LED灯色温与亮度线性控制电路的制作方法

本实用新型涉及led灯控制电路，具体地讲，是涉及一种led灯色温与亮度线性控制电路。

背景技术：

led灯照明是现代生活必需品之一，目前led照明主要分为两大块，一个是商业照明，一个是民用照明；商业照明的用途主要在室内装饰灯具，室内普通照明，室外广告标示照明和其他照明，几乎涵盖所有行业，led灯的使用方式大部分是属于直接点亮型，不能调节亮度，在环境亮度较高时，不能调低亮度，容易造成浪费；对于某些双色温的灯具，使用时也是直接点亮型，一次点亮一种颜色的灯，两种颜色相互切换，属于双色温灯具的最简单应用，没有两种色温的线性变化。民用照明主要是室内灯具的使用，提供亮度为主。

目前使用的led灯具的控制电路都较为单一，大致分为三个方向：

1.简单的照明，只控制led灯的亮灭，直接给灯的正负极提供正向电压点亮灯珠；这种方式最基础，成本最低，只需开关控制即可，这样带来的影响是长期点亮容易造成能源的浪费。

2.简单的控制led灯具的亮度；某些场合会见到一些灯具能被控制灯具的亮度，这是通过直接改变灯两端的电压，来调节灯具的亮度，这种方式能起到调节灯具亮度的效果，但是led灯具在使用中发热量较大，调节电压不是最合适的方式，led灯具适合于电流调节亮度。

3.简单的调节色温，只能控制灯具中的某一种色温，即单独的冷白光或者单独的暖白光；某些led灯具含有两种颜色的灯珠，一般为一种冷白光灯珠和一种暖白光灯珠，直接给某一种灯珠供电，就能呈现出一种色温，切换开关，就能呈现出两种色温，这种方式简单的开关达到两种色温的效果，但是需要增加开关数量，而且成产成本较高；有的厂家将上述的两个方面简单的添加在一起，分开控制，直接高亮度或者低亮度，低色温或者高色温，这些控制方式虽然有一定的效果，但是成本较高，现场施工麻烦，产品不是一个有机的整体，而且这种led灯具的色温亮度变化突兀，对用户来说体验感较差。

因此，对于led灯色温与电压控制电路，如果需要led灯具的色温和亮度控制在一定范围内线性变化，目前还没有很好地解决。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供一种led灯色温与亮度线性控制电路，使其能适应较宽的电压输入，并可以同时且独立地调节亮度和色温，使亮度和色温的调节呈线性变化。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种led灯色温与亮度线性控制电路，包括：

供电单元，用于为电路输入直流供电；

led灯单元，用于提供照明，包括并联设置的至少两路不同色温的led灯；

亮度控制单元，与所述供电单元连接，接收来自外部的第一信号并向所述led灯单元的正极输出亮度控制信号，来对led灯单元的亮度调节；以及

线性色温控制单元，与所述供电单元和亮度控制单元连接，接收来自外部的第二信号并向所述led灯单元中不同路led灯的负极分别输出线性色温控制信号，该第二信号通过线性变化方式使线性色温控制信号产生相应的线性变化来改变所述不同路led灯负极的电流比例，使所述led灯单元基于所述亮度控制单元调节的整体亮度情况实现从一种色温到另一种色温的线性变化。

具体地，所述亮度控制单元包括用于接收所述第一信号的恒流驱动芯片u1，连接于恒流驱动芯片u1的供电端与输出端之间的采样电阻r3，以及一端连接供电vcc且另一端接地的电容c3，其中，所述恒流驱动芯片u1的供电端接入供电vcc，其输出端连接所述led灯单元正极并与线性色温控制单元连接。

进一步地，所述亮度控制单元还包括泄流二极管d1和用于降低芯片连续开关延迟误差的电感l1，该泄流二极管d1负极连接恒流驱动芯片u1的供电端、正极连接其反馈端，电感l1一端与泄流二极管d1正极连接且另一端连接所述线性色温控制单元形成回路。

具体地，所述恒流驱动芯片u1采用cn2002系列芯片或xz2110系列芯片。

具体地，所述第一信号和第二信号均为在设定范围内变化的电压调节信号。

具体地，所述led灯单元包括并联设置的两路led灯，其正极均与亮度控制单元连接，其负极均与线性色温控制单元连接，其中一路led灯为高色温，另一路led灯为低色温。

进一步地，所述线性色温控制单元包括发射极接地的三极管q5，一端与三极管q5基极连接的电阻r10，一端与三极管q5集电极连接的电阻r5，一端与电阻r5另一端连接且另一端与亮度控制单元的输出端连接的电阻r1，其负极连接于电阻r1和r5之间且其正极与亮度控制单元连接的稳压二极管z1，其控制端与三极管q5集电极连接且其输出端与一路led灯负极连接的第一色温控制电路，一端连接于电阻r1和r5之间的电阻r4，其正极与电阻r4另一端连接且负极与第一色温控制电路输出端连接的稳压二极管z2，以及其控制端与稳压二极管z2正极连接且其输出端与另一路led灯负极连接的第二色温控制电路，其中，所述第一色温控制电路与第二色温控制电路的供电端均稳压二极管z1负极连接，且其反馈端均与所述亮度控制单元连接形成回路。

进一步地，所述第一色温控制电路包括其发射极相连且其基极均与三极管q5集电极连接的三极管q6和q7，一端与三极管q6发射极连接的电阻r7，一端与电阻r7另一端连接且另一端与三极管q7集电极连接的电阻r9，以及栅极连接于电阻r7和r9之间且源极与三极管q7集电极连接的mos管q3，其中，mos管q3漏极连接一路led灯负极和稳压二极管z2负极，源极连接亮度控制单元，三极管q6集电极连接于电阻r1和r5之间。

进一步地，所述第二色温控制电路包括其发射极相连且其基极均与稳压二极管z2正极连接的三极管q1和q4，一端与三极管q1发射极连接的电阻r6，一端与电阻r6另一端连接且另一端与三极管q4集电极连接的电阻r8，以及栅极连接于电阻r6和r8之间且源极与三极管q4集电极连接的mos管q2，其中，mos管q2漏极连接另一路led灯负极，源极连接亮度控制单元，三极管q1集电极连接于电阻r1和r5之间。

具体地，所述三极管q1、q5和q6为npn型三极管，所述三极管q4和q7为pnp型三极管，所述mos管q2和q3为nmos管。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型将亮度控制单元和线性色温控制单元的电路组合在一起，调节亮度的电路部分输出端接在led灯具正极，调节色温的电路部分输出端接在led灯具的负极，通过两路独立的信号调节亮度和色温，既可以做到调节亮度和色温，又可以做到色温调节从一个色温慢慢调节变化到另一个色温和亮度调节从一个亮度慢慢调节变化到另一个亮度，完美地解决了led灯具的色温和亮度调节问题，提高了用户使用体验，并且本实用新型电路结构简洁，使用便捷，所用器件常见通用，节约了社会资源，降低了生产制造成本，便于推广使用。

(2)本实用新型通过亮度控制单元使控制亮度的第一信号对led灯具亮度进行线性的调节控制，可以在灯具的使用亮度范围内调节灯具的亮度，所选用的恒流控制元器件能够在5-60v的电压值范围内使用，可以兼容市面上大多数直流led灯具，并通过线性色温控制单元使控制色温的第二信号对led灯具色温进行线性的调节控制，可以在灯具的使用色温范围内调节灯具的色温值。

(3)本实用新型仅通过第一信号对led灯具亮度进行调节，调节比例容易掌握，调节精度高，并采用恒流驱动芯片来对亮度调节进行控制，保证了led灯具具有较大的亮度调节范围，方便用户选择适宜的灯具使用亮度，使用方便又节能。

(4)本实用新型仅通过第二信号对led灯具色温进行线性调节，使灯具色温能够在两种或多种色温以及这些色温之间的色温范围内准确调节色温值，一方面降低了色温调节对环境的光污染，另一方面有效缓解了以往色温调节突兀对用户眼部的疲劳，对人体更加健康，大大提高了用户对led灯具的使用体验。

(5)本实用新型巧妙利用了三极管q5和稳压二极管z2对输入的第二信号进行线性的调节控制，使第一和第二色温控制电路内的电流和电压呈线性变化，从而控制对应的nmos管q2和q3导通状态和电流，进而实现对二者输出端连接的不同路led灯的电流比例调节，所用器件简单，有效节约了成本。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型-实施例中亮度控制单元的电路原理图。

图3为本实用新型-实施例中基于第一信号对亮度线性调节的示意图。

图4为本实用新型-实施例中线性色温控制单元的电路原理图。

图5为本实用新型-实施例中基于第二信号对色温线性调节的示意图。

图6为本实用新型-实施例中两种色温的led灯开启亮度的线性变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

如图1所示，该led灯色温与亮度线性控制电路，包括：

供电单元，用于为电路输入直流供电；

led灯单元，用于提供照明，包括并联设置的两路不同色温的led灯，其正极均与亮度控制单元连接，其负极均与线性色温控制单元连接，其中一路led灯为高色温，另一路led灯为低色温；

亮度控制单元，与所述供电单元连接，接收来自外部的第一信号并向所述led灯单元的正极输出亮度控制信号，来对led灯单元的亮度调节；以及

线性色温控制单元，与所述供电单元和亮度控制单元连接，接收来自外部的第二信号并向所述led灯单元中不同路led灯的负极分别输出线性色温控制信号，该第二信号通过线性变化方式使线性色温控制信号产生相应的线性变化来改变所述不同路led灯负极的电流比例，使所述led灯单元基于所述亮度控制单元调节的整体亮度情况实现从一种色温到另一种色温的线性变化。

其中，所述第一信号和第二信号均为在设定范围内变化的电压调节信号，可以是pwm信号，也可以相应的其他信号(如网络信号、远程控制信号)。

具体地，如图2所示，本实施例提供的亮度控制单元包括恒流驱动芯片u1、采样电阻r3、电容c3、泄流二极管d1和电感l1，其中，vcc表示整个电路的电压输入，gnd表示整个电路的接地回路，+v表示亮度控制单元的输出端，用于连接led灯单元的正极，-v表示亮度控制单元的回路，用于连接线性色温控制单元；电容c3连接于vcc与gnd之间，采样电阻r3一端接vcc、一端接+v，泄流二极管d1负极接vcc、正极接电感l1一端，电感l1另一端接-v。该恒流驱动芯片u1型号为cn2002，是一款连续电流模式的降压恒流驱动芯片，其gnd引脚接地，adj引脚用于接收所述第一信号，vin引脚接供电vcc，isense引脚接+v，用于输出亮度控制信号，lx引脚接泄流二极管d1正极。作为一种具体的选择，r3采用r1206型，参数为0.33r，c3采用c0805型，参数为4.7uf50v，d1采用ss26型，l1采用l100100mm型，参数为100uh，cn2002采用sot89-5封装。该亮度控制单元通过adj引脚进行亮度调节，当第一信号处于0.3v到1.2v区间时，恒流驱动芯片u1输出电流为线性变化，输出范围是特定值(如0.1)除以采样电阻r3的值从20％到100％，从而实现对led灯单元的亮度进行线性调节控制，如图3所示，通过第一信号的线性变化输入使亮度呈现出线性变化。所述电感l1用于降低该芯片u1连续开关延迟所产生的误差，当电路电源关闭时，电感l1存储的能量由泄流二极管d1提供通道形成回路将能量散掉。

如图4所示，本实施例提供的线性色温控制单元包括电阻r1和r4-r10、稳压二极管z1和z2、npn型三极管q1、q5和q6、pnp型三极管q4和q7、nmos管q2和q3，其中灯负极1表示一路色温的led灯的负极，灯负极2表示另一路色温的led灯的负极；三极管q6、q7、电阻r7、r9、mos管q3构成第一色温控制电路，三极管q1、q4、电阻r6、r8、mos管q2构成第二色温控制电路。电阻r10一端接入第二信号输入，另一端连接三极管q5基极，三极管q5发射极接gnd，三极管q5集电极接三极管q6和q7的基极以及电阻r5一端，电阻r5另一端接电阻r1一端和稳压二极管z1负极，电阻r1另一端接+v，稳压二极管z1正极接-v，电阻r4一端接于电阻r1和r5之间，另一端接稳压二极管z2正极，稳压二极管z2负极接mos管q3漏极和灯负极1，三极管q6和q7的发射极相连并连接电阻r7一端，电阻r7另一端接mos管q3栅极和电阻r9一端，电阻r9另一端、mos管q3源极、三极管q7集电极均接-v，三极管q6集电极接于电阻r1和r5之间，三极管q1和q4的基极均连接稳压二极管z2正极，三极管q1和q4的发射极相连并连接电阻r6一端，电阻r6另一端接mos管q2栅极和电阻r8一端，电阻r8另一端、mos管q2源极、三极管q4集电极均接-v，mos管q2漏极接灯负极2，三极管q1集电极接于电阻r1和r5之间。作为一种具体的选择，r1采用r1206型，参数为51k，r4和r10采用r0805型，参数为10k，r5采用r1206型，参数为10k，r6和r7采用r0805型，参数为10r，r8和r9采用r0805型，参数为51k，z1采用z1206型，参数为zmm12v，z2采用z1206型，参数为zmm3v3，q1、q5和q6采用sot23封装，参数为8050，q2和q3采用to252封装，参数为50n06，q4和q7采用sot23封装，参数为8550。

当第二信号输入低电平时，三极管q5不导通，三极管q5集电极为高电平，三极管q6的基极为高电平，三极管q6的基极与发射极电压大于导通电压，开始导通，三极管q6的集电极与发射极电压大于基极与发射极电压，调节电阻r5的阻值大小，使三极管q6处于饱和区，提供较大电流，然后电流流过电阻r7和r9，电阻r9为mos管q3提供开启电压，电流从灯负极1流出通过mos管q3回到亮度控制单元的回路中，该路led灯发光，显示出一种色温(如暖白)；此时稳压二极管z2的负极为低电平，三极管q1基极电压较低，不导通，三极管q4基极为低电平，发射极电压较高，三极管q4导通，电流较小，不能使mos管q2导通，因此另一路led灯关闭，使led灯单元整体呈现出一种单色温(如暖白)的状态。第二信号输入的电压慢慢变大，当三极管q5的基极与发射极电压大于导通电压时，三极管q6的集电极电压慢慢减小，此时该路led灯的电流就减少，稳压二极管z2两端电压逐渐增大，三极管q1的基极电压也慢慢增加，增加到大于导通电压时，另一路led灯开始慢慢变亮，这时led灯单元整体就呈现出两种色温之间(如暖白和冷白之间)的色温情况，同时由于流过led灯单元整体的电流在亮度控制单元的控制下不变，其整体的亮度也不变。当第二信号的电压使三极管q5处于饱和时，三极管q5完全打开，三极管q5的集电极为低电平，三极管q6关闭，三极管q7导通，该路led灯完全关闭，而另一路led灯完全打开，此时led灯单元整体呈现出另一种色温(如冷白)。如图5所示，通过该第二信号的电压变化，使led灯单元整体从一种色温(如暖白)逐渐变化至两种色温之间的色温范围，最后达到另一种色温(如冷白)，实现了色温调节的线性变化。如图6所示，呈现了两种色温的led灯受调节开启亮度的线性变化。

另外，本实用新型并不限于led灯单元中只有两路led灯的情况，若有大于两路led灯的情况时，所述亮度控制单元对led灯单元的整体亮度控制不变，而所述线性色温控制单元中则增加相应数量的第二色温控制电路作为对其他路led灯的控制，并该第二色温控制电路通过电阻r4和稳压二极管z2连接第一色温控制电路的方式同步增加相应数量的电阻r4和稳压二极管z2。例如当有三路led灯时，在第二色温控制电路中三极管q1集电极与mos管q2漏极之间再串联一电阻r4和稳压二极管z2，而第三色温控制电路的构造与图3中的第二色温控制电路构造相同，其控制端连接于此时的第二色温控制电路上连接的电阻r4和稳压二极管z2之间，其供电端接于电阻r1和r5之间，其输出端连接灯负极3，其反馈端接-v。有更多路led灯时连接方式以此类推。

上述实施例仅为本实用新型的示例性实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。