Led調(diào)光器、led調(diào)光方法及l(fā)ed驅(qū)動裝置的制造方法
【專利摘要】本申請公開了LED調(diào)光器、LED調(diào)光方法及LED驅(qū)動裝置。所述LED調(diào)光器包括：過零檢測模塊，用于檢測交流輸入電壓的過零時刻，以產(chǎn)生過零檢測信號；延時模塊，用于根據(jù)過零檢測信號產(chǎn)生啟動信號；調(diào)光數(shù)據(jù)發(fā)生器，用于根據(jù)啟動信號產(chǎn)生單脈沖信號；以及調(diào)制器，用于將交流輸入電壓與單脈沖信號相疊加，從而產(chǎn)生電力載波信號，以控制LED燈的亮度和/或顏色。該調(diào)光器在每個半工頻周期中單脈沖調(diào)制產(chǎn)生電力載波信號，從而可以降低電路成本和提高可靠性。
【專利說明】
LED調(diào)光器、LED調(diào)光方法及LED驅(qū)動裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光源控制技術(shù)，更具體地，涉及用于LED燈的LED調(diào)光器、LED調(diào)光方法及LED驅(qū)動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在發(fā)光二極管(light-emitting d1de ,LED)用于照明領(lǐng)域時，采用LED調(diào)光裝置調(diào)節(jié)亮度以滿足用戶的個性化需求或者根據(jù)環(huán)境需要調(diào)光以降低能耗。采用LED調(diào)光裝置可以調(diào)整LED的亮度和色溫，以達到用戶的需求。
[0003]LED調(diào)光裝置例如采用傳統(tǒng)的可控硅調(diào)光器。然而，可控硅調(diào)光器存在維持電流一致性不一的問題，而且各個國家、各個品牌的產(chǎn)品也存在差異，容易出現(xiàn)調(diào)光器兼容性的問題。此外，在調(diào)光過程中還會出現(xiàn)閃爍等現(xiàn)象。進一步改進的LED調(diào)光裝置采用功率轉(zhuǎn)換模塊提供直流輸出電壓，通過改變流過LED燈的電流實現(xiàn)調(diào)光。功率轉(zhuǎn)換模塊可以適應(yīng)寬范圍的供電電壓并且提供穩(wěn)定的電流，并且可以實現(xiàn)智能調(diào)光，因此已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。
[0004]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LED調(diào)光系統(tǒng)的示意性框圖。該LED調(diào)光系統(tǒng)包括調(diào)光器110、LED驅(qū)動裝置120和LED燈130。調(diào)光器110和LED驅(qū)動裝置120經(jīng)由交流供電線相連接。調(diào)光器110根據(jù)用戶的操作產(chǎn)生電力載波信號。LED燈130作為功率轉(zhuǎn)換模塊的負載，連接在LED驅(qū)動裝置120的兩個輸出端之間。
[0005]LED驅(qū)動裝置120包括整流橋111、功率轉(zhuǎn)換模塊122、解耦模塊123和控制模塊124。該整流橋111從市電電網(wǎng)獲得交流輸入電壓，并且經(jīng)過整流獲得直流母線電壓。功率轉(zhuǎn)換模塊122將直流母線電壓進一步轉(zhuǎn)換成直流輸出電壓。解耦模塊123從直流母線電壓獲得電力載波信號，并且解碼出調(diào)光數(shù)據(jù)信號，控制模塊124根據(jù)調(diào)光數(shù)據(jù)信號進一步產(chǎn)生控制信號。功率轉(zhuǎn)換模塊122在控制信號的控制下調(diào)節(jié)輸出電壓和/或電流。由于輸出電壓和/或電流的變化，LED的亮度、顏色會發(fā)生變化。
[0006]在該LED調(diào)光系統(tǒng)中，調(diào)光器和LED驅(qū)動裝置串聯(lián)連接，并且采用公共的相線和零線供電以及傳輸電力載波信號。由于必須兼顧各個模塊的供電和載波信號傳輸?shù)男枨螅虼?，不論是調(diào)光器還是LED驅(qū)動裝置的電路結(jié)構(gòu)都復(fù)雜化，導(dǎo)致電路成本增加和可靠性變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種調(diào)光器及LED驅(qū)動裝置，在每個半工頻周期中單脈沖調(diào)制產(chǎn)生電力載波信號，從而可以降低電路成本和提高可靠性。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種LED調(diào)光器，其特征在于，包括:調(diào)光數(shù)據(jù)發(fā)生器，用于根據(jù)啟動信號產(chǎn)生單脈沖信號；以及調(diào)制器，用于將交流輸入電壓與單脈沖信號相疊加，從而產(chǎn)生電力載波信號，以控制LED燈的亮度和/或顏色。
[0009]優(yōu)選地，還包括:過零檢測模塊，用于檢測交流輸入電壓的過零時刻，以產(chǎn)生過零檢測信號；以及延時模塊，用于根據(jù)過零檢測信號產(chǎn)生啟動信號。
[0010]優(yōu)選地，所述過零檢測模塊用于檢測所述交流輸入電壓從正電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)樨撾妷褐岛蛷呢撾妷褐缔D(zhuǎn)變?yōu)檎妷褐抵械闹辽僦坏倪^零時刻。
[0011]優(yōu)選地，所述延時模塊在過零時刻之后，延遲預(yù)定時間，將所述啟動信號從無效狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行顟B(tài)。
[0012]優(yōu)選地，所述預(yù)定時間在4/16*T0?7/16*T0的范圍內(nèi)，其中TO為交流輸入電壓的周期。
[0013]優(yōu)選地，所述預(yù)定時間大致為3/8Τ0。
[0014]優(yōu)選地，所述單脈沖信號的電平表征一個數(shù)字值。
[0015]優(yōu)選地，所述調(diào)制器進行幅值調(diào)制。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種LED驅(qū)動裝置，其特征在于，包括:整流橋，用于將交流輸入電壓整流以獲得直流母線電壓;功率轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)直流母線電壓產(chǎn)生直流輸出電壓，從而為LED燈供電;解耦模塊，用于從直流母線電壓獲得電力載波信號，并且解碼出調(diào)光數(shù)據(jù)信號;控制模塊，用于根據(jù)調(diào)光數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生控制信號，從而調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓和/或電流，其中，所述LED驅(qū)動裝置檢測單脈沖信號，以實現(xiàn)電力載波信號的解耦控制。
[0017]優(yōu)選地，所述功率轉(zhuǎn)換模塊是反激式功率變換器。
[0018]優(yōu)選地，所述解耦模塊包括:峰值檢測電路，用于檢測直流母線電壓的峰值，其中所述LED驅(qū)動裝置在檢測到峰值之后，進一步檢測所述單脈沖信號。
[0019]優(yōu)選地，所述解耦模塊包括:高通濾波器，用于從直流母線電壓獲得高頻信號；以及比較器，用于將所述高頻信號與參考電壓相比較，以產(chǎn)生所述調(diào)光數(shù)據(jù)信號。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種LED調(diào)光方法，包括:產(chǎn)生啟動信號;根據(jù)啟動信號產(chǎn)生單脈沖信號；以及將交流輸入電壓與單脈沖信號相疊加，從而產(chǎn)生電力載波信號，以控制LED燈的亮度和/或顏色。
[0021]優(yōu)選地，產(chǎn)生啟動信號包括:檢測交流輸入電壓的過零時刻，以產(chǎn)生過零檢測信號；以及根據(jù)過零檢測信號產(chǎn)生啟動信號。
[0022]優(yōu)選地，檢測交流輸入電壓的過零時刻包括:檢測所述交流輸入電壓從正電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)樨撾妷褐岛蛷呢撾妷褐缔D(zhuǎn)變?yōu)檎妷褐抵械闹辽僦坏倪^零時刻。
[0023]優(yōu)選地，在過零時刻之后，延遲預(yù)定時間，將所述啟動信號從無效狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行顟B(tài)。
[0024]優(yōu)選地，所述預(yù)定時間在4/16*Τ0?7/16*Τ0的范圍內(nèi)，其中TO為交流輸入電壓的周期。
[0025]優(yōu)選地，所述預(yù)定時間大致為3/8Τ0。
[0026]優(yōu)選地，所述單脈沖信號的電平表征一個數(shù)字值。
[0027]優(yōu)選地，通過幅值調(diào)制，產(chǎn)生電力載波信號。
[0028]優(yōu)選地，還包括:根據(jù)直流母線電壓產(chǎn)生直流輸出電壓，從而為LED燈供電；從直流母線電壓獲得電力載波信號，并且解碼出調(diào)光數(shù)據(jù)信號;根據(jù)調(diào)光數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生控制信號；以及根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓和/或電流，從而控制LED燈的亮度和/或色溫。
[0029]根據(jù)本發(fā)明實施例的LED驅(qū)動裝置，采用峰值檢測電路，在直流母線電壓的峰值之后檢測單脈沖信號，即可以實現(xiàn)電力載波信號的解耦控制。因此，LED驅(qū)動裝置無需采用復(fù)雜的數(shù)據(jù)解析模塊解析調(diào)光數(shù)據(jù)信號，從而可以降低電路成本。
[0030]進一步地，由于采用單脈沖調(diào)制，在每個半工頻周期中的僅一個單脈沖寬度的短暫時間內(nèi)，交流輸入電壓用于傳輸信號，在大部分的時間內(nèi)，交流輸入電壓用于為調(diào)光器和LED驅(qū)動裝置供電。因而，該LED調(diào)光系統(tǒng)可以減輕供電對載波信號傳輸?shù)母蓴_，從而提高電路的可靠性。
【附圖說明】
[0031]通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中:
[0032]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LED調(diào)光系統(tǒng)的示意性框圖；
[0033]圖2示出根據(jù)本發(fā)明實施例的LED調(diào)光系統(tǒng)的示意性框圖。
【具體實施方式】
[0034]以下將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明。在各個附圖中，相同的元件采用類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。
[0035]在下文中描述了本發(fā)明的許多特定的細節(jié)，例如器件的結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、處理工藝和技術(shù)，以便更清楚地理解本發(fā)明。但正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細節(jié)來實現(xiàn)本發(fā)明。
[0036]本發(fā)明可以各種形式呈現(xiàn)，以下將描述其中一些示例。
[0037]圖2示出根據(jù)本發(fā)明實施例的LED調(diào)光系統(tǒng)的示意性框圖。
[0038]該LED調(diào)光系統(tǒng)包括調(diào)光器210、LED驅(qū)動裝置220和LED燈230。調(diào)光器210作為主控制器，用于根據(jù)用戶的操作產(chǎn)生電力載波信號，LED驅(qū)動裝置220作為從控制器，用于根據(jù)電力載波信號控制提供給LED燈230的直流輸出電壓。
[0039]調(diào)光器210和LED驅(qū)動裝置220經(jīng)由交流供電線相連接。例如，調(diào)光器210連接至市電電網(wǎng)的相線。LED驅(qū)動裝置220的第一輸入端連接至調(diào)光器210，第二輸入端連接至市電電網(wǎng)的零線。LED燈230作為功率轉(zhuǎn)換模塊的負載，連接在LED驅(qū)動裝置220的第一輸出端和第二輸出端之間。
[0040]LED驅(qū)動裝置220包括整流橋211、功率轉(zhuǎn)換模塊222、解耦模塊223和控制模塊224。[0041 ]整流橋211例如為全橋整流電路，從市電電網(wǎng)獲得交流輸入電壓，經(jīng)過整流獲得直流母線電壓。所述直流母線電壓例如是半工頻周期的直流脈動電壓。功率轉(zhuǎn)換模塊222例如為包含主開關(guān)管的反激式(FLY-BACK)功率變換器，將直流母線電壓進一步轉(zhuǎn)換成直流輸出電壓。
[0042]解耦模塊223例如包括高通濾波器和比較器。高通濾波器從直流母線電壓獲得高頻信號。比較器將所述高頻信號與參考電壓相比較，以產(chǎn)生所述調(diào)光數(shù)據(jù)信號?？刂颇K224根據(jù)調(diào)光數(shù)據(jù)信號進一步產(chǎn)生控制信號，例如脈寬調(diào)制信號。功率轉(zhuǎn)換模塊222在控制信號的控制下調(diào)節(jié)輸出電壓和/或電流。
[0043 ]由于輸出電壓和/或電流的變化，LED燈的亮度、顏色發(fā)生變化，從而實現(xiàn)調(diào)光。
[0044]與圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的LED調(diào)光系統(tǒng)不同，根據(jù)本發(fā)明實施例的LED調(diào)光系統(tǒng)中的調(diào)光器210在每個半工頻周期中單脈沖調(diào)制產(chǎn)生電力載波信號。為此，調(diào)光器210包括過零檢測模塊211、延時模塊212、調(diào)光數(shù)據(jù)發(fā)生器213和調(diào)制器214。
[0045]調(diào)光器210的輸入端連接至相線，輸出端連接至LED驅(qū)動裝置220，從而可以經(jīng)由電力線傳輸調(diào)光數(shù)據(jù)信號。調(diào)光器210接收交流輸入電壓，該交流輸入電壓的頻率例如是50Hz(周期0.02秒)或60Hz (0.017秒)，相應(yīng)的周期為TO。
[0046]過零檢測模塊211針對交流輸入電壓，檢測從負電壓值至正電壓值或者從正電壓值至負電壓值的過零時刻t0，并且產(chǎn)生過零檢測信號。
[0047]延時模塊212接收過零檢測信號并且產(chǎn)生啟動信號。在過零時刻之后延遲預(yù)定時間At。在每個半工頻周期之后，交流輸入電壓的峰值或谷值之后的時刻，啟動信號從無效狀態(tài)轉(zhuǎn)變成有效狀態(tài)。例如，該預(yù)定時間A t為4/16*???7/16*?。優(yōu)選地，該時刻位于交流輸入電壓的正弦波形半高寬的位置附近，相應(yīng)地，該預(yù)定時間A t約為3/8*T0。
[0048]調(diào)光數(shù)據(jù)發(fā)生器213接收啟動信號，在啟動信號有效時，調(diào)光數(shù)據(jù)發(fā)生器213提供單脈沖信號。該單脈沖信號的電平表征一個數(shù)字值，例如高電平表征數(shù)字“I”，低電平表征數(shù)字“O”。
[0049]調(diào)制器214將單脈沖信號與交流輸入電壓相疊加，從而產(chǎn)生電力載波信號。該電力載波信號例如是在每個半工周期中短暫幅值調(diào)制的正弦波。
[0050]根據(jù)本發(fā)明實施例的LED調(diào)光系統(tǒng)，在每個半工頻周期中，采用單脈沖調(diào)制產(chǎn)生電力載波信號，在連續(xù)的多個半工頻周期中，逐位傳輸調(diào)光數(shù)據(jù)信號。
[0051]調(diào)光器210采用過零檢測模塊和延時模塊，即可以實現(xiàn)電力載波信號的調(diào)制控制。因此，調(diào)光器210無需采用專用的電力載波通信芯片，例如，低壓電力線載波通信芯片PL3106，從而可以降低電路成本。
[0052]LED驅(qū)動裝置220采用峰值檢測電路，在直流母線電壓的峰值之后檢測單脈沖信號，即可以實現(xiàn)電力載波信號的解耦控制。因此，LED驅(qū)動裝置220無需采用復(fù)雜的數(shù)據(jù)解析模塊解析調(diào)光數(shù)據(jù)信號，從而可以降低電路成本。
[0053]進一步地，由于采用單脈沖調(diào)制，在每個半工頻周期中的僅一個單脈沖寬度的短暫時間內(nèi)，交流輸入電壓用于傳輸信號，在大部分的時間內(nèi)，交流輸入電壓用于為調(diào)光器和LED驅(qū)動裝置供電。因而，該LED調(diào)光系統(tǒng)可以減輕供電對載波信號傳輸?shù)母蓴_，從而提高電路的可靠性。
[0054]應(yīng)當(dāng)說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0055]依照本發(fā)明的實施例如上文所述，這些實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【主權(quán)項】
1.一種LED調(diào)光器，其特征在于，包括: 調(diào)光數(shù)據(jù)發(fā)生器，用于根據(jù)啟動信號產(chǎn)生單脈沖信號；以及 調(diào)制器，用于將交流輸入電壓與單脈沖信號相疊加，從而產(chǎn)生電力載波信號，以控制LED燈的亮度和/或顏色。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED調(diào)光器，其特征在于，還包括: 過零檢測模塊，用于檢測交流輸入電壓的過零時刻，以產(chǎn)生過零檢測信號；以及 延時模塊，用于根據(jù)過零檢測信號產(chǎn)生啟動信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED調(diào)光器，其特征在于，所述過零檢測模塊用于檢測所述交流輸入電壓從正電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)樨撾妷褐岛蛷呢撾妷褐缔D(zhuǎn)變?yōu)檎妷褐抵械闹辽僦坏倪^零時刻。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED調(diào)光器，其特征在于，所述延時模塊在過零時刻之后，延遲預(yù)定時間，將所述啟動信號從無效狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行顟B(tài)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED調(diào)光器，其特征在于，所述預(yù)定時間在4/16*T0?7/16*T0的范圍內(nèi)，其中TO為交流輸入電壓的周期。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED調(diào)光器，其特征在于，所述預(yù)定時間大致為3/8Τ0。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED調(diào)光器，其特征在于，所述單脈沖信號的電平表征一個數(shù)字值。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED調(diào)光器，其特征在于，所述調(diào)制器進行幅值調(diào)制。9.一種LED驅(qū)動裝置，其特征在于，包括: 整流橋，用于將交流輸入電壓整流以獲得直流母線電壓； 功率轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)直流母線電壓產(chǎn)生直流輸出電壓，從而為LED燈供電； 解耦模塊，用于從直流母線電壓獲得電力載波信號，并且解碼出調(diào)光數(shù)據(jù)信號； 控制模塊，用于根據(jù)調(diào)光數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生控制信號，從而調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓和/或電流， 其中，所述LED驅(qū)動裝置檢測單脈沖信號，以實現(xiàn)電力載波信號的解耦控制。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED驅(qū)動裝置，其特征在于，所述功率轉(zhuǎn)換模塊是反激式功率變換器。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED驅(qū)動裝置，其特征在于，所述解耦模塊包括:峰值檢測電路，用于檢測直流母線電壓的峰值，其中所述LED驅(qū)動裝置在檢測到峰值之后，進一步檢測所述單脈沖信號。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED驅(qū)動裝置，其特征在于，所述解耦模塊包括: 高通濾波器，用于從直流母線電壓獲得高頻信號；以及 比較器，用于將所述高頻信號與參考電壓相比較，以產(chǎn)生所述調(diào)光數(shù)據(jù)信號。13.—種LED調(diào)光方法，包括: 產(chǎn)生啟動信號； 根據(jù)啟動信號產(chǎn)生單脈沖信號；以及 將交流輸入電壓與單脈沖信號相疊加，從而產(chǎn)生電力載波信號，以控制LED燈的亮度和/或顏色。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，產(chǎn)生啟動信號包括: 檢測交流輸入電壓的過零時刻，以產(chǎn)生過零檢測信號；以及 根據(jù)過零檢測信號產(chǎn)生啟動信號。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，檢測交流輸入電壓的過零時刻包括:檢測所述交流輸入電壓從正電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)樨撾妷褐岛蛷呢撾妷褐缔D(zhuǎn)變?yōu)檎妷褐抵械闹辽僦坏倪^零時刻。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在過零時刻之后，延遲預(yù)定時間，將所述啟動信號從無效狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行顟B(tài)。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述預(yù)定時間在4/16*T0?7/16*T0的范圍內(nèi)，其中TO為交流輸入電壓的周期。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述預(yù)定時間大致為3/8Τ0。19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述單脈沖信號的電平表征一個數(shù)字值。20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，通過幅值調(diào)制，產(chǎn)生電力載波信號。21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括: 根據(jù)直流母線電壓產(chǎn)生直流輸出電壓，從而為LED燈供電； 從直流母線電壓獲得電力載波信號，并且解碼出調(diào)光數(shù)據(jù)信號； 根據(jù)調(diào)光數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生控制信號；以及 根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓和/或電流，從而控制LED燈的亮度和/或色溫。
【文檔編號】H05B33/08GK106061041SQ201610585644
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月20日 公開號201610585644.0, CN 106061041 A, CN 106061041A, CN 201610585644, CN-A-106061041, CN106061041 A, CN106061041A, CN201610585644, CN201610585644.0
【發(fā)明人】蔡擁軍, 葉美盼, 林繼認, 林星宇
【申請人】杭州士蘭微電子股份有限公司