本實用新型涉及燈具控制技術領域，具體涉及一種燈具控制系統(tǒng)中對LED路燈進行調(diào)光的三合一調(diào)光電路。

背景技術：

路燈，指給道路提供照明功能的燈具，泛指交通照明中路面照明范圍內(nèi)的燈具。隨著科學技術、電子行業(yè)的不斷發(fā)展與進步，對于LED路燈的控制器系統(tǒng)變得越發(fā)復雜，功能也變得越發(fā)多元化。在燈具控制系統(tǒng)中，市電先經(jīng)過功率因素校正單元升壓(PFC升壓)后得到較高的電壓信號，然后通過LLC諧振變換器電路轉(zhuǎn)換成為滿足LED路燈驅(qū)動要求的低壓直流電。在LLC諧振變換器電路的諧振變壓器次級，通常都會接入輸出濾波整流單元，以將諧振變壓器的次級感應電壓進行整流后輸送給LED路燈。而LED路燈得以正常工作的關鍵因素是能夠?qū)崿F(xiàn)恒流驅(qū)動。因此為了穩(wěn)定整流后的直流信號以及為了能夠調(diào)節(jié)輸出的電壓/電流大小，在很多燈具控制系統(tǒng)中設計有輸出電壓/電流調(diào)節(jié)單元。一旦輸出電流偏離了預設電壓/電流值，該調(diào)節(jié)單元便會通過反饋使得LLC諧振變換器電路對其進行調(diào)節(jié)實現(xiàn)恒流恒壓。

在此基礎上，在一些LED路燈控制中，通常還會增加調(diào)光電路以實現(xiàn)對LED路燈的亮度進行調(diào)節(jié)。現(xiàn)在的調(diào)光電路有多種，調(diào)光模式也有很多，但要么是電路設計復雜，要么就是調(diào)光模式單一。電路復雜的調(diào)光設計不僅增加了整個LED燈具控制系統(tǒng)的復雜程度，而且一旦出現(xiàn)故障，檢測起來也比較麻煩。而調(diào)光模式單一的調(diào)光設計，雖然電路簡化得多，但是選擇性不多，給用戶體驗帶來了很大的局限性。關鍵的是，在一些調(diào)光模式電路中，常會出現(xiàn)路燈功率超出額定值的情況，嚴重縮短了路燈的使用壽命。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中所存在的不足，本實用新型提供了一種燈具控制系統(tǒng)中的LED三合一調(diào)光電路，該電路能夠適用于三種調(diào)光模式，而且簡化了電路設計，運行效果良好。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下的技術方案：

一種燈具控制系統(tǒng)中的LED三合一調(diào)光電路，所述燈具控制系統(tǒng)包括用于對燈具電流大小進行調(diào)節(jié)的輸出電流調(diào)節(jié)單元，所述三合一調(diào)光電路包括：

由運算放大器U107D構成的電壓跟隨模塊；

所述運算放大器U107D的信號輸出端通過二極管D300連接至電流基準分壓電阻，并通過電流基準分壓電阻連接至輸出電流調(diào)節(jié)單元；

所述運算放大器U107D的同相輸入端通過電阻R310連接至二極管D302的陽極，所述二極管D302的陰極與地SGND之間接收外部調(diào)光信號，所述外部調(diào)光信號包括電壓幅值為10V的PWM信號、1-10V電壓信號或10K-100K調(diào)光電阻；其中，

所述二極管D302的陽極通過電阻R308連接至運算放大器U108A的同相輸入端，以將二極管D302的陰極與地SGND之間接入的外部調(diào)光信號作為運算放大器U108A的其中一路同相輸入；所述運算放大器U108A的另一路同相輸入為通過電阻R301連接的基準電壓信號Vref1，所述基準電壓信號Vref1由一個基準電壓生成模塊所生成；所述二極管D302的陽極還通過電阻R309連接至運算放大器U108A的輸出端；所述運算放大器U108A的反相輸入端通過電阻R302接地，且在反相輸入端與輸出端之間還設置有電阻R303；

并且，所述二極管D302的陽極還通過二極管D301、穩(wěn)壓管ZD301接地，二極管D301的陰極與穩(wěn)壓管ZD301的陰極相連，穩(wěn)壓管ZD301的陽極接地。

相比于現(xiàn)有技術，本實用新型具有如下有益效果：

本實用新型提供的LED三合一調(diào)光電路應用到燈具控制系統(tǒng)中，通過對流經(jīng)LED的電流進行調(diào)節(jié)的方式使LED的發(fā)光亮度得到調(diào)節(jié)，輸出電流大(輸出100％)時LED燈具較亮，輸出電流小(輸出10％甚至更低)時LED燈具較暗。該電路之所以取名為“三合一調(diào)光”電路，原因在于其能夠適用于三種調(diào)光模式，即電阻模式、電壓模式和PWM控制模式。因此，選擇性較多。同時還在電壓跟隨模塊的同相輸入側通過設置穩(wěn)壓管的方式，有效避免了燈具功率超額的情況發(fā)生。

附圖說明

圖1為本實用新型所述燈具控制系統(tǒng)的輸出濾波整流單元電路原理圖；

圖2為本實用新型所述燈具控制系統(tǒng)的輸出電流調(diào)節(jié)單元原理圖；

圖3為本實用新型所述燈具控制系統(tǒng)的LED三合一調(diào)光電路原理圖。

具體實施方式

為了使本實用新型實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與作用更加清楚及易于了解，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步闡述：

在介紹本實用新型所述燈具控制系統(tǒng)的三合一調(diào)光電路之前，先簡述一下燈具控制系統(tǒng)的輸出整流濾波單元和輸出電流調(diào)節(jié)單元。

參見圖1，其給出了燈具控制系統(tǒng)的輸出濾波整流單元電路原理圖。從圖1可以看到，所述輸出整流濾波單元的信號輸入端連接至LLC諧振變換器單元的諧振變壓器T1次級繞組，信號輸出端VOUT+、VOUT-連接燈具，即該單元的作用是將諧振變壓器T1的次級感應電壓整流后轉(zhuǎn)換為低壓直流電，輸送給燈具。在圖1中，輸出整流濾波單元是由兩個同步整流芯片TEA1791A構成的兩個同步整流單元，即U101和U102。其中，U101構成的同步整流單元是在諧振變壓器T1感應的交流電的正半周工作，U102構成的同步整流單元是在諧振變壓器T1感應的交流電的負半周工作，以使得諧振變壓器T1感應的交流電的整個周期均有整流輸出。額外的，LLC諧振變換器單元的LC諧振網(wǎng)絡構成于諧振變壓器T1的主繞組pin12-pin13，LC諧振網(wǎng)絡前級連接諧振半橋，諧振半橋通過LLC諧振控制芯片進行控制，因其不屬于本實用新型的發(fā)明點，所以這里不詳細進行介紹，同時也不進行附圖示出。

參見圖2，其給出了燈具控制系統(tǒng)的輸出電流調(diào)節(jié)單元原理圖。該單元是利用輸出電流依次經(jīng)過電流取樣電阻J101(見圖1)后，在地SGND和地SPGND之間產(chǎn)生的電勢差進行電流調(diào)整的。該電勢差的大小△U＝I*J101。在圖2中，運放U107C的同相輸入端10腳設置有電流基準點①，運放U107C的反相輸入端9腳設置有電流基準點②，即設置有兩個電流基準點。電源電壓VCC3是由諧振變壓器T1的次級輔助電源繞組經(jīng)過串穩(wěn)電路所得的。圖1-2中沒有示出次級輔助電源繞組。

由于地SGND與地SPGND之間因電阻J101的存在具有電勢差，因此兩個電流基準點的電壓大小也會存在差異，而且輸出電流越大電勢差就會越明顯，兩個電流基準點的電壓大小也會變得越明顯。根據(jù)兩個電流基準點的電壓大小在運放U107C輸出端輸出相應的電平信號，該電平信號影響著光耦U4的導通程度，即影響著光耦U4向LLC諧振控制芯片反饋的信號。當LLC諧振控制芯片接收到反饋的信號后，便會通過調(diào)整開關頻率，使燈具的電流隨之變化。由此可見，所述輸出電流調(diào)節(jié)單元是從輸出整流濾波單元獲取輸出給燈具的電流信號，并向LLC諧振變換器單元反饋電流調(diào)節(jié)結果。該單元的作用既可用于恒定燈具電流，又可通過可調(diào)電阻SVR1手動調(diào)節(jié)燈具的電流大小。

在上述內(nèi)容的基礎上，本實用新型提出了一種燈具控制系統(tǒng)中的LED三合一調(diào)光電路，參見圖3。該三合一調(diào)光電路包括：由運算放大器U107D構成的電壓跟隨模塊；

所述運算放大器U107D的信號輸出端通過二極管D300連接至電流基準分壓電阻，并通過電流基準分壓電阻連接至輸出電流調(diào)節(jié)單元；運算放大器U107D的同相輸入端通過電阻R310連接至二極管D302的陽極，所述二極管D302的陰極與地SGND之間接收外部調(diào)光信號，所述外部調(diào)光信號包括電壓幅值為10V的PWM信號、1-10V電壓信號或10K-100K調(diào)光電阻；其中，所述二極管D302的陽極通過電阻R308連接至運算放大器U108A的同相輸入端，以將二極管D302的陰極與地SGND之間接入的外部調(diào)光信號作為運算放大器U108A的其中一路同相輸入；所述運算放大器U108A的另一路同相輸入為通過電阻R301連接的基準電壓信號Vref1，所述基準電壓信號Vref1由一個基準電壓生成模塊所生成；所述二極管D302的陽極還通過電阻R309連接至運算放大器U108A的輸出端；所述運算放大器U108A的反相輸入端通過電阻R302接地，且在反相輸入端與輸出端之間還設置有電阻R303；并且，所述二極管D302的陽極還通過二極管D301、穩(wěn)壓管ZD301接地，二極管D301的陰極與穩(wěn)壓管ZD301的陰極相連，穩(wěn)壓管ZD301的陽極接地。

上述方案中，各個元件的優(yōu)選參數(shù)取值按照圖3中的標識進行。其中，電流基準分壓電阻由電阻R307和電阻R146串聯(lián)而成，所述運算放大器U107D的輸出信號依次經(jīng)過電阻R307和電阻R146送入輸出電流調(diào)節(jié)單元的其中一個電流基準點。具體來說，運算放大器U107D的輸出信號是送入到輸出電流調(diào)節(jié)單元的電流基準點①，見圖2。

上述方案中，外部調(diào)光信號包括10V PWM信號、1-10V電壓信號或由10K-100K調(diào)光電阻。因此該三合一調(diào)光電路可適用于PWM調(diào)光模式，也可適用于電壓調(diào)光模式，還可適用于電阻調(diào)光模式。當接入調(diào)光信號時，連接在圖3中的VR1端即可。同時在上述方案中還尤為關鍵的是，在運放U107D同相輸入端的電阻R310還設置有穩(wěn)壓管ZD301，該穩(wěn)壓管ZD301是作為保護器件，避免電流基準分壓電阻端電壓大于10V，以免燈具功率超額。而在穩(wěn)壓管ZD301的陰極與電阻R310之間還連接有二極管D301，其作用是對調(diào)光信號進行反接保護。

本實用新型給出的上述LED三合一調(diào)光電路的工作原理如下：

結合圖3，當VR1端接生成1-10V電壓信號的電壓模式調(diào)光或者生成PWM信號的PWM模式調(diào)光時，運放U108A工作在飽和區(qū)，此時VR1端被鉗位在V，即NetHLG-1電壓為V+0.3，經(jīng)過運放U107D跟隨后，連接電流基準分壓電阻端的電壓為V+0.3。此時，輸出電流調(diào)節(jié)單元的電流基準點①的電壓相應地發(fā)生變化，燈具便可跟隨外加電壓進行調(diào)光。由于PWM信號為方波信號，當其占空比發(fā)生變化時，其電壓有效值V也會發(fā)生變化。這里是利用PWM方波信號的電壓有效值V調(diào)節(jié)來進行燈具調(diào)光的。當電壓模式調(diào)光或PWM模式調(diào)光將電壓調(diào)制到1V，燈具電流以10％輸出，較暗；當電壓模式調(diào)光器或PWM模式調(diào)光器將電壓調(diào)制到10V，燈具電流100％輸出，較亮。

結合圖3，當VR1端接10K-100K調(diào)光電阻時，運放U108A的同相輸入相當于增加了該調(diào)節(jié)電阻，改變了運放正反饋輸入，使運放U108A工作在線性放大區(qū)，因此在經(jīng)過運放U108A后，NetHLG-1電壓將會隨10K-100K呈現(xiàn)1V-10V線性輸出，進而使得連接電流基準分壓電阻端電壓為隨電阻線性變化的1-10V，燈具電流可以10-100％輸出。

上述三種調(diào)光模式中，對于電壓調(diào)光模式和PWM調(diào)光模式而言，運放U108A工作在飽和區(qū)，運放U107D的輸出信號大小取決于VR1端的電壓大小。對于電阻調(diào)光模式，運放U108A起著將電阻信號線性轉(zhuǎn)換為電壓信號并輸入至運放U107D的同相端的作用。

其中，所述基準電壓生成模塊包括：串穩(wěn)單元，其將電源電壓VCC3生成一個穩(wěn)定的供電電壓Vcc1；精密穩(wěn)壓源TL431，其陰極通過電阻R300連接至Vcc1，控制極與陰極短接輸出基準電壓信號Vref1，陽極接地。所述串穩(wěn)單元包括：開關管Q301，其集電極連接至電源電壓VCC3，基極通過穩(wěn)壓管ZD302接地，集電極與基極之間設置有電阻R311，發(fā)射極通過電容C304接地且輸出所述穩(wěn)定的供電電壓Vcc1。因此，基準電壓Vref1為2.5V。其中供電電壓Vcc1為運放U108A供電。以保證運放U108A能夠穩(wěn)定工作。

當VR1端什么調(diào)光都不接時，電源電壓VCC3經(jīng)過Q301和ZD302組成的串穩(wěn)后，生成12.5V的Vcc1電壓。此時U108A輸出10V，U107D的運放輸入為10V，經(jīng)過電壓跟隨后，連接電流基準分壓電阻端的電壓則為10V，燈具滿載100％輸出。

不管是哪種調(diào)光模式，當運放U107D輸出信號施加到電流基準分壓電阻R307、R146上時，由圖2的電路可知，此時會改變輸出電流調(diào)節(jié)單元中電流基準點①的電壓。當運放U107C同相輸入端10腳的電壓(電流基準點①)高于反相輸入端9腳(電流基準點②)時，運放U107C輸出電平偏高，光耦U4導通受到影響；當運放U107C同相輸入端10腳的電壓(電流基準點①)低于反相輸入端9腳(電流基準點②)時，運放U107C輸出電平偏低，光耦U4導通程度加大。而光耦U4的導通程度影響著反饋到LLC諧振控制芯片的電流信號，此時LLC諧振控制芯片便會根據(jù)檢測電流大小對開關頻率進行調(diào)整，使諧振變壓器T次級輸出給LED燈具的電流發(fā)生變化以實現(xiàn)LED調(diào)光。

對于輸出電流調(diào)節(jié)單元而言，在未接入本實用新型所述的三合一調(diào)光電路時，主要用于將LED燈的電流恒定在某一個設定值，當實際電流較設定的電流偏高時，通過光耦U4反饋到LLC諧振控制芯片，進而控制實際電流降低接近設定值；反之同理。因此未接入三合一調(diào)光電路的輸出電流調(diào)節(jié)單元多數(shù)僅僅只對LED負載電流進行反饋恒流調(diào)節(jié)。而當輸出電流調(diào)節(jié)單元接入了三合一調(diào)光電路后，便可以調(diào)節(jié)LED負載電流的大小，以此實現(xiàn)對LED的調(diào)光。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。