一種基於pfm的無色漂led線性調光系統的製作方法

2023-04-26 15:17:31 1

專利名稱：一種基於pfm的無色漂led線性調光系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體照明技術領域，具體說是一種基於PFM的無色漂LED線性 調光系統。
背景技術：
LED光源與普通光源不一樣，LED的電壓與電流跟亮度不是線性的比例關係，達到 一定的電壓，LED就亮，達到一定的電流，LED就可以達到80%的亮度，通過調電壓和電流是 不能平均的由0-100 %這樣調節亮度的，而且經常改變LED的電流和電壓，對LED壽命有很 大的影響。而且像白光的LED，如果不是在額定的電壓和電流狀態下，LED的色溫會產生變 化，在額定的電壓和電流狀態下，LED會發出很純正的白光，如果你把電壓和電流降低了 ，白 光就會變成發黃或者發灰的白光，這樣調光就沒有任何意義了 。 目前，現有技術中調節LED光強度的方式主要由以下幾種一種是採用通過直接 調節與LED相串聯電阻阻值的模擬調光方式實現LED調光，採用該種方法調節雖然電路結 構簡單、成本低，但是缺點亦非常顯著，在調光時會引起LED色溫改變顏色漂移，第二種是 採用MCU軟體硬體結合的調光方式雖然在調光時不致引起色漂，但每一個像素都需要一個 可控電源流，系統複雜成本較高。 為了增加LED燈的工作穩定性及使用壽命，現有技術中對於LED調光系統有待進 一步提高和改進。

發明內容本實用新型所要解決的問題就是針對現有技術的缺點提供一種調光效果好、工作 穩定的基於PFM的無色漂LED線性調光系統，系統結構簡單，成本低。 為了解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案一種基於PFM的無色漂 LED線性調光系統，其特徵在於包括開關電源模塊，PFM調製模塊及與LED負載串聯的開關 管驅動電路模塊，市電經開關電源模塊恆流輸出驅動LED負載，PFM調製模塊對脈衝頻率調 制進而調節與LED負載串聯的開關管驅動電路模塊開通時間的佔空比，實現對LED無色漂 線性調光。 進一步的，開關管驅動電路模塊中的開關管為金氧半場效電晶體，熱穩定性好，工 作安全區大。 進一步的，開關管驅動電路模塊中的開關管為絕緣柵雙極型電晶體，驅動功率小， 飽和壓降低。 進一步的，所述的PFM調製模塊包括Vcc電源，Vcc電源的第一支路上串聯若干個 電阻後分別比較器A及比較器B連接，比較器A與比較器B另一端分別連接邏輯門，兩個邏 輯門之間首位交錯連接；Vcc電源的第二支路上串聯可調電阻及三極體後與LED負載連接， LED負載的另一端串接電容，第二支路通過三極體及LED負載與第一支路形成迴路。 進一步的，所述的第二支路上串聯有充電電阻對電容進行充電，在電容上串聯有放電電阻。 進一步的，所述的兩個邏輯門分別為連接比較器A的與非門一及連接比較器B的 與非門二。 採用上述技術方案後，本實用新型具有如下優點本實用新型採用比較器、邏輯門 器件、三極體、電阻及電容等基本電子原器件組成的線性調光系統，通過調節可調電阻阻值 改變對電容充放電時間常數，再通過比較器及邏輯門器件輸出脈衝頻率，實現無色漂LED 線性調光，對LED進行亮度的線性調節並且在亮度調節過程中無色差無色溫漂移的功能， 使人們可根據需要隨意地調節LED燈的亮度，既方便了人們的生活又有效地節約了能源； 系統結構簡單，工作穩定，成本低，適用於室內照明、舞檯燈光、建築照明和景觀照明等多個 照明領域。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明

圖1為本實用新型的功能框圖； 圖2為本實用新型PFM調製模塊的電路原理圖； 圖3為本實用新型PFM調製模塊輸出脈衝波形原理圖。
具體實施方式如圖1所示，本實用新型的主要包括開關電源模塊，PFM調製模塊及與LED負載串 聯的開關管驅動電路模塊，市電經開關電源模塊恆流輸出驅動LED負載，PFM調製模塊對 脈衝頻率調製進而調節與LED負載串聯的開關管驅動電路模塊開通時間的佔空比，實現對 LED無色漂線性調光。開關管驅動電路模塊中的開關管為金氧半場效電晶體，熱穩定性好， 工作安全區大，或者採用絕緣柵雙極型電晶體，驅動功率小，飽和壓降低。 如圖2所示，所述的PFM調製模塊所述的PFM調製模塊包括Vcc電源，Vcc電源的 第一支路上串聯若干個電阻後分別比較器A77及比較器B71連接，比較器A77與比較器B71 另一端分別連接邏輯門，兩個邏輯門之間首位交錯連接；Vcc電源的第二支路上串聯可調 電阻及三極體後與LED負載連接，LED負載的另一端串接電容，第二支路通過三極體及LED 負載與第一支路形成迴路。 下面給出上述PFM調製模塊的一種優選電路結構Vcc電源經串聯電阻分壓後一 端接比較器A77的正極，另一端接比較器B71的負極，Vcc電源電壓可以為5V或者3. 3V等， 連接在比較器和電源之間的電阻阻值可以根據實際需要選取，在圖2中選取三個阻值均為 10K的電阻Rl、 R2及R3，以下將僅以圖2為例進行詳細說明 從圖2中可以得出，若將Vcc電源的輸入電壓設為Vcc時，比較器A77的正極電壓
則為2/3Vcc，而比較器B71的負極電壓為1/3Vcc，上面兩個電壓值與接在比較器和電源之
間的電阻阻值選取有關，如若選取不同的電阻對應的電壓值可能會有所改變。 電容電壓在上升期間，當電壓超過2/3Vcc時，比較器A7的負引腳輸入電壓將大於
其正引腳輸入電壓，比較器A7輸出電平為低，與非門一8輸出高電平。而此時，比較器B71
的正引腳電壓為電容電壓大於2/3Vcc，而負引腳電壓為1/3Vcc，使得比較器B71輸出電平
為高。綜上所述Vo輸出電平將為低，與此同時，由於與非門一 8輸出高電平導致電晶體T開通，電容5通過放電電阻43及三極體6進行放電，電容電壓從2/3Vcc開始下降。 電容5的電壓下降期間，在電容5電壓大於l/3Vcc時，比較器B71的正引腳電壓為 電容電壓，而負引腳電壓為1/3Vcc，比較器B71持續輸出電平為高，Vo輸出電平持續為低， 三極體6持續開通，電容5通過放電電阻43及三極體6繼續放電，電容5電壓進一步下降。 當電容5電壓低於l/3Vcc時，比較器B71的正引腳輸入電平為電容電壓而負引腳 電平為1/3Vcc，使得比較器B71輸出電平為低，Vo輸出電平由低電平變成了高電平。此時 比較器A7輸出的是高電平，Vo輸出電平由低電平變成了高電平將使得與非門一8的輸出 由高電平變成低電平，三極體6關斷，電容5進入充電階段，電容電壓從1/3Vcc上升。 電容5電壓上升期間，在電壓低於2/3Vcc時，Vo輸出電平持續為高電平。綜上所 述，Vo輸出電平及電容電壓的波形如圖3所示。 由以上的分析可知，Vo輸出電平為低的時間tl為電容電壓從2/3Vcc經放電電阻 43放電到l/3Vcc所耗時間；Vo輸出電平為高的時間t2為電容電壓由Vcc經過充電電阻42 充進行充電，電容電壓從1/3Vcc上升到2/3Vcc到所經歷時間。 如圖2所示，充電過程是Vcc電源通過充電電阻42和LED負載對電容5進行充 電；而放電過程則是電容5通過放電電阻43和三極體6進行放電。 經過分析，可知充放電時間分別為 式1 :t丄=R丄C ln 2 " 0. 7R丄C 式2 :t2 = R2 C ln 2 " 0. 7R2C 如式1、式2所示，上述兩式中R1為放電迴路中的放電電阻43， R2為充電迴路中 的充電電阻42，若固定放電電阻43值一定，則Vo輸出電平為低的時間便為一定，通過調節 充電電阻42則充電常數發生變化，則Vo輸出電平為高的時間也跟著充電電阻42變化而變 化。如式3所示，同時，信號頻率發生了變化，更為重要的是高電平的佔空比也將發生變化， 從而通過調節可調電阻成功實現了通過調節PFM調製模塊的可調電阻實現脈衝頻率調製 進而調節脈衝波的佔空比，最終實現了基於PFM無色漂LED線性調光系統。
式3 : f = - -
(A + i 2)C 上述的實施例僅為本實用新型的優選實施例，圖中各元器件參數均可以根據實際 需要自行選取，對應不同的參數，只是輸出狀態翻轉的臨界狀態值、充放電時間常數有所改 變，不會影響整個調光系統。
權利要求一種基於PFM的無色漂LED線性調光系統，其特徵在於包括開關電源模塊(1)，PFM調製模塊(2)及與LED負載(4)串聯的開關管驅動電路模塊(3)，市電經開關電源模塊(1)恆流輸出驅動LED負載(4)，PFM調製模塊(2)對脈衝頻率調製進而調節與LED負載(4)串聯的開關管驅動電路模塊(3)開通時間的佔空比，實現對LED無色漂線性調光。
2. 根據權利要求1所述的一種基於PFM的無色漂LED線性調光系統，其特徵在於開 關管驅動電路模塊(3)中的開關管為金氧半場效電晶體。
3. 根據權利要求1所述的一種基於PFM的無色漂LED線性調光系統，其特徵在於開 關管驅動電路模塊(3)中的開關管為絕緣柵雙極型電晶體。
4. 根據權利要求1所述的一種基於PFM的無色漂LED線性調光系統，其特徵在於所 述的PFM調製模塊(2)包括Vcc電源，Vcc電源的第一支路上串聯若干個電阻後分別比較 器A(7)及比較器B(71)連接，比較器A(7)與比較器B(71)另一端分別連接邏輯門，兩個邏 輯門之間首位交錯連接；Vcc電源的第二支路上串聯可調電阻(41)及三極體(6)後與LED 負載(4)連接，LED負載(4)的另一端串接電容(5)，第二支路通過三極體(6)及LED負載 (4)與第一支路形成迴路。
5. 根據權利要求4所述的一種基於PFM的無色漂LED線性調光系統，其特徵在於所 述的第二支路上串聯有充電電阻(42)對電容(5)進行充電，在電容(5)上串聯有放電電阻 (43)。
6. 根據權利要求4所述的一種基於PFM的無色漂LED線性調光系統，其特徵在於所 述的兩個邏輯門分別為連接比較器A(7)的與非門一 (8)及連接比較器B(71)的與非門二 (81)。
專利摘要本實用新型公開了一種基於PFM的無色漂LED線性調光系統，包括開關電源模塊，PFM調製模塊及與LED負載串聯的開關管驅動電路模塊，市電經開關電源模塊恆流輸出驅動LED負載，PFM調製模塊對脈衝頻率調製進而調節與LED負載串聯的開關管驅動電路模塊開通時間的佔空比，實現對LED無色漂線性調光。採用比較器、邏輯門器件、三極體、電阻及電容等基本電子原器件組成的線性調光系統實現無色漂LED線性調光，對LED進行亮度的線性調節並且在亮度調節過程中無色差無色溫漂移的功能，使人們可根據需要隨意地調節LED燈的亮度，既方便了人們的生活又有效地節約了能源；系統結構簡單，工作穩定，成本低，適用於室內照明、舞檯燈光、建築照明和景觀照明等多個照明領域。
文檔編號H05B37/02GK201467535SQ20092011932
公開日2010年5月12日 申請日期2009年5月7日 優先權日2009年5月7日
發明者劉卓, 劉印平, 江程, 王亞林, 董學文 申請人:董學文