至调光器输出端110a，并且电阻1115的第二引脚电性连接至电阻1116的第一引脚。电阻1116的第二引脚电性连接至电路节点REFD。电容1117与电阻1116并联。稳压二极管1118的阳极电性连接至电路节点REFD，其阴极电性连接至过零检测模块输出端111b，过零检测模块输出端111b电性连接于控制模块114。

下面结合图3A描述过零检测模块111的动作原理。因为电阻1111与1112的串分压，电阻1112两端的电压与电力输入端A1和参考电位点REFD之间的电压成比例关系。电容1113用以稳定电阻1112两端的电压。稳压二极管1114用以将电阻1112两端的电压最大值限制在一预设值。过零检测模块输出端111a用以将电阻1112上的电压信号传送给控制模块114。与电力输入端A1和过零检测电路输出端111a之间的配置方式类似，过零检测模块输出端111b同样将电阻1116上的电压传送给控制模块114。在控制模块内部，过零检测模块输出端111a电性连接至一比较器的正向输入端，过零检测模块输出端111b电性连接至此比较器的反向输入端。在其他实施例中，此比较器也可设置于控制模块114的外部。当电力输入端A1处波形从负半周向正半周转换时，过零检测电路输出端111a的电位比111b处的电位高，比较器输出高电平信号。当电力输入端A1处波形从正半周向负半周转换时过零检测电路输出端111a 的电位比111b处的电位低，比较器输出低电平信号。控制电路114通过检测此比较器输出端的电平变化来确定过零点。

参考图4A为本发明第一实施例的数据调制模块的电路示意图。数据调制模块112包含二极管1121、1122、1123和117、稳压二极管1123、MOS管1124、1125和1126。二极管1121的阳极电性连接至电力输入端A1和MOS管1124的第一引脚。二极管1121的阴极、二极管1122的阴极和稳压二极管1123的阴极电性连接并连接至二极管117的阳极。二极管117的阴极电性连接至滤波电路。二极管1122的阳极电性连接至MOS管1125的第一引脚。稳压二极管1123的阳极电性连接至MOS管1126的第一引脚。MOS管1124的第二引脚电性连接至MOS 管1125的第二引脚并电性连接至电路节点REFD。MOS管1124的第三引脚、MOS管1125的第三引脚和MOS管1126的第二引脚电性连接并电性连接于控制模块114。

下面结合图1C描述数据调制模块112在各个电路阶段的动作。

在供电阶段t1，数据调制模块112可作为整流电路，对接收到的外部电力信号进行整流，产生整流后信号，滤波电路116接收到整流后信号后对整流后信号进行滤波。下面说明数据调制模块112作为整流电路的动作原理。数据阶段，MOS管1124和MOS管1125未接收到使能信号，处于断开状态，MOS管1124和MOS管1125的体二极管与二极管1121以及二极管1122 一起组成全桥整流电路，对接收到的电力信号进行整流，得到整流后信号。MOS管1124的体二极管的阳极电性连接至电路节点REFD，其阴极电性连接至二极管1121的阳极。类似的， MOS管1125的体二极管的阳极电性连接至电路节点REFD，其阴极电性连接至二极管1122的阳极。

在功率阶段t2，MOS管1124的第三引脚和MOS管1125的第三引脚接收到控制模块114 的使能信号，MOS管1124和MOS管1125闭合导通，外部电力信号可通过电力信号输入端A1、 MOS管1124、MOS管1125以及调光器输出端110a形成的回路直接传输到LED灯120。

在数据阶段t3，数据调制模块112作为调制电路将调光信号DIM加载到电力线上。控制模块114控制MOS管1126间歇导通，配合MOS管1124和MOS管1125的动作便可以将调光信号加载到电力信号上生成调光电力信号，参考图1C的数据阶段的信号波形。本实施例中每个半波携带一组数据，一组数据至少包含一个数位信号。波形图上数据阶段t3的一个脉冲对应一个数位信号。利用多个数位信号的组合便可以组合成调光数据。所述调光数据为数字信号，可同时携带亮度和颜色信息，或者其他调光信息。

利用数据调制模块112中MOS管的电路特性，数据调制模块112在不同的电路阶段可以实现不同的电路功能。在供电阶段t1，数据调制模块112中的MOS管1124和1125处于关断状态，MOS管1124和1125的体二极管与二极管1121和1122一起组成全桥式整流电路，对接收的电力信号进行整流，以生成整流后信号；在功率阶段t2，数据调制模块112中的MOS 管1124和1125处于导通状态，外部电力信号可直接通过由电力输入端A1、MOS管1124和 1125以及调光器输出端110a构成的供电路径向LED灯120供电；在数据阶段t3，数据调制模块112中的MOS管1124和1125工作在放大区，驱动MOS管1126间歇导通，便可在电力信号上产生脉冲信号(参考图1C)。此脉冲信号的脉宽对应MOS管1126的导通时间。利用脉冲信号的特征表征数字信号的1和0，便可以将数字信号加载到电力信号上。脉冲信号的特征例如但不仅限于脉冲信号的宽度，脉冲信号的幅值等。

通过此种配置方式，数据调制模块112可分别在供电阶段t1、功率阶段t2和数据阶段 t3中动作，实现通过一种电路配置实现多种电路功能，可极大的简化电路结构，节约成本。

在其他实施例中，数据调制模块112可以只在供电阶段t1、功率阶段t2和数据阶段t3 的其中一个阶段或者两个阶段中动作，参考图5A为本发明第一实施例的滤波电路的电路示意图。滤波电路116包含电容1161。电容1161第一引脚电性连接至二极管117的阴极，第二引脚电性连接至电路节点REFD。滤波电路116对接收到的电力信号进行滤波，生成滤波后信号。

参考图5B为本发明第二实施例的滤波电路的电路示意图。滤波电路216包含电感2161、电容2162和电容2163。电感2161第一引脚电性连接至二极管117的阴极，其第二引脚电性来连接至滤波电路输出端116a。电容2162第一引脚电性连接至电感2161的第一引脚，其第二引脚电性连接至电路节点REFD。电容2163第一引脚电性连接至电感2161第二引脚，其第二引脚电性连接至电路节点REFD。滤波电路216输出端116b电性连接至电路节点REFD。此滤波电路216为π型滤波电路，对接收到的电路信号进行滤波后生成滤波会信号。

在其他实施例中，滤波电路116可以采用其他形式的滤波电路结构，本发明不限于此。

参考图6A为本发明第一实施例的供电模块的模块示意图。供电模块113包含控制器1131、开关电路1132和储能电路1133。

本实施例中，控制器1131根据供电模块输出端的输出信号Sout调整控制信号Slc，开关电路1132响应于控制器1131的控制信号Slc而导通或截止，储能电路1133会根据开关电路导通/截止的状态而反覆充/放能，进而令供电模块输出信号Sout稳定在一预设值上。据此供电模块113便可以实现电源转换，将接收到的电力信号转换成稳定的供电模块输出信号 Sout。

参考图6B为本发明第一实施例的供电模块的电路结构示意图。供电模块113包含控制器 1131、开关电路1132、储能电路1133、二极管1134、电容1135、运算放大器1136、第一电阻1137和第二电阻1138。本实施例中开关电路1132包含晶体管1132a，储能电路1133包含电感1133a。晶体管1132a的第二引脚电性连接至滤波电路输出端116a，其第三引脚电性连接至电感1133a的第一引脚，其第一引脚电性连接至控制器1131。电感1133a的第二引脚电性连接至供电电路输出端113a。二极管的阴极电性连接至电感1133a的第一引脚，其阳极电性连接至滤波输出端116b。电阻1137的第一引脚电性连接至电感1133a的第二引脚，其第二引脚电性连接至电阻1138的第一引脚。电阻1138的第二引脚电性连接至供电电路输出端113b。电容1135第一引脚电性连接至电感1133a的第二引脚，其第二引脚电性连接至供电模块输出端113b。运算放大器1136的反向输入端电性连接至电阻1137的第二引脚，其正向输入端电性连接于以参考电压Vref，其输出端电性连接至控制器1131。滤波电路输出端116b电性连接至供电模块输出端113b。

本实施所示的电路为Buck型电源转换电路。其基本的原理为，电感1333a作为储能电路使用，二极管1134拥有单向导电特性在本实施例中作为续流二极管使用，晶体管1132a作为开关实现电路切换。本实施例中晶体管1132a使用MOS管，本发明不以此为限。

结合图6C为本发明第一实施例的供电模块信号波形图示意图，当Slc为高电平时，MOS 管1132a闭合，电流可经供电模块输入端125a、MOS管1132a、电感1133a、驱动输出端113a 流通到后级。因为电感1133a的电流不能突变，且电容1135两端的电压不能突变，故供电模块输出端113a与113b之间的电压(即Vout)会逐渐升高，当供电模块输出端电压升高到设定阈值Vmax时，控制信号Slc由高电平变为低电平，MOS管1132a断开，此时供电模块输出端Vout的电压不再升高，此时电感上1133a存储有部分能量，电容1135上存储有部分能量。电容1135开始放电给供电模块输出端，同样的，电感1133a通过供电模块输出端113a、供电模块输出端113b、二极管1134形成的放电回路对供电模块输出端放电，供电模块输出电压Vout开始下降，当供电模块输出端的电压Vout下降到设定阈值Vmin时，控制器1131发出的控制信号Slc由低电平变为高电平，如此往复，供电模块输出电压Vout便可稳定在设定阈值Vmax与Vmin之间，当设定阈值Vmax与Vmin差值足够小时，供电模块输出Vout可近似的认为为一恒压输出。

本实施例中运算放大器1136采集供电模块输出端Vout的电压值并与设定参考电压Vref 对比，并将对比结果反馈给控制器1131,控制器1131根据反馈结果动态调整控制信号Slc，以保证供电模块输出信号为一恒定的值。此种根据输出结果动态调整输出的反馈机制称为负反馈。

电阻1137与电阻1138串联并电性连接于供电模块输出端，其公共端电性连接至运算放大的反向输入端，用以采集供电模块输出电压Vout。由电阻1137和电阻1138分压后得到电压Vo，Vo与驱动输出电压Vout呈线性比例关系，故Vo可反映出供电模块输出电压Vout的变化。运算放大器正向输入端电性连接一参考电压Vref，本实施例中参考电压Vref可使用例如TL431的器件来提供。

本实施例中供电模块输出电压Vout满足一下以下关系式：

式中，R1137为电阻1137，R1138为电阻1138。

参考图7A为本发明第一实施例的调光信号生成模块的电路示意图。调光信号生成模块115包含可变电阻1151、电阻1152和电容1153。可变电阻1151第一引脚电性连接至电压源 V1，可变电阻1151的第二引脚连接至电路节点REFD，可变电阻1151的第三引脚连接至电阻 1152的第一引脚。电容1153第一引脚电性连接至电阻1152的第二引脚，其第二引脚电性连接至电路节点REFD。调光信号生成模块115输出端115a电性连接至电阻1152的第二引脚。电压源V1用以提供一恒定的电压。改变滑动变阻器1151第三引脚的位置，第三引脚相对于电路节点REFD的电压便可以在0到V1之间变动，0到V1的电压变化对应于LED灯不同的亮度。电阻1151的第三引脚对应的电压信号即为调光信号DIM。调光信号生成模块115输出端115a电性连接于控制模块114，将此调光信号DIM传输给控制模块114。

在其他实施例中，调光信号生成模块114可以包含无线遥控器和信号接收模块。无线遥控模块用于将用户设定调光信息转化为无线调光信号并发送给信号接收机模块，信号接收模块接收无线调光信号并将无线调光信号转化为调光信号DIM，调光信号DIM包含设定的亮度或者颜色信息。

在一些实施例中，调光信号生成模块还可以包含光线感应模块。光线感应模块用以接收环境光线，并根据环境光线强度生成调光信号DIM。从而实现LED灯根据环境光线自动调节亮度或者颜色的功能。

参考图8A为本发明第一实施例的LED灯的架构示意图。LED灯120包含驱动电路121、 LED模块122、调光信号解调模块123、整流电路124和滤波电路125。调光信号解调模块123 电性连接至调光器输出端110a和电力输入端A2，调光器110输出的调光电力信号中包含有调光信息，调光信号解调模块123可将其中的调光信息解调出来并转化为调光驱动信号Sd。整流电路124电性连接至调光器110输出端110a和电力输入端A2，用以接收其中的电力信号并对其进行整流以产生整流后信号。滤波电路125电性连接至整流电路124，用以接收整流后信号，并对其进行滤波，产生滤波后信号。驱动电路121电性连接至滤波电路125，用以接收滤波后信号，以点亮LED模块。驱动电路121电性连接与调光信号解调电路，用以接收调光驱动信号Sd，并根据调光驱动信号Sd调节LED模块的亮度。LED模块122电性连接至驱动电路121，用以接收驱动电路121的驱动信号而点亮。

参考图9A为本发明第一实施例的整流电路的电路结构示意图。整流电路124为全桥式整流电路，包含二极管1241、二极管1242、二极管1243和二极管1244。二极管1241的阳极与二极管1244的阳极相连并连接至整流电路输出端124b，二极管1242的阴极与二极管1243 的阴极相连并连接至整流电路124的输出端124a，二极管1241的阴极与二极管1242的阳极相连并连接至调光器输出端110a，二极管1243的阳极和二极管1244的阴极相连并连接至电力信号输入端A2。

当电力信号输入端输入的信号为交流信号时，经过整流电路124整流后便可输出直流信号。当调光器输出端110a的电平大于A2的电平时，信号将通过调光器输出端110a，二极管 1242，整流电路124输出端124a流入，经整流电路输出端124b，二极管1244，电力信号输入端A2流出。当电力信号输入端A2的电平大于调光器输出端110a的电平时，信号将通过电力信号输入端A2，二极管1243，整流电路124输出端124a流入，经整流电路输出端124b，二极管1241，调光器输出端110a流出。因此，整流电路输出端124a的电平始终高于整流电路输出端124b的电平，整流电路便可以输出直流信号。

参考图9B为本发明第二实施例的整流电路的电路结构示意图。整流电路224包含二极管2241。二极管2241串联在调光器输出端110a和整流电路输出端124a之间。电力输入端 A2和整流电路输出端124b电性连接。当调光器输出端110a的电平高于电力信号输入端A2 的电平时，电力信号经调光器输出端110a，二极管2241，整流电路输出端124a流入，经整流电路输出端124b，电力信号输入端A2流出；当电力信号输入端A2的电平高于调光器输出端110a的电平时，无法形成电流通路。因此，当电力信号为交流电时，整流电路211只允许信号为正半周的信号通过，得到半波整流信号。

参考图10A为本发明第三实施例的滤波电路的电路结构示意图。滤波电路125包含电容 1251。电容1251第一引脚电性连接至整流电路输出端124a，第二引脚电性连接至整流电路输出端124b，以对接收到的整流后信号进行滤波，滤除整流后信号中的高频成分。

参考图10B为本发明第四实施例的滤波电路的电路结构示意图。滤波电路225包含电感 2251、电容2252和电容2253。电容2252第一引脚电性连接至整流电路输出端124a，其第二引脚电性连接至整流电路输出端124b。电容2253第一引脚电性连接至滤波电路输出端125a，其第二引脚电性连接至滤波电路输出端125b。电感2251第一引脚电性连接至整流电路输出端124a，其第二引脚电性连接至滤波电路输出端125a。滤波电路225为π型滤波电路。

上述实施例中的电感2251的感值较佳为选自10nH-10mH的范围。电容1251、2252、2253 的容值较佳为选自100pF-1uF的范围。

参考图11A为本发明第一实施例的驱动电路的电路架构示意图。本实施例中驱动电路121 的架构与图6A所示的驱动电路113的电路架构类似，与之不同的是，本实施例中驱动控制器1211接收调光驱动信号Sd，并根据Sd调光驱动信号Sd调节驱动输出信号，以调节LED模块的亮度。

本实施例中可以通过调节驱动信号的电流大小调节LED模块的亮度，在其他实施例中亦可以通过调节驱动信号的电压或者其他参数以调节LED模块的亮度，本发明不限于此。

Claims (25)

1.一种调光器，串联于电源回路，其特征在于，所述调光器设有外部电力输入端和调光器输出端，用以将设定调光信息转换为数字信号并以改变市电交流电波形的形式加载到外部电力信号上生成调光电力信号，所述外部电力输入端电性连接至市电交流电的一端，所述调光器输出端用以输出所述调光电力信号。

2.如权利要求1所述的调光器，其特征在于，包括:

调光信号生成模块，电性连接至控制模块，用以将设定调光信息转换成调光信号；

过零检测模块，电性连接至所述外部电力输入端和所述调光器输出端，用以检测所述外部电力信号中的过零点，并生成过零信号；

数据调制模块，电性来连接至外部电力输入端，用以对所述外部电力信号进行整流产生整流后信号以及将所述调光信号加载到所述外部电力信号上，生成所述调光电力信号；

滤波电路，电性连接至所述数据调制模块，用以接收所述整流后信号，进行滤波产生滤波后信号；

供电模块，电性连接至所述滤波电路，用以接收所述滤波后信号，进行电源转换，产生供电信号供所述调光器使用；以及

控制模块，电性连接至所述过零检测模块，用以接收所述过零信号，并在过零后的特定时间开始数据调制，将接收到的所述调光信号加载到所述外部电力信号上，生成调光电力信号；

所述特定时间为过零后T/4到T/2时间内，所述T为所述外部电力信号的周期。

3.如权利要求2所述的调光器，其特征在于，所述调光信号生成模块包含无线遥控器和信号接收模块，所述无线遥控器用以将设定调光信息转化为无线调光信号，所述信号接收模块用以接收所述无线调光信号并将所述无线调光信号转化为所述调光信号。

4.如权利要求2或3所述的调光器，其特征在于，所述调光信号生成模块还包括光线感应模块，所述光线感应模块根据环境光线强度生成所述调光信号。

5.如权利要求2所述的调光器，其特征在于，所述调光信号生成模块包含第一可变电阻、第一电阻和第一电容；

所述第一可变电阻的第一引脚电性连接至第一电压源，其第二引脚电性连接至接地端，其第三引脚电性连接至所述第一电阻的第一引脚；

所述第一电容的第一引脚电性连接至所述第一电阻的第二引脚并电性连接至所述调光信号生成模块的输出端，其第二引脚电性连接至所述接地端。

6.如权利要求2所述的调光器，其特征在于更包含第一二极管，所述第一二极管的阳极电性连接至所述数据调制模块，其阴极电性连接至所述滤波电路。

7.如权利要求6所述的调光器，其特征在于，所述滤波电路包含第二电容，所述第二电容的第一引脚电性连接至所述第一二极管的阴极，其第二引脚电性连接至接地端。

8.如权利要求7所述的调光器，其特征在于，所述滤波电路更包含，第三电容和第一电感；所述第一电感的第一引脚电性连接至所述第一二极管的阴极，其第二引脚电性连接至第三电容的第一引脚；第三电容的第二引脚电性连接至所述接地端。

9.如权利要求2所述的调光器，其特征在于，所述供电模块包含控制器、开关电路和储能电路；所述控制器生成一控制信号，所述开关电路响应于所述控制信号导通/截止，所述储能电路根据所述开关电路的导通/截止而反复充能/释能。

10.如权利要求9所述的调光器，其特征在于，所述供电模块还包含第二二极管、第四电容、运算放大器、第二电阻和第三电阻，所述开关电路包含第一晶体管，所述储能电路包含第二电感；

第一晶体管的第二引脚电性连接至所述滤波电路的第一输出端，其第三引脚电性连接至所述第二电感的第一引脚，其第一引脚电性连接至所述控制器；

所述第二电感的第二引脚电性连接至所述供电模块的第一输出端，第二二极管的阴极电性连接至所述第二电感的第一引脚，其阳极电性连接至所述滤波电路的第二输出端；

第二电阻的第一引脚电性连接至所述第二电感的第二引脚，其第二引脚电性连接至所述第三电阻的第一引脚，所述第三电阻的第二引脚电性连接至所述供电模块的第二输出端；

第四电容的第一引脚电性连接至所述第二电感的第二引脚，其第二引脚电性连接至所述供电模块的第二输出端；

所述运算放大的反向输入端电性连接至所述第二电阻的第二引脚，其正向输入端电性连接至一参考电压，其输出端电性连接至所述控制器，所述滤波电路的第二输出端电性连接至所述供电模块的第二输出端。

11.如权利要求2所述的调光器，其特征值在于，所述过零检测模块包含第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第五电容、第六电容、第一稳压二极管和第二稳压二极管；第四电阻的第一引脚电性连接至所述外部电力输入端，其第二引脚电性连接至所述过零检测模块的第一输出端，第五电阻的第一引脚电性连接至所述第四电阻的第二引脚，其第二引脚电性连接至第一电路节点，所述第五电容的第一引脚电性连接至所述第四电阻的第二引脚，其第二引脚电性连接至所述第一电路节点，所述第一稳压二极管的阳极电性连接至所述第一电路节点，其阴极电性连接至所述过零检测电路的第一输出端；

第六电阻的第一引脚电性连接至所述调光器的输出端，其第二引脚电性连接至所述过零检测模块的第二输出端，第七电阻的第一引脚电性连接至所述第六电阻的第二引脚，其第二引脚电性连接至第一电路节点，所述第六电容的第一引脚电性连接至所述第六电阻的第二引脚，其第二引脚电性连接至所述第一电路节点，所述第二稳压二极管的阳极电性连接至所述第一电路节点，其阴极电性连接至所述过零检测电路的第二输出端。

12.如权利要求2所述的调光器，其特征在于，所述数据调制模块包含第三二极管、第四二极管、第三稳压二极管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；第三二极管的阳极电性连接至所述外部电力输入端和第二晶体管的第一引脚，其阴极电性连接至第四二极管的阴极和所述第三稳压二极管的阴极；

所述第二晶体管的第二引脚和所述第三晶体管的第二引脚电性连接并电性连接至第一电路节点，其第三引脚电性连接至所述控制模块；

所述第三晶体管的第一引脚电性连接至所述第四二极管的阳极并电性连接至所述调光器的输出端，其第三引脚电性连接至所述控制模块；所述第四晶体管的第一引脚电性连接至所述第三稳压二极管的阳极，其第二引脚电性连接至所述第三晶体管的第三引脚，其第三引脚电性连接至所述控制模块。

13.如权利要求12所述的调光器，其特征在于，所述外部电力信号为市电交流电，其特征在于，在一个交流半波内(半个交流周期内)，所述数据调制模块包含三个工作阶段：供电阶段、功率阶段和数据阶段。

14.如权利要求13所述的调光器，其特征在于，在所述供电阶段，所述外部电力信号为所述调光器提供电力，在所述功率阶段，为所述外部电力信号为LED灯提供电力，在所述数据阶段，所述调光器将所述调光信号加载到所述外部电力信号上，生成所述调光电力信号。

15.如权利要求13所述的调光器，其特征在于，在所述供电阶段，所述第二晶体管和所述第三晶体管处于断开状态。

16.如权利要求13所述的调光器，其特征在于，在所述功率阶段，所述第二晶体管和所述第三晶体管处于导通状态。

17.如权利要求13所述的调光器，其特征在于，在所述数据阶段，所述第二晶体管和所述第三晶体管工作在放大区，所述第四晶体管间歇导通。

18.一种LED灯，其特征在于包含整流电路、滤波电路、驱动电路、LED模块和调光信号解调模块并设有第一输入端和第二输入端；

所述第一输入端电性连接至一调光器输出端，所述第二输入端电性连接至一外部电力信号输入端；

所述整流电路电性连接至所述第一输入端和所述第二输入端，用以接收外部电力信号并进行整流以生成整流后信号；

所述滤波电路电性连接至所述整流电路，用以接收所述整流后信号并进行滤波，以生成滤波后信号；

所述调光信号解调模块电性连接至所述第一输入端和第二输入端，用以解调出所述外部电力信号中包含的调光信息并转化为调光驱动信号；

所述驱动电路电性连接至所述滤波电路和所述调光信号解调模块，用以接收滤波后信号并进行电源转换以生成点灯信号，并根据所述调光驱动信号调节所述点灯信号；

所述LED模块电性连接至所述驱动电路，用以接收所述点灯信号而点亮。

19.如权利要求18所述的LED灯，其特征在于，所述整流电路为全桥式整流电路。

20.如权利要求19所述的LED灯，其特征在于，所述整流电路包含第五二极管、第六二极管、第七二极管和第八二极管；所述第五二极管的阳极与所述第六二极管的阳极电性连接并电性连接至所述整流电路的第二输出端，所述第七二极管的阴极和所述第八二极管的阴极电性连接并电性连接至所述整流电路的第一输出端，所述第五二极管的阴极与所述第七二极管的阳极电性连接并电性连接至所述第一输入端，所述第六二极管的阴极与所述第八二极管的阳极电性连接并电性连接至第二输入端。

21.如权利要求18所述的LED灯，其特征在于，所述滤波电路包含第七电容，所述第七电容的第一引脚电性连接至所述整流电路的第一输出端，其第二引脚电性连接至所述整流电路的第二输出端。

22.如权利要求21所述的LED灯，其特征在于，所述滤波电路更包含第八电容和第三电感；所述第三电感的第一引脚电性连接至所述第七电容的第一引脚，第第二引脚电性连接至所述第八电容的第一引脚并电性连接至所述滤波电路的第一输出端，所述第八电容的第二引脚电性连接至所述第七电容的第二引脚并电性连接至所述滤波电路的第二输出端。

23.根据权利要求18所述的LED灯，其特征在于，所述驱动电路包含控制器、开关电路和储能电路；所述控制器生成一控制信号，所述开关电路相应于所述控制信号导通/截止，所述储能电路根据所述开关电路的导通/截止反复充能/释能。

24.一种LED灯照明***，其特征在于包含：

如权利要求1-17任一所述的调光器，所述调光器的所述外部电力输入端电性连接至市电交流电的一端；以及

如权利要求18-23任一所述的LED灯，所述LED灯的所述第一输入端电性连接至所述调光器输出端，其第二输入端电性连接至市电交流电的另一端。

25.如权利要求24所述的LED灯照明***，其特征在于，所述LED灯照明***包含多个所述LED灯，所述多个LED灯并联连接。

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