调光角度调节电路、LED驱动芯片及LED驱动系统的制作方法

本实用新型涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种调光角度调节电路、LED驱动芯片及LED驱动系统。

背景技术：

“可调光”是LED光源相对于传统光源很重要的一项优势，精确控制LED光源的发光强度，可以营造出不同的氛围，满足人们对照明的多样需求。可以利用调光器调整电源的电流或电压，以使作为负载的LED灯产生不同强度的光输出。

具体的，调光器主要有可控硅前沿切相调光器(Leading-edge Dimmer)和晶体管后沿切相调光器(Trailing-edge Dimmer)两种。可控硅前沿切相调光器是利用可控硅的特性，在交流电电源半周期开始时进行切相，经过了与调光位置相对应的一段时间后，开关导通为负载供电直至半周期结束，经过零点后，重复相同操作，改变交流电流的有效值；因而可控硅前沿切相调光器在进行切相时，就是在交流相位0开始，输入电压被斩波，直到可控硅导通时，才有电压输入。晶体管后沿切相调光器在切相时，是在交流相位0开始时导通，经过与调光位置相对应的一段时间后断开；这样晶体管后沿切相调光器是通过定时电路控制场效应晶体管的导通和关断，使开关在半周期开始时导通，经过与调光位置相对应的一段时间后断开，并将断开状态保持至半周期结束，经过零点后，重复相同操作，从而改变交流电流有效值。

由于调光器自身的特性，调光器的调光角度受负载控制。通过控制给调光器充电的时机可以调节调光角度，通过在泄放电路(Bleeder)串联稳压管可以延后调光器充电时机，减小调光角度。特别是在单段线性调光方案中，当调光角度比较大时，输入电压低于输出电压部分由泄放电路提供输入电流来维持调光器导通；这个时候调光角度越大，损耗也越大，系统温度也越高。

参考图1A-1B，其中，图1A为现有具有切相调光器的LED驱动系统架构示意图，图1B为图1A所示系统中整流后的交流正弦电压前沿切相信号波形图。如图1A所示，切相调光器11可以为前沿切相或后沿切相调光器；泄放电路13与稳压管14串联后并联在整流桥堆12的两输出端之间；LED驱动器15与负载16(LED灯)均并联在整流桥堆12的两输出端之间。通过在泄放电路串联稳压管可以延后切相调光器充电时机(输入电压低于稳压管电压时，调光器不充电)，减小调光角度，减小泄放电路损耗，提高系统效率。但是稳压管为电压相对固定元件，在使用不同调光器进行调光时，调光角度大小也不同。

如图1B所示，标号a、b、c对应位置分别为使用不同电压稳压管产生的调光器最大调光角度，其中标号a位置对应的稳压管电压低于标号b位置对应的稳压管电压，标号b位置对应的稳压管电压低于标号c位置对应的稳压管电压。稳压管电压太高会使调光器充电时机延后太多，使得调光角度滞后太多，一部分调光器所能提供的最大调光角度就会太小，导致输出电流不能达到满功率输出；稳压管电压太小会使部分调光器的调光角度还是很大，系统温度改善不明显。

如何既保证切相调光器的稳定工作，又使得系统的功耗尽量减小成为现有具有切相调光器的LED驱动系统亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，针对现有技术中LED驱动系统中泄放电路串联的稳压管电压相对固定，无法根据系统温度进行调整的技术问题，提供一种调光角度调节电路、LED驱动芯片及LED驱动系统，利用系统温度实时反馈，自动调节调光角度，提升系统可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种调光角度调节电路，适用于LED驱动系统，所述LED驱动系统包括泄放电路；所述调光角度调节电路与所述泄放电路串联，用于接收输入电压并实时检测所述LED驱动系统温度，并根据检测到的温度控制所述泄放电路对相应的切相调光器的充电时机，从而调节所述切相调光器的调光角度。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种LED驱动系统，包括整流桥堆、泄放电路、LED驱动器以及LED负载，所述整流桥堆的第一输入端通过切相调光器接入交流电源的正向输出端，所述整流桥堆的第二输入端电连接所述交流电源的反向输出端，所述整流桥堆的第一输出端输出整流后的输入电压，所述整流桥堆的第二输出端接地，所述泄放电路藕接在所述整流桥堆的第一输出端和第二输出端之间，所述LED驱动器以及LED负载均并联在所述整流桥堆的第一输出端和第二输出端之间；所述LED驱动系统还包括调光角度调节电路，所述调光角度调节电路一端电连接至所述整流桥堆的第一输出端，另一端通过所述泄放电路电连接至所述整流桥堆的第二输出端，用于接收所述输入电压并实时检测所述LED驱动系统温度，并根据检测到的温度控制所述泄放电路对所述切相调光器的充电时机，从而调节所述切相调光器的调光角度。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种LED驱动芯片，适用于LED驱动系统，所述LED驱动系统包括泄放电路；所述LED驱动芯片内集成有调光角度调节电路，所述调光角度调节电路与所述泄放电路串联，用于接收输入电压并实时检测所述LED驱动系统温度，并根据检测到的温度控制所述泄放电路对相应的切相调光器的充电时机，从而调节所述切相调光器的调光角度。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种LED驱动系统，包括整流桥堆、泄放电路、LED驱动芯片以及LED负载，所述整流桥堆的第一输入端通过切相调光器接入交流电源的正向输出端，所述整流桥堆的第二输入端电连接所述交流电源的反向输出端，所述整流桥堆的第一输出端输出整流后的输入电压，所述整流桥堆的第二输出端接地，所述泄放电路藕接在所述整流桥堆的第一输出端和第二输出端之间，所述LED驱动芯片以及LED负载均并联在所述整流桥堆的第一输出端和第二输出端之间；所述LED驱动芯片内集成有调光角度调节电路，所述调光角度调节电路一端电连接至所述整流桥堆的第一输出端，另一端通过所述泄放电路电连接至所述整流桥堆的第二输出端，用于接收所述输入电压并实时检测所述LED驱动系统温度，并根据检测到的温度控制所述泄放电路对所述切相调光器的充电时机，从而调节所述切相调光器的调光角度。

本实用新型的优点在于：本实用新型通过引入与泄放电路串联的调光角度调节电路，通过调光角度调节电路检测系统温度，可以自动调节接入的切相调光器的调光角度，既保证了在环境较好温度正常的情况下调光器的稳定工作，又使得在环境恶劣温度较高的情况下功耗尽量减小，提高系统稳定性。

附图说明

图1A，现有具有切相调光器的LED驱动系统架构示意图；

图1B为图1A所示系统中整流后的交流正弦电压前沿切相信号波形图；

图2，本实用新型所述的调光角度调节电路的架构示意图；

图3A，本实用新型所述的调光角度调节电路第一实施例的电路示意图；

图3B为图3A所示电路中三极管导通电压随系统温度变化示意图；

图3C，本实用新型所述的调光角度调节电路第二实施例的电路示意图；

图4，本实用新型所述的LED驱动系统第一实施例的架构示意图；

图5，本实用新型所述的LED驱动系统第二实施例的架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的调光角度调节电路、LED驱动芯片及LED驱动系统做详细说明。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图2，本实用新型所述的调光角度调节电路的架构示意图。所述的调光角度调节电路21(Dimmer Control)，适用于LED驱动系统，所述LED驱动系统包括泄放电路29。所述调光角度调节电路21与所述泄放电路29串联，用于接收输入电压VBUS并实时检测所述LED驱动系统温度，并根据检测到的温度控制所述泄放电路29对相应的切相调光器的充电时机，从而调节所述切相调光器的调光角度。其中，随着LED驱动系统温度升高，调光角度调节电路21控制泄放电路29对相应的切相调光器充电的充电时机延迟(即切相调光器充电的起始时刻延后)，充电时机延迟使得切相调光器的调光角度变小，从而减小泄放电路损耗，提高系统效率。通过检测系统温度，可以自动调节调光角度，既保证了在环境较好温度正常的情况下调光器的稳定工作，又使得在环境恶劣温度较高的情况下功耗尽量减小，提高系统稳定性。相应的切相调光器可以包括在LED驱动系统内，也可以为外设部件(例如，与交流电源一样设置在墙壁上)不包括在LED驱动系统内。

具体的，所述调光角度调节电路21包括温度检测单元211、分压单元212以及开关213。所述温度检测单元211，一端电连接所述开关213的控制端，另一端电连接所述泄放电路29；所述分压单元212，第一输入端用于接收输入电压VBUS，第二输入端电连接所述泄放电路29，输出端电连接所述开关213的控制端；所述开关213，第一端用于接收输入电压VBUS，第二端电连接所述泄放电路29。所述开关213的导通电压随着所述温度检测单元211检测到的所述LED驱动系统温度改变而改变，所述泄放电路29对相应的切相调光器的充电时机随着所述开关213的导通电压改变而改变，从而调节所述切相调光器的调光角度。也即，开关213的导通电压增大控制泄放电路29对切相调光器充电的起始时刻延后(输入电压低于开关的导通电压时，切相调光器不充电)，充电时机延迟使得切相调光器的调光角度变小，从而减小泄放电路损耗，提高系统效率。其中，泄放电路29对切相调光器的充电时间＝输入电压升到开关的导通电压的时间+切相调光器电流从0到最小维持电流的时间。

接下来结合图3A-3C给出本实用新型所述的调光角度调节电路的具体实施例。其中，图3A为本实用新型所述的调光角度调节电路第一实施例的电路示意图；图3B为图3A所示系统中三极管导通电压随系统温度变化示意图；图3C为本实用新型所述的调光角度调节电路第二实施例的电路示意图。

如图3A所示，在本实施例中，所述的调光角度调节电路的温度检测单元211包括一热敏电阻NTC1，分压单元212包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2，开关213采用三极管Q1。热敏电阻NTC1，一端电连接三极管Q1的基极b，另一端电连接泄放电路29，热敏电阻NTC1的阻值随着LED驱动系统温度改变而改变，系统温度越高，NTC1阻值越小。第一电阻R1的第一端用于接收输入电压VBUS，第一电阻R1的第二端电连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端电连接泄放电路29，第一电阻R1和第二电阻R2的公共端电连接三极管Q1的基极b，用于对输入三极管Q1的电压进行分压。三极管Q1，集电极c用于接收输入电压VBUS，发射极e电连接泄放电路29。通过热敏电阻NTC1感测LED驱动系统温度调整三极管Q1的导通电压Vce，进而控制泄放电路29对切相调光器的充电时机，从而调节切相调光器的调光角度。

具体的，热敏电阻NTC1的阻值随着LED驱动系统温度升高而减小，三极管Q1的导通电压随着热敏电阻NTC1的阻值减小而升高，泄放电路29对切相调光器的充电时机随着三极管Q1的导通电压升高而延迟，切相调光器的调光角度随着充电时机延迟而变小。LED驱动系统温度升高，热敏电阻NTC1发热进而使得电阻值减小，反之增大。这样热敏电阻NTC1就与系统温度保持一个热平衡。LED驱动系统温度越高，热敏电阻NTC1阻值越小，三极管Q1导通电压越高，泄放电路29对切相调光器充电的起始时刻越延迟，切相调光器的调光角度越小，这样既保证了不同调光器能够稳定工作，也使系统温度可控。

具体的，三极管Q1在输入电压VBUS小于其导通电压时截止，控制泄放电路29停止对切相调光器进行充电。可以理解为，在系统开始工作阶段，当输入电压VBUS低于三极管Q1的导通电压时，切相调光器不充电；在系统正常工作阶段(环境较好系统温度正常的情况下)，切相调光器稳定工作；在环境恶劣系统温度较高的情况下，热敏电阻NTC1的阻值减小使得三极管Q1的导通电压升高，当三极管Q1导通电压升高到比输入电压VBUS高时三极管Q1截止，切相调光器也不充电，使得功耗尽量减小，提高系统稳定性。

如图3B所示，三极管Q1的导通电压Vce随着热敏电阻NTC1检测到的LED驱动系统温度TEMP升高而增加，LED驱动系统温度T2>T1，相应的三极管Q1的导通电压V2>V1。

具体的，三极管Q1的导通电压与热敏电阻NTC1的阻值的关系为：

Vce＝(R1*NTC1*R2/(NTC+R2)+1)*Vbe，

其中，Vce为三极管Q1的导通电压，Vbe为三极管Q1的基极与发射极间的偏压，NTC1为热敏电阻NTC1的阻值，R1为第一电阻R1的阻值，R2为第二电阻R2的阻值。当输入电压VBUS小于三极管Q1的导通电压Vce时，三极管Q1截止，切相调光器不进行充电，输入电压VBUS低于导通电压Vce的时间越长，切相调光器的调光角度滞后的时间也越长。

如图3C，本实施例与图3A所示第一实施例的不同之处在于，本实施例中所述开关采用功率MOS管M1。具体的，热敏电阻NTC1，一端电连接功率MOS管M1的栅端g，另一端电连接泄放电路29，热敏电阻NTC1的阻值随着LED驱动系统温度改变而改变，系统温度越高，NTC1阻值越小。第一电阻R1的第一端用于接收输入电压VBUS，第一电阻R1的第二端电连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端电连接泄放电路29，第一电阻R1和第二电阻R2的公共端电连接功率MOS管M1的栅端g，用于对输入功率MOS管M1的电压进行分压。功率MOS管M1，漏端d用于接收输入电压VBUS，源端s电连接泄放电路29。通过热敏电阻NTC1感测LED驱动系统温度调整功率MOS管M1的导通电压Vds，进而控制泄放电路29对切相调光器的充电时机，从而调节切相调光器的调光角度。

具体的，热敏电阻NTC1的阻值随着LED驱动系统温度升高而减小，功率MOS管M1的导通电压随着热敏电阻NTC1的阻值减小而升高，泄放电路29对切相调光器的充电时机随着功率MOS管M1的导通电压升高而延迟，切相调光器的调光角度随着充电时机延迟而变小。LED驱动系统温度升高，热敏电阻发热进而使得电阻值减小，反之增大。这样热敏电阻NTC1就与系统温度保持一个热平衡。LED驱动系统温度越高，热敏电阻NTC1阻值越小，功率MOS管M1导通电压越高，泄放电路29对切相调光器充电的起始时刻越延迟，切相调光器的调光角度越小，这样既保证了不同调光器能够稳定工作，也使系统温度可控。

具体的，功率MOS管M1在输入电压VBUS小于其导通电压Vds时截止，控制泄放电路29停止对切相调光器进行充电。可以理解为，在系统开始工作阶段，当输入电压VBUS低于功率MOS管M1的导通电压Vds时，切相调光器不充电；在系统正常工作阶段(环境较好系统温度正常的情况下)，切相调光器稳定工作；在环境恶劣系统温度较高的情况下，热敏电阻NTC1的阻值减小使得功率MOS管M1的导通电压Vds升高，当功率MOS管M1导通电压升高Vds到比输入电压VBUS高时功率MOS管M1截止，切相调光器也不充电，使得功耗尽量减小，提高系统稳定性。

具体的，功率MOS管M1的导通电压与热敏电阻NTC1的阻值的关系为：

Vds＝(R1*NTC1*R2/(NTC+R2)+1)*Vgs_th，

其中，Vds为功率MOS管M1的导通电压，Vgs_th为功率MOS管M1的开启电压，NTC1为热敏电阻NTC1的阻值，R1为第一电阻R1的阻值，R2为第二电阻R2的阻值。当输入电压VBUS小于功率MOS管M1的导通电压Vds时，功率MOS管M1截止，切相调光器不进行充电，输入电压VBUS低于导通电压Vds的时间越长，切相调光器的调光角度滞后的时间也越长。

参考图4，本实用新型所述的LED驱动系统第一实施例的架构示意图。所述的LED驱动系统包括整流桥堆42、泄放电路43、LED驱动器45以及LED负载46。所述整流桥堆42的第一输入端通过切相调光器41接入交流电源AC的正向输出端，所述整流桥堆42的第二输入端电连接所述交流电源AC的反向输出端，所述整流桥堆42的第一输出端输出整流后的输入电压VBUS，所述整流桥堆42的第二输出端接地；所述泄放电路43藕接在所述整流桥堆42的第一输出端和第二输出端之间，所述LED驱动器45以及LED负载46均并联在所述整流桥堆42的第一输出端和第二输出端之间。所述LED驱动系统还包括调光角度调节电路44，所述调光角度调节电路44一端电连接至所述整流桥堆42的第一输出端，另一端通过所述泄放电路43电连接至所述整流桥堆42的第二输出端；所述调光角度调节电路44用于接收所述输入电压VBUS并实时检测所述LED驱动系统温度，并根据检测到的温度控制所述泄放电路43对所述切相调光器41的充电时机，从而调节所述切相调光器41的调光角度。

随着LED驱动系统温度升高，调光角度调节电路44控制泄放电路43对切相调光器41充电的充电时机延迟(即切相调光器41充电的起始时刻延后)，充电时机延迟使得切相调光器41的调光角度变小，从而减小泄放电路43损耗，提高系统效率。通过调光角度调节电路44检测系统温度，可以自动调节切相调光器41的调光角度，既保证了在环境较好温度正常的情况下调光器的稳定工作，又使得在环境恶劣温度较高的情况下功耗尽量减小，提高系统稳定性。具体的，所述调光角度调节电路44可以采用本实用新型图2、图3A、图3C任一实施例所述的调光角度调节电路。

所述的切相调光器可以包括在LED驱动系统内，也可以为外设部件(例如，与交流电源一样设置在墙壁上)不包括在LED驱动系统内。可选的，所述切相调光器可以为前沿切相调光器或后沿切相调光器。当所述切相调光器41为前沿切相调光器时，所述LED驱动系统还包括并联在所述整流桥堆42的第一输出端和第二输出端之间的触发电路47，所述触发电路47用于在所述前沿切相调光器开启时刻提供触发电流。当所述切相调光器41为后沿切相调光器时，则无需触发电路47。因此图4中触发电路47采用虚框示意，为可选部件。

本实用新型还公开了一种LED驱动芯片，适用于LED驱动系统，所述LED驱动系统包括泄放电路。所述LED驱动芯片内集成有调光角度调节电路，调光角度调节电路与LED驱动系统的泄放电路串联，用于接收输入电压并实时检测LED驱动系统温度，并根据检测到的温度控制泄放电路对相应的切相调光器的充电时机，从而调节切相调光器的调光角度。具体的，所述调光角度调节电路可以采用本实用新型图2、图3A、图3C任一实施例所述的调光角度调节电路。

参考图5，本实用新型所述的LED驱动系统第二实施例的架构示意图。与图4所示实施例的不同之处在于，本实施例中所述LED驱动系统采用LED驱动芯片55替代LED驱动器45。所述LED驱动芯片55并联在所述整流桥堆42的第一输出端和第二输出端之间，LED驱动芯片55内集成有调光角度调节电路551，所述调光角度调节电路551一端电连接至所述整流桥堆42的第一输出端，另一端通过所述泄放电路43电连接至所述整流桥堆42的第二输出端，用于接收所述输入电压VBUS并实时检测所述LED驱动系统温度，并根据检测到的温度控制所述泄放电路43对所述切相调光器41的充电时机，从而调节所述切相调光器41的调光角度。

随着LED驱动系统温度升高，调光角度调节电路551控制泄放电路43对切相调光器41充电的充电时机延迟(即切相调光器41充电的起始时刻延后)，充电时机延迟使得切相调光器41的调光角度变小，从而减小泄放电路43损耗，提高系统效率。通过调光角度调节电路551检测系统温度，可以自动调节切相调光器41的调光角度，既保证了在环境较好温度正常的情况下调光器的稳定工作，又使得在环境恶劣温度较高的情况下功耗尽量减小，提高系统稳定性。具体的，所述调光角度调节电路551可以采用本实用新型图2、图3A、图3C任一实施例所述的调光角度调节电路。

所述的切相调光器可以包括在LED驱动系统内，也可以为外设部件(例如，与交流电源一样设置在墙壁上)不包括在LED驱动系统内。可选的，所述切相调光器可以为前沿切相调光器或后沿切相调光器。当所述切相调光器41为前沿切相调光器时，所述LED驱动系统还包括并联在所述整流桥堆42的第一输出端和第二输出端之间的触发电路47，所述触发电路47用于在所述前沿切相调光器开启时刻提供触发电流。当所述切相调光器41为后沿切相调光器时，则无需触发电路47。因此图4中触发电路47采用虚框示意，为可选部件。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。