一種混色led照明系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混色LED照明系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路連接不同色溫或顏色的至少兩個(gè)LED燈組，且所述驅(qū)動(dòng)電路包括：恒流模塊，用于為所述LED燈組提供恒定的電流；控制模塊，用于根據(jù)目標(biāo)色控制所述恒流模塊輸出的電流，并為每一個(gè)LED燈組產(chǎn)生相應(yīng)占空比的PWM信號(hào)；開關(guān)模塊，用于根據(jù)所述PWM信號(hào)導(dǎo)通或關(guān)閉所述LED燈組的電流。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，該驅(qū)動(dòng)電路有較寬的電壓范圍，而且，大大地降低成本、減少體積。
【專利說明】-種混色LED照明系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種混色LED系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 在全球低碳、綠色、環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)下，隨著LED技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED產(chǎn)品的應(yīng)用 領(lǐng)域逐步拓展，LED照明已廣泛被人們接受。同時(shí)智能照明開始得到重視。作為智能照明 的重要組成部分，混色技術(shù)也逐漸得到應(yīng)用。混色技術(shù)是指通過控制不同色溫（如冷白和 暖白）或顏色（如紅綠藍(lán)）達(dá)到用戶所需要的照明效果，以提高用戶的舒適度。這種根據(jù) 用戶需要，提供無數(shù)種不同照明效果的照明器件是傳統(tǒng)照明設(shè)備所達(dá)不到的。
[0003] 目前，絕大多數(shù)的LED混色是通過恒壓輸出和簡(jiǎn)單的占空比PWM信號(hào)來控制不同 色溫或顏色的LED的輸出比例。目前市場(chǎng)上的LED燈帶就是這種方式。由于LED是二極管， 恒壓輸出不僅無法精確控制LED的光通量，當(dāng)LED發(fā)熱或老化時(shí)，導(dǎo)通電壓會(huì)發(fā)生變化，使 光通量發(fā)生較大偏移，不適合穩(wěn)定的混色。
[0004] Philips第一款Hue系列家居智能照明燈泡于2013年投放市場(chǎng)，可用手機(jī)選取照 片上的任意一種顏色，并使燈泡的照明效果和該顏色同步，混色效果非常精準(zhǔn)，有16萬鐘 顏色之多。該產(chǎn)品迅速被市場(chǎng)接受。但是由于照明驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)業(yè)鏈多為傳統(tǒng)照明方案服務(wù)， Philips只能根據(jù)現(xiàn)有芯片和驅(qū)動(dòng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)混色功能。Philips的混色驅(qū)動(dòng)電路為兩級(jí)， 先產(chǎn)生40V和5V恒壓源，并且不支持功率因數(shù)矯正。5V恒壓源為無線接收和PWM信號(hào)發(fā) 生模塊提供電源，40V恒壓源在通過DC-DC恒壓電路為串行的紅綠藍(lán)（RGB)彩色LED燈組 供電。為了精準(zhǔn)的控制混色，Philips采用的串行LED燈組，其輸出電壓范圍變化很大，從 2v-20v。目前沒有控制芯片可以實(shí)現(xiàn)這樣大的動(dòng)態(tài)范圍。因此，Philips的驅(qū)動(dòng)電路采用 兩級(jí)，復(fù)雜度高，成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述驅(qū)動(dòng)電路無法實(shí)現(xiàn)寬電壓范 圍的缺陷，提供一種混色LED照明系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)電路，能實(shí)現(xiàn)寬電壓范圍。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng) 電路，連接不同色溫或顏色的至少兩個(gè)LED燈組，所述驅(qū)動(dòng)電路包括 ：
[0007] 恒流模塊，用于為所述LED燈組提供恒定的電流；
[0008] 控制模塊，用于根據(jù)目標(biāo)色控制所述恒流模塊輸出的電流，并為每一個(gè)LED燈組 產(chǎn)生相應(yīng)占空比的PWM信號(hào)；
[0009] 開關(guān)模塊，用于根據(jù)每一路PWM信號(hào)導(dǎo)通或關(guān)閉相應(yīng)LED燈組的電流。
[0010] 在本發(fā)明所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路中，所述恒流模塊為所述控制模塊 供電。
[0011] 在本發(fā)明所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路中，所述恒流模塊，還用于使輸出 電流跟隨交流輸入電壓的變化而變化，以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)矯正。
[0012] 在本發(fā)明所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路中，所述至少兩個(gè)LED燈組串聯(lián)，所 述開關(guān)模塊包括至少兩個(gè)開關(guān)，而且，每個(gè)開關(guān)與其中一個(gè)LED燈組并聯(lián)。
[0013] 在本發(fā)明所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路中，所述至少兩個(gè)LED燈組并聯(lián)，所 述開關(guān)模塊包括至少兩個(gè)開關(guān)，而且，每個(gè)開關(guān)與其中一個(gè)LED燈組串聯(lián)。
[0014] 在本發(fā)明所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路中，PWM信號(hào)的相位在PWM周期內(nèi) 對(duì)稱。
[0015] 在本發(fā)明所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路中，所述恒流模塊的輸出端和所述 LED燈組之間連接有電感；和/或
[0016] 所述恒流模塊的輸出端和地之間連接有電容。
[0017] 在本發(fā)明所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路中，所述控制模塊還用于控制恒流 模塊進(jìn)入低電壓輸出狀態(tài)，以關(guān)斷所述LED燈組。
[0018] 在本發(fā)明所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路中，所述驅(qū)動(dòng)電路兼容可控硅調(diào)光 器。
[0019] 本發(fā)明還構(gòu)造一種混色LED照明系統(tǒng)，包括不同色溫或顏色的至少兩個(gè)LED燈組， 所述混色LED照明系統(tǒng)還包括以上任一項(xiàng)驅(qū)動(dòng)電路。
[0020] 實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，使用單級(jí)的恒流模塊為L(zhǎng)ED燈組提供恒定的電流，且該 恒流模塊可根據(jù)控制模塊的控制實(shí)現(xiàn)輸出電流可調(diào)，從而使得該驅(qū)動(dòng)電路有較寬的電壓范 圍，而且，這種驅(qū)動(dòng)電路大大地降低成本、減少體積。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：
[0022] 圖1A、圖1B是本發(fā)明混色LED照明系統(tǒng)實(shí)施例一的邏輯圖；
[0023] 圖2是圖1中各信號(hào)的波形圖；
[0024] 圖3是本發(fā)明混色LED照明系統(tǒng)實(shí)施例二的邏輯圖；
[0025] 圖4A、圖4B是本發(fā)明混色LED照明系統(tǒng)實(shí)施例三的邏輯圖；
[0026] 圖5是本發(fā)明混色LED照明系統(tǒng)實(shí)施例四的邏輯圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 圖1A、圖1B是本發(fā)明混色LED照明系統(tǒng)實(shí)施例一的邏輯圖，該混色LED照明系統(tǒng) 包括整流電路、驅(qū)動(dòng)電路和LED燈組331。整流電路包括EMI濾波器301和二極管整流橋 310,分別用于對(duì)交流輸入電壓進(jìn)行EMI濾波和整流，以轉(zhuǎn)換成直流電壓110。該LED燈組 331包括有紅色LED燈組LED 1、綠色LED燈組LED2和藍(lán)色LED燈組LED3,而且，該三個(gè)LED 燈組串聯(lián)。驅(qū)動(dòng)電路包括恒流模塊120、控制模塊125和開關(guān)模塊135，其中，恒流模塊120 用于為三個(gè)LED燈組331提供恒定的電流，S卩，提供電流為Ιο的恒流源，而且，該恒流模塊 120根據(jù)控制模塊12的控制實(shí)現(xiàn)輸出電流Ιο可調(diào)；控制模塊125用于根據(jù)目標(biāo)色控制恒流 模塊120輸出的電流，并為每一個(gè)LED燈組產(chǎn)生相應(yīng)占空比的PWM信號(hào)。開關(guān)模塊135用 于根據(jù)每一路PWM信號(hào)導(dǎo)通或關(guān)閉相應(yīng)LED燈組的電流。
[0028] 在該實(shí)施例中，三個(gè)LED燈組LED1、LED2、LED3串聯(lián)，開關(guān)模塊135包括三個(gè)開關(guān) ΚΙ、K2、K3,而且，開關(guān)K1與LED燈組LED1并聯(lián)，開關(guān)K2與LED燈組LED2并聯(lián)，開關(guān)K3與 LED燈組LED3并聯(lián)。控制模塊125可將輸出電流控制在三個(gè)LED燈組中需要電流最大的 LED燈組所對(duì)應(yīng)的電流值上，例如，根據(jù)混色要求確定紅色、綠色、藍(lán)色LED燈組LED 1、LED2、 LED3的電流（PWM信號(hào)的占空比）比例為3 :7 :2,則該控制模塊125可將恒流模塊120的輸 出電流調(diào)整為綠色LED燈組LED2所需要的電流。
[0029] 在該實(shí)施例中，由于負(fù)載是在按一定的周期不斷變化的，恒流源在不同的負(fù)載上 所造成的電壓Vo是隨負(fù)載變化而變化的：
[0030] Vo= I o*Rload
[0031] 當(dāng)三個(gè)LED燈組全導(dǎo)通時(shí)，輸出電壓最高，記為Vo_max。當(dāng)只有一個(gè)LED燈組導(dǎo)通 時(shí)，輸出電壓最低，Vo_min。如果每個(gè)LED燈組中LED燈的數(shù)量基本相同，Vo_max:Vo_min 一般至少會(huì)達(dá)到6:1。如果每個(gè)LED燈組中LED燈的數(shù)量不相同，Vo_max: Vo_min比例會(huì)更 高。這個(gè)電壓范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓動(dòng)態(tài)范圍。
[0032] 在該實(shí)施例中，串聯(lián)后的三個(gè)LED燈組LED1、LED2、LED3通過電感L0連接恒流模 塊120的輸出端，電感L0的特性可保證恒流模塊120的輸出電流不會(huì)因?yàn)橛蒔WM信號(hào)控制 的開關(guān)K1、K2、K3的開或關(guān)而產(chǎn)生突變。而且，恒流模塊120的輸出端連接有電容值較大的 電容C0,用于濾除恒流源的紋波。
[0033] 在該實(shí)施例中，結(jié)合圖2, PWM1、PWM2、PWM3分別為控制模塊125所產(chǎn)生的用于控 制紅色、綠色、藍(lán)色LED燈組LED1、LED2、LED3的PWM信號(hào)。以紅色、綠色、藍(lán)色LED燈組的 PWM信號(hào)占空比的比例為3 :7 :2為例，由于綠色LED燈組LED2所需的電流最大，所以控制 模塊125將恒流模塊120的輸出電流控制在綠色LED燈組LED2所需要的電流上。這樣，綠 色LED燈組LED2的P麗信號(hào)恒為0,該綠色LED燈組LED2處于常開狀態(tài)，即恒流模塊的輸 出電流一直流過綠色LED燈組LED2。紅色LED燈組LED1和藍(lán)色LED燈組LED3由其余兩路 PWM信號(hào)控制，而且，這兩路PWM信號(hào)的相位在PWM周期內(nèi)對(duì)稱，相位對(duì)稱是指第一路PWM信 號(hào)的高電位的中心值與第二路PWM信號(hào)的低電位的中心值重合。
[0034] 值得注意的是，當(dāng)某一路燈組短路，電流流過相應(yīng)開關(guān)時(shí)，負(fù)載降低，會(huì)造成LED 燈組上的輸出電壓降低。由于電容C0上的電壓變化緩慢，在這種情況下，電感L0的電流會(huì) 逐漸上升。而當(dāng)某一路燈組開路，電流重新流過LED燈組時(shí)，負(fù)載升高，會(huì)造成LED燈組上 的輸出電壓升高，電感L0的電流會(huì)逐漸下降。
[0035] 在圖2中，1〇表示輸出電流，即電感L0中的電流；Vo為輸出電壓，即LED燈組上的 電壓；Ig為綠色LED燈組LED2的電流；Ir為紅色LED燈組LED1的電流；lb為藍(lán)色LED燈 組LED3的電流。在此應(yīng)用例中，由于綠色LED燈組LED2常開，因此其電流與輸出電流Ιο 一致。每個(gè)PWM周期內(nèi)，輸出電流Ιο的波動(dòng)Λ I與電感L0的電感值L成反比，與PWM信號(hào) 的開關(guān)頻率Fpwm成反比，同時(shí)與輸出電壓的跳動(dòng)幅度Λ Vo成正比。
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路，連接不同色溫或顏色的至少兩個(gè)LED燈組，其特 征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括 ： 恒流模塊，用于為所述LED燈組提供恒定的電流； 控制模塊，用于根據(jù)目標(biāo)色控制所述恒流模塊輸出的電流，并為每一個(gè)LED燈組產(chǎn)生 相應(yīng)占空比的PWM信號(hào)； 開關(guān)模塊，用于根據(jù)每一路PWM信號(hào)導(dǎo)通或關(guān)閉相應(yīng)LED燈組的電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述恒流模塊為 所述控制模塊供電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述恒流模塊， 還用于使輸出電流跟隨交流輸入電壓的變化而變化，以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)矯正。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述至少兩個(gè) LED燈組串聯(lián)，所述開關(guān)模塊包括至少兩個(gè)開關(guān)，而且，每個(gè)開關(guān)與其中一個(gè)LED燈組并聯(lián)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述至少兩個(gè) LED燈組并聯(lián)，所述開關(guān)模塊包括至少兩個(gè)開關(guān)，而且，每個(gè)開關(guān)與其中一個(gè)LED燈組串聯(lián)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述PWM信號(hào)的 相位在PWM周期內(nèi)對(duì)稱。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述恒流模塊的 輸出端和所述LED燈組之間連接有電感；和/或 所述恒流模塊的輸出端和地之間連接有電容。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述控制模塊還 用于控制恒流模塊進(jìn)入低電壓輸出狀態(tài)，以關(guān)斷所述LED燈組。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混色LED照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路兼 容可控娃調(diào)光器。
10. -種混色LED照明系統(tǒng)，包括不同色溫或顏色的至少兩個(gè)LED燈組，其特征在于，所 述混色LED照明系統(tǒng)還包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)驅(qū)動(dòng)電路。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK104053282SQ201410276311
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】葉軍 申請(qǐng)人:深圳普得技術(shù)有限公司