一種自適應恆功率led燈具及其控制方法

2023-05-24 19:46:26

一種自適應恆功率led燈具及其控制方法
【專利摘要】本發明提供一種自適應恆功率LED燈具及其控制方法，所述LED燈具，包括：固定LED燈串和與所述固定LED燈串相連的可調節的LED燈串；用於檢測LED燈具的輸出功率的功率偵測電路；通過所述功率偵測電路檢測的輸出功率控制調節可調節的LED燈串中開啟和關閉的LED燈珠的數量，以使所述LED燈具保持恆功率輸出的邏輯控制電路；用於提高可調節的LED燈串的調節精度的精度調節電路以及用於判斷LED燈具的電壓和電流是否超出預設值且在超出預設值時進行過壓/過流保護的保護電路。本發明中的LED燈具的恆功率輸出，不需要外加電解電容，結構簡單，而且可以提高恆功率控制的精度。
【專利說明】一種自適應恆功率LED燈具及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及LED【技術領域】，特別是涉及LED燈具的控制【技術領域】，具體為一種自適應恆功率LED燈具及其控制方法。
【背景技術】
[0002]LED自進入照明時代後，由於其具有發光效率高、節能效果明顯、壽命長、無汙染、抗震動等顯著優點，日益受到世界各國的重視。LED燈具的驅動方法根據其自身的伏安特性，也一直在不斷的創新。傳統LED燈具驅動採用恆流電源和恆壓電源，電源成本和價格逐步降低，但與LED燈珠的價格相比降價幅度相差很大，且傳統LED燈具驅動電源中磁性元件和電解電容的使用，嚴重製約了 LED燈具驅動電源的整體壽命和轉換效率，影響了 LED燈具的照明效果，因此開發低成本、高效率、長壽命的新型驅動方案已成為未來LED燈具發展的重點。而驅動電路與LED光源相互結合的光電一體化設計，去除電解電容和磁性元件等影響LED燈具驅動性能的外部離散元件，正成為光電一體化LED燈具驅動電路設計的發展方向。
[0003]LED具有二極體的伏安特性，即在LED兩端施加正嚮導通電壓後，微小的電壓變化即可引起電流的較大變化，例如，當LED的正嚮導通電壓為3.0OV時，流經LED的電流為350mA ;當LED的正嚮導通電壓為3.25V時，流經LED的電流為750mA，由此可知，LED的正嚮導通電壓雖然只變化了 250mV，但流經LED的電流卻增加了大約I倍多；且LED具有較高的負電壓/溫度係數，因此恆壓電源並不能保證LED電流不變，進而影響LED的發光效果，而恆流電源雖能使LED燈具穩定工作，但由於受溫度影響，LED兩端的工作電壓並不相同，LED燈具的功率也就隨之發生變化，因此LED的亮度也不能得到最佳發揮。
[0004]所以，現有的LED燈具的「恆壓」或「恆流」的驅動方法不能有效解決LED功率隨溫度及LED工作電壓變化而帶來的問題，需要提出更好的LED燈具恆定功率控制方法。

【發明內容】

[0005]鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種自適應恆功率LED燈具及其控制方法，用於解決現有技術中不能有效解決LED功率隨溫度及LED工作電壓變化而帶來的問題。
[0006]為實現上述目的及其他相關目的，本發明在一方面提供一種自適應恆功率LED燈具的控制方法，包括:將LED燈具中的LED燈串設置為固定LED燈串和可調節的LED燈串；檢測LED燈具的輸出功率，通過檢測的輸出功率調節可調節的LED燈串中開啟和關閉的LED燈珠的數量，以使所述LED燈具保持恆功率輸出。
[0007]優選地，將可調節的LED燈串連接一個可提高調節精度的精度調節電路。
[0008]優選地，所述精度調節電路的工作電壓為可調節的LED燈串中LED燈珠電壓的一半。
[0009]優選地，在固定LED燈串的輸入端設置用於判斷LED燈具的電壓和電流是否超出預設值且在超出預設值時進行過壓和過流保護的保護電路。
[0010]本發明在另外一方面提供一種自適應恆功率LED燈具，包括:固定LED燈串和與所述固定LED燈串相連的可調節的LED燈串；功率偵測電路，用於檢測LED燈具的輸出功率；邏輯控制電路，與所述功率偵測電路相連，通過所述功率偵測電路檢測的輸出功率控制調節可調節的LED燈串中開啟和關閉的LED燈珠的數量，以使所述LED燈具保持恆功率輸出。
[0011]優選地，還包括與所述可調節的LED燈串相連，用於提高可調節的LED燈串的調節精度的精度調節電路。
[0012]優選地，所述精度調節電路的工作電壓為可調節的LED燈串中LED燈珠電壓的一半。
[0013]優選地，所述精度調節電路通過一個電子開關控制與所述可調節的LED燈串的連接。
[0014]優選地，還包括與所述固定LED燈串的輸入端相連，用於判斷LED燈具的電壓和電流是否超出預設值且在超出預設值時進行過壓/過流保護的保護電路。
[0015]優選地，還包括連接於所述邏輯控制電路和所述可調節的LED燈串之間，用於控制所述可調節的LED燈串中LED燈珠開啟和關閉的電子開關組。
[0016]如上所述，本發明的一種自適應恆功率LED燈具及其控制方法，具有以下有益效果:
[0017]1、可直接將本發明的LED燈具用在直流系統輸出正負母排上或連接在整流橋後端，整流橋後不需要外加電解電容，結構簡單，節約成本，提高可靠性。
[0018]2、本發明中電子開關組中的各電子開關共負極連接，驅動電路設計簡單。
[0019]3、本發明中的LED燈具的恆功率輸出，不受母線電壓的大小影響，所以應用範圍比較廣，而且在電壓過低時可以限流輸出保護。
[0020]4、本發明中具有保護電路，穩定可靠。
[0021]5、本發明中配置精度調節電路，可以提高對LED燈珠電流調節精度，減小調節步長，從而提高恆功率控制的精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1顯示為本發明的一種自適應恆功率LED燈具的結構示意圖。
[0023]圖2顯示為本發明的一種自適應恆功率LED燈具的原理示意圖。
[0024]圖3顯示為本發明的一種自適應恆功率LED燈具的一種控制實現方式。
[0025]圖4顯示為本發明的一種自適應恆功率LED燈具的另外一種控制實現方式。
[0026]元件標號說明
[0027]I LED 燈具
[0028]11保護電路
[0029]12 固定LED燈串
[0030]13可調節的LED燈串
[0031]14邏輯控制電路
[0032]15電子開關組
[0033]16功率偵測電路[0034]17採樣電阻
[0035]18電壓採樣電路
[0036]19電流採樣電路
[0037]110精度調節電路
[0038]111加減電路
[0039]112第一解碼電路
[0040]113第二解碼電路
[0041]114延時電路
【具體實施方式】
[0042]以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0043]請參閱圖1至圖4。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。
[0044]本發明的目的在於提供一種自適應恆功率LED燈具及其控制方法，用於解決現有技術中不能有效解決LED功率隨溫度及LED工作電壓變化而帶來的問題。以下將詳細描述本發明的一種自適應恆功率LED燈具及其控制方法的原理和實施方式，使本領域技術人員不需要創造性勞動即可理解本發明的一種自適應恆功率LED燈具及其控制方法。
[0045]本實施例在一方面提供一種自適應恆功率LED燈具的控制方法，包括:將LED燈具中的LED燈串設置為固定LED燈串和可調節的LED燈串，其中，固定LED燈串中的LED燈珠有若干個，可調節的LED燈串中的LED燈珠有若干個；之後檢測LED燈具的輸出功率，通過檢測的輸出功率調節可調節的LED燈串中開啟和關閉的LED燈珠的數量，以使所述LED燈具保持恆功率輸出。
[0046]將可調節的LED燈串連接一個可提高調節精度的精度調節電路。所述精度調節電路的工作電壓為可調節的LED燈串中LED燈珠電壓的一半。由於所述精度調節電路的工作電壓為燈珠電壓的一半左右，可以實現步長低於一個燈珠壓降的調節，所以本發明可以提高恆功率電路控制的精度。
[0047]在固定LED燈串12的輸入端設置用於判斷LED燈具的電壓和電流是否超出預設值且在超出預設值時進行過壓和過流保護的保護電路。
[0048]為實現上述方法，本實施例在另外一方面提供一種自適應恆功率LED燈具，如圖1和圖2所示，所述LED燈具I包括:保護電路11、固定LED燈串12、可調節的LED燈串13、邏輯控制電路14、電子開關組15、功率偵測電路16、精度調節電路110、電壓採樣電路18以及電流採樣電路19。
[0049]固定LED燈串12和與可調節的LED燈串13相連，其中，固定LED燈串12中的LED燈珠有若干個(圖1和圖2中所示的DM+1，DM+fDM+N)，可調節的LED燈串13中的LED燈珠有若干個((圖1和圖2中所示的D1, D^DmX
[0050]功率偵測電路16用於檢測LED燈具I的輸出功率。功率檢測電路可以檢測LED燈具I輸出功率的變化。
[0051]邏輯控制電路14與所述功率偵測電路16相連，通過所述功率偵測電路16檢測的輸出功率控制調節可調節的LED燈串13中開啟和關閉的LED燈珠的數量，以使所述LED燈具I保持恆功率輸出。邏輯控制電路14可以根據功率檢測電路的檢測結果控制電子開關組15的導通與關斷。
[0052]精度調節電路110與所述可調節的LED燈串13相連，用於提高可調節的LED燈串13的調節精度的。具體地，在本實施例中，所述精度調節電路110的工作電壓為可調節的LED燈串13中LED燈珠電壓的一半。可調節的LED燈串13最小調節步長只能是一個燈珠壓降，本發明中的精度調節電路110，其工作電壓為燈珠電壓的一半左右；可以實現步長低於一個燈珠壓降的調節，提高了恆功率電路控制的精度。所述精度調節電路110通過一個電子開關控制與所述可調節的LED燈串13的連接。
[0053]保護電路11與所述固定LED燈串12的輸入端相連，用於判斷LED燈具I的電壓和電流是否超出預設值且在超出預設值時進行過壓/過流保護。保護電路11可在電路出現異常狀態時保護固定LED燈串12不會受到損害。
[0054]電子開關組15連接於所述邏輯控制電路14和所述可調節的LED燈串13之間，用於控制所述可調節的LED燈串13中LED燈珠開啟和關閉。所以電子開關組15可以點亮或熄滅可調整燈珠。
[0055]上述電路的具體連接關係如下:供電電壓正極與保護電路11第一端相連，保護電路11的第二端與LED固定燈串的正極相連，LED固定燈串的負極與第M個可調整燈珠的正極相連，第M個可調整燈珠的負極與第M-1個燈珠的正極相連，依次類推，直到第一個燈珠的負極與精度調節電路110的第一端相連，精度調節電路110的第二端與採樣電阻17 —端相連，採樣電阻17另一端與供電電壓負極相連。電子開關組15分別與上述M個可調燈珠的正極、精度調節電路110的兩端和邏輯控制電路14相連，邏輯控制電路14與功率偵測電路16相連。
[0056]邏輯控制電路14根據功率偵測電路16輸出的過功率或欠功率信號，通過電子開關控制不同數量的可調整燈珠的點亮或熄滅使LED燈具I的功率處於過功率和欠功率之間。
[0057]具體控制邏輯如下:
[0058]在LED燈具I初始上電時，首先判斷LED燈具I電壓是否處於正常範圍內，如果超出設定值，過壓電路執行過壓保護。電子開關Ql~QM初始狀態為關斷。
[0059]當線路中電壓下降，邏輯控制電路14依次控制可調節燈珠的電子開關Ql~QM閉合，使LED燈具I的功率增加大於設定的下限值。
[0060]當線路中電壓升高時，依次切離開關QM~Q1，使LED燈具I的功率減小小於設定的上限值。
[0061]在整個邏輯控制過程中，優先確定精度調節電路110是否投入電子開關QO的狀態；然後再確定可調節燈珠的電子開關Ql~QM的狀態。例如，當線路中電壓下降時，首先閉合QO ;斷開Q0，閉合Ql ;閉合QO ;斷開Q0，閉合Q2，閉合QO…[0062]功率偵測電路16由電壓信號和電流信號複合運算電路組成，由公式P=U*I可知，其中P為功率，U為電壓，I為電流，當功率恆定時與電壓和電流的關係為一條對數曲線，由於LED燈珠只在特定的電流範圍(如0.3A~0.7A)內工作，所以可以近似為一條直線:h^U+b*〗，其中&和b分別為電壓和電流的係數，可以根據不同燈的規格進行計算。功率偵測電路16與基準電路進行比較，將比較後的結果送給邏輯控制電路14，邏輯控制電路14通過對電子開關組15的控制來實現調節LED燈珠的導通和關斷來實現LED燈具I的恆功率控制。
[0063]本發明通過調整燈具中實際工作的LED數目，利用LED的工作特性使燈具輸出功率穩定在一定的範圍內。為了進一步闡明本發明，下面以一實例進行說明。該實例不是用來限定本發明，僅是本發明的一種應用情況。
[0064]存在精度調節電路110時，電子開關組15中的電子開關Qtl控制精度調節電路110:當電子開關Qtl導通時，精度調節電路110從燈串中切除；當電子開關Qtl截止時，精度調節電路110串入燈串中。
[0065]LED燈串中具有M個可以從燈串中切除的燈珠或燈組，此處M取為16。電子開關組15中的Q1控制燈珠D1，當Q1導通時，燈珠D1從燈串中切除；當Q1截止時，燈珠D1串入燈串中；電子開關組15中的Q2控制燈珠Dp D2，當Q2導通時，燈珠Dp D2從燈串中切除；當Q2截止時，燈珠D2串入燈串中，燈珠D1的工作狀態由Q1確定，依此類推，電子開關組15中的Q16控制燈珠DpD2、……D16。
[0066]電流採樣電路19和電壓採樣電路18將獲取LED燈具I通過的電流、輸入電壓，並輸出電壓、電流信號及過壓、過流保護信號。保護電路11在過壓或過流信號有效時，將LED燈具I關閉進行保護，電流採樣電路19和電壓採樣電路18獲取的電流、電壓信號送給邏輯控制電路14 ;邏輯控制電路14實現LED燈具I的恆功率控制。
[0067]邏輯控制電路14的實現方式一:無精度調節電路110。控制電路的結構如圖3所示，通過功率偵測電路16、邏輯控制電路14、加減電路111、第一解碼電路112以及第二解碼電路113實現。
[0068]功率偵測電路16根據輸入的電壓、電流信號計算出燈具的當前功率P。，然後與功率上限P。、功率下限匕進行比較，輸出欠功率信號LP及過功率信號0P，各數據關係如下:
[0069]預設值:P。>Pl ；
[0070]比較過程:
【權利要求】
1.一種自適應恆功率LED燈具的控制方法，其特徵在於，包括: 將LED燈具中的LED燈串設置為固定LED燈串和可調節的LED燈串； 檢測LED燈具的輸出功率，通過檢測的輸出功率調節可調節的LED燈串中開啟和關閉的LED燈珠的數量，以使所述LED燈具保持恆功率輸出。
2.根據權利要求1所述的自適應恆功率LED燈具的控制方法，其特徵在於，將可調節的LED燈串連接一個可提高調節精度的精度調節電路。
3.根據權利要求2所述的自適應恆功率LED燈具的控制方法，其特徵在於，所述精度調節電路的工作電壓為可調節的LED燈串中LED燈珠電壓的一半。
4.根據權利要求1所述的自適應恆功率LED燈具的控制方法，其特徵在於，在固定LED燈串的輸入端設置用於判斷LED燈具的電壓和電流是否超出預設值且在超出預設值時進行過壓和過流保護的保護電路。
5.一種自適應恆功率LED燈具，其特徵在於，包括: 固定LED燈串和與所述固定LED燈串相連的可調節的LED燈串； 功率偵測電路，用於檢測LED燈具的輸出功率； 邏輯控制電路，與所述功率偵測電路相連，通過所述功率偵測電路檢測的輸出功率控制調節可調節的LED燈串中開啟和關閉的LED燈珠的數量，以使所述LED燈具保持恆功率輸出。
6.根據權利要求5所述的自適應恆功率LED燈具，其特徵在於，還包括與所述可調節的LED燈串相連，用於提高可調節的LED燈串的調節精度的精度調節電路。
7.根據權利要求6所述的自適應恆功率LED燈具，其特徵在於，所述精度調節電路的工作電壓為可調節的LED燈串中LED燈珠電壓的一半。
8.根據權利要求6所述的自適應恆功率LED燈具，其特徵在於，所述精度調節電路通過一個電子開關控制與所述可調節的LED燈串的連接。
9.根據權利要求5所述的自適應恆功率LED燈具，其特徵在於，還包括與所述固定LED燈串的輸入端相連，用於判斷LED燈具的電壓和電流是否超出預設值且在超出預設值時進行過壓/過流保護的保護電路。
10.根據權利要求5所述的自適應恆功率LED燈具，其特徵在於，還包括連接於所述邏輯控制電路和所述可調節的LED燈串之間，用於控制所述可調節的LED燈串中LED燈珠開啟和關閉的電子開關組。
【文檔編號】H05B37/02GK103796395SQ201410056655
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月19日 優先權日:2014年2月19日
【發明者】張銘, 艾祖華, 郭德響, 王守徵 申請人:中達電通股份有限公司