CN207783206U - Led驱动装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了LED驱动装置。所述LED驱动装置包括：整流桥，用于将交流输入电压整流以获得直流母线电压；调节模块，用于预设调节电压；控制模块，与调光器和所述调节模块连接，以及根据所述调光器的调光信号和所述调节模块的调节电压产生开关控制信号；以及功率转换模块，与所述控制模块相连接，用于根据所述开关控制信号将所述直流母线电压转换成直流输出信号，其中，所述功率转换模块根据所述开关控制信号控制电能传输，从而调节所述LED灯的亮度。该LED驱动装置可以实现调光曲线的预调节。

Description

LED驱动装置

技术领域

本实用新型涉及光源控制技术，更具体地，涉及LED驱动装置。

背景技术

在发光二极管(light-emitting diode，LED)用于照明领域时，采用LED调光装置调节亮度以满足用户的个性化需求或者根据环境需要调光以降低能耗。采用LED调光装置可以调整LED的亮度和色温，以达到用户的需求。

LED调光装置例如采用传统的可控硅调光器。然而，可控硅调光器存在维持电流一致性不一的问题，而且各个国家、各个品牌的产品也存在差异，容易出现调光器兼容性的问题。此外，在调光过程中还会出现闪烁等现象。进一步改进的LED调光装置采用功率转换模块提供直流输出电压，通过改变流过LED灯的电流实现调光。功率转换模块可以适应宽范围的供电电压并且提供稳定的电流，并且可以实现智能调光，因此已经得到广泛的应用。

图1示出根据现有技术的LED调光系统的示意性框图。该LED调光系统包括调光器110、LED驱动装置120和LED灯130。调光器110根据用户的操作产生调光信号Vadj。LED驱动装置120根据调光信号Vadj改变输出电流的大小或者有效点亮时间。LED灯130作为功率转换模块的负载，连接在LED驱动装置120的两个输出端之间。LED驱动装置120包括整流桥121、功率转换模块122和控制模块124。该整流桥121从市电电网获得交流输入电压，并且经过整流获得直流母线电压。功率转换模块122将直流母线电压进一步转换成直流输出电压。控制模块124接收调光信号Vadj，根据调光信号进一步产生控制信号。功率转换模块122在控制信号的控制下调节输出电压、输出电流和占空比中的任一种。由于输出电压、输出电流和占空比中的任一种的变化，LED的亮度、颜色会发生变化。

在LED调光系统中，调光器110例如是选自0-10V有源调光器、0-10V无源调光器和PWM调光器中的任一种。有源调光器和无源调光器采用电压幅值表征调光数据，PWM调光器采用占空比表征调光数据。现有的调光器110已经可以提供稳定性良好的调光功能。

然而，在实际的产品中，调光器和LED驱动装置分别是独立的模块。期望进一步改进调光器与LED驱动装置的适配性，以及减少外围器件的数量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种LED驱动装置，其中，采用调节模块提供附加的调节信号以实现调光曲线的预调节，以及采用稳压模块以减少外围器件。

根据本实用新型，提供一种LED驱动装置，包括：整流桥，用于将交流输入电压整流以获得直流母线电压；调节模块，用于预设调节电压；控制模块，与调光器和所述调节模块连接，以及根据所述调光器的调光信号和所述调节模块的调节电压产生开关控制信号；以及功率转换模块，与所述控制模块相连接，用于根据所述开关控制信号将所述直流母线电压转换成直流输出信号，其中，所述功率转换模块根据所述开关控制信号控制电能传输，从而调节所述LED灯的亮度。

优选地，所述调节模块包括电位器，所述电位器与电流源相连接，并且根据电位器的电阻值变化产生所述调节电压。

优选地，所述调节模块包括串联连接在供电电压和地之间的电阻和电位器，根据电位器的电阻值变化，在所述电阻和所述电位器的中间节点产生所述调节电压。

优选地，还包括稳压模块，与所述控制模块相连接以提供供电电压。

优选地，所述稳压模块用于向外部模块供电。

优选地，所述功率转换模块具有升压型拓扑、降压型拓扑、升降压型拓扑和反激式拓扑中的任一种。

优选地，所述功率转换模块包括变压器和开关管，所述变压器的原边绕组的异名端连接至所述整流桥的高电位端，同名端经由所述开关管连接至所述整流桥的低电位端，所述开关控制信号用于控制所述开关管的导通状态。

优选地，所述调光器包括选自有源调光器、无源调光器和PWM调光器中的任一种。

根据本实用新型实施例的LED驱动装置，包括调节模块，用于产生调节电压以预设调光曲线的特性。在工作状态根据调光器的调光信号和调节模块的调节电压共同进行亮度控制。该调节模块可以满足用户特定的调光需求。

在优选的实施例中，该LED驱动装置包括稳压模块，从而改善与调光器的适配性，方便与外部模块连接，减少外围器件。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出根据现有技术的LED调光系统的示意性框图。

图2示出根据本实用新型实施例的LED调光系统的示意性框图。

图3示出图2中功率转换模块的示意性框图。

图4a和4b示出图2中调节模块的示意性电路图。

图5示出根据本发明实施例的LED驱动装置的调光信号与开关控制信号的关系曲线。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图2示出根据本实用新型实施例的LED调光系统的示意性框图。该LED调光系统包括调光器110、LED驱动装置220和LED灯130。

调光器110根据用户的操作产生调光信号Vadj。LED驱动装置220根据调光信号Vadj改变输出电流的大小或者有效点亮时间。LED灯130作为功率转换模块的负载，连接在LED驱动装置220的两个输出端之间。LED驱动装置220包括整流桥121、功率转换模块122、以及控制模块124。该整流桥121从市电电网获得交流输入电压，并且经过整流获得直流母线电压。功率转换模块122将直流母线电压进一步转换成直流输出电压。功率转换模块122在开关控制信号Vg的控制下调节输出电压、输出电流和占空比中的任一种。由于输出电压、输出电流和占空比中的任一种的变化，LED的亮度、颜色会发生变化。

在该实施例中，LED驱动装置220包括附加的稳压模块125和调节模块126。

该稳压模块125例如是低压差线性稳压模块(LDO)，用于为LED驱动装置220的内部模块和外部模块供电。例如，该LED驱动装置220内部的控制模块124，以及LED驱动装置220外部的通信模块，如蓝牙、WIFI、ZIGBEE等模块。该稳压模块125可以提供稳定的供电电压，使得控制模块124可以维持稳定工作而不会受到调光信号的干扰。进一步地，该稳压模块125还可以用于为外部模块供电，从而省去独立的供电电路，减少外围器件以及减小LED调光系统的体积。

该调节模块126提供附加的调节电压V1以实现调光曲线的调节。控制模块124根据来自调光器110的调光信号Vadj和来自调节模块126的调节电压V1二者产生开关控制信号Vg，使得调光器110的调光信号Vadj用于实时调光，调节模块126的调节电压V1用于预设调光曲线的特性。

图3示出图2中功率转换模块的示意性框图。功率转换模块122用于将直流母线电压进一步转换成直流输出电压。如图所示，功率转换模块122包括变压器T、开关管Q1、驱动模块101续流二极管D和输出电容Cout。

在图3中示出反激型功率变换器的拓扑结构。在功率转换模块122中，变压器T的原边绕组接收直流母线电压Vbus，即，原边绕组的异名端连接整流桥121的高电位端，同名端经由开关管Q1连接至整流桥121的低电位端。变压器T的副边绕组与续流二极管D和LED灯130形成供电回路，即，副边绕组的同名端连接至续流二极管D的阳极，异名端连接至LED灯130的阴极。进一步地，输出电容Cout连接在续流二极管D的阴极和地之间。

在工作期间，当开关管Q1导通时，直流母线电压施加至变压器T的原边绕组上，流过原边绕组的电流线性增加，使得变压器T储存能量。当开关管Q1关断时，原边绕组的电流没有形成回路而突变为零，变压器T的副边绕组续流，经由续流二极管D对输出电容Cout充电，流过副边绕组的电流线性下降。开关管Q1交替导通和关断，从而在输出电容Cout两端产生直流输出电压Vout，使得LED灯130点亮。在图2中示出的控制模块124用于产生开关控制信号Vg，经由驱动模块101产生驱动信号Vctrl，从而控制开关管Q1的导通状态。

在上述的实施例中，功率转换模块具有反激式拓扑。在替代的实施例中，功率转换模块具有升压型拓扑、降压型拓扑、升降压型拓扑和反激式拓扑中的任一种。

图4a和4b示出图2中调节模块的示意性电路图。调节模块126和226分别提供附加的调节电压V1以实现调光曲线的调节。

如图4a所示，在调节模块126中，电位器R1第一端连接控制模块124，电位器R1第二端接地。控制模块124内部应该提供电流源I1给电位器R1，通过电位器R1的电阻值的变化，产生调节电压V1。

如图4b所示，在调节模块226中，电阻R2和电位器R3串联连接在供电电压VCC和地之间，构成分压网络，电位器R3的电阻值变化，导致调节电压V1发生变化，并通过电阻R2和电位器R3的中间节点将调节电压V1提供给控制模块124。

控制模块124根据来自调光器110的调光信号Vadj和来自调节模块126或226的调节电压V1二者产生开关控制信号Vg，使得调光器110的调光信号Vadj用于实时调光，调节模块126的调节电压V1用于预设调光曲线的特性。

图5示出根据本发明实施例的LED驱动装置的调光信号与开关控制信号的关系曲线。在该实施例中，调光信号Vadj是采用0-10V直流调光器的直流电压信号。

如上所述，控制模块接收调光信号Vadj，根据调光信号Vadj进一步产生开关控制信号Vg。功率转换模块122在开关控制信号Vg的控制下调节输出电压、输出电流和占空比中的至少一种。在该实施例中，开关控制信号Vg是控制模块124产生的脉宽调制信号。

在该实施例中，调光信号Vadj为直流电压信号，其幅值与调光数据相一致。控制模块124将调光信号Vadj转换成脉宽调制信号，从而产生开关控制信号Vg，如图中的实线所示。在调光信号Vadj的幅值小于1V时，开关控制信号Vg的占空比例如为预定的最小占空比，例如5％。在调光信号Vadj的幅值大于等于1V和小于等于9V时，开关控制信号Vg的占空比与调光信号Vadj的幅值成正比。在调光信号Vadj的幅值大于9V时，开关控制信号Vg的占空比例如为预定的饱和占空比，例如100％。

调节模块126提供附加的调节电压V1以实现调光曲线的调节。控制模块124根据来自调光器110的调光信号Vadj和来自调节模块126的调节电压V1二者产生开关控制信号Vg。例如，在该实施例中，将调节电压V1用于改变关系曲线的斜率，使得调光变化更快速或更缓慢，如图中的虚线所示。因而，调节模块126的调节电压V1用于预设调光曲线的特性。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种LED驱动装置，其特征在于，包括：

整流桥，用于将交流输入电压整流以获得直流母线电压；

调节模块，用于预设调节电压；

控制模块，与调光器和所述调节模块连接，以及根据所述调光器的调光信号和所述调节模块的调节电压产生开关控制信号；以及

功率转换模块，与所述控制模块相连接，用于根据所述开关控制信号将所述直流母线电压转换成直流输出信号，

所述功率转换模块根据所述开关控制信号控制电能传输，从而调节所述LED灯的亮度。

2.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，所述调节模块包括电位器，所述电位器与电流源相连接，并且根据电位器的电阻值变化产生所述调节电压。

3.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，所述调节模块包括串联连接在供电电压和地之间的电阻和电位器，根据电位器的电阻值变化，在所述电阻和所述电位器的中间节点产生所述调节电压。

4.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，还包括稳压模块，与所述控制模块相连接以提供供电电压。

5.根据权利要求4所述的LED驱动装置，其特征在于，所述稳压模块用于向外部模块供电。

6.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，所述功率转换模块具有升压型拓扑、降压型拓扑、升降压型拓扑和反激式拓扑中的任一种。

7.根据权利要求6所述的LED驱动装置，其特征在于，所述功率转换模块包括变压器和开关管，所述变压器的原边绕组的异名端连接至所述整流桥的高电位端，同名端经由所述开关管连接至所述整流桥的低电位端，所述开关控制信号用于控制所述开关管的导通状态。

8.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，所述调光器包括选自有源调光器、无源调光器和PWM调光器中的任一种。