調(diào)節(jié)可調(diào)光led照明系統(tǒng)中的色溫的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可以模擬白熾燈泡的表現(xiàn)的LED照明系統(tǒng)，例如可調(diào)光的LED燈。不同顏色的LED串可以被連接到調(diào)節(jié)LED照明系統(tǒng)所產(chǎn)生的光的總體強(qiáng)度的單個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器的輸出。LED照明系統(tǒng)的顏色可以由電路控制，例如一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)，該電路在LED串之間分配電流以在光強(qiáng)度變化時(shí)改變LED照明系統(tǒng)發(fā)出的光的色溫。
【專利說(shuō)明】調(diào)節(jié)可調(diào)光LED照明系統(tǒng)中的色溫
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所公開(kāi)的實(shí)施例涉及發(fā)光二極管(LED)照明系統(tǒng)，并且更具體地涉及調(diào)節(jié)可調(diào)光LED燈的輸出光強(qiáng)度和色溫。
【背景技術(shù)】
[0002]LED在各種電子應(yīng)用中被采用，例如建筑照明、汽車(chē)頭和尾燈、液晶顯示設(shè)備的背光、閃光燈等。與諸如白熾燈和熒光燈之類的傳統(tǒng)照明源相比，LED具有非常大的優(yōu)勢(shì)，包括更高的效率、更好的方向性、更好的顏色穩(wěn)定性、更高的可靠性、更長(zhǎng)的壽命和更小的尺寸。
[0003]當(dāng)今有很多基于LED的燈可以使用，這些燈被設(shè)計(jì)成白熾燈泡的直接替代品并且可以通過(guò)調(diào)光器開(kāi)關(guān)調(diào)光。當(dāng)白熾燈泡被調(diào)光時(shí)，燈絲溫度降低，隨著其色溫從白色變成黃色并且之后最終變?yōu)槌壬?，?dǎo)致所發(fā)出的光顯得更溫暖。另一方面，LED在被調(diào)光時(shí)通常不改變色溫并且即使是在光強(qiáng)度降低時(shí)也產(chǎn)生相同顏色的光(例如白光)。一些傳統(tǒng)的LED燈試圖通過(guò)混合不同顏色的LED并且在調(diào)光水平提高時(shí)調(diào)節(jié)不同顏色的亮度來(lái)模仿白熾燈泡的光輸出。然而，這些傳統(tǒng)的LED燈使用復(fù)雜的電路來(lái)控制不同的LED顏色，導(dǎo)致LED燈生產(chǎn)成本很昂貴，容易出現(xiàn)故障并且商業(yè)上不可行。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本文所公開(kāi)的實(shí)施例描述了一種可以在不需要很高成本的情況下模擬白熾燈泡的表現(xiàn)的LED照明系統(tǒng)，例如可調(diào)光LED燈。在一個(gè)實(shí)施例中，LED照明系統(tǒng)包括LED驅(qū)動(dòng)器，該LED驅(qū)動(dòng)器被配置為在該LED驅(qū)動(dòng)器的輸出處生成經(jīng)調(diào)節(jié)的電流。第一 LED串被耦合到LED驅(qū)動(dòng)器的輸出并且被配置為基于流經(jīng)第一 LED串的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第一部分發(fā)出第一色溫(例如紅色)的光。第二 LED串被耦合到LED驅(qū)動(dòng)器的輸出并且被配置為基于流經(jīng)第二 LED串的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第二部分發(fā)出第二色溫(例如白色)的光，第二色溫不同于第一色溫。LED照明系統(tǒng)還包括電路，該電路被配置為響應(yīng)于(例如來(lái)自調(diào)光器開(kāi)關(guān)的)指示期望亮度水平的信號(hào)，來(lái)控制經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在流經(jīng)第一 LED串的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第一部分與流經(jīng)第二 LED串的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第二部分之間的分配。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，該電路包括控制器電路，該控制器電路被配置為接收指示期望期望亮度水平的信號(hào)，并且響應(yīng)于指示期望亮度水平的信號(hào)生成至少一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。該電路還包括與第一 LED串串聯(lián)耦合的第一開(kāi)關(guān)，其中第一開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷時(shí)間的占空比響應(yīng)于至少一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)中的第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在流經(jīng)第一 LED串的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第一部分與流經(jīng)第二 LED串的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第二部分之間的分配響應(yīng)于第一開(kāi)關(guān)的占空比。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，LED照明系統(tǒng)中的操作方法被公開(kāi)。指示期望亮度水平的信號(hào)被接收。經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在LED驅(qū)動(dòng)器的輸出處被生成，其中第一 LED串被配置為基于流經(jīng)第一 LED串的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第一部分而發(fā)出第一色溫的光，第二 LED串被配置為基于流經(jīng)第二 LED串的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第二部分而發(fā)出第二色溫的光，第二色溫不同于第一色溫。至少一個(gè)控制信號(hào)響應(yīng)于期望亮度水平而被生成。響應(yīng)于至少一個(gè)控制信號(hào)，在流經(jīng)第一LED串的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第一部分與流經(jīng)第二 LED串的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第二部分之間分配經(jīng)調(diào)節(jié)的電流。
[0007]說(shuō)明書(shū)中所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)不是無(wú)所不包的，并且具體而言，很多附加的特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)在考慮到附圖和說(shuō)明書(shū)的情況下是顯而易見(jiàn)的。此外，應(yīng)當(dāng)注意說(shuō)明書(shū)中所使用的語(yǔ)言主要為了可讀性和指示的目的而被選擇，并非被選擇用來(lái)勾畫(huà)或限定發(fā)明主題。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0008]通過(guò)結(jié)合附圖考慮以下的詳細(xì)描述，本文所公開(kāi)的實(shí)施例的教導(dǎo)可以很容易地被理解。
[0009]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的LED照明系統(tǒng)。
[0010]圖2是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在圖1的LED照明系統(tǒng)的LED串之間的分配的圖。
[0011]圖3是根據(jù)實(shí)施例的圖1的LED照明系統(tǒng)的色度圖。
[0012]圖4是根據(jù)另一實(shí)施例的LED照明系統(tǒng)。
[0013]圖5是根據(jù)又一實(shí)施例的LED照明系統(tǒng)。
[0014]圖6是根據(jù)再一實(shí)施例的LED照明系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]附圖和以下描述僅僅通過(guò)說(shuō)明的方式與各個(gè)實(shí)施例相關(guān)。應(yīng)當(dāng)注意根據(jù)以下討論，本文所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)和方法的替代實(shí)施例將很容易被識(shí)別作為可以在不偏離本文所討論的原理的情況下被使用的可行的替代方式。
[0016]現(xiàn)在將詳細(xì)參考若干實(shí)施例，這些實(shí)施例的示例在附圖中被圖示。應(yīng)當(dāng)注意只要實(shí)踐上可行，相似或相同的標(biāo)號(hào)可以被用在附圖中并且可以指示相似或相同的功能。附圖僅僅為了圖示的目的而示出各個(gè)實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)以下描述將很容易地意識(shí)到在不偏離本文所描述的原理的情況下可以使用本文所圖示的結(jié)構(gòu)和方法的替代實(shí)施例。
[0017]本文所公開(kāi)的實(shí)施例描述了一種LED照明系統(tǒng)，例如可調(diào)光LED燈，該LED照明系統(tǒng)可以在不需要高成本的情況下模擬白熾燈泡的色溫的變化。在一個(gè)實(shí)施例中，不同顏色的LED串可以被耦合到調(diào)節(jié)LED照明系統(tǒng)所產(chǎn)生的光的總體強(qiáng)度的單個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器的輸出。諸如LED控制器和一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)之類的電路被用于將由LED驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的電流在LED串之間分配，以在光強(qiáng)度改變時(shí)改變LED照明系統(tǒng)所發(fā)出的光的總體色溫。
[0018]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的LED照明系統(tǒng)。LED照明系統(tǒng)包括AC電壓源10、調(diào)光器開(kāi)關(guān)12和LED燈16。調(diào)光器開(kāi)關(guān)12接收來(lái)自AC電壓源10的AC電壓并且調(diào)節(jié)AC電壓以生成用于LED燈16的輸入電壓14。調(diào)光器開(kāi)關(guān)12具有可調(diào)節(jié)的調(diào)光水平。調(diào)光器開(kāi)關(guān)根據(jù)可調(diào)節(jié)的調(diào)光水平來(lái)控制輸入電壓14的形狀和/或大小，以使得輸入電壓14的形狀和/或大小代表LED燈16的期望亮度水平。調(diào)光器開(kāi)關(guān)12可以利用前緣或后緣相位角開(kāi)關(guān)或者其它技術(shù)來(lái)產(chǎn)生輸入電壓14。調(diào)光器開(kāi)關(guān)的一些示例有手動(dòng)控制的調(diào)光器開(kāi)關(guān)和當(dāng)周?chē)饬孔兓瘯r(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)光水平的光傳感器。[0019]LED燈16接收輸入電壓14并將輸入電壓14的能量轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光。為了模仿白熾燈泡的性能，光的強(qiáng)度和色溫隨著期望調(diào)光水平的變化而改變。在一個(gè)實(shí)施例中，LED燈16是可以被用作白熾或熒光燈泡的直接替代品的燈具。如圖所示，LED燈16包括橋式整流器102、單個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器110、燈控制器100、三個(gè)LED串190、192、194和開(kāi)關(guān)Sffl0
[0020]橋式整流器102接收輸入電壓14并對(duì)輸入電壓14進(jìn)行整流以生成經(jīng)整流的輸入電壓信號(hào)104。與輸入電壓14類似，經(jīng)整流的輸入電壓信號(hào)104的形狀和/或大小也包括關(guān)于LED燈16的期望亮度水平的信息，該信息對(duì)應(yīng)于由調(diào)光器開(kāi)關(guān)12設(shè)置的期望調(diào)光水平。
[0021]LED驅(qū)動(dòng)器110接收經(jīng)整流的輸入電壓信號(hào)104并在LED驅(qū)動(dòng)器110的輸出處生成經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112。LED驅(qū)動(dòng)器110根據(jù)燈控制器100生成的驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)160來(lái)控制經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的水平。在一個(gè)實(shí)施例中，LED驅(qū)動(dòng)器110是將經(jīng)整流的輸入電壓信號(hào)102轉(zhuǎn)換成經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的開(kāi)關(guān)功率調(diào)節(jié)器。例如，LED驅(qū)動(dòng)器110可以包括被連接到經(jīng)整流的輸入電壓信號(hào)102的升壓級(jí)和被連接到升壓級(jí)的輸出的反激級(jí)以調(diào)節(jié)流經(jīng)LED串的電流。反激級(jí)中的開(kāi)關(guān)的占空比(即接通和關(guān)斷時(shí)間)被驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)160控制以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112。替代地，LED驅(qū)動(dòng)器110可以只包括反激級(jí)，而不包括升壓級(jí)。
[0022]LED串190、192和194都被耦合到LED驅(qū)動(dòng)器110的輸出處。LED串194被耦合在LED驅(qū)動(dòng)器110的輸出與兩個(gè)LED串190和192之間。LED串190和192兩者均通過(guò)LED串194被耦合到LED驅(qū)動(dòng)器110的輸出。因?yàn)長(zhǎng)ED串190、192和194全部被耦合到單個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器110的單個(gè)輸出處并由該單個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)，所以LED燈16的成本可以降低，同時(shí)仍然保持有控制LED燈16產(chǎn)生的光的強(qiáng)度和顏色的能力。
[0023]如圖所示，LED串190包括一個(gè)LED，LED串192包括兩個(gè)LED，并且LED串194包括一個(gè)LED。在其它實(shí)施例中，LED串可以具有與圖1中所示的不同數(shù)目的LED。
[0024]LED串192與開(kāi)關(guān)SWl和LED串190并聯(lián)連接。LED串190和192的分支配置導(dǎo)致由LED驅(qū)動(dòng)器110驅(qū)動(dòng)的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112被分享，以使得經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的一部分流經(jīng)LED串192并且經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的其余部分流經(jīng)LED串190。在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112通過(guò)開(kāi)關(guān)SWl在LED串190和LED串192之間來(lái)回切換，并且所述流經(jīng)給定的LED串的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的一部分指隨時(shí)間推移被切換的流經(jīng)LED串的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的平均量。在一些實(shí)施例中，經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的一部分可以包括全部經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112或者少于全部經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112。
[0025]開(kāi)關(guān)SWl與LED串190串聯(lián)連接但是不與LED串192串聯(lián)連接。當(dāng)開(kāi)關(guān)SWl被關(guān)斷時(shí)，經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112全部流經(jīng)LED串192。當(dāng)開(kāi)關(guān)SWl被接通時(shí)，經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112基本上全部從LED串192上被轉(zhuǎn)移走而流經(jīng)LED串190。這是因?yàn)長(zhǎng)ED串192上的電壓V2變成等于LED串190的單個(gè)LED上的前向電壓降Vl (假設(shè)開(kāi)關(guān)SWl上沒(méi)有電壓降)，其不足以接通LED串192的LED。
[0026]LED串還發(fā)出不同色溫的光。LED串194和192發(fā)出白光而LED串190發(fā)出紅光，紅光具有比白光更低的平均色溫。LED還是電流控制的設(shè)備并且LED燈16所產(chǎn)生的總體色溫可以通過(guò)控制開(kāi)關(guān)SWl的占空比而被調(diào)節(jié)以調(diào)節(jié)經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112在LED串190與LED串192之間的分配。串聯(lián)開(kāi)關(guān)SWl因而被用于在無(wú)需多個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器110的情況下保持對(duì)LED燈16的色溫的控制，這降低了 LED燈16的成本。在其它實(shí)施例中，LED串可以發(fā)出不同于紅色和白色的溫度顏色的光。
[0027]燈控制器100包括控制LED燈16的操作的邏輯部件，并且可以是例如具有用于連接到LED燈16內(nèi)的其它組件的管腳的集成電路(1C)。燈控制器100包括調(diào)光檢測(cè)模塊154、強(qiáng)度控制模塊152和顏色控制模塊156。模塊152，154，156中的每個(gè)模塊可以用硬件電路、處理器或微控制器可執(zhí)行的軟件指令，或者硬件電路和軟件指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0028]調(diào)光檢測(cè)模塊154接收經(jīng)整流的輸入電壓信號(hào)104并根據(jù)經(jīng)整流的輸入電壓104的大小和/或形狀檢測(cè)期望亮度水平。期望亮度水平代表調(diào)光器開(kāi)關(guān)12的調(diào)光水平。然后，調(diào)光檢測(cè)模塊154生成代表目標(biāo)電流水平的目標(biāo)電流信號(hào)150。較高的期望亮度水平導(dǎo)致較高的目標(biāo)電流水平和較亮的光輸出。較低的期望亮度水平導(dǎo)致較低的目標(biāo)電流水平和較暗的光輸出。
[0029]強(qiáng)度控制模塊152接收目標(biāo)電流信號(hào)150并生成驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)160，LED驅(qū)動(dòng)器Iio利用驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)160來(lái)調(diào)節(jié)LED驅(qū)動(dòng)器110的輸出處的電流112的水平。電流112的水平直接影響LED燈16所發(fā)出的光的總體強(qiáng)度。在其中LED驅(qū)動(dòng)器110是開(kāi)關(guān)功率調(diào)節(jié)器的實(shí)施例中，強(qiáng)度控制模塊152可以利用脈沖寬度調(diào)制(PWM)或脈沖頻率調(diào)制(PFM)或PWM和PFM的組合來(lái)改變驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)160的占空比，以調(diào)節(jié)LED驅(qū)動(dòng)器110輸出的電流112的量。
[0030]顏色控制模塊156接收目標(biāo)電流信號(hào)150并且利用目標(biāo)電流水平來(lái)控制LED燈16所發(fā)出的光的色溫。更具體而言，顏色控制模塊150生成開(kāi)關(guān)控制信號(hào)170，該開(kāi)關(guān)控制信號(hào)170控制在其期間開(kāi)關(guān)SWl被接通或關(guān)斷的時(shí)間量的占空比，該占空比進(jìn)而相應(yīng)地控制經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112在LED串190和192之間的分配。顏色控制模塊150在控制開(kāi)關(guān)SWl的占空比時(shí)可以利用PWM或PFM或PWM和PFM的組合。
[0031]當(dāng)目標(biāo)電流水平高時(shí)，顏色控制模塊156降低開(kāi)關(guān)SWl的占空比以增大被提供給白色LED串192的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的百分比。LED燈16因而產(chǎn)生發(fā)白的光，因?yàn)榻?jīng)調(diào)節(jié)的電流112的大部分會(huì)經(jīng)過(guò)白色LED串192。當(dāng)目標(biāo)電流水平低時(shí)，調(diào)光顏色控制器100提高開(kāi)關(guān)SWl的占空比以增大被轉(zhuǎn)移至紅色LED串190的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的百分比。LED燈16因而產(chǎn)生具有發(fā)紅的色調(diào)的光，因?yàn)榻?jīng)調(diào)節(jié)的電流112的大部分會(huì)經(jīng)過(guò)紅色LED串190。
[0032]換言之，通過(guò)開(kāi)關(guān)SWl的占空比控制，顏色控制模塊156和開(kāi)關(guān)SWl控制經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112在第一 LED串與第二 LED串之間的分配，即流經(jīng)LED串190的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的量相對(duì)于流經(jīng)LED串192的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的量。當(dāng)期望亮度水平降低并且經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112減小以對(duì)LED燈16進(jìn)行調(diào)光時(shí)，顏色控制模塊156還通過(guò)將更多的電流轉(zhuǎn)向到LED串190來(lái)調(diào)節(jié)LED燈16的色溫以模擬白熾燈泡的顏色。
[0033]在其它實(shí)施例中，LED串190和192中的LED的顏色可以相反，以使得代替色溫的降低，LED燈16的色溫隨著期望亮度水平的降低而升高。
[0034]圖2是圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在圖1的LED照明系統(tǒng)的LED串之間的分配的圖。該圖的X軸代表調(diào)光器開(kāi)關(guān)12的期望亮度水平。Y軸代表經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在LED串之間的分配。
[0035]當(dāng)期望亮度水平是100%時(shí)，經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的90%流經(jīng)白色LED串192并且該電流的10%流經(jīng)紅色LED串190。當(dāng)期望亮度水平降低至1%時(shí)，經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112在紅色LED串190上的分配增加，而經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112在白色LED串192上的分配減少。經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的這種分配導(dǎo)致隨著期望亮度水平的降低光輸出變得越來(lái)越發(fā)紅。
[0036]圖3是根據(jù)實(shí)施例的圖1的LED照明系統(tǒng)的色度圖。該色度圖包括針對(duì)傳統(tǒng)的白熾燈和LED燈16兩者的顏色響應(yīng)。白熾燈在被調(diào)光時(shí)從色溫A變?yōu)樯珳谺。為了模仿白熾燈的效果，電流在LED串192和194之間的分配可以被調(diào)諧以使得在被調(diào)光時(shí)LED燈16的色溫也是從色溫A變?yōu)樯珳谺。這與即使在被調(diào)光時(shí)也保持為色溫A的傳統(tǒng)LED燈形成對(duì)照。
[0037]如圖3中所示，LED燈16的顏色響應(yīng)近似為線性并且可以不完全遵循白熾燈的非線性顏色響應(yīng)。在其它實(shí)施例中，通過(guò)利用三個(gè)并聯(lián)的不同顏色(例如紅色、綠色和藍(lán)色)的LED串并且按照更接近地模仿白熾燈的顏色響應(yīng)的非線性方式利用不同的開(kāi)關(guān)控制流經(jīng)每個(gè)LED串的電流，LED燈16的顏色響應(yīng)可以與白熾燈的顏色響應(yīng)更接近地匹配。
[0038]圖4是根據(jù)另一實(shí)施例的LED照明系統(tǒng)。圖4的LED照明系統(tǒng)基本上與圖1的LED照明系統(tǒng)相類似，但是現(xiàn)在LED燈16包括三個(gè)電容器Cl、C2和C3。電容器Cl與LED串190并聯(lián)連接。電容器C2與LED串192并聯(lián)連接。電容器C3與LED串194并聯(lián)連接。電容器Cl，C2, C3通過(guò)提供旁路路徑濾出當(dāng)開(kāi)關(guān)SWl從接通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)以及從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻油顟B(tài)時(shí)所發(fā)生的電壓瞬變來(lái)最小化電壓瞬變。LED燈16還包括與LED串192串聯(lián)連接的二極管Dl。二極管Dl的陽(yáng)極被連接到LED串194，并且二極管Dl的陰極被連接到LED串192。二極管Dl防止當(dāng)SWl被接通時(shí)C2中所存儲(chǔ)的電荷通過(guò)LED串190放電。
[0039]圖5是根據(jù)另一實(shí)施例的LED照明系統(tǒng)。圖4的LED照明系統(tǒng)基本上類似于圖1的LED照明系統(tǒng)，只是LED串192只包括單個(gè)LED。結(jié)果，當(dāng)開(kāi)關(guān)SWl被接通時(shí)，LED串190和192分割(split)經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112，而不像其中當(dāng)開(kāi)關(guān)SWl接通時(shí)LED串192被關(guān)斷的圖1的實(shí)施例那樣。經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的一半流經(jīng)LED串190，而經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112的另一半流經(jīng)LED串192。這是因?yàn)殡妷篤l和V2都等于單個(gè)LED上的前向電壓降，這使得兩個(gè)LED串190和192能夠同時(shí)被接通。在其它實(shí)施例中，LED串190和192可以分別具有不止一個(gè)LED，只要兩個(gè)串190和192中的LED的數(shù)目保持相同即可。
[0040]顏色控制模塊156還控制開(kāi)關(guān)控制信號(hào)170的占空比以及開(kāi)關(guān)SWl以控制電流在紅色LED串190和白色LED串192之間的分配。不過(guò)，圖5的LED燈16的顏色響應(yīng)可以不同于圖1的LED燈16的顏色響應(yīng)。因?yàn)楫?dāng)開(kāi)關(guān)SWl接通時(shí)兩個(gè)LED串190和192分享經(jīng)調(diào)節(jié)的電流，所以圖5的LED燈16的總體色溫的降低可能沒(méi)有圖1中的LED燈16那么快。
[0041]圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的LED照明系統(tǒng)。圖6的LED照明系統(tǒng)類似于圖1的LED照明系統(tǒng)，只是現(xiàn)在有三個(gè)LED串190、192和690彼此并聯(lián)連接。LED串190、192和690中的每個(gè)LED串可以發(fā)出不同顏色的光。例如，LED串190可以發(fā)出紅光，LED串192可以發(fā)出綠光，并且LED串690可以發(fā)出藍(lán)光。
[0042]每個(gè)LED串與用于控制經(jīng)調(diào)節(jié)的電流112中流經(jīng)該LED串的一部分的不同的開(kāi)關(guān)Sff串聯(lián)連接。開(kāi)關(guān)SWl被串聯(lián)耦合到LED串190，開(kāi)關(guān)SW2被串聯(lián)耦合到LED串192，而開(kāi)關(guān)SW3被串聯(lián)耦合到LED串690。開(kāi)關(guān)SW1，SW2, SW3中的每個(gè)開(kāi)關(guān)還被直接耦合到LED驅(qū)動(dòng)器110的輸出。
[0043]顏色控制模塊156還生成不同的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)170，670，672以分別控制開(kāi)關(guān)SffI, SW2, SW3的占空比。開(kāi)關(guān)控制信號(hào)170控制開(kāi)關(guān)SWl的開(kāi)/關(guān)占空比，開(kāi)關(guān)控制信號(hào)670控制開(kāi)關(guān)SW2的開(kāi)/關(guān)占空比，并且開(kāi)關(guān)控制信號(hào)672控制開(kāi)關(guān)SW3的開(kāi)/關(guān)占空比。
[0044]使用三個(gè)不同顏色的LED串以及利用開(kāi)關(guān)SW1，SW2, SW3對(duì)流經(jīng)LED串170，670，672中的每個(gè)LED串的電流進(jìn)行獨(dú)立控制允許對(duì)LED燈16所發(fā)出的光的顏色進(jìn)行更通用的控制，因?yàn)槿N不同顏色的光(例如紅、綠和藍(lán))的量可以根據(jù)需要被生成以模仿白熾燈的LED燈104的總體顏色而被調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)期望亮度較高時(shí)，全部三個(gè)開(kāi)關(guān)SW的占空比可以相同，以使得輸出光為白色。當(dāng)期望亮度水平降低時(shí)，顏色控制模塊156可以調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)SW的占空比以使得LED燈16的顏色響應(yīng)匹配如圖3中所示的白熾燈泡的顏色響應(yīng)。
[0045]在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)SW1、SW2和/或SW3可以被稱為電流分配控制電路，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^(guò)阻斷或允許電流流經(jīng)它們相應(yīng)的LED串190、192和690來(lái)控制流至LED串190、192和690中的每個(gè)分支的電流量。
[0046]在閱讀了本公開(kāi)之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解還有用于調(diào)節(jié)可調(diào)光LED照明系統(tǒng)中的顏色輸出的另外的替代設(shè)計(jì)。因而，雖然已經(jīng)圖示和描述了特定的實(shí)施例和應(yīng)用，但是應(yīng)當(dāng)理解本文所討論的實(shí)施例不限于本文所公開(kāi)的精確結(jié)構(gòu)和組件，并且可以在不偏離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下在本文所公開(kāi)的方法和裝置的布置、操作和細(xì)節(jié)方面做出對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的各種修改、改變和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管(LED)照明系統(tǒng)，包括: LED驅(qū)動(dòng)器，被配置為在所述LED驅(qū)動(dòng)器的輸出處生成經(jīng)調(diào)節(jié)的電流； 第一 LED串，被耦合到所述LED驅(qū)動(dòng)器的輸出并且被配置為基于流經(jīng)所述第一 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第一部分而發(fā)出第一色溫的光； 第二 LED串，被耦合到所述LED驅(qū)動(dòng)器的輸出并且被配置為基于流經(jīng)所述第二 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第二部分而發(fā)出第二色溫的光，所述第二色溫不同于所述第一色溫；以及 電路，被配置為響應(yīng)于指示期望亮度水平的信號(hào)來(lái)控制所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在流經(jīng)所述第一 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第一部分與流經(jīng)所述第二 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第二部分之間的分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明系統(tǒng)，其中所述電路被配置為響應(yīng)于所述指示期望亮度水平的信號(hào)而生成驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)，并且所述LED驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)于所述驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的水平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED照明系統(tǒng)，其中所述LED驅(qū)動(dòng)器包括開(kāi)關(guān)功率調(diào)節(jié)器，該開(kāi)關(guān)功率調(diào)節(jié)器包括開(kāi)關(guān)以調(diào)節(jié)所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的水平，并且所述開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的占空比由所述驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明系統(tǒng)，其中所述指示期望亮度水平的信號(hào)由通過(guò)調(diào)光器開(kāi)關(guān)設(shè)置的調(diào)光水平控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明系統(tǒng)，其中由所述第一LED串發(fā)出的光的所述第一色溫低于由所述第二 LED串發(fā)出的光的所述第二色溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明系統(tǒng)，其中由所述第一LED串發(fā)出的光的所述第一色溫基本上為紅色并且由所述第二 LED串發(fā)出的光的所述第二色溫基本上為白色。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明系統(tǒng)，其中所述電路包括: 控制器電路，被配置為接收所述指示期望亮度水平的信號(hào)并且響應(yīng)于所述指示期望亮度水平的信號(hào)而生成至少一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)；以及 與所述第一 LED串串聯(lián)耦合的第一開(kāi)關(guān)，其中所述第一開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷時(shí)間的占空比響應(yīng)于所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)中的第一開(kāi)關(guān)控制信號(hào)， 其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在流經(jīng)所述第一 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第一部分與流經(jīng)所述第二 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第二部分之間的所述分配響應(yīng)于所述第一開(kāi)關(guān)的所述占空比。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED照明系統(tǒng)，其中所述電路包括: 與所述第一 LED串串聯(lián)耦合的第二開(kāi)關(guān)，其中所述第二開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷時(shí)間的占空比響應(yīng)于所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)中的第二開(kāi)關(guān)控制信號(hào)， 其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在流經(jīng)所述第一 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第一部分與流經(jīng)所述第二 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第二部分之間的所述分配響應(yīng)于所述第二開(kāi)關(guān)的所述占空比。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED照明系統(tǒng)，其中所述第二LED串與所述第一 LED串和所述第一開(kāi)關(guān)的組合并聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED照明系統(tǒng)，其中所述第一LED串中的LED的數(shù)目與所述第二 LED串中的LED的數(shù)目不同，并且其中當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)接通時(shí)基本上所有所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流都流經(jīng)所述第一 LED串。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED照明系統(tǒng)，其中所述第一LED串中的LED的數(shù)目與所述第二 LED串中的LED的數(shù)目相等，并且其中當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)接通時(shí)，所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在所述第一 LED串與所述第二 LED串之間分割。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED照明系統(tǒng)，還包括: 被耦合在所述LED驅(qū)動(dòng)器的輸出與所述第一 LED串和所述第二 LED串兩者之間的第三LED 串。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明系統(tǒng)，還包括: 與所述第一 LED串并聯(lián)耦合的第一電容器；以及 與所述第二 LED串并聯(lián)耦合的第二電容器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明系統(tǒng)，其中隨著期望亮度水平降低，所述第一LED串所發(fā)出的光和所述第二 LED串所發(fā)出的光的總體色溫降低。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明系統(tǒng)，其中隨著所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的水平降低，流經(jīng)所述第一 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第一部分相對(duì)于流經(jīng)所述第二 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第二部分增加。
16.一種發(fā)光二極 管(LED)照明系統(tǒng)中的操作方法，該方法包括: 接收指示期望亮度水平的信號(hào)； 在LED驅(qū)動(dòng)器的輸出處生成經(jīng)調(diào)節(jié)的電流，其中第一 LED串被配置為基于流經(jīng)所述第一 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第一部分發(fā)出第一色溫的光，第二 LED串被配置為基于流經(jīng)所述第二 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的第二部分發(fā)出第二色溫的光，所述第二色溫不同于所述第一色溫；以及 響應(yīng)于所述指示期望亮度水平的信號(hào)來(lái)控制所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在流經(jīng)所述第一 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第一部分與流經(jīng)所述第二 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第二部分之間的分配。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括: 響應(yīng)于所述指示期望亮度水平的信號(hào)而生成驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)， 其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的水平響應(yīng)于所述驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)而被調(diào)節(jié)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述LED驅(qū)動(dòng)器包括開(kāi)關(guān)功率調(diào)節(jié)器，該開(kāi)關(guān)功率調(diào)節(jié)器包括開(kāi)關(guān)以調(diào)節(jié)所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的水平，并且所述開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的占空比由所述驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)控制。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述指示期望亮度水平的信號(hào)由通過(guò)調(diào)光器開(kāi)關(guān)設(shè)置的調(diào)光水平控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中由所述第一LED串發(fā)出的光的所述第一色溫低于由所述第二 LED串發(fā)出的光的所述第二色溫。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中由所述第一LED串發(fā)出的光的所述第一色溫基本上為紅色并且由所述第二 LED串發(fā)出的光的所述第二色溫基本上為白色。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中控制所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的分配包括: 響應(yīng)于所述指示期望亮度水平的信號(hào)而生成至少一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)；并且控制與所述第一 LED串串聯(lián)耦合的第一開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的占空比，所述第一開(kāi)關(guān)的所述接通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間響應(yīng)于所述至少一個(gè)控制信號(hào)中的第一控制信號(hào)， 其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在流經(jīng)所述第一 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第一部分與流經(jīng)所述第二 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第二部分之間的分配響應(yīng)于所述第一開(kāi)關(guān)的占空比。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中控制所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的分配包括: 控制與所述第二 LED串串聯(lián)耦合的第二開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的占空比，所述第一開(kāi)關(guān)的所述接通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間響應(yīng)于所述至少一個(gè)控制信號(hào)中的第二控制信號(hào)， 其中所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在流經(jīng)所述第一 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第一部分與流經(jīng)所述第二 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第二部分之間的分配響應(yīng)于所述第二開(kāi)關(guān)的占空比。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第一LED串中的LED的數(shù)目與所述第二 LED串中的LED的數(shù)目不同，并且其中當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)接通時(shí)基本上所有所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流都流經(jīng)所述第一 LED串。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第一LED串中的LED的數(shù)目與所述第二 LED串中的LED的數(shù)目相等，并且其中當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)接通時(shí)，所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流在所述第一LED串與所述第二 LED串之間分割。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中隨著所述期望亮度水平降低，所述第一LED串發(fā)出的光和所述第二 LED串發(fā)出的光的總體色溫降低。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中隨著所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的水平降低，流經(jīng)所述第一 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第一部分相對(duì)于流經(jīng)所述第二 LED串的所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電流的所述第二部分增加。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103974503SQ201410005083
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】嚴(yán)亮, 鄭俊杰 申請(qǐng)人:戴樂(lè)格半導(dǎo)體公司