一种LED调光装置、LED灯具和LED照明系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种LED调光装置，以及使用该调光装置的LED灯具和LED照明系统。该调光装置可以调节LED驱动电流，其包括驱动模块，反馈模块，偏压模块，以及控制模块。偏压模块输出偏压信号，叠加在反馈模块输出端的反馈信号上，对控制模块得到的信号进行调节，进而改变脉冲宽度调制(PWM)信号的占空比，相应地改变驱动电流。本发明专利技术的LED调光装置可单独调节LED驱动电流，还可以与现有相位控制调光器配合使用，进一步改变LED驱动电流的可调节范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种LED调光装置，以及使用该调光装置的LED灯具和LED照明系统。
技术介绍
传统的白炽灯照明系统功耗高、寿命短。LED因其具有低功耗、长寿命等特点，越来越多的应用在日常生活中，特别是照明系统中，有取代传统白炽灯照明系统的趋势。LED照明系统的行业规范(如美国能源部“能源之星”固态照明(SSL)规范)规定驱动装置必须使用功率因子校正(PFC)技术，使得功率因子达到大于0.8，以减少谐波干扰电网。因此市面上有许多公司已经有相应的解决方案，利用功率因子校正(PFC)技术，降低谐波干扰，减少电路损耗，提高传输效能。这类解决方案可以将输入的交流电信号转换为脉冲宽度调制(PWM)信号输出，进而驱动LED负载。LED照明系统在不同的应用情形下有不同的亮度需求，而LED亮度取决于LED驱动电流的大小。因此调节LED驱动电流的大小可改变LED照明系统的亮度。在已有白炽灯照明系统中，大多已经在灯座上安装了白炽灯的相位控制调光器，相位控制调光器通常为可控硅开关元件或三端双向可控硅开关元件(TRIAC)，调光时，通过开关调节相位导通角大小，输出调相后的交流信号。要利用已有白炽灯照明系统，兼容白炽灯和LED灯，需要为LED灯提供配合相位控制调光器使用的LED调光装置。图1所示为一现有兼容白炽灯和LED灯的LED调光装置200以及使用该LED调光装置200的LED照明系统100。该LED照明系统100包括一电源11、LED负载5、驱动模块60、控制模块70以及反馈模块80。电源11包括交流源1、相位控制调光器2以及整流器3。交流源1通常为市电，不同国家市电的电压不同，比如220V或110V，输出交流电信号S1。相位控制调光器2连接交流源1，通过开关调节交流电S1的相位导通角大小，输出调相交流信号S2。整流器3对调相交流信号S2进行整流，输出电信号S11。反馈模块80与驱动模块60电连接，并根据自驱动模块60采集到的信号S61，产生一反馈信号S801。控制模块70接收电源11输出的电信号S11，在其内部产生固定幅度的参考信号Vref。反馈模块80的反馈信号S801为周期性锯齿波。控制模块70还包括一比较器71，比较器71的一个输入端接收参考信号Vref，另一个输入端接收反馈信号S801，从而输出脉冲宽度调制(PWM)信号S70，以控制驱动模块60输出的驱动电流S60，使得通过LED负载的电流跟随电源11输出的电信号S11，以完成功率因子校正(PFC)的功能。调光时，相位控制调光器2改变交流电S1的相位导通角，控制模块70处理接收到的电信号S11，输出相应的脉冲宽度调制(PWM)信号S70，驱动模块6输出的驱动电流S60也随之改变。针对具体电路，不同的公司有不同的解决方案，也有自己独特的算法，如仙童半导体公司(Fairchild)的LED控制芯片，芯片内固化TRUECURRENT算法，根据该算法运算最终输出脉冲宽度调制(PWM)信号。图2所示为图1中的LED照明系统100的反馈信号S801和参考信号Vref以及输出的脉冲宽度调制(PWM)信号S70的波形图。反馈信号S801为周期性锯齿波，比较器710对反馈信号S801与虚线所示的参考电平Vref进行比较，若反馈信号S801低于参考信号Vref则输出高电平，反之则输出低电平，形成脉冲宽度调制(PWM)信号S70。脉冲宽度调制(PWM)信号S70的占空比与流经LED负载5的驱动电流S60呈比例关系，因此可以通过控制该占空比来控制驱动LED负载5的驱动电流S60，从而改变整个LED照明系统100的亮度。然而，在实际使用过程中，当具体电路确定下来后，反馈信号S801与参考信号Vref就相对固定了，那么驱动模块60的驱动电流S60的可调节范围就是固定的，例如只能从100毫安到700毫安。相位控制调光器2控制相位的改变也仅能在此范围内改变电流，不能改变驱动电流可调节的范围。这样显然不能满足某些应用场景的需求，例如同一批次的LED照明灯具应用在不同位置，需要调节的亮度范围也不同，即驱动电流的可调节范围不同。因此，有必要提出一种新的LED调光装置解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种LED调光装置，该调光装置可单独调节LED驱动电流，还可以与现有相位控制调光器配合使用，进一步改变LED驱动电流的可调节范围。此外，本专利技术提供了应用该LED调光装置的一种LED灯具和一种LED照明系统。根据本专利技术的第一方面，提供了一种LED调光装置，其包括：驱动模块、反馈模块、偏压模块以及控制模块。驱动模块提供驱动电流以驱动LED负载。反馈模块包括反馈输入端和反馈输出端，反馈输入端电连接驱动模块，反馈输出端输出反馈信号。偏压模块包括偏压输出端，偏压输出端电连接反馈输出端且输出偏压信号，偏压信号叠加在反馈信号上产生叠加信号。控制模块，至少包括第一控制输入端、第二控制输入端和控制输出端，第一控制输入端接收来自电源的电信号，第二控制输入端接收叠加信号，控制输出端根据电信号和叠加信号，控制输出脉冲宽度调制信号至驱动模块，进而调节驱动模块的驱动电流。优选的，控制模块根据接收的电信号和叠加信号产生参考信号，控制模块包含一个比较器，比较器包括输出端和两个输入端，一个输入端电连接该参考信号，另一输入端电连接第二控制输入端，比较器比较两输入端的信号，通过输出端输出脉冲宽度调制信号至驱动模块。优选的，偏压模块包含偏压输入端，偏压输入端接收外部控制信号，偏压模块根据外部控制信号输出偏压信号。优选的，偏压模块根据外部控制信号以及偏压信号与驱动电流的预定的函数关系，输出偏压信号。优选的，预定的函数关系通过偏压信号与驱动电流拟合得到。优选的，偏压模块包含一个微控制器，预定的函数关系预先存储在微控制器内。优选的，偏压模块的外部控制信号包括电压信号、电流信号或电阻阻值。优选的，控制模块的第一控制输入端电连接一个相位控制调光器，电源输出的电信号是经过相位控制调光器调制的。根据本专利技术的第二方面，提供了一种LED灯具，其包括LED负载和具有上述配置的LED调光装置。根据本专利技术的第三方面，提供了一种LED照明系统，其包括LED负载、包含相位控制调光器的电源以及具有上述配置的LED调光装置。附图说明通过结合附图对本专利技术的两个实施方式进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中：图1所示为现有兼容白炽灯的LED照明系统模块示意图；图2所示为图1所示LED照明系统的各处的波形图；图3所示为本专利技术LED照明系统的模块示意图；图4所示为图3所示LED照明系统的LED调光装置配合相位控制调光器使用的模块示意图；图5所示为本专利技术LED照明系统一个实施例的电路图；图6所示为图3所示的LED照明系统的各处的波形图；图7所示为本专利技术LED照明系统的偏压模块的偏压信号与驱动模块的驱动电流拟合的函数关系图；图8所示为本专利技术LED照明系统的另一个实施例的电路图。具体实施方式除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED调光装置，其包括：驱动模块，提供一驱动电流以驱动一LED负载；反馈模块，包括反馈输入端和反馈输出端，所述反馈输入端电连接所述驱动模块，反馈输出端输出一反馈信号；偏压模块，包括偏压输出端，所述偏压输出端电连接所述反馈输出端且输出一偏压信号，所述偏压信号叠加在所述反馈信号上产生一叠加信号；以及控制模块，至少包括第一控制输入端、第二控制输入端和控制输出端，第一控制输入端接收来自一电源的一电信号，第二控制输入端接收所述叠加信号，控制输出端根据所述电信号和所述叠加信号，控制输出脉冲宽度调制信号至所述驱动模块，进而调节所述驱动模块的驱动电流。

【技术特征摘要】
1.一种LED调光装置，其包括：驱动模块，提供一驱动电流以驱动一LED负载；反馈模块，包括反馈输入端和反馈输出端，所述反馈输入端电连接所述驱动模块，反馈输出端输出一反馈信号；偏压模块，包括偏压输出端，所述偏压输出端电连接所述反馈输出端且输出一偏压信号，所述偏压信号叠加在所述反馈信号上产生一叠加信号；以及控制模块，至少包括第一控制输入端、第二控制输入端和控制输出端，第一控制输入端接收来自一电源的一电信号，第二控制输入端接收所述叠加信号，控制输出端根据所述电信号和所述叠加信号，控制输出脉冲宽度调制信号至所述驱动模块，进而调节所述驱动模块的驱动电流。2.如权利要求1所述的LED调光装置，所述控制模块根据所述电信号和所述叠加信号产生一参考信号，所述控制模块包含一比较器，所述比较器包括输出端和两个输入端，一个输入端电连接所述参考信号，另一输入端电连接所述第二控制输入端，所述比较器比较两输入端的信号，通过所述输出端输出所述脉冲宽度调制信号至所述驱动模块。3.如权利要求1所述的LED调光装置，所述偏压模块包含一偏压输入端，所述偏压输入端接收一外部控制信号，所述偏压模块根据所述外部控制信号输出所述偏压信号。4.如权利要求3所述的LED调光装置，所述偏压模块根据所述外部控制信号以及所述偏压信号与所述驱动电流的一预定的函数关系，输出所述偏压信号。5.如权利要求4所述的LED调光装置，所述预定的函数关系通过所述偏压信号与所述驱动电流拟合得到。6.如权利要求4所述的LED调光装置，所述偏压模块包含一微控制器，所述预定的函数关系预先存储在所述微控制器内。7.如权利要求3所述的LED调光装置，所述外部控制信号包括电压信号、...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏宏彬，倪倩，张友敏，陈隆宇，罗月亮，
申请(专利权)人：通用电气照明解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US