一種LED可控矽相位控制調光器及其消除頻閃的電路的製作方法

2023-12-03 01:00:06 2

本實用新型涉及LED照明領域，特別涉及一種LED可控矽相位控制調光器及其消除頻閃的電路。

背景技術：

在現有技術中，使用雙向可控矽實現的相位控制調光器，由於雙向可控矽的正向觸發電流與反向觸發電流不同，導致相位控制調光器輸出正向調節的相位與反向調節的相位不一致；經過整流橋後轉化為奇數周期與偶數周期的調節相位不一致；最終體現在LED燈上是奇數周期與偶數周期的亮度不一致，即LED會閃爍，頻率與線電壓一致，一般是50hz，可見頻閃。

如圖1所示，正向控制相位為θ1，反向控制相位為θ2，假設θ1<θ2，第一整流周期LED點亮的時間比第二整流周期LED點亮的時間較長，所以第一整流周期LED的亮度比第二整流周期LED的亮度較亮；同理，第三整流周期LED的亮度也比第二整流周期LED的亮度較亮，由此形成了可見的頻閃。

因而現有技術還有待改進和提高。

技術實現要素：

鑑於上述現有技術的不足之處，本實用新型的目的在於提供一種LED可控矽相位控制調光器及其消除頻閃的電路，通過比較相鄰的兩個整流周期的相位調節值，消除了奇數整形周期和偶數整形周期間的亮度差異，無可見頻閃。

為了達到上述目的，本實用新型採取了以下技術方案：

一種LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路，所述電路與LED燈串連接，所述電路包括：

用於對經過了相位調節的交流電進行整流，並給LED燈串供電的整流模塊；

用於比較相鄰的兩個整流周期的相位調節值的大小，通過延長相位調節值小的整流周期中LED燈串的關斷時間，使LED燈串在相位調節值小的整流周期中的關斷時間與相位調節值大的整流周期中的關斷時間一致的消頻閃控制模塊；

所述整流模塊通過消頻閃控制模塊連接LED燈串。

所述的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路中，所述消頻閃控制模塊包括：

用於實時檢測整流模塊的輸出電壓，並比較整流模塊輸出電壓與閾值電壓之間的大小，在整流模塊輸出電壓大於閾值電壓時輸出第一過壓信號給電流控制單元；在整流模塊輸出電壓小於閾值電壓時輸出第二過壓信號給電流控制單元的線電壓檢測單元；所述過壓信號為周期信號；

用於比較相鄰的兩個過壓信號周期中過壓信號為第二過壓信號的持續時間；在第二過壓信號的持續時間較短的過壓信號周期中，通過延長LED燈串的關斷時間，使LED燈串在該過壓信號周期中的關斷時間與相鄰過壓信號周期中的關斷時間一致的電流控制單元；

所述整流模塊的輸出端連接所述線電壓檢測單元的檢測輸入端和LED燈串的正極，所述LED燈串的負極通過所述電流控制單元接地，所述線電壓檢測單元的檢測輸出端連接所述電流控制單元的控制端。

所述的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路中，所述電流控制單元包括：

用於根據邏輯控制器的控制，控制LED燈串電流的通斷的開關子單元；

用於記錄前一過壓信號周期中過壓信號為第二過壓信號的持續時間，記為第一時間；在當前的過壓信號周期中，過壓信號由第一過壓信號變為第二過壓信號時，關斷LED燈串的電流並開始計時；在過壓信號由第二過壓信號變為第一過壓信號時停止計時，得到第二時間，並比較第二時間與第一時間的大小；在第二時間大於等於第一時間時，導通LED燈串的電流，在第二時間小於第一時間時，等待第三時間後導通LED燈串的電流的邏輯控制器；

所述邏輯控制器的輸入端為電流控制單元的控制端，所述邏輯控制器的輸出端連接開關子單元的控制端，所述開關子單元的輸入端連接LED燈串的負極，所述開關子單元的輸出端接地。

所述的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路中，所述第三時間小於或等於第一時間與第二時間之間差值的絕對值。

所述的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路中，所述線電壓檢測單元包括第一電阻、第二電阻、比較器和電源；所述第一電阻的一端為線電壓檢測單元的檢測輸入端、連接整流模塊的輸出端和LED燈串的正極，所述第一電阻的另一端連接比較器的正相輸入端、並通過第二電阻接地，所述電源的正極連接比較器的反相輸入端，所述電源的負極接地，所述比較器的輸出端為線電壓檢測單元的檢測輸出端、連接所述電流控制單元的控制端。

所述的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路中，所述開關子單元包括MOS管，所述MOS管的漏極為開關子單元輸入端、連接LED燈串的負極；所述MOS管的柵極為開關子單元的控制端、連接邏輯控制器的輸出端；所述MOS管的源極為開關子單元的輸出端、接地。

所述的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路中，所述整流模塊包括整流橋，所述整流橋通過消頻閃控制模塊連接LED燈串。

一種LED可控矽相位控制調光器，其特徵在於，包括如上所述的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路。

相較於現有技術，本實用新型提供一種LED可控矽相位控制調光器及其消除頻閃的電路，其中，所述電路包括整流模塊和消頻閃控制模塊。消頻閃控制模塊比較相鄰的兩個整流周期的相位調節值的大小，通過延長相位調節值小的整流周期中LED燈串的關斷時間，使LED燈串在相位調節值小的整流周期中的關斷時間與相位調節值大的整流周期中的關斷時間一致；由此，使得相鄰的整流周期中LED燈串的導通時間都相同，消除了頻閃。

附圖說明

圖1為現有的LED可控矽相位控制調光器中，調光前的線電壓、調光器輸出電壓、整流橋輸出電壓和LED燈的電流的波形圖。

圖2為本實用新型提供的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路的結構框圖。

圖3為本實用新型提供的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路中，整流橋輸出電壓、過壓信號、邏輯控制器的輸出信號的波形圖。

圖4為本實用新型提供的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路的電路圖。

圖5為本實用新型提供的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路中，線電壓檢測單元的電路圖。

圖6為本實用新型提供的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路中，電流控制單元的電路圖。

圖7為本發明提供的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路中，邏輯控制器的結構框圖1。

圖8為本發明提供的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路中，邏輯控制器的結構框圖2。

圖9為本實用新型提供的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的方法的方法流程圖。

具體實施方式

本實用新型提供一種LED可控矽相位控制調光器及其消除頻閃的電路。為使本實用新型的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

本實用新型提供一種LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路，如圖2所示，所述LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路包括整流模塊10和消頻閃控制模塊20。所述整流模塊10的輸入端輸入經過了相位調節的交流電，所述整流模塊10通過消頻閃控制模塊20連接LED燈串30。

所述整流模塊10，用於對經過了相位調節的交流電進行整流，並給LED燈串30供電。本實施例中，所述整流模塊10為整流橋。

所述消頻閃控制模塊20，用於比較相鄰的兩個整流周期的相位調節值（θ1和θ2）的大小，通過延長相位調節值小的整流周期中LED燈串30的關斷時間，使LED燈串30在相位調節值小的整流周期中的關斷時間與相位調節值大的整流周期中的關斷時間一致。由此，使得相鄰的各個整流周期中LED燈串30的導通時間都相同，消除了頻閃。

進一步的，所述消頻閃控制模塊20具體用於，實時檢測整流模塊10的輸出電壓，通過整流模塊的輸出電壓得到相鄰的兩個整流周期各自的相位調節值對應的調節時間；比較相鄰的兩個整流周期的調節時間的長短，在調節時間短的整流周期中，通過延長調節時間短的整流周期中LED燈串30的關斷時間，使LED燈串30在調節時間短的整流周期中的關斷時間與調節時間長的整流周期中的關斷時間一致。所述相位調節值對應的調節時間，就是指圖3中，θ1和θ2對應的時間段。

本實用新型用時間來間接的代表相位調節值，時間更容易檢測，因此提高了調節的準確性。

如圖4所示，所述消頻閃控制模塊20包括線電壓檢測單元210和電流控制單元220。

所述線電壓檢測單元210，用於實時檢測整流模塊10的輸出電壓Vac，並比較整流模塊輸出電壓Vac與閾值電壓Vth之間的大小，在整流模塊輸出電壓Vac大於閾值電壓Vth時輸出第一過壓信號給電流控制單元220；在整流模塊輸出電壓Vac小於閾值電壓Vth時輸出第二過壓信號給電流控制單元220；因為整流模塊輸出電壓Vac為周期性的，其周期為T，故所述過壓信號OVH也是周期信號，具體由第一過壓信號和第二過壓信號組成，其周期同樣為T。所述第一過壓信號為高電平或低電平，第二過壓信號為低電平或高電平，第一過壓信號與第二過壓信號不同。本實施例中，第一過壓信號為高電平，所述第二過壓信號為低電平。所述閾值電壓Vth小於相位調節值對應的電壓，且大於等於LED燈串40的導通電壓，優選的，所述閾值電壓Vth為LED燈串40的導通電壓。由此，可以根據判斷整流模塊10的輸出電壓Vac與閾值電壓Vth的大小來判斷LED燈串40是否點亮。

所述電流控制單元220，用於比較相鄰的兩個過壓信號周期中過壓信號為第二過壓信號的持續時間；在第二過壓信號的持續時間較短的過壓信號周期中，通過延長LED燈串30的關斷時間，使LED燈串30在該過壓信號周期中的關斷時間與相鄰過壓信號周期中的關斷時間一致。

由於頻閃是整流模塊10的輸出電壓的奇數周期和偶數周期的電壓不同導致的，具有周期性。因此，所述電流控制單元220的工作原理還可以通過奇數周期和偶數周期來描述。即所述電流控制單元220，用於比較相鄰的兩個過壓信號周期中過壓信號為第二過壓信號的持續時間；在奇數過壓信號周期的過壓信號為第二過壓信號的持續時間小於偶數過壓信號周期的過壓信號為第二過壓信號的持續時間時，在當前和/或後續的奇數過壓信號周期中通過延長LED燈串30的關斷時間，使LED燈串30在該過壓信號周期中的關斷時間與相鄰過壓信號周期中的關斷時間一致。以及在偶數過壓信號周期的過壓信號為第二過壓信號的持續時間小於奇數過壓信號周期的過壓信號為第二過壓信號的持續時間時，在當前和/或後續的偶數過壓信號周期中通過延長LED燈串30的關斷時間，使LED燈串30在該過壓信號周期中的關斷時間與相鄰過壓信號周期中的關斷時間一致。

所述整流模塊10（整流橋）的輸入端連接交流電提供端，即，所述整流模塊10（整流橋）的輸入端輸入經過了相位調節的交流電AC；所述整流模塊10（整流橋）的輸出端連接所述線電壓檢測單元210的檢測輸入端1和LED燈串30的正極，所述LED燈串30的負極通過所述電流控制單元220接地，所述線電壓檢測單元210的檢測輸出端2連接所述電流控制單元220的控制端。

請參閱圖5，所述線電壓檢測單元210包括第一電阻R1、第二電阻R2、比較器Q1和電源V1；所述第一電阻R1的一端為線電壓檢測單元210的檢測輸入端、連接整流模塊10的輸出端和LED燈串30的正極，所述第一電阻R1的另一端連接比較器Q1的正相輸入端、並通過第二電阻R2接地，所述電源V1的正極連接比較器Q1的反相輸入端，所述電源V1的負極接地，所述比較器Q1的輸出端為線電壓檢測單元210的檢測輸出端、連接所述電流控制單元220的控制端。所述電源V1的電壓就是閾值電壓Vth。

請參閱圖6，所述電流控制單元220包括邏輯控制器221和開關子單元222。所述邏輯控制器221的輸入端為電流控制單元220的控制端，所述邏輯控制器221的輸出端連接開關子單元222的控制端，所述開關子單元222的輸入端連接LED燈串30的負極，所述開關子單元222的輸出端接地。

所述開關子單元222用於根據邏輯控制器221的控制，控制LED燈串電流的通斷，具體的，通過自身的通斷控制LED燈串30電流的通斷，從而調節LED燈串30的亮度。

優選的，所述開關子單元222包括 MOS管M1。所述MOS管的漏極為開關子單元輸入端、連接LED燈串的負極；所述MOS管的柵極為開關子單元的控制端、連接邏輯控制器的輸出端；所述MOS管的源極接地。換而言之，所述邏輯控制器221的輸入端為電流控制單元220的控制端，所述邏輯控制器221的輸出端連接MOS管M1的柵極，所述MOS管M1的漏極連接LED燈串30的負極，所述MOS管M1的源極接地。所述MOS管M1作為開關管使用，本實施例中為NMOS管，控制LED燈串30電流的通斷，從而調節LED燈串30的亮度。當然，所述開關子單元222還可以採用PMOS管、可控矽等其他有開關功能的元器件。

所述邏輯控制器221內置有計時器，所述邏輯控制器221用於記錄前一過壓信號周期中過壓信號OVH為第二過壓信號的持續時間，記為第一時間t1；在當前的過壓信號周期中，過壓信號OVH由第一過壓信號變為第二過壓信號時，關斷LED燈串的電流（輸出低電平信號給MOS管M1的柵極）並清除計時值重新開始計時；在過壓信號OVH由第二過壓信號變為第一過壓信號時，停止計時並記錄計時值，得到第二時間t2，並比較第二時間t2與第一時間t1的大小；在第二時間t2大於等於第一時間t1時，立即導通LED燈串的電流（輸出高電平信號給MOS管M1的柵極），在第二時間t2小於第一時間t1時，等待第三時間t3（讓計時器繼續計時到第三時間）後輸出高電平信號給MOS管M1的柵極（導通LED燈串30的電流）。所述第三時間t3小於或等於第一時間與第二時間之間差值的絕對值。所述第三時間t3等於第一時間與第二時間之間差值的絕對值效果最好，當然，考慮到精度誤差等因素，第三時間t3與所述絕對值存在一定範圍的偏差也應認為是相等。所述邏輯控制器221優選為單片機，如8051單片機。

請參閱圖7，在本實施例中，所述邏輯控制器221包括第一計時器2211、存儲器2212和比較邏輯子單元2213。

所述第一計時器2211，用於記錄前一過壓信號周期中過壓信號OVH為第二過壓信號的持續時間，將其記為第一時間t1並存儲在存儲器2212中。比較邏輯子單元2213則在當前的過壓信號周期中，過壓信號OVH由第一過壓信號變為第二過壓信號時，關斷LED燈串的電流（輸出低電平信號給MOS管M1的柵極）並清除第一計時器2211的計時值，讓第一計時器2211重新開始計時；在過壓信號OVH由第二過壓信號變為第一過壓信號時，停止第一計時器2211的計時。第一計時器2211得到第二時間t2，並將其存儲在存儲器2212中。比較邏輯子單元2213比較第二時間t2與第一時間t1的大小；在第二時間t2大於等於第一時間t1時，立即導通LED燈串的電流，在第二時間t2小於第一時間t1時，等待第三時間t3後輸出高電平信號給MOS管M1的柵極（導通LED燈串30的電流）。

在另一實施例中，所述圖8所示，所述邏輯控制器221除包括第一計時器2211、存儲器2212、比較邏輯子單元2213外，還包括第二計時器2214。所述比較邏輯子單元2213在第二時間t2小於第一時間t1時，啟動第二計時器2214計時，在所述第二計時器2214計時第三時間t3後輸出高電平信號給MOS管M1的柵極（導通LED燈串30的電流）。

結合圖3可更好的進行說明，以圖3中第三個整流周期作為當前周期，已知整流周期為T，Vac從Vth下降到0V的時間Toffset，由三角函數的性質可知：

(t1-Toffset)/T=θ2/180°，(t2-Toffset)/T=θ1/180°；因此對角度的計算可以轉換成對時間的計算。

比較器Q1檢測整流橋輸出電壓Vac大於閾值電壓Vth則輸出的過壓信號OVH為高電平，否則為低電平。邏輯控制器測量相鄰兩個過壓信號周期（T1和T2）的OVH為低的時間分別為t1和t2，邏輯控制器比較本過壓信號周期T2的OVH為低的時間t2與前一過壓信號周期T1的OVH為低的時間t1，如果t2≥t1，則在OVH為高時，邏輯控制器輸出的信號EN為高電平，導通LED燈串，如圖3中的T3周期；否則 t2< t1，則在OVH為高時，邏輯控制器的EN信號保持為低電平，斷開LED燈串，等待t3（t3=t1-t2）的時間後再改變EN信號為高電平，導通LED燈串，如圖3的T2周期。這樣使得前後兩個周期（T1和T2）的燈串點亮的時間相等，即，各個周期內燈串點亮的時間均為T-t1。在相位控制調光器調暗LED燈時，即，控制相位θ變大，本電路可以立即響應；在相位控制調光器調亮LED燈時，即，控制相位θ變小，本電路需要延遲1個整流周期響應，但是1個整流周期的時間不會被人眼捕捉，因此調亮和調暗均不會影響本實用新型消除頻閃的效果。

基於上述實施例中的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路，本實用新型還提供一種LED可控矽相位控制調光器，所述調光器包括PCB板，所述PCB板上設置有上述的消除頻閃的電路。由於所述LED可控矽相位控制調光器的具體原理和詳細技術特徵在上述實施例中已詳細闡述，在此不再贅述。

基於上述實施例中的LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的電路，本實用新型還提供一種LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的方法，請參閱圖7，所述方法包括如下步驟：

S10、整流模塊對經過了相位調節的交流電進行整流，並給LED燈串供電。

S20、消頻閃控制模塊比較相鄰的兩個整流周期的相位調節值的大小，通過延長相位調節值小的整流周期中LED燈串的關斷時間，使LED燈串在相位調節值小的整流周期中的關斷時間與相位調節值大的整流周期中的關斷時間一致。

所述步驟S20具體包括：消頻閃控制模塊實時檢測整流模塊的輸出電壓，通過整流模塊的輸出電壓得到相鄰的兩個整流周期各自的相位調節值對應的調節時間；比較相鄰的兩個整流周期的調節時間的長短，在調節時間短的整流周期中，通過延長調節時間短的整流周期中LED燈串的關斷時間，使LED燈串在調節時間短的整流周期中的關斷時間與調節時間長的整流周期中的關斷時間一致。

進一步的，所述消頻閃控制模塊包括線電壓檢測單元和電流控制單元；所述步驟S20具體包括如下步驟：

S210、線電壓檢測單元實時檢測整流模塊的輸出電壓，並比較整流模塊輸出電壓與閾值電壓之間的大小，在整流模塊輸出電壓大於閾值電壓時輸出第一過壓信號給電流控制單元；在整流模塊輸出電壓小於閾值電壓時輸出第二過壓信號給電流控制單元；所述過壓信號為周期信號。

S220、電流控制單元比較相鄰的兩個過壓信號周期中過壓信號為第二過壓信號的持續時間；在第二過壓信號的持續時間較短的過壓信號周期中，通過延長LED燈串的關斷時間，使LED燈串在該過壓信號周期中的關斷時間與相鄰過壓信號周期中的關斷時間一致。

進一步的，所述步驟S220具體包括：邏輯控制器記錄前一過壓信號周期中過壓信號為第二過壓信號的持續時間，記為第一時間；在當前的過壓信號周期中，過壓信號由第一過壓信號變為第二過壓信號時，關斷LED燈串的電流並開始計時；在過壓信號由第二過壓信號變為第一過壓信號時停止計時，得到第二時間，並比較第二時間與第一時間的大小；在第二時間大於等於第一時間時，導通LED燈串的電流，在第二時間小於第一時間時，等待第三時間後導通LED燈串的電流。

由於所述LED可控矽相位控制調光器消除頻閃的方法的具體原理和詳細技術特徵在上述實施例中已詳細闡述，在此不再贅述。

上述功能模塊的劃分僅用以舉例說明，在實際應用中，可以根據需要將上述功能分配由不同的功能模塊來完成，即劃分成不同的功能模塊，來完成上述描述的全部或部分功能。

可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬於本實用新型所附的權利要求的保護範圍。