本發(fā)明涉及一種無線供電led照明系統(tǒng)色彩控制電路及方法，屬于無線供電led燈提供調(diào)色的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

非輻射性磁耦合諧振作為新型無線供電技術(shù)，通過使兩個(gè)相同頻率的諧振物體產(chǎn)生很強(qiáng)的相互耦合，而對周圍非諧振頻率的接受端只有較弱的耦合。磁耦合諧振系統(tǒng)包括發(fā)射諧振線圈、次級(jí)接收諧振線圈和負(fù)載。由于led燈的輸出電壓近似恒定，因此只要控制每一路led燈的接受功率即可獲得不同的工作電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)led燈的調(diào)光。通過控制三基色led中每一路led燈流過的電流即可獲得不同的色彩。

led具有節(jié)能的顯著優(yōu)點(diǎn)，led顏色變化可以美化環(huán)境，無線供電led燈在很多特種場合具有防觸電、防爆等優(yōu)勢。因此我們需要研究基于磁耦合無線供電實(shí)現(xiàn)led顏色變化方法進(jìn)而達(dá)到更智能的照明效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對磁耦合諧振無線供電led照明應(yīng)用場合，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無線供電led照明系統(tǒng)色彩控制電路及方法。本發(fā)明通過pwm技術(shù)控制三個(gè)獨(dú)立的發(fā)射諧振線圈控制三通道led的接收功率，實(shí)現(xiàn)led燈的顏色變化，從而實(shí)現(xiàn)為無線供電led燈提供調(diào)色。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種無線供電led照明系統(tǒng)色彩控制電路，包括控制電路、三通道驅(qū)動(dòng)電路、第一至第三發(fā)射線圈電路、第一至第三接收線圈電路、第一至第三整流電路、第一至第三負(fù)載電路、第一至第三直流電源以及第一至第三開關(guān)管，其中：

控制電路與三通道驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，向三通道驅(qū)動(dòng)電路提供高頻信號(hào)；

三通道驅(qū)動(dòng)電路的三個(gè)輸出通道分別與第一至第三開關(guān)管的柵極連接，分別為每個(gè)開關(guān)管提供高頻工作所需的驅(qū)動(dòng)能力；

第一發(fā)射線圈電路的兩端分別連接第一直流電源的正極、第一開關(guān)管的漏極，第一直流電源的負(fù)極、第一開關(guān)管的源極分別接地；第二發(fā)射線圈電路的兩端分別連接第二直流電源的正極、第二開關(guān)管的漏極，第二直流電源的負(fù)極、第二開關(guān)管的源極分別接地；第三發(fā)射線圈電路的兩端分別連接第三直流電源的正極、第三開關(guān)管的漏極，第三直流電源的負(fù)極、第三開關(guān)管的源極分別接地；

第一接收線圈電路、第一整流電路和第一負(fù)載電路依次連接，第二接收線圈電路、第二整流電路和第二負(fù)載電路依次連接，第三接收線圈電路、第三整流電路和第三負(fù)載電路依次連接；

第一發(fā)射線圈電路中的發(fā)射電感與第一接收線圈電路中的接收電感構(gòu)成一個(gè)空心變壓器，第二發(fā)射線圈電路中的發(fā)射電感與第二接收線圈電路中的接收電感構(gòu)成一個(gè)空心變壓器，第三發(fā)射線圈電路中的發(fā)射電感與第三接收線圈電路中的接收電感構(gòu)成一個(gè)空心變壓器；

第一至第三負(fù)載電路分別為紅、黃、藍(lán)三基色的led燈。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，每個(gè)發(fā)射線圈電路包括一個(gè)發(fā)射電容和一個(gè)發(fā)射電感，發(fā)射電容和發(fā)射電感并聯(lián)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，每個(gè)接收線圈電路包括一個(gè)接收電容和一個(gè)接收電感，接收電容和接收電感并聯(lián)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，每個(gè)所述整流電路包括第一至第四二極管、濾波電感和濾波電容，其中，第一二極管的陽極分別與第二二極管的陰極、接收線圈電路的一端，接收線圈電路的另一端分別與第四二極管的陰極、第三二極管的陽極連接，第二二極管的陽極分別與第四二極管的陽極、濾波電容的一端連接，濾波電容的另一端與濾波電感的一端連接，濾波電感的另一端分別與第三二極管的陰極、第一二極管的陰極連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，每個(gè)負(fù)載電路均為t個(gè)led燈串聯(lián)或并聯(lián)，t為自然數(shù)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，每個(gè)開關(guān)管的工作頻率和與其連接的發(fā)射線圈電路的工作頻率一致。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，每個(gè)發(fā)射線圈電路的諧振頻率點(diǎn)不同。

另一方面，本發(fā)明還提供基于上述無線供電led照明系統(tǒng)色彩控制電路的色彩控制方法，控制電路通過脈沖寬度調(diào)制pwm控制方法分別對三個(gè)發(fā)射線圈電路的輸出功率進(jìn)行控制，三個(gè)接收線圈分別給三個(gè)負(fù)載電路供電；控制電路通過控制每個(gè)發(fā)射線圈電路的輸出功率，來調(diào)整每個(gè)負(fù)載電路的光強(qiáng)；通過調(diào)整三個(gè)負(fù)載電路的光強(qiáng)比例，基于色彩的三基色合成原理，三個(gè)負(fù)載電路的光合成為不同顏色的光，從而實(shí)現(xiàn)led照明系統(tǒng)的色彩控制。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明通過研究將led調(diào)色方案的控制信號(hào)包含在發(fā)射線圈的能量中，無需依賴專門的通信電路即可實(shí)現(xiàn)對led燈動(dòng)態(tài)調(diào)色控制。相比較于二次側(cè)采用獨(dú)立的通信模塊調(diào)光相比，該方案無需地址匹配等繁瑣步驟，方便與數(shù)字化系統(tǒng)接軌，具有很好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是一種無線供電led照明系統(tǒng)色彩控制方法實(shí)現(xiàn)電路框圖。

圖2是一種無線供電led照明系統(tǒng)色彩控制原理框圖。

圖3是一種無線供電led白光功率控制周期方法。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

本方面提供一種無線供電led照明系統(tǒng)色彩控制電路，如圖1所示，包括控制電路、三通道驅(qū)動(dòng)電路、第一至第三發(fā)射線圈電路、第一至第三接收線圈電路、第一至第三整流電路、第一至第三負(fù)載電路、第一至第三直流電源以及第一至第三開關(guān)管?？刂齐娐放c三通道驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，向三通道驅(qū)動(dòng)電路提供高頻信號(hào)；三通道驅(qū)動(dòng)電路的三個(gè)輸出通道分別與第一至第三開關(guān)管的柵極連接，分別為每個(gè)開關(guān)管提供高頻工作所需的驅(qū)動(dòng)能力。第一至第三負(fù)載電路分別為紅、黃、藍(lán)三基色的led燈。

其中，一個(gè)直流電源、一個(gè)開關(guān)管以及一個(gè)發(fā)射線圈電路構(gòu)成一路發(fā)射電路，一個(gè)接受線圈電路、一個(gè)整流電路以及一個(gè)負(fù)載電路構(gòu)成一路接收電路，一路發(fā)射電路對應(yīng)一路接收電路。三路發(fā)射電路的硬件結(jié)構(gòu)相同，僅每一路的線圈諧振頻率點(diǎn)不同，且每一路諧振電路工作時(shí)對其他諧振線圈的影響很小。

本發(fā)明還提供一種無線供電led照明系統(tǒng)色彩控制方法，控制電路通過脈沖寬度調(diào)制pwm控制方法分別對三個(gè)發(fā)射線圈電路的輸出功率進(jìn)行控制，三個(gè)接收線圈分別給三個(gè)負(fù)載電路供電；控制電路通過控制每個(gè)發(fā)射線圈電路的輸出功率，來調(diào)整每個(gè)負(fù)載電路的光強(qiáng)；通過調(diào)整三個(gè)負(fù)載電路的光強(qiáng)比例，基于色彩的三基色合成原理，三個(gè)負(fù)載電路的光合成為不同顏色的光，從而實(shí)現(xiàn)led照明系統(tǒng)的色彩控制。

下面以一路發(fā)射電路及其對應(yīng)的接收電路為例進(jìn)行詳細(xì)闡述：

該發(fā)射電路由直流電源v1、開關(guān)管q1、發(fā)射電感（發(fā)射線圈）l1、發(fā)射電容（發(fā)射線圈諧振電容）c1構(gòu)成，v1的正極分別與c1的一端、l1的一端連接，c1的另一端、l1的另一端分別與q1的漏極連接，q1的柵極與三通道驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)輸出通道連接，v1的負(fù)極、q1的源極分別接地。該發(fā)射電路對應(yīng)的接收電路由接收電感（接收線圈）l2、接收電容（接收線圈諧振電容）c2、整流電路以及發(fā)光二極管led1（紅色）構(gòu)成，其中，整流濾波電路包括二極管d1-d4、濾波電感l(wèi)3、濾波電容c3，l2的一端分別與c2的一端、d1的陽極、d2的陰極連接，l1的另一端分別與c2的另一端、d3的陽極、d4的陰極連接，d1的陰極分別與l3的一端、d3的陰極連接，l3的另一端分別與c3的一端、led1的陽極連接，c3的另一端、d2的陽極、d4的陽極、led1的陰極分別接地。l1和l2構(gòu)成一個(gè)空心變壓器，且l1的電感量、c1的電容量的乘積與l2的電感量、c2的電容量的乘積相同。

以上述的一路發(fā)射電路為例，信號(hào)源輸出高頻信號(hào)周期t給三通道驅(qū)動(dòng)電路，原邊的發(fā)射線圈l1的諧振頻率為，驅(qū)動(dòng)電路接收信號(hào)源輸出的高頻信號(hào)，并為q1提供高頻工作所需的驅(qū)動(dòng)能力，此時(shí)信號(hào)源給q1提供的開關(guān)頻率同樣為。由于在接收端線圈，因此接收線圈l2能夠接收到磁諧振傳遞的有功功率，并經(jīng)整流電路后為負(fù)載led燈提供直流電能。

本發(fā)明中通過pwm控制無線傳輸中發(fā)射線圈的輸出功率，建立基于無線供電三基色led燈調(diào)色計(jì)算模型。利用原邊的控制帶南路控制三個(gè)獨(dú)立的諧振發(fā)射線圈功率，使得三個(gè)獨(dú)立諧振接受線圈分別給三通道led燈供電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三通道顏色合成后的led照明系統(tǒng)不同的色彩轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明中，可以通過pwm定義發(fā)射線圈工作周期t1時(shí)間內(nèi)，控制電路的控制信號(hào)控制開關(guān)管q1的導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)無線電能傳輸?shù)钠骄β士刂啤Ｐ枰⒁獾氖枪β士刂浦芷趖1遠(yuǎn)大于諧振頻率工作周期t。由于每一路led燈的開路電壓近似不變，當(dāng)接受的功率發(fā)生變化，其工作電流也就發(fā)生變化，導(dǎo)致led燈光強(qiáng)發(fā)生變化。

其余兩路發(fā)射電路均如此，只是驅(qū)動(dòng)信號(hào)工作頻率不同，其對應(yīng)相應(yīng)的發(fā)射線圈工作諧振頻率點(diǎn)不同。如圖2所示，給出了三路led控制的原理框圖。

根據(jù)色彩的三基色合成原理，光的顏色由配色方程f=x［r］+y［g］+z［b］決定，代表紅、綠和藍(lán)三基色光混合后可以得到不同的顏色。通過配置3組led燈的不同的亮度比例，就能合成千差萬別的顏色。本發(fā)明中，通過設(shè)置不同顏色的三基色光強(qiáng)的比例，即三基色信號(hào)的不同脈寬的比例，調(diào)節(jié)信號(hào)輸入可合成不同顏色的光。

由于每一路led燈所接受到的平均功率由發(fā)射端決定，因此，通過控制不同脈寬的比例調(diào)節(jié)發(fā)射功率即可調(diào)節(jié)每一路led燈中流過的平均電流，即可實(shí)現(xiàn)不同亮度比例的燈光合成。如圖3所示,為合成白光的三基色信號(hào)波形。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例的具體參數(shù)如下：輸入電壓v1、v2、v3均為24vdc；q1工作頻率為200khz、q2工作頻率為400khz、q1工作頻率為600khz，功率調(diào)節(jié)周期為100hz；開關(guān)管為ipb108n15n3g；整流二極管為byg22d；控制電路采用的芯片為dsptms320f2812；驅(qū)動(dòng)電路采用的芯片為ir2100。

以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。