一种同时调节亮度和色温的装置、方法及LED灯具与流程

本发明涉及led照明技术领域，特别涉及一种同时调节亮度和色温的装置、方法及led灯具。

背景技术：

虽然亮度和色温是两个不相干的物理亮，但是人眼接收不同的led灯的亮度和色温会有不同的感受，所以配合不同的亮度和色温可以得到不同的视觉效果。而现有的技术中要实现同时调节led的亮度和色温，仍然存在很多待改善的地方，如cn201410729730.5提到的方法分别须要按键开关选择色温，可控硅调光器调节亮度，且色温只能选择两种；又如cn201410240336.5提到的方法，虽然可以做到色温连续变化，但调节深度有限，而且旁路电路大大的额外增加了系统功耗。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种同时调节亮度和色温的装置、方法及led灯具，通过相位控制调光器切割输入交流电的相位改变led模块的亮度，同时根据相位切割信息输出电流控制信号控制led模块的混色亮度比例实现色温的同步调节，控制电路简单且色温调节范围广，在不增加额外功耗的情况下实现了亮度和色温的同步调节。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种同时调节亮度和色温的装置，其包括相位控制调光器、整流模块、相位检测模块、电流控制模块和led模块，通过相位控制调光器切割输入交流电的相位改变交流电的有效电压，并由整流模块对切割后的交流电进行整流处理输出至led模块，调节led模块的亮度；通过所述相位检测模块检测切割后的相位信息，并根据切割后的相位信息输出电流控制信号至电流控制模块，所述电流控制模块根据所述电流控制信号控制led模块的混色亮度比例变化，调节led模块的色温。

所述的同时调节亮度和色温的装置中，所述相位检测模块包括电压采样单元、比较单元、计时器、运算逻辑单元和控制信号转换器；通过电压采样单元对整流模块的输出电压进行采样并设置电压检测阈值；由比较单元比较整流模块的输出电压和电压检测阈值的大小，并输出相应的电平；由计时器根据比较单元输出的电平进行计时并输出计时值；运算逻辑单元根据所述计时值计算led模块的电流值；控制信号转换器根据所述电流值输出相应的电流控制信号至led模块。

所述的同时调节亮度和色温的装置中，所述电流控制模块包括第一电流控制单元和第二电流控制单元，所述led模块包括色温不相同的第一led灯串和第二led灯串；所述运算逻辑单元根据计时值分别计算第一led灯串的电流和第二led灯串的电流，并经控制信号转换器分别转换为第一电流控制信号和第二电流控制信号；所述第一电流控制单元和第二电流控制单元根据第一电流控制信号和第二电流控制信号分别控制第一led灯串和第二led灯串的电流，控制所述第一led灯串和第二led灯串的混色亮度比例，调节led模块的色温。

所述的同时调节亮度和色温的装置中，当整流模块的输出电压小于电压检测阈值时，所述比较单元输出第一电平；当整流模块的输出电压大于电压检测阈值时，所述比较单元输出第二电平；当比较单元的输出电平从第二电平翻转至第一电平时，计时器清零并开始计时，当比较单元的输出电平从第一电平翻转至第二电平时，计时器停止计时并输出计时值。

所述的同时调节亮度和色温的装置中，所述电压采样单元单元包括第一电阻、第二电阻和第一电源，所述第一电阻的一端连接整流模块的输入端，所述第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和比较单元；所述第二电阻的另一端连接第一电源的负极和地；所述第一电源的正极连接比较单元；所述第一电源输出的电压为电压检测阈值。

所述的同时调节亮度和色温的装置中，所述比较单元包括比较器，所述比较器的正相输入端连接第一电阻的另一端，所述比较器的反相输入端连接第一电源的正极，所述比较器的输出端连接计时器的输入端。

所述的同时调节亮度和色温的装置中，所述第一电流控制单元包括第一运算放大器、第一mos管和第三电阻；所述第二电流控制单元包括第二运算放大器、第二mos管和第四电阻；所述第一运算放大器的第一输入端连接控制信号转换器的第一输出端，所述第一运算放大器的第二输入端连接第一mos管的源极、还通过第三电阻接地，所述第一运算放大器的输出端连接第一mos管的栅极；所述第一mos管的漏极连接第一led灯串的负极；

所述第二运算放大器的第一输入端连接控制信号转换器的第二输出端，所述第二运算放大器的第二输入端连接第二mos管的源极、还通过第四电阻接地，所述第二运算放大器的输出端连接第二mos管的栅极；所述第二mos管的漏极连接第二led灯串的负极。

所述的同时调节亮度和色温的装置中，所述第一电流控制单元包括第三mos管；所述第二电流控制单元包括第四mos管；所述第三mos管的栅极连接控制信号转换器的第一输出端，所述第三mos管的源极接地，所述第三mos管的漏极连接第一led灯串的负极；所述第四mos管的栅极连接控制信号转换器的第二输出端，所述第四mos管的源极接地，所述第四mos管的漏极连接第二led灯串的负极。

一种同时调节亮度和色温的方法，其包括如下步骤：

a、由相位控制调光器切割输入交流电的相位，改变交流电的有效电压；

b、由整流模块对切割后的交流电进行整流处理输出至led模块，调节led模块的亮度；

c、由相位检测模块检测切割后的相位信息，并根据切割后的相位信息输出电流控制信号；

d、由电流控制模块根据所述电流控制信号控制led模块的混色亮度比例变化，调节led模块的色温。

一种led灯具，其包括如上所述的同时调节亮度和色温的装置。

相较于现有技术，本发明提供的同时调节亮度和色温的装置、方法及led灯具中，所述同时调节亮度和色温的装置包括相位控制调光器、整流模块、相位检测模块、电流控制模块和led模块，通过相位控制调光器切割输入交流电的相位改变交流电的有效电压，并由整流模块对切割后的交流电进行整流处理输出至led模块，调节led模块的亮度；通过所述相位检测模块检测切割后的相位信息，并根据切割后的相位信息输出电流控制信号至电流控制模块，所述电流控制模块根据所述电流控制信号控制led模块的混色亮度比例变化，调节led模块的色温，通过相位控制调光器切割输入交流电的相位改变led模块的亮度，同时根据相位切割信息输出电流控制信号控制led模块的混色亮度比例实现色温的同步调节，控制电路简单且色温调节范围广，在不增加额外功耗的情况下实现了亮度和色温的同步调节。

附图说明

图1为本发明提供的同时调节亮度和色温的装置的电路原理图。

图2为本发明提供的同时调节亮度和色温的装置中相位切割、输出电压与led模块电流示意图。

图3为本发明提供的同时调节亮度和色温的装置中相位检测模块的电路原理图。

图4为本发明提供的同时调节亮度和色温的装置中输出电压与比较器输出电平的示意图。

图5为本发明提供的同时调节亮度和色温的装置第一实施例中电流控制模块的电路图。

图6为本发明提供的同时调节亮度和色温的装置第二实施例中电流控制模块的电路图。

图7为本发明提供的同时调节亮度和色温的方法的流程图。

具体实施方式

鉴于现有技术中亮度和色温无法实现方便快捷且低功耗的同步调节等缺点，本发明的目的在于提供一种同时调节亮度和色温的装置、方法及led灯具，通过相位控制调光器切割输入交流电的相位改变led模块的亮度，同时根据相位切割信息输出电流控制信号控制led模块的混色亮度比例实现色温的同步调节，控制电路简单且色温调节范围广，在不增加额外功耗的情况下实现了亮度和色温的同步调节。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的同时调节亮度和色温的装置包括相位控制调光器10、整流模块20、相位检测模块30、电流控制模块40和led模块50，所述相位控制调光器10的输入端连接外部交流电，相位控制器的输出端连接整流模块20的输入端，所述整流模块20的输出端连接相位检测模块30的输入端和led模块50，所述相位检测模块30的输出端还通过电流控制模块40连接led模块50。

请一并参阅图2，本发明通过相位控制调光器10切割输入交流电的相位，改变交流电的有效电压[如图2中的（a）（b）]，并由整流模块20对切割后的交流电进行整流处理[如图2中的（c）]输出至led模块50，驱动led模块50的亮灭状态[如图2中的（d）]，本实施例中所述整流模块20采用整流桥，在led模块50电流不变的情况下，通过相位控制调光器10切割正弦波的相位，改变led模块50的有效电压可直接调节led模块50的亮度，电流结构简单，无需使用电源转换器即可实现亮度的调节。

同时，本发明还通过相位检测模块30检测切割后的相位信息，并根据切割后的相位信息输出电流控制信号至电流控制模块40，所述电流控制模块40根据所述电流控制信号控制led模块50的混色亮度比例变化，调节led模块50的色温，通过一个相位控制调光器10即可实现亮度和色温的同时调节。

具体实施时，所述电流控制模块40包括第一电流控制单元401和第二电流控制单元402，所述led模块50包括色温不相同的第一led灯串501和第二led灯串502，例如分别采用冷光led灯串和暖光led灯串，相位检测模块30的第一输出端通过第一电流控制单元401连接第一led灯串501，相位检测模块30的第二输出端通过第二电流控制单元402连接第二led灯串502，相较于现有的通过旁路电路分流其中一个灯串，旁路电路会产生额外的功耗，最恶劣的情况（只点亮一个灯串）下达到50%，本发明是利用与led灯串串联的电流源来控制亮度，即使只点亮一个灯串也不会产生额外的功耗，实现亮度调节的同时也达到了尽可能节能的目的。

进一步地，请参阅图3，所述相位检测模块30包括电压采样单元301、比较单元302、计时器303、运算逻辑单元304和控制信号转换器305，所述电压采样单元301的输入端连接整流模块20的输出端，所述电压采样单元301的输出端连接比较单元302的输入端，所述比较单元302的输出端依次通过计时器303和运算逻辑连接控制信号转换器305的输入端，所述控制信号转换器305的输出端连接电流控制模块40。

通过电压采样单元301对整流模块20的输出电压进行采样并设置电压检测阈值，之后比较单元302比较整流模块20的输出电压和电压检测阈值的大小，根据比较结果输出相应的电平信号，计时器303根据该电平信号进行计时并输出计时值至运算逻辑单元304，之后运算逻辑单元304根据所述计时值计算led模块50的电流值，由控制信号转换器305将所述电流值转换为相应的电流控制信号，控制led模块50的混色亮度比例变化，从而实现led模块50色温的调节。

具体地，所述电流控制模块40的第一输出端连接所述第一电流控制单元401，所述电流控制模块40的第二输出端连接所述第二电流控制单元402，在进行逻辑运算时，所述运算逻辑单元304根据计时值分别计算第一led灯串501的电流和第二led灯串502的电流，并经控制信号转换器305分别转换为第一电流控制信号和第二电流控制信号，通知电流控制模块40改变led灯串的电流，第一电流控制单元401和第二电流控制单元402根据第一电流控制信号和第二电流控制信号分别控制第一led灯串501和第二led灯串502的电流，从而根据需要控制第一led灯串501和第二led灯串502的混色亮度比例，达到调节色温的效果。

优选地，所述电压采样单元301单元包括第一电阻r1、第二电阻r2和第一电源u1，所述第一电阻r1的一端连接整流模块20的输入端，所述第一电阻r1的另一端连接第二电阻r2的一端和比较单元302；所述第二电阻r2的另一端连接第一电源u1的负极和地；所述第一电源u1的正极连接比较单元302；所述第一电源u1输出的电压为电压检测阈值；所述比较单元302包括比较器a1，所述比较器a1的正相输入端连接第一电阻r1的另一端，所述比较器a1的反相输入端连接第一电源u1的正极，所述比较器a1的输出端连接计时器303的输入端。

请一并参阅图4，相位检测模块30工作时，通过配置第一电阻r1和第二电阻r2对整流模块20的输出电压vac进行采样并输出至比较器a1的正相输入端，同时输出电压检测阈值vth至比较器a1的反相输入端，由比较器a1对整流模块20的输出电压vac和电压检测阈值vth进行比较，当整流模块20的输出电压小于电压检测阈值时，即vac<vth，比较器a1输出第一电平v1；当整流模块20的输出电压大于电压检测阈值时，即vac>vth，比较器a1输出第二电平v2；当比较器a1的输出电平从第二电平v2翻转至第一电平v1时，计时器303清零并开始计时，当比较器a1的输出电平从第一电平v1翻转至第二电平v2时，计时器303停止计时并输出计时值，此时计时值为tcalc，运算逻辑单元304根据tcalc通过预设算法计算出两路led灯串的电流iled1，iled2，之后经过控制信号转换器305产生第一电流控制信号和第二电流控制信号分别输出至第一电流控制单元401和第二电流控制单元402，分别控制两路led灯串的电流，通过两种色温的灯串亮度搭配实现色温调节。由于本发明中亮度不同色温的灯串可以独立控制，因此可以实现从色温1至色温2的所有色温，相较于现有技术cn201410240336.5中，始终有一路灯串会流过电流，因色温最大调节范围只能色温1至（色温2+色温1）/2，因此本发明的色温调节范围广，适用场合更多。

具体实施时，所述运算逻辑单元304的预设算法可根据需求设计不同的算法，例如第一种算法为实现色温随亮度连续变化，则预设算法为：iled1=iint*tcut/t；iled2=iint*(t-tcut)/t。其中iint为输入电源无切割下两串灯串的电流之和，t为交流电整流后的周期，tcut=tcalc-toffset；toffset可以利用三角函数公式根据vth和vmax算出；

第二种算法为实现某个亮度范围内保持一种色温，则预设算法为：如果tcalc<t1，iled1=i11，iled2=i21；如果t1<tcalc<t2，iled1=i12，iled2=i22；如果t2<tcalc<t3，iled1=i13，iled2=i23；……以此类推；

第三种算法为实现亮度不变，只有色温变化，则预设算法为：让两个灯串的电流之和icut根据有效电压的减少而增加，然后根据需要调整iled1和iled2的比例关系，icut公式如下：

0tcut<t，此时再令iled1=icut*tcut/t；iled2=icut*(t-tcut)/t即可实现不调亮度，只调色温。当然，以上三种算法仅为示例，用户可根据实际需要设计其他算法，本发明对此不作限定。

进一步地，控制信号转换器305根据计算好iled1和iled2电流值转换出电流控制模块40的控制信号，具体实施时，实施控制信号转换器305可以是数模转换器，根据iled1和iled2的计算值转换成控制电流控制器的模拟电压或模拟电流信号，或者也可以是pwm转换器，根据iled1和iled2的计算值转换成控制电流控制器pwm信号。

相应地，本发明中电流控制模块40提供两种实施例，如图5所示，第一实施例中，所述第一电流控制单元401包括第一运算放大器q1、第一mos管m1和第三电阻r3；所述第二电流控制单元402包括第二运算放大器q2、第二mos管m2和第四电阻r4；所述第一运算放大器q1的第一输入端连接控制信号转换器305的第一输出端，所述第一运算放大器q1的第二输入端连接第一mos管m1的源极、还通过第三电阻r3接地，所述第一运算放大器q1的输出端连接第一mos管m1的栅极；所述第一mos管m1的漏极连接第一led灯串501的负极；

所述第二运算放大器q2的第一输入端连接控制信号转换器305的第二输出端，所述第二运算放大器q2的第二输入端连接第二mos管m2的源极、还通过第四电阻r4接地，所述第二运算放大器q2的输出端连接第二mos管m2的栅极；所述第二mos管m2的漏极连接第二led灯串502的负极。即此时控制信号转换器305为数模转换器，将电流值转换为模拟电压信号输出至第一电流控制单元401和第二电流控制单元402，第一运算放大器q1和第二运算放大器q2根据模拟电压的输入以及参考电压的输入来控制第一mos管m1和第二mos管m2的电流，从而实现led灯串电流的控制。

如图6所示，第二实施例中，所述第一电流控制单元401包括第三mos管m3；所述第二电流控制单元402包括第四mos管m4；所述第三mos管m3的栅极连接控制信号转换器305的第一输出端，所述第三mos管m3的源极接地，所述第三mos管m3的漏极连接第一led灯串501的负极；所述第四mos管m4的栅极连接控制信号转换器305的第二输出端，所述第四mos管m4的源极接地，所述第四mos管m4的漏极连接第二led灯串502的负极。即此时控制信号转换器305为pwm转换器，将电流值转换为pwm信号输出至电流控制模块40，通过pwm信号的占空比控制第三mos管m3和第四mos管m4的开关，从而控制支路的平均电流。

本发明还相应提供一种同时调节亮度和色温的方法，如图7所示，所述同时调节亮度和色温的方法包括如下步骤：

s100、由相位控制调光器切割输入交流电的相位，改变交流电的有效电压；

s200、由整流模块对切割后的交流电进行整流处理输出至led模块，调节led模块的亮度；

s300、由相位检测模块检测切割后的相位信息，并根据切割后的相位信息输出电流控制信号；

s400、由电流控制模块根据所述电流控制信号控制led模块的混色亮度比例变化，调节led模块的色温。具体请参阅上述装置对应的实施例。

本发明还相应提供一种led灯具，可同时调节亮度和色温，其包括如上所述的同时调节亮度和色温的装置，由于上文已对所述同时调节亮度和色温的装置进行了详细介绍，此次不作详述。

综上所述，本发明提供的同时调节亮度和色温的装置、方法及led灯具中，所述同时调节亮度和色温的装置包括相位控制调光器、整流模块、相位检测模块、电流控制模块和led模块，通过相位控制调光器切割输入交流电的相位改变交流电的有效电压，并由整流模块对切割后的交流电进行整流处理输出至led模块，调节led模块的亮度；通过所述相位检测模块检测切割后的相位信息，并根据切割后的相位信息输出电流控制信号至电流控制模块，所述电流控制模块根据所述电流控制信号控制led模块的混色亮度比例变化，调节led模块的色温，通过相位控制调光器切割输入交流电的相位改变led模块的亮度，同时根据相位切割信息输出电流控制信号控制led模块的混色亮度比例实现色温的同步调节，控制电路简单且色温调节范围广，在不增加额外功耗的情况下实现了亮度和色温的同步调节。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。