专利名称：一种可控硅调光装置及发光系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发光二极管调光技术领域，尤其涉及一种可控硅调光装置及发光系统。
背景技术：
发光二极管是一种将电能转换为光能的发光器件，其通过的正向电流越大，则其发光亮度越高。为了实现发光二极管的光亮度可调功能，现有技术提供了一种可控硅调光
>J-U装直。如图I所示，现有技术提供的可控硅调光装置包括可控硅调光器，用于输出具有一定相位角的切相波形信号，并根据用户输入的调光信号改变该切相波形信号的相位角； 低通滤波器，用于对切相波形信号进行滤波处理，以提高切相波形信号的可用性；整流单元，用于将切相波形信号进行整流处理，得到输入电压；直流-直流变换单元，用于将输入电压降压成发光二极管单元发光所需的电压；连接直流-直流变换单元的驱动单元；控制单元，用于向驱动单元输出脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)信号，以通过驱动单元驱动直流-直流变换单元工作。其中，控制单元采用功率因数整流技术，使得输入电流跟随输入电压的变化，因而提供类阻性负载，从而使得输入阻抗过高。当对发光二极管单元进行小功率调光时，过高的输入阻抗往往使得回路电流达不到可控硅调光器中可控硅的维持电流，而造成可控硅的过早关断，造成发光二极管的闪烁现象，一般地，采用现有技术提供的可控硅调光装置仅可在 20%到100%的范围内实现无闪烁调光，可应用性差，不利于产品的推广及应用。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种可控硅调光装置，旨在解决现有技术提供的可控硅调光装置由于采用单一的功率因数整流技术，使得小功率调光时，发光二极管出现闪烁， 可应用性差的问题。本实用新型是这样实现的，一种可控硅调光装置，包括可控硅调光器，连接所述可控硅调光器的低通滤波器，连接所述低通滤波器的整流单元，连接所述整流单元和发光二极管单元的直流-直流变换单元，输出PWM信号的控制单元，以及连接所述控制单元和直流-直流变换单元的驱动单元，所述装置还包括连接在所述整流单元和控制单元之间，检测所述整流单元输出的输入电压的相位角、由所述控制单元根据检测到的所述相位角匹配相应的阻抗并由所述控制单元向所述驱动单元输出具有相应占空比的PWM信号的阻抗匹配单元。本实用新型的另一目的在于，还提供了一种发光系统，包括一发光二极管单元，以及一可控硅调光装置，所述可控硅调光装置包括可控硅调光器，连接所述可控硅调光器的低通滤波器，连接所述低通滤波器的整流单元，连接所述整流单元和所述发光二极管单元的直流-直流变换单元，输出PWM信号的控制单元，以及连接所述控制单元和直流-直流变换单元的驱动单元，所述装置还包括连接在所述整流单元和控制单元之间，检测所述整流单元输出的输入电压的相位角、由所述控制单元根据检测到的所述相位角匹配相应的阻抗并由所述控制单元向所述驱动单元输出具有相应占空比的PWM信号的阻抗匹配单元。本实用新型提供的可控硅调光装置是由控制单元根据阻抗匹配单元检测的切相波形信号的相位角动态的匹配阻抗，并输出相应的PWM信号，以维持回路电流在可控硅维持电流之上，从而保证了小功率的稳定调光，可实现I %到100%的范围内的无闪烁调光， 可应用性强，有利于产品的推广及应用。
图I是现有技术提供的可控硅调光装置的原理图；图2是本实用新型提供的可控硅调光装置的原理图；图3是图2的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。为了克服现有技术采用单一的功率因数整流技术所带来的弊端，本实用新型提供的可控硅调光装置采用了功率因数整流技术与动态阻抗匹配相结合的调光方式，通过检测切相波形信号的相位角，匹配合适的阻抗，以维持回路电流在可控硅维持电流之上。图2示出了本实用新型提供的可控硅调光装置的原理，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。本实用新型提供的可控硅调光装置包括根据用户输入的调光指令输出相应的切相波形信号的可控硅调光器101 ;连接可控硅调光器101的低通滤波器102 ;连接低通滤波器102的整流单元103 ;连接整流单元103和发光二极管单元的直流-直流变换单元104 ； 输出PWM信号的控制单元106 ;连接控制单元106和直流-直流变换单元104的驱动单元 105。为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供的可控硅调光装置还包括连接在整流单元103和控制单元106之间，检测整流单元103输出的输入电压的相位角、由控制单元106根据检测到的相位角匹配相应的阻抗并由控制单元106向驱动单元105输出具有相应占空比的PWM信号的阻抗匹配单元107。本实用新型提供的可控硅调光装置是由控制单元106根据阻抗匹配单元107检测切相波形信号的相位角动态的匹配阻抗，并输出相应的PWM信号，以维持回路电流在可控硅维持电流之上，从而保证了小功率的稳定调光，可实现I %到100%的范围内的无闪烁调光，可应用性强，有利于产品的推广及应用。进一步地，为了使得发光二极管的发光更加稳定，抵消部分噪声干扰，本实用新型提供的可控硅调光装置还可以包括连接直流-直流变换单元104、对输入电压进行实时采样、并由控制单兀106结合米样得到的输入电压调整输出的PWM信号的占空比的输入电压采样单元110 ;和/或连接直流-直流变换单元104、对输入电流进行实时采样、并由控制单元106结合采样得到的输入电流调整输出的PWM信号的占空比的输入电流采样单元111。进一步地，本实用新型提供的可控硅调光装置还可以包括连接在整流单元103 和控制单元106之间，对整流单元103输出的输入电压进行处理后向控制单元106供电的辅助供电单元108。进一步地，为了解决现有技术提供的可控硅调光装置可能存在的调光功率最小时延时关断的问题，本实用新型提供的可控硅调光装置还可以包括连接在整流单元103和控制单元106之间，检测输入电压、并由控制单元106在检测的输入电压小于欠压阈值时停止输出PWM信号的绕组波谷检测单元109。从而可实现0%到100%的范围内的全档无闪烁调光。图3示出了图2的电路。其中，整流单元103可以包括一整流芯片U1，其两个交流输入端连接低通滤波器 102的输出端；控制单元106可以包括一控制器芯片U2。其中，阻抗匹配单元107可以包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、NPN型三极管Q1、 NPN型三极管Q2以及电容C6 ;电阻Rl的一端连接整流芯片Ul的直流输出负引脚，电阻Rl 的另一端接地，电阻Rl的一端同时连接三极管Ql的集电极，三极管Ql的基极连接三极管 Q2的发射极，三极管Ql的发射极连接三极管Q2的基极，三极管Ql的基极同时通过电容C6 连接三极管Ql的发射极；三极管Q2的基极同时通过电阻R3连接控制器芯片U2的动态阻抗匹配引脚P⑶，三极管Q2的集电极通过电阻R2连接整流芯片Ul的直流输出正引脚。其中，辅助供电单元108可以包括电阻R4、电容Cl和稳压管Dl ;电阻R4的一端连接整流芯片Ul的直流输出正引脚，电阻R4的另一端通过电容Cl接地，稳压管Dl并联在电容Cl的两端，且稳压管Dl的阳极接地；电阻R4的另一端同时连接控制器芯片U2的供电引脚VDD。其中，直流-直流变换单元104可以包括电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻 R14、电阻R8、电阻R14、电阻R15、二极管D2、二极管D3、二极管D4和一变压器T。整流芯片 Ul的直流输出正引脚通过电容C2接地；电阻R14的一端连接电阻R4的另一端，电阻R14的另一端通过电容C3接地，电阻R14的另一端通过电容C3接地，电阻R14的另一端同时连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接变压器T初级侧一个绕组的一端，变压器T初级侧一个绕组的另一端接地；变压器T初级侧另一个绕组的一端连接整流芯片Ul的直流输出正引脚，并通过相互并联的电阻R8和电容C4连接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接变压器T初级侧另一个绕组的另一端；变压器T次级侧的一端连接二极管D4的阳极，二极管 D4的阴极分别通过电容C5和电阻R15连接变压器T次级侧的另一端；二极管D4的阴极以及变压器T次级侧的另一端分别连接发光二极管单元的输入端。其中，输入电压采样单元110可以包括一电阻R7 ;电阻R7的一端连接整流芯片 Ul的直流输出正引脚，电阻R7的另一端连接控制器芯片U2的电压检测引脚VSEN。其中，绕组波谷检测单元109可以包括电阻R5和电阻R6 ;电阻R5的一端连接接变压器T初级侧一个绕组的一端，电阻R5的另一端通过电阻R6接地，电阻R5的另一端同时连接控制器芯片U2的反馈引脚FB。其中，输入电流采样单元111可以包括电阻R9、电阻Rll和电阻R12 ;控制器芯片U2的电流检测引脚ISEN顺次通过电阻R9以及相互并联的电阻Rll和电阻R12后接地。其中，驱动单元105可以包括电阻RlO和金氧半场效晶体管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET) Q3 ;金氧半场效晶体管 Q3的栅极通过电阻RlO连接控制器芯片U2的驱动引脚GD，金氧半场效晶体管Q3的漏极连接变压器T初级侧另一个绕组的另一端，金氧半场效晶体管Q3的源极连接电阻R9的与电阻Rll和电阻R12连接的一端。本实用新型还提供了一种发光系统，包括一发光二极管单元，以及一如上所述的可控硅调光装置，该装置的组成部分、各部分的连接关系如上所述，在此不再赘述。本实用新型提供的可控硅调光装置是由控制单元106根据阻抗匹配单元107检测的切相波形信号的相位角动态的匹配阻抗，并输出相应的PWM信号，以维持回路电流在可控硅维持电流之上，从而保证了小功率的稳定调光，可实现I %到100%的范围内的无闪烁调光，可应用性强，有利于产品的推广及应用；另外，还可以利用绕组波谷检测单元109检测输入电压，并由控制单兀106在检测的输入电压小于欠压阈值时停止输出PWM信号，从而进一步实现了 0%到100%的范围内的全档无闪烁调光。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种可控硅调光装置，包括可控硅调光器，连接所述可控硅调光器的低通滤波器，连接所述低通滤波器的整流单元，连接所述整流单元和发光二极管单元的直流-直流变换单元，输出PWM信号的控制单元，以及连接所述控制单元和直流-直流变换单元的驱动单元， 其特征在于，所述装置还包括连接在所述整流单元和控制单元之间，检测所述整流单元输出的输入电压的相位角、 由所述控制单元根据检测到的所述相位角匹配相应的阻抗并由所述控制单元向所述驱动单元输出具有相应占空比的PWM信号的阻抗匹配单元。
2.如权利要求I所述的可控硅调光装置，其特征在于，所述装置还包括连接所述直流-直流变换单元、对所述输入电压进行实时采样、并由所述控制单元结合采样得到的所述输入电压调整输出的PWM信号的占空比的输入电压采样单元；和/或连接所述直流-直流变换单元、对所述整流单元输出的输入电流进行实时采样、并由所述控制单元结合采样得到的所述输入电流调整输出的PWM信号的占空比的输入电流采样单元。
3.如权利要求2所述的可控硅调光装置，其特征在于，所述装置还包括连接在所述整流单元和所述控制单元之间，对所述整流单元输出的所述输入电压进行处理后向所述控制单元供电的辅助供电单元。
4.如权利要求3所述的可控硅调光装置，其特征在于，所述装置还包括连接在所述整流单元和所述控制单元之间，检测所述输入电压、并由所述控制单元在检测的所述输入电压小于欠压阈值时停止输出PWM信号的绕组波谷检测单元。
5.如权利要求4所述的可控硅调光装置，其特征在于，所述整流单元包括一整流芯片， 所述整流芯片的两个交流输入端连接所述低通滤波器的输出端；所述控制单元包括一控制器芯片；所述阻抗匹配单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、NPN型三极管Ql、NPN型三极管Q2 以及电容C6 ;电阻Rl的一端连接所述整流芯片的直流输出负引脚，电阻Rl的另一端接地， 电阻Rl的一端同时连接三极管Ql的集电极，三极管Ql的基极连接三极管Q2的发射极，三极管Ql的发射极连接三极管Q2的基极，三极管Ql的基极同时通过电容C6连接三极管Ql 的发射极；三极管Q2的基极同时通过电阻R3连接所述控制器芯片的动态阻抗匹配引脚，三极管Q2的集电极通过电阻R2连接所述整流芯片的直流输出正引脚。
6.如权利要求5所述的可控硅调光装置，其特征在于，所述辅助供电单元包括电阻 R4、电容Cl和稳压管Dl ；电阻R4的一端连接所述整流芯片的直流输出正引脚，电阻R4的另一端通过电容Cl接地，稳压管Dl并联在电容Cl的两端，且稳压管Dl的阳极接地；电阻R4的另一端同时连接所述控制器芯片的供电引脚。
7.如权利要求6所述的可控硅调光装置，其特征在于，所述直流-直流变换单元包括 电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R14、电阻R8、电阻R14、电阻R15、二极管D2、二极管 D3、二极管D4和一变压器；所述整流芯片的直流输出正引脚通过电容C2接地；电阻R14的一端连接电阻R4的另一端，电阻R14的另一端通过电容C3接地，电阻R14的另一端通过电容C3接地，电阻R14 的另一端同时连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接所述变压器初级侧一个绕组的一端，所述变压器初级侧一个绕组的另一端接地；所述变压器初级侧另一个绕组的一端连接所述整流芯片的直流输出正引脚，并通过相互并联的电阻R8和电容C4连接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接所述变压器初级侧另一个绕组的另一端；所述变压器次级侧的一端连接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极分别通过电容C5和电阻R15连接所述变压器次级侧的另一端；二极管D4的阴极以及所述变压器次级侧的另一端分别连接所述发光二极管单元的输入端。
8.如权利要求7所述的可控硅调光装置，其特征在于，所述输入电压采样单元包括电阻R7 ;电阻R7的一端连接所述整流芯片的直流输出正引脚，电阻R7的另一端连接所述控制器芯片的电压检测引脚；所述绕组波谷检测单元包括电阻R5和电阻R6 ;电阻R5的一端连接接所述变压器初级侧一个绕组的一端，电阻R5的另一端通过电阻R6接地，电阻R5的另一端同时连接所述控制器芯片的反馈引脚；所述输入电流采样单元包括电阻R9、电阻Rll和电阻R12 ;所述控制器芯片的电流检测引脚顺次通过电阻R9以及相互并联的电阻Rll和电阻R12后接地；所述驱动单元包括电阻RlO和金氧半场效晶体管Q3 ;金氧半场效晶体管Q3的栅极通过电阻RlO连接所述控制器芯片的驱动引脚，金氧半场效晶体管Q3的漏极连接所述变压器初级侧另一个绕组的另一端，金氧半场效晶体管Q3的源极连接电阻R9的与电阻Rll和电阻R12连接的一端。
9.一种发光系统，包括一发光二极管单元，以及一可控硅调光装置，所述可控硅调光装置包括可控硅调光器，连接所述可控硅调光器的低通滤波器，连接所述低通滤波器的整流单元，连接所述整流单元和所述发光二极管单元的直流-直流变换单元，输出PWM信号的控制单元，以及连接所述控制单元和直流-直流变换单元的驱动单元，其特征在于，所述装置还包括连接在所述整流单元和控制单元之间，检测所述整流单元输出的输入电压的相位角、 由所述控制单元根据检测到的所述相位角匹配相应的阻抗并由所述控制单元向所述驱动单元输出具有相应占空比的PWM信号的阻抗匹配单元。
10.如权利要求9所述的发光系统，其特征在于，所述整流单元包括一整流芯片，所述整流芯片的两个交流输入端连接所述低通滤波器的输出端；所述控制单元包括一控制器芯片;所述阻抗匹配单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、NPN型三极管Ql、NPN型三极管Q2 以及电容C6 ;电阻Rl的一端连接所述整流芯片的直流输出负引脚，电阻Rl的另一端接地， 电阻Rl的一端同时连接三极管Ql的集电极，三极管Ql的基极连接三极管Q2的发射极，三极管Ql的发射极连接三极管Q2的基极，三极管Ql的基极同时通过电容C6连接三极管Ql 的发射极；三极管Q2的基极同时通过电阻R3连接所述控制器芯片的动态阻抗匹配引脚，三极管Q2的集电极通过电阻R2连接所述整流芯片的直流输出正引脚。
专利摘要本实用新型适用于发光二极管调光技术领域，提供了一种可控硅调光装置及发光系统。其中的装置包括可控硅调光器，低通滤波器，整流单元，直流-直流变换单元，控制单元，以及驱动单元，装置还包括检测整流单元输出的输入电压的相位角、由控制单元根据检测到的相位角匹配相应的阻抗并由控制单元向所述驱动单元输出具有相应占空比的PWM信号的阻抗匹配单元。本实用新型提供的可控硅调光装置是由控制单元根据阻抗匹配单元检测的切相波形信号的相位角动态的匹配阻抗，并输出相应的PWM信号，以维持回路电流在可控硅维持电流之上，从而保证了小功率的稳定调光，可应用性强，有利于产品的推广及应用。
文档编号H02M3/335GK202353859SQ20112040875
公开日2012年7月25日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者秦尊权, 陈书林 申请人:深圳华路仕科技有限公司