一種自適應(yīng)恒功率led燈具及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自適應(yīng)恒功率LED燈具及其控制方法，所述LED燈具，包括：固定LED燈串和與所述固定LED燈串相連的可調(diào)節(jié)的LED燈串；用于檢測LED燈具的輸出功率的功率偵測電路；通過所述功率偵測電路檢測的輸出功率控制調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的LED燈串中開啟和關(guān)閉的LED燈珠的數(shù)量，以使所述LED燈具保持恒功率輸出的邏輯控制電路；用于提高可調(diào)節(jié)的LED燈串的調(diào)節(jié)精度的精度調(diào)節(jié)電路以及用于判斷LED燈具的電壓和電流是否超出預(yù)設(shè)值且在超出預(yù)設(shè)值時進(jìn)行過壓/過流保護(hù)的保護(hù)電路。本發(fā)明中的LED燈具的恒功率輸出，不需要外加電解電容，結(jié)構(gòu)簡單，而且可以提高恒功率控制的精度。
【專利說明】一種自適應(yīng)恒功率LED燈具及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及LED燈具的控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種自適應(yīng)恒功率LED燈具及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED自進(jìn)入照明時代后，由于其具有發(fā)光效率高、節(jié)能效果明顯、壽命長、無污染、抗震動等顯著優(yōu)點，日益受到世界各國的重視。LED燈具的驅(qū)動方法根據(jù)其自身的伏安特性，也一直在不斷的創(chuàng)新。傳統(tǒng)LED燈具驅(qū)動采用恒流電源和恒壓電源，電源成本和價格逐步降低，但與LED燈珠的價格相比降價幅度相差很大，且傳統(tǒng)LED燈具驅(qū)動電源中磁性元件和電解電容的使用，嚴(yán)重制約了 LED燈具驅(qū)動電源的整體壽命和轉(zhuǎn)換效率，影響了 LED燈具的照明效果，因此開發(fā)低成本、高效率、長壽命的新型驅(qū)動方案已成為未來LED燈具發(fā)展的重點。而驅(qū)動電路與LED光源相互結(jié)合的光電一體化設(shè)計，去除電解電容和磁性元件等影響LED燈具驅(qū)動性能的外部離散元件，正成為光電一體化LED燈具驅(qū)動電路設(shè)計的發(fā)展方向。
[0003]LED具有二極管的伏安特性，即在LED兩端施加正向?qū)妷汉?，微小的電壓變化即可引起電流的較大變化，例如，當(dāng)LED的正向?qū)妷簽?.0OV時，流經(jīng)LED的電流為350mA ;當(dāng)LED的正向?qū)妷簽?.25V時，流經(jīng)LED的電流為750mA，由此可知，LED的正向?qū)妷弘m然只變化了 250mV，但流經(jīng)LED的電流卻增加了大約I倍多；且LED具有較高的負(fù)電壓/溫度系數(shù)，因此恒壓電源并不能保證LED電流不變，進(jìn)而影響LED的發(fā)光效果，而恒流電源雖能使LED燈具穩(wěn)定工作，但由于受溫度影響，LED兩端的工作電壓并不相同，LED燈具的功率也就隨之發(fā)生變化，因此LED的亮度也不能得到最佳發(fā)揮。
[0004]所以，現(xiàn)有的LED燈具的“恒壓”或“恒流”的驅(qū)動方法不能有效解決LED功率隨溫度及LED工作電壓變化而帶來的問題，需要提出更好的LED燈具恒定功率控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)恒功率LED燈具及其控制方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中不能有效解決LED功率隨溫度及LED工作電壓變化而帶來的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明在一方面提供一種自適應(yīng)恒功率LED燈具的控制方法，包括:將LED燈具中的LED燈串設(shè)置為固定LED燈串和可調(diào)節(jié)的LED燈串；檢測LED燈具的輸出功率，通過檢測的輸出功率調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的LED燈串中開啟和關(guān)閉的LED燈珠的數(shù)量，以使所述LED燈具保持恒功率輸出。
[0007]優(yōu)選地，將可調(diào)節(jié)的LED燈串連接一個可提高調(diào)節(jié)精度的精度調(diào)節(jié)電路。
[0008]優(yōu)選地，所述精度調(diào)節(jié)電路的工作電壓為可調(diào)節(jié)的LED燈串中LED燈珠電壓的一半。
[0009]優(yōu)選地，在固定LED燈串的輸入端設(shè)置用于判斷LED燈具的電壓和電流是否超出預(yù)設(shè)值且在超出預(yù)設(shè)值時進(jìn)行過壓和過流保護(hù)的保護(hù)電路。
[0010]本發(fā)明在另外一方面提供一種自適應(yīng)恒功率LED燈具，包括:固定LED燈串和與所述固定LED燈串相連的可調(diào)節(jié)的LED燈串；功率偵測電路，用于檢測LED燈具的輸出功率；邏輯控制電路，與所述功率偵測電路相連，通過所述功率偵測電路檢測的輸出功率控制調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的LED燈串中開啟和關(guān)閉的LED燈珠的數(shù)量，以使所述LED燈具保持恒功率輸出。
[0011]優(yōu)選地，還包括與所述可調(diào)節(jié)的LED燈串相連，用于提高可調(diào)節(jié)的LED燈串的調(diào)節(jié)精度的精度調(diào)節(jié)電路。
[0012]優(yōu)選地，所述精度調(diào)節(jié)電路的工作電壓為可調(diào)節(jié)的LED燈串中LED燈珠電壓的一半。
[0013]優(yōu)選地，所述精度調(diào)節(jié)電路通過一個電子開關(guān)控制與所述可調(diào)節(jié)的LED燈串的連接。
[0014]優(yōu)選地，還包括與所述固定LED燈串的輸入端相連，用于判斷LED燈具的電壓和電流是否超出預(yù)設(shè)值且在超出預(yù)設(shè)值時進(jìn)行過壓/過流保護(hù)的保護(hù)電路。
[0015]優(yōu)選地，還包括連接于所述邏輯控制電路和所述可調(diào)節(jié)的LED燈串之間，用于控制所述可調(diào)節(jié)的LED燈串中LED燈珠開啟和關(guān)閉的電子開關(guān)組。
[0016]如上所述，本發(fā)明的一種自適應(yīng)恒功率LED燈具及其控制方法，具有以下有益效果:
[0017]1、可直接將本發(fā)明的LED燈具用在直流系統(tǒng)輸出正負(fù)母排上或連接在整流橋后端，整流橋后不需要外加電解電容，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約成本，提高可靠性。
[0018]2、本發(fā)明中電子開關(guān)組中的各電子開關(guān)共負(fù)極連接，驅(qū)動電路設(shè)計簡單。
[0019]3、本發(fā)明中的LED燈具的恒功率輸出，不受母線電壓的大小影響，所以應(yīng)用范圍比較廣，而且在電壓過低時可以限流輸出保護(hù)。
[0020]4、本發(fā)明中具有保護(hù)電路，穩(wěn)定可靠。
[0021]5、本發(fā)明中配置精度調(diào)節(jié)電路，可以提高對LED燈珠電流調(diào)節(jié)精度，減小調(diào)節(jié)步長，從而提高恒功率控制的精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1顯示為本發(fā)明的一種自適應(yīng)恒功率LED燈具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2顯示為本發(fā)明的一種自適應(yīng)恒功率LED燈具的原理示意圖。
[0024]圖3顯示為本發(fā)明的一種自適應(yīng)恒功率LED燈具的一種控制實現(xiàn)方式。
[0025]圖4顯示為本發(fā)明的一種自適應(yīng)恒功率LED燈具的另外一種控制實現(xiàn)方式。
[0026]元件標(biāo)號說明
[0027]I LED 燈具
[0028]11保護(hù)電路
[0029]12 固定LED燈串
[0030]13可調(diào)節(jié)的LED燈串
[0031]14邏輯控制電路
[0032]15電子開關(guān)組
[0033]16功率偵測電路[0034]17采樣電阻
[0035]18電壓采樣電路
[0036]19電流采樣電路
[0037]110精度調(diào)節(jié)電路
[0038]111加減電路
[0039]112第一譯碼電路
[0040]113第二譯碼電路
[0041]114延時電路
【具體實施方式】
[0042]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0043]請參閱圖1至圖4。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0044]本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)恒功率LED燈具及其控制方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中不能有效解決LED功率隨溫度及LED工作電壓變化而帶來的問題。以下將詳細(xì)描述本發(fā)明的一種自適應(yīng)恒功率LED燈具及其控制方法的原理和實施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要創(chuàng)造性勞動即可理解本發(fā)明的一種自適應(yīng)恒功率LED燈具及其控制方法。
[0045]本實施例在一方面提供一種自適應(yīng)恒功率LED燈具的控制方法，包括:將LED燈具中的LED燈串設(shè)置為固定LED燈串和可調(diào)節(jié)的LED燈串，其中，固定LED燈串中的LED燈珠有若干個，可調(diào)節(jié)的LED燈串中的LED燈珠有若干個；之后檢測LED燈具的輸出功率，通過檢測的輸出功率調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的LED燈串中開啟和關(guān)閉的LED燈珠的數(shù)量，以使所述LED燈具保持恒功率輸出。
[0046]將可調(diào)節(jié)的LED燈串連接一個可提高調(diào)節(jié)精度的精度調(diào)節(jié)電路。所述精度調(diào)節(jié)電路的工作電壓為可調(diào)節(jié)的LED燈串中LED燈珠電壓的一半。由于所述精度調(diào)節(jié)電路的工作電壓為燈珠電壓的一半左右，可以實現(xiàn)步長低于一個燈珠壓降的調(diào)節(jié)，所以本發(fā)明可以提高恒功率電路控制的精度。
[0047]在固定LED燈串12的輸入端設(shè)置用于判斷LED燈具的電壓和電流是否超出預(yù)設(shè)值且在超出預(yù)設(shè)值時進(jìn)行過壓和過流保護(hù)的保護(hù)電路。
[0048]為實現(xiàn)上述方法，本實施例在另外一方面提供一種自適應(yīng)恒功率LED燈具，如圖1和圖2所示，所述LED燈具I包括:保護(hù)電路11、固定LED燈串12、可調(diào)節(jié)的LED燈串13、邏輯控制電路14、電子開關(guān)組15、功率偵測電路16、精度調(diào)節(jié)電路110、電壓采樣電路18以及電流采樣電路19。
[0049]固定LED燈串12和與可調(diào)節(jié)的LED燈串13相連，其中，固定LED燈串12中的LED燈珠有若干個(圖1和圖2中所示的DM+1，DM+fDM+N)，可調(diào)節(jié)的LED燈串13中的LED燈珠有若干個((圖1和圖2中所示的D1, D^DmX
[0050]功率偵測電路16用于檢測LED燈具I的輸出功率。功率檢測電路可以檢測LED燈具I輸出功率的變化。
[0051]邏輯控制電路14與所述功率偵測電路16相連，通過所述功率偵測電路16檢測的輸出功率控制調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的LED燈串13中開啟和關(guān)閉的LED燈珠的數(shù)量，以使所述LED燈具I保持恒功率輸出。邏輯控制電路14可以根據(jù)功率檢測電路的檢測結(jié)果控制電子開關(guān)組15的導(dǎo)通與關(guān)斷。
[0052]精度調(diào)節(jié)電路110與所述可調(diào)節(jié)的LED燈串13相連，用于提高可調(diào)節(jié)的LED燈串13的調(diào)節(jié)精度的。具體地，在本實施例中，所述精度調(diào)節(jié)電路110的工作電壓為可調(diào)節(jié)的LED燈串13中LED燈珠電壓的一半?？烧{(diào)節(jié)的LED燈串13最小調(diào)節(jié)步長只能是一個燈珠壓降，本發(fā)明中的精度調(diào)節(jié)電路110，其工作電壓為燈珠電壓的一半左右；可以實現(xiàn)步長低于一個燈珠壓降的調(diào)節(jié)，提高了恒功率電路控制的精度。所述精度調(diào)節(jié)電路110通過一個電子開關(guān)控制與所述可調(diào)節(jié)的LED燈串13的連接。
[0053]保護(hù)電路11與所述固定LED燈串12的輸入端相連，用于判斷LED燈具I的電壓和電流是否超出預(yù)設(shè)值且在超出預(yù)設(shè)值時進(jìn)行過壓/過流保護(hù)。保護(hù)電路11可在電路出現(xiàn)異常狀態(tài)時保護(hù)固定LED燈串12不會受到損害。
[0054]電子開關(guān)組15連接于所述邏輯控制電路14和所述可調(diào)節(jié)的LED燈串13之間，用于控制所述可調(diào)節(jié)的LED燈串13中LED燈珠開啟和關(guān)閉。所以電子開關(guān)組15可以點亮或熄滅可調(diào)整燈珠。
[0055]上述電路的具體連接關(guān)系如下:供電電壓正極與保護(hù)電路11第一端相連，保護(hù)電路11的第二端與LED固定燈串的正極相連，LED固定燈串的負(fù)極與第M個可調(diào)整燈珠的正極相連，第M個可調(diào)整燈珠的負(fù)極與第M-1個燈珠的正極相連，依次類推，直到第一個燈珠的負(fù)極與精度調(diào)節(jié)電路110的第一端相連，精度調(diào)節(jié)電路110的第二端與采樣電阻17 —端相連，采樣電阻17另一端與供電電壓負(fù)極相連。電子開關(guān)組15分別與上述M個可調(diào)燈珠的正極、精度調(diào)節(jié)電路110的兩端和邏輯控制電路14相連，邏輯控制電路14與功率偵測電路16相連。
[0056]邏輯控制電路14根據(jù)功率偵測電路16輸出的過功率或欠功率信號，通過電子開關(guān)控制不同數(shù)量的可調(diào)整燈珠的點亮或熄滅使LED燈具I的功率處于過功率和欠功率之間。
[0057]具體控制邏輯如下:
[0058]在LED燈具I初始上電時，首先判斷LED燈具I電壓是否處于正常范圍內(nèi)，如果超出設(shè)定值，過壓電路執(zhí)行過壓保護(hù)。電子開關(guān)Ql~QM初始狀態(tài)為關(guān)斷。
[0059]當(dāng)線路中電壓下降，邏輯控制電路14依次控制可調(diào)節(jié)燈珠的電子開關(guān)Ql~QM閉合，使LED燈具I的功率增加大于設(shè)定的下限值。
[0060]當(dāng)線路中電壓升高時，依次切離開關(guān)QM~Q1，使LED燈具I的功率減小小于設(shè)定的上限值。
[0061]在整個邏輯控制過程中，優(yōu)先確定精度調(diào)節(jié)電路110是否投入電子開關(guān)QO的狀態(tài)；然后再確定可調(diào)節(jié)燈珠的電子開關(guān)Ql~QM的狀態(tài)。例如，當(dāng)線路中電壓下降時，首先閉合QO ;斷開Q0，閉合Ql ;閉合QO ;斷開Q0，閉合Q2，閉合QO…[0062]功率偵測電路16由電壓信號和電流信號復(fù)合運(yùn)算電路組成，由公式P=U*I可知，其中P為功率，U為電壓，I為電流，當(dāng)功率恒定時與電壓和電流的關(guān)系為一條對數(shù)曲線，由于LED燈珠只在特定的電流范圍(如0.3A~0.7A)內(nèi)工作，所以可以近似為一條直線:h^U+b*〗，其中&和b分別為電壓和電流的系數(shù)，可以根據(jù)不同燈的規(guī)格進(jìn)行計算。功率偵測電路16與基準(zhǔn)電路進(jìn)行比較，將比較后的結(jié)果送給邏輯控制電路14，邏輯控制電路14通過對電子開關(guān)組15的控制來實現(xiàn)調(diào)節(jié)LED燈珠的導(dǎo)通和關(guān)斷來實現(xiàn)LED燈具I的恒功率控制。
[0063]本發(fā)明通過調(diào)整燈具中實際工作的LED數(shù)目，利用LED的工作特性使燈具輸出功率穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明，下面以一實例進(jìn)行說明。該實例不是用來限定本發(fā)明，僅是本發(fā)明的一種應(yīng)用情況。
[0064]存在精度調(diào)節(jié)電路110時，電子開關(guān)組15中的電子開關(guān)Qtl控制精度調(diào)節(jié)電路110:當(dāng)電子開關(guān)Qtl導(dǎo)通時，精度調(diào)節(jié)電路110從燈串中切除；當(dāng)電子開關(guān)Qtl截止時，精度調(diào)節(jié)電路110串入燈串中。
[0065]LED燈串中具有M個可以從燈串中切除的燈珠或燈組，此處M取為16。電子開關(guān)組15中的Q1控制燈珠D1，當(dāng)Q1導(dǎo)通時，燈珠D1從燈串中切除；當(dāng)Q1截止時，燈珠D1串入燈串中；電子開關(guān)組15中的Q2控制燈珠Dp D2，當(dāng)Q2導(dǎo)通時，燈珠Dp D2從燈串中切除；當(dāng)Q2截止時，燈珠D2串入燈串中，燈珠D1的工作狀態(tài)由Q1確定，依此類推，電子開關(guān)組15中的Q16控制燈珠DpD2、……D16。
[0066]電流采樣電路19和電壓采樣電路18將獲取LED燈具I通過的電流、輸入電壓，并輸出電壓、電流信號及過壓、過流保護(hù)信號。保護(hù)電路11在過壓或過流信號有效時，將LED燈具I關(guān)閉進(jìn)行保護(hù)，電流采樣電路19和電壓采樣電路18獲取的電流、電壓信號送給邏輯控制電路14 ;邏輯控制電路14實現(xiàn)LED燈具I的恒功率控制。
[0067]邏輯控制電路14的實現(xiàn)方式一:無精度調(diào)節(jié)電路110?？刂齐娐返慕Y(jié)構(gòu)如圖3所示，通過功率偵測電路16、邏輯控制電路14、加減電路111、第一譯碼電路112以及第二譯碼電路113實現(xiàn)。
[0068]功率偵測電路16根據(jù)輸入的電壓、電流信號計算出燈具的當(dāng)前功率P。，然后與功率上限P。、功率下限匕進(jìn)行比較，輸出欠功率信號LP及過功率信號0P，各數(shù)據(jù)關(guān)系如下:
[0069]預(yù)設(shè)值:P。>Pl ；
[0070]比較過程:
【權(quán)利要求】
1.一種自適應(yīng)恒功率LED燈具的控制方法，其特征在于，包括: 將LED燈具中的LED燈串設(shè)置為固定LED燈串和可調(diào)節(jié)的LED燈串； 檢測LED燈具的輸出功率，通過檢測的輸出功率調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的LED燈串中開啟和關(guān)閉的LED燈珠的數(shù)量，以使所述LED燈具保持恒功率輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)恒功率LED燈具的控制方法，其特征在于，將可調(diào)節(jié)的LED燈串連接一個可提高調(diào)節(jié)精度的精度調(diào)節(jié)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)恒功率LED燈具的控制方法，其特征在于，所述精度調(diào)節(jié)電路的工作電壓為可調(diào)節(jié)的LED燈串中LED燈珠電壓的一半。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)恒功率LED燈具的控制方法，其特征在于，在固定LED燈串的輸入端設(shè)置用于判斷LED燈具的電壓和電流是否超出預(yù)設(shè)值且在超出預(yù)設(shè)值時進(jìn)行過壓和過流保護(hù)的保護(hù)電路。
5.一種自適應(yīng)恒功率LED燈具，其特征在于，包括: 固定LED燈串和與所述固定LED燈串相連的可調(diào)節(jié)的LED燈串； 功率偵測電路，用于檢測LED燈具的輸出功率； 邏輯控制電路，與所述功率偵測電路相連，通過所述功率偵測電路檢測的輸出功率控制調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的LED燈串中開啟和關(guān)閉的LED燈珠的數(shù)量，以使所述LED燈具保持恒功率輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)恒功率LED燈具，其特征在于，還包括與所述可調(diào)節(jié)的LED燈串相連，用于提高可調(diào)節(jié)的LED燈串的調(diào)節(jié)精度的精度調(diào)節(jié)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)恒功率LED燈具，其特征在于，所述精度調(diào)節(jié)電路的工作電壓為可調(diào)節(jié)的LED燈串中LED燈珠電壓的一半。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)恒功率LED燈具，其特征在于，所述精度調(diào)節(jié)電路通過一個電子開關(guān)控制與所述可調(diào)節(jié)的LED燈串的連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)恒功率LED燈具，其特征在于，還包括與所述固定LED燈串的輸入端相連，用于判斷LED燈具的電壓和電流是否超出預(yù)設(shè)值且在超出預(yù)設(shè)值時進(jìn)行過壓/過流保護(hù)的保護(hù)電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)恒功率LED燈具，其特征在于，還包括連接于所述邏輯控制電路和所述可調(diào)節(jié)的LED燈串之間，用于控制所述可調(diào)節(jié)的LED燈串中LED燈珠開啟和關(guān)閉的電子開關(guān)組。
【文檔編號】H05B37/02GK103796395SQ201410056655
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】張銘, 艾祖華, 郭德響, 王守征 申請人:中達(dá)電通股份有限公司