一种用于调节LED光源色温和亮度的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于调节LED光源色温和亮度的系统，包括：LED光源单元，其包括反并联连接的第一LED光源和第二LED光源，且第一LED光源发射第一色温的光，第二LED光源发射第二色温的光；LED驱动器单元，其设置有第一输出端和第二输出端，并分别连接至LED光源单元；控制单元，其与LED驱动器单元通信连接，向LED驱动器单元发送调节色温和亮度的控制信号，LED驱动器单元根据接收到的控制信号周期性地切换供应至第一LED光源和第二LED光源的电压的极性，以使第一LED光源和第二LED光源交替地被打开和关闭。该系统能够使用两根线来控制两个不同的LED光源，并对LED光源的总输出色温和亮度进行调节。

【技术实现步骤摘要】
一种用于调节LED光源色温和亮度的系统
本专利技术涉及发光二极管领域。更具体地说，本专利技术涉及一种用于调节LED光源色温和亮度的系统。
技术介绍
色温的概念基于可见光源与理想黑体辐射体的比较。色温（CT）标度给由黑体源发射的颜色分配数字值，以开尔文温度（K）表示。典型地，CT标度对于“自然白”范围例如为5000-6500K，对于“冷白”范围为3500-5000K，并且对于“暖白”范围在3500K及以下。根据相关色温（CCT）标度测量白光发光二极管（LED），相关色温标度根据人的感知调节。CCT、颜色和光谱这些术语通常被互换使用以指代由照明源发射的光的光谱。众所周知，在白炽灯变暗时，由灯产生的光的颜色发生变化。当白炽灯处于满额定功率时，其CCT通常在2700K-3300K的范围内。然而，当白炽灯变暗时，CCT变化到低至1700K。对于人眼而言，白炽灯泡看起来从白色变到黄色，在变暗时发出暖辉光。许多年来，白炽灯泡的这种固有特性已经用于调光器以在家庭、餐馆和其它场所制造温馨舒适的环境。LED灯具比白炽灯泡更加节能，在变暗时发出的光通常不会改变颜色。按常规，可使用各种技术中的任何一种使以LED或其它照明源为特色的照明系统变暗，例如，增加或降低送至LED的功率或者使用例如脉宽调制（PWM）来调制送至LED的功率。然而，来自LED光源的白光在变暗时保持恒定的CCT，这可以被感知为冰冷且不自然的，而不是温馨舒适的。LED照明制造商不断地尝试寻找以成本有效的方式使变暗的白炽灯泡的暖辉光加倍的方式。用LED光源模拟白炽灯的温暖变暗（warming-with-dimming）特性的一种方式是用光学方法将自然白LED与暖白LED混合，并以来自LED组合的混合光可从自然白变成暖白的方式控制其电流。控制不同光源的相对输出允许用户获得一个或另一个LED的CCT或者两者的混合组合的CCT。此过程通常称作颜色混合或颜色调节。传统上，执行两种或更多种有色LED混合的LED系统使用单独地控制每个有色LED的独立驱动器或者使用被设计成具有两个或更多个单独的输出通道的单个驱动器，其中，每个输出通道在驱动器内被独立地控制。例如，授予Melanson的美国专利第7,288,902号描述了这样一种电路，其具有多个光源来响应于改变的调光水平来改变色温。在被供电时，第一LED串发射第一CCT的光，并且第二LED串发射第二CCT的光。需要第一电源将功率供应至第一LED串，并且需要第二电源将功率供应至第二LED串。光源驱动器响应于所选择的调光水平和色温给每个光源提供各自的驱动电流。为了调节LED串的总输出的颜色，电源的输出相对于彼此被升高或降低。因此，为了独立地控制两个LED串，这种解决方案需要至少两个电源和至少四根线来将电源耦合到LED串。在这种实施例中，必须使用至少两通道LED驱动器来除了给自然白LED阵列供电之外还给暖白LED阵列供电。使用多个LED驱动器或多通道输出LED驱动器控制多个LED阵列具有几个缺点，包括例如增加成本和复杂性。最近提出的用于降低实现颜色混合所需的电路的复杂性的一种解决方案是提供以反并联布置连接的两个LED串。例如，授予Coetzee的美国专利第10,136,485号描述了一种用于调节照明系统的照明输出的方法。在该解决方案中，通过在多个时间间隔上选择性激活每个LED串，可独立地控制由至少两个LED串发射的光的总光学特性和强度。然而，在该解决方案中用于调节LED阵列的亮度和颜色输出的电路具有几个局限性和缺点。例如，在该解决方案中提议的电路需要集成电路（IC）来控制电压，对于大负载并不适用，比方说例如当多个LED串耦合到LED驱动器或每个LED串包含很多数量的LED时。因此，需要用于控制由LED照明系统发射的光的光学特性的改进的解决方案。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于调节LED光源色温和亮度的系统，该系统能够使用两根线来控制两个不同的LED光源，并对LED光源的总输出色温和亮度进行调节。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供的用于调节LED光源色温和亮度的系统，包括：LED光源单元，其包括反并联连接的第一LED光源和第二LED光源，且所述第一LED光源发射第一色温的光，所述第二LED光源发射第二色温的光；LED驱动器单元，其设置有第一输出端和第二输出端，并分别连接至反并联连接的第一LED光源和第二LED光源；以及控制单元，其与所述LED驱动器单元通信连接，用于向所述LED驱动器单元发送调节色温和亮度的控制信号，所述LED驱动器单元根据接收到的控制信号周期性地切换供应至所述第一LED光源和所述第二LED光源的电压的极性，以使所述第一LED光源和所述第二LED光源交替地被打开和关闭。优选的是，所述的用于调节LED光源色温和亮度的系统，在所述LED驱动器单元中设置有配置为H桥电路的开关阵列，在所述开关阵列中设置有控制所述第一LED光源的第一信号输入端和控制所述第二LED光源的第二信号输入端，所述控制单元向所述第一信号输入端发送控制第一色温的G信号，向所述第二信号输入端发送控制第二色温的R信号，且所述G信号和所述R信号交替地被给予高电平。优选的是，所述的用于调节LED光源色温和亮度的系统，所述控制单元包括智能控制信号产生电路、与所述智能控制信号产生电路连接的脉宽调制信号驱动转换电路，以及与所述脉宽调制信号驱动转换电路连接的调光主拓扑回路，其中，所述智能控制信号产生电路基于期望的色温和亮度产生控制信号即G信号和R信号，具体为：通过产生的所述G信号和所述R信号的高电平的比率来调节所述第一LED光源和所述第二LED光源输出的色温，并按比例降低G信号和R信号的占空比来调节所述第一LED光源和所述第二LED光源输出的亮度。优选的是，所述的用于调节LED光源色温和亮度的系统，在所述开关阵列中，接收G信号的第一信号输入端连接至电阻R6的一端和电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接至N沟道增强型MOS管Q1的栅极，所述N沟道增强型MOS管Q1的源极接地，电阻R4的一端连接至所述N沟道增强型MOS管Q1的漏极，所述电阻R4的另一端连接至电阻R2的一端、NPN三极管Q4的基极以及PNP三极管Q10的基极，所述NPN三极管Q4的发射极连接至所述PNP三极管Q10的发射极和电阻R3的一端，所述电阻R2的另一端和所述NPN三极管Q4的集电极均连接至电源单元，所述PNP三极管Q10的集电极接地，所述电阻R3的另一端连接至P沟道增强型MOS管Q13的栅极，所述P沟道增强型MOS管Q13的源极连接至电源单元和二极管D4的阴极，所述P沟道增强型MOS管Q13的漏极连接至所述第一LED光源、所述二极管D4的阳极以及N沟道增强型MOS管Q3的漏极，所述N沟道增强型MOS管Q3的源极接地，所述电阻R6的另一端经电阻R7接地，同时该端连接至N沟道增强型MOS管Q5的栅极；同理，接收R信号的第二信号输入端连接至电阻R5的一端和电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端连接至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调节LED光源色温和亮度的系统，其特征在于，包括：/nLED光源单元，其包括反并联连接的第一LED光源和第二LED光源，且所述第一LED光源发射第一色温的光，所述第二LED光源发射第二色温的光；/nLED驱动器单元，其设置有第一输出端和第二输出端，并分别连接至反并联连接的第一LED光源和第二LED光源；以及/n控制单元，其与所述LED驱动器单元通信连接，用于向所述LED驱动器单元发送调节色温和亮度的控制信号，所述LED驱动器单元根据接收到的控制信号周期性地切换供应至所述第一LED光源和所述第二LED光源的电压的极性，以使所述第一LED光源和所述第二LED光源交替地被打开和关闭。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于调节LED光源色温和亮度的系统，其特征在于，包括：
LED光源单元，其包括反并联连接的第一LED光源和第二LED光源，且所述第一LED光源发射第一色温的光，所述第二LED光源发射第二色温的光；
LED驱动器单元，其设置有第一输出端和第二输出端，并分别连接至反并联连接的第一LED光源和第二LED光源；以及
控制单元，其与所述LED驱动器单元通信连接，用于向所述LED驱动器单元发送调节色温和亮度的控制信号，所述LED驱动器单元根据接收到的控制信号周期性地切换供应至所述第一LED光源和所述第二LED光源的电压的极性，以使所述第一LED光源和所述第二LED光源交替地被打开和关闭。


2.如权利要求1所述的用于调节LED光源色温和亮度的系统，其特征在于，在所述LED驱动器单元中设置有配置为H桥电路的开关阵列，在所述开关阵列中设置有控制所述第一LED光源的第一信号输入端和控制所述第二LED光源的第二信号输入端，所述控制单元向所述第一信号输入端发送控制第一色温的G信号，向所述第二信号输入端发送控制第二色温的R信号，且所述G信号和所述R信号交替地被给予高电平。


3.如权利要求2所述的用于调节LED光源色温和亮度的系统，其特征在于，所述控制单元包括智能控制信号产生电路、与所述智能控制信号产生电路连接的脉宽调制信号驱动转换电路，以及与所述脉宽调制信号驱动转换电路连接的调光主拓扑回路，其中，所述智能控制信号产生电路基于期望的色温和亮度产生控制信号即G信号和R信号，具体为：通过产生的所述G信号和所述R信号的高电平的比率来调节所述第一LED光源和所述第二LED光源输出的色温，并按比例降低G信号和R信号的占空比来调节所述第一LED光源和所述第二LED光源输出的亮度。


4.如权利要求3所述的用于调节LED光源色温和亮度的系统，其特征在于，在所述开关阵列中，接收G信号的第一信号输入端连接至电阻R6的一端和电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接至N沟道增强型MOS管Q1的栅极，所述N沟道增强型MOS管Q1的源极接地，电阻R4的一端连接至所述N沟道增强型MOS管Q1的漏极，所述电阻R4的另一端连接至电阻R2的一端、NPN三极管Q4的基极以及PNP三极管Q10的基极，所述NPN三极管Q4的发射极连接至所述PNP三极管Q10的发射极和电阻R3的一端，所述电阻R2的另一端和所述NPN三极管Q4的集电极均连接至电源单元，所述PNP三极管Q10的集电极接地，所述电阻R3的另一端连接至P...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·普莱斯，龚飞，
申请(专利权)人：香港晟瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81