一種led燈色彩調節驅動器的製作方法
2023-06-18 20:11:36
專利名稱：一種led燈色彩調節驅動器的製作方法
技術領域：
本發明屬於LED燈控制技術領域，更為具體地講，涉及一種LED燈色彩調節驅動
ο
背景技術：
LED燈作為一種高效益的新光源，由於具有壽命長、能耗低、節能環保等優點，正廣泛應用於商業、工業、道路、廣告燈箱等領域。隨著LED燈的廣泛應用，人們對LED燈的要求也越來越高，形成了從單一的亮度調節到色彩調節的多種控制方式。色彩調節採用的控制方式主要包括模擬方式的線性調光、 數字方式的PWM(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調製)調光。LED燈色彩調節的驅動方面沒有特別限制，以實現功能為主要導向，一般採用共陽極或共陰極的結構，用恆壓方式供電，以PWM信號控制其色彩的變化。但對於光源結構固定的應用場合，主要以每組獨立恆流的驅動方式，以PWM控制其色彩變化。對於PWM信號控制進行調色彩的LED燈來說，為避免功率峰值疊加帶來的電源轉換器過載的問題，通常以三種色彩的LED光源模組單獨工作時的最大功率之和作為LED燈電源轉換器的功率。但LED燈的實際功耗最大值只有電源轉換器功率的三分之一左右，這樣電源轉換器功率配置以三種色彩光源模組單獨工作時的功率之和為基準，則會造成配置電源轉換器功率的浪費，同時，也造成電源轉換器體積較大、重量較重，成本相對較高。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種使電源轉換器功率與LED燈實際功耗最大值相當的LED燈色彩調節驅動器。為實現上述目的，本發明LED燈色彩調節驅動器，其特徵在於，包括一時分復用控制模塊，時分復用控制模塊有三個寄存器和通信接口，三個寄存器分別用於存儲紅色、綠色以及藍色光源模組的接通時間，通信接口和調色控制電路連接，接收來自調色控制電路的紅色、綠色以及藍色光源模組的接通時間數據，用於調節並更新三個寄存器存儲的紅色、綠色以及藍色光源模組的接通時間，實現LED燈的色彩調節；有三路光源模組控制信號輸出，分別對應紅色、綠色以及藍色三個色彩的控制；在控制周期內，首先將第一個色彩對應的光源模組控制信號從低電平變為高電平，並維持對應的接通時間，接著，在第一個色彩對應的光源模組控制信號變為低電平後， 將第二個色彩對應的光源模組控制信號從低電平變為高電平，並維持對應的接通時間，最後，在第二個色彩對應的光源模組控制信號變為低電平後，將第三個色彩對應的光源模組控制信號從低電平變為高電平，並維持對應的接通時間；一功率輸出模塊，在某一色彩對應的光源模組控制信號為高電平時，輸出驅動電壓或電流，驅動對應的光源模組發光；時分復用控制模塊、功率輸出模塊都與電源轉換器連接，電源轉換器為時分復用控制模塊、功率輸出模塊提供直流電源。本發明目的是這樣實現的本發明LED燈色彩調節驅動器通過時分復用控制模塊，將三個色彩對應的光源模組控制信號在時間進行分割，使它們在任何一個時刻，至多有一個處於高電平，功率輸出模塊至多一路輸出驅動電壓或電流，驅動對應的光源模組發光，這樣將電源轉換器提供的電能依次在不同時間段分配給不同的支路使用，就不存在功率峰值疊加帶來的電源轉換器過載的問題，因而電源轉換器功率配置可減小為現有技術的三分之一。電源轉換器功率的減小，意味著其體積和重量都減小，因而節省了 LED燈的成本。
圖1是本發明LED燈色彩調節驅動器一種具體實施方式
原理圖；圖2是圖1所示的時分復用控制模塊一種具體實施方式
原理圖；圖3是圖1所示的功率輸出模塊一種具體實施方式
原理框圖；圖4是圖1所示的功率輸出模塊另一種具體實施方式
原理框圖；圖5是光源模組控制信號在不同的色彩狀態下一具體實例的時序圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行描述，以便本領域的技術人員更好地理解本發明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許會淡化本發明的主要內容時，這些描述在這裡將被忽略。圖1是本發明LED燈色彩調節驅動器一種具體實施方式
原理圖。在本實施例中，如圖1所示，LED燈色彩調節驅動器2包括時分復用控制模塊201 和功率輸出模塊202。時分復用控制模塊201有三路光源模組控制信號PMW1、PMW2、PMW3輸出，分別對應紅色、綠色以及藍色三個色彩的控制。功率輸出模塊202，在某一色彩對應的光源模組控制信號為高電平時，輸出驅動電壓或電流，驅動對應的光源模組發光。即光源模組控制信號PMWl為高電平時，其輸出驅動電壓或電流，驅動紅色光源模組發光；光源模組控制信號PMW2為高電平時，其輸出驅動電壓或電流，驅動綠色光源模組發光；光源模組控制信號PMW3為高電平時，其輸出驅動電壓或電流，驅動藍色光源模組發光。時分復用控制模塊201、功率輸出模塊202都與電源轉換器1連接，電源轉換器1 為時分復用控制模塊201、功率輸出模塊202提供直流電源。在本實施例中，電源轉換器1 包括AC-DC轉換器101和插頭102 ；插頭102為單相三端插頭，包括火線端L、接地端E、零線端N，通過插頭電源轉換器1與電網連接，獲得交流電源。AC-DC轉換器101將從電網獲得的交流電源轉換為直流電源，並提供給時分復用控制模塊201、功率輸出模塊202。電源轉換器的結構和原理屬於現有技術，在此不再贅述。圖2是圖1所示的時分復用控制模塊一種具體實施方式
原理圖。在本實施例中，如圖2所示，時分復用控制模塊201包括一微處理單元(MCU) 2011 和DC-DC轉換器2012 ；微處理單元2011中有三個寄存器Rl R3和通信接口，在本實施例中，通信接口為DALI接口 (Digital Addressable Lighting Interface，數字可尋址的照明接口)。三個寄存器Rl R3分別用於存儲紅色、綠色以及藍色光源模組的接通時間，通信接口和調色控制電路連接，接收來自調色控制電路的紅色、綠色以及藍色光源模組的接通時間數據DATA，用於調節並更新三個寄存器Rl R3存儲的紅色、綠色以及藍色光源模組的接通時間，實現LED燈的色彩調節。由於在本實施例中，電源轉換器1隻輸出一路電源Vdd，由於其同時需要給功率輸出模塊提供電源，其電壓值較高，因此需要將其降壓，以滿足微處理單元2011所需電源的要求，DC-DC轉換器2012就是將電源Vdd進行降壓，然後輸出作為微處理單元2011的電源。圖3是圖1所示的功率輸出模塊一種具體實施方式
原理框圖。在本實施例中，如圖3所示，功率輸出模塊202包括三個恆流驅動器Ql Q3，所述恆流驅動器Ql Q3均具有PWM調光接口，當某一路光源模組控制信號為高電平時，與之相連接的恆流驅動器有驅動電流輸出，並驅動對應的光源模組發光。另外，恆流驅動器為一個具有開路保護的恆流電源。在控制周期T內，首先將第一個色彩，本實施例中為紅色對應的光源模組控制信號PWMl從低電平變為高電平，並維持對應的接通時間tl，接著，在第一個色彩，即紅色對應的光源模組控制信號PWMl變為低電平後，將第二個色彩，在本實施例中為綠色對應的光源模組控制信號PWM2從低電平變為高電平，並維持對應的接通時間t2，最後，在第二個色彩， 即綠色對應的光源模組控制信號變為低電平後，將第三個色彩，即藍色對應的光源模組控制信號PWM3從低電平變為高電平，並維持對應的接通時間t3。如圖1所示，時分復用控制模塊201輸出高電平不重疊的三路光源模組控制信號 PWMl PWM3信號，光源模組控制信號PWMl為高電平時，恆流驅動器Ql輸出驅動電流驅動紅色光源模組發光；光源模組控制信號PWM2為高電平時，恆流驅動器Q2輸出驅動電流驅動綠色光源模組發光；光源模組控制信號PWM3為高電平時，恆流驅動器Q3輸出驅動電流驅動藍色光源模組發光，從而實現電源輸功率在控制周期T內不同時間段，經由恆流驅動器Ql 分配到紅色光源模組、經由恆流驅動器Q2分配到綠色光源模組、經由恆流驅動器Q3分配到藍色光源模組上。通過設置紅色、綠色以及藍色光源模組的接通時間tl t3，控制光源模組控制信號P麗1、P麗2和P麗3的高電平時間，實現LED燈色彩的調節。在本實施例中，LED燈為一款額定功率為20W調色彩平板燈，光源部分由14串M 顆0. 06W並紅色單粒組成的紅色光源模組、14串對顆0. 06W並綠色單粒組成的綠色光源模組和14串對顆0. 06W並藍色單粒組成的藍色光源模組構成，三個色彩的光源模組各自採用獨立迴路連接。圖4是圖1所示的功率輸出模塊另一種具體實施方式
原理框圖。在本實施例中，如圖3所示，功率輸出模塊202包括一個恆流驅動器2021以及三個開關管Kl K3，恆流驅動器202為一個具有開路保護的恆流電源，三個開關管Kl K3 分別與各自對應色彩的光源模組Dl D3串聯，然後都連接到恆流驅動器2021的輸出端， 三路光源模組控制信號PWM1、PWM2和PWM3分別接到對應色彩的開關管Kl K3的控制端， 當某一路光源模組控制信號為高電平時，與之相連接的開關管導通，恆流驅動器有輸出經過該開關管驅動對應的光源模組發光。這種方式，相對於圖3所示的功率輸出模塊，其只需要一個恆流驅動器，這樣成本大為降低。圖5是光源模組控制信號在不同的色彩狀態下一具體實例的時序圖。在本實施例中，如圖5所示，(a) (b)為光源模組控制信號在不同的色彩狀態， 即白色高亮、包色半亮、紫色高亮、紫色半亮、紅色高亮、紅色半亮下時分復用控制模塊輸出的光源模組控制信號PWMl、PWM2和PWM3信號時序圖。其中，接通時間tl對應光源模組控制信號PWMl高電平時間，接通時間t2對應光源模組控制信號PWM2高電平時間，接通時間 t3對PWM3高電平時間，其中T = 4ms為PWM周期。圖5(a)所示為白色高亮狀態時分復用模塊時序圖，tl = 4/3ms, t2 = 4/3ms, t3 =4/3ms, tl+t2+t3 = T，恆流驅動器Ql Q3輸出功率之和約為20W，紅色光源模組、綠色光源模組和藍色光源模組均以1/3功率工作，每個色彩的光源模組的功耗為6. 67W。圖5(b)所示為白色半亮狀態時分復用模塊時序圖，tl = 2/3ms, t2 = 2/3ms, t3 =2/3ms, tl+t2+t3 = T/2，恆流驅動器Ql Q3輸出功率之和約為10W，紅色光源模組、綠色光源模組和藍色光源模組均以1/6功率工作，每個色彩的光源模組的功耗為3. 33W。此外，在控制時間T內，各個光源模組控制信號PWMl PWM3的高電平之間均勻間隔，這樣可以進一步保持電源轉換器1輸出功率的平穩性。圖5 (c)所示為紫色高亮狀態時分復用模塊時序圖，tl = 2ms, t2 = 0ms, t3 = 2ms, tl+t2+t3 = T，恆流驅動器Q1、Q3輸出功率之和約為20W，紅色光源模組和藍色光源模組均以半功率工作，即功耗均為10W，而綠色光源模組不工作。圖5 (d)所示為紫色半亮狀態時分復用模塊時序圖，tl = lms, t2 = 0ms, t3 = lms, tl+t2 = T/2，恆流驅動器Ql、Q3輸出功率之和約為10W，紅色光源模組和藍色光源模組均以1/4功率工作，即功耗均為5W，而綠色光源模組不工作。圖5(e)所示為紅色高亮狀態時分復用模塊時序圖，tl = 4ms, t2 = 0ms, t3 = 0ms,tl+t2+t3 = T，恆流驅動器Ql輸出功率約為20W，紅色光源模組以全功率工作，即功耗為20W，而綠色光源模組和藍色光源模組不工作。圖5(f)所示為紅色高亮狀態時分復用時序圖，tl = 2ms, t2 = 0ms, t3 = 0ms, tl+t2+t3 = T/2，恆流驅動器Ql輸出功率約10W，紅色光源模組以半功率工作，即功耗為 10W,而綠色光源模組和藍色光源模組不工作。以上給出了 6個色彩調節的實例，其他色彩狀態可以通過調整光源模組控制信號 P麗1、P麗2和P麗3的高電平時間，即改變接通時間tl、t2和t3，控制紅色光源模組、綠色光源模組和藍色光源模組發光功率，從而混色成不同色彩狀態。對於某一色彩的調節，在保持亮度不變的情況下，改變接通時間tl、t2和t3，但tl、t2和t3之和維持一個定值。同時，圖5可以看出，只要LED燈的最大功率確定，每個光源模組的最大功率也就確定，並LED燈的最大功率相同，這是因為單色發光時的最大亮度與三色發光時的最大亮度應當一致，不然色彩調節時，會發生亮度變換。在本實施例中，如果採用傳統的驅動方式，會出現光源模組控制信號P麗1、PWM2 和PWM3均為高電平，功率峰值疊加的情況，此時需要配置60W的電源轉換器。而採用本發明的方案，電源轉換器功率為傳統方案的三分之一。此外，由於不會出現功率峰值疊加的情況，輸出功率也較為平穩。
在本實施例中，如圖5所示，在控制時間T內，各個光源模組控制信號PWMl PWM3 的高電平之間均勻間隔，這樣可以進一步保持電源轉換器1輸出功率的平穩性。本發明所述的光源模組控制信號PWM信號採用正邏輯，以高電平為有效，控制功率輸出模塊輸出，驅動三個色彩的光源模組發光，本發明也可採用採用負邏輯，或正負邏輯混合的方式，實現輸出功率峰值互補的控制。儘管上面對本發明說明性的具體實施方式
進行了描述，以便於本技術領域的技術人員理解本發明，但應該清楚，本發明不限於具體實施方式
的範圍，對本技術領域的普通技術人員來講，只要各種變化在所附的權利要求限定和確定的本發明的精神和範圍內，這些變化是顯而易見的，一切利用本發明構思的發明創造均在保護之列。
權利要求
1.一種LED燈色彩調節驅動器，其特徵在於，包括一時分復用控制模塊，時分復用控制模塊有三個寄存器和通信接口 ；三個寄存器分別用於存儲紅色、綠色以及藍色光源模組的接通時間；通信接口和調色控制電路連接，接收來自調色控制電路的紅色、綠色以及藍色光源模組的接通時間數據，用於調節並更新三個寄存器存儲的紅色、綠色以及藍色光源模組的接通時間，實現LED燈的色彩調節；有三路光源模組控制信號輸出，分別對應紅色、綠色以及藍色三個色彩的控制；在控制周期內，首先將第一個色彩對應的光源模組控制信號從低電平變為高電平，並維持對應的接通時間，接著，在第一個色彩對應的光源模組控制信號變為低電平後，將第二個色彩對應的光源模組控制信號從低電平變為高電平，並維持對應的接通時間，最後，在第二個色彩對應的光源模組控制信號變為低電平後，將第三個色彩對應的光源模組控制信號從低電平變為高電平，並維持對應的接通時間；一功率輸出模塊，在某一色彩對應的光源模組控制信號為高電平時，輸出驅動電壓或電流，驅動對應的光源模組發光；時分復用控制模塊、功率輸出模塊都與電源轉換器連接，電源轉換器為時分復用控制模塊、功率輸出模塊提供直流電源。
2.根據權利要求1所述的LED燈色彩調節驅動器，其特徵在於，所述的通信接口為數字可編址的照明接口。
3.根據權利要求1所述的LED燈色彩調節驅動器，其特徵在於，所述的功率輸出模塊包括三個恆流驅動器，恆流驅動器為一個具有開路保護的恆流電源；當某一光源模組控制信號PWM為高電平時，與之相連接的恆流驅動器有驅動電流輸出，並驅動對應的光源模組發光。
4.根據權利要求1所述的LED燈色彩調節驅動器，其特徵在於，所述的功率輸出模塊包括一個恆流驅動器以及三個開關管；恆流驅動器為一個具有開路保護的恆流電源，三個開關管分別與各自對應色彩的光源模組串聯，然後都連接到恆流驅動器的輸出端，三路光源模組控制信號分別接到對應色彩的開關管的控制端，當某一路光源模組控制信號為高電平時，與之相連接的開關管導通，恆流驅動器有輸出經過該開關管驅動對應的光源模組發光。
5.根據權利要求1所述的LED燈色彩調節驅動器，其特徵在於，所述的色彩調節為改變紅色、綠色以及藍色光源模組的接通時間，但紅色、綠色以及藍色光源模組的接通時間之和維持一個定值。
6.根據權利要求1所述的LED燈色彩調節驅動器，其特徵在於，在控制時間T內，所述的三個色彩對應的光源模組控制信號的高電平之間均勻間隔。
全文摘要
本發明公開了一種LED燈色彩調節驅動器，通過時分復用控制模塊，將三個色彩對應的光源模組控制信號在時間進行分割，使它們在任何一個時刻，至多有一個處於高電平，功率輸出模塊至多一路輸出驅動電壓或電流，驅動對應的光源模組發光，這樣將電源轉換器提供的電能依次在不同時間段分配給不同的支路使用，就不存在功率峰值疊加帶來的電源轉換器過載的問題，因而電源轉換器功率配置可減小為現有技術的三分之一。電源轉換器功率的減小，意味著其體積和重量都減小，因而節省了LED燈的成本。
文檔編號H05B37/02GK102421230SQ20111027276
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者封正勇, 李東明, 龍文濤 申請人:四川新力光源有限公司