[发明专利]一种LED照明灯亮度调整的方法以及用于PF调光功能的LED驱动电路

说明书

技术领域

本发明属于LED领域，更具体地涉及LED功率控制调节方法。

背景技术

随着全球资源的紧缺，低碳、环保、节能是社会发展的重要组成部分。LED灯作为绿色环保能源具有使用寿命长，节省能量的优势。随着LED灯的不断发展，人们对于LED灯的调光的需求也逐渐增加，因此调光电路也是LED灯发展的一个重要环节。由于LED灯调光相对其他照明系统来说比较困难，其调光驱动电路也就相对复杂，研究LED调光电路具有重要意义。

目前LED灯的调光技术有3种^{[1]，[2]，[3]}：模拟调光、可控硅调光[2]、PWM调光。

(1)模拟调光：在负载LED灯串接可调电阻R，通过改变电阻R的大小改变输出端负载的大小，从而改变了输出电流的大小，LED正向导通压降也会随着输出电流的改变而改变，从而达到了调光的目的，该电路简单且易于实现。

缺点：因可调电阻上消耗了部分输出功率，所以电能使用效率不高，而且由于输出电压、输出电流随着可调电阻的线性变化导致LED灯的发光色温发生偏移。

(2)可控硅调光^[3]：可控硅调光是基于三端双向可控硅元件，利用其所加的正负电源控制其导通与截止的。主要调光工作原理是主要是增加导通延迟，改变导通角来改变输出电压平均值的大小来达到调节LED灯的目的，如下图1所示。一般不能直接将线性调光电压和LED驱动器连接用来调节LED灯。主要是因为LED灯不能够获得足够的能量而工作，或者由于电流尖刺损坏LED灯，目前有许多半导体制造厂商生产出LED专门的可控硅调光芯片，虽然调光效率高，光色性能稳定，但其芯片价格昂贵。

但，上述现有技术存在如下缺点：需要专门的可控硅调光芯片，调光电路复杂，芯片价格昂贵。

(3)PWM调光^[2]：PWM调光主要工作原理即控制开关管的占空比来实现调光。目前PWM调光技术主要有脉冲控制和数字控制。脉冲控制主要是指输入占空比不同的脉冲信号来控制开关管的导通与截止，其电路相对来说简单，但其缺点是脉冲信号始终处于工作模式，浪费掉部分能量，而且调光容易产生人耳听见的噪声。基于数字控制的PWM调光技术，是在脉冲控制调光基础之上的改进，如下图2所示数字控制PWM调光芯片的原理简图。通过外围所输入数字信号，通过数字控制电路将输入的数字信号锁存起来，避免了脉冲控制调光始终处于连续工作状态的缺点，然后将数字信号转换成模拟信号，与反馈信号进行比较放大从而控制开关管Q的导通与截止。数字调光也是比较常用的调光电路，但其调光电路比较复杂，成本高，设计困难。

发明内容

为了克服现有技术中的上述确定，本发明提出了一种LED灯的功率因数调整方法，其中LED灯的正向导通时，其发光亮度与所流过自身的电流大小成正比，正向电流越大，LED灯的发光亮度也就越大，图3所示LED灯的驱动电流是与光通量之间的关系曲线。

当LED灯的正向导通电流增大时，LED灯两端的电压随着驱动电流的增大而增加，图4所示使得LED灯两端电压与正向电流之间关系。从图4中我们可以看出LED输出电流受LED两端电压影响较大，正向电压VF微小的变化可以引起LED电流很大的变化，因此LED灯采用恒流驱动。通过控制流过LED灯电流的大小就可以改变LED灯的亮度。

本发明提出的调整方法是通过功率因数(PF)来改变驱动电路的输入电流，从而实现LED灯的调光。图3为基于Fly-back变换器的LED照明电源调光主电路，该电路由PFC控制电路模块和Fly-back变换器组成的。输入电源信号经过整流桥之后，电路中输入电流含有许多高次谐波，故增加PFC调节电路，对其功率因数进行校正。通过调节所设计PFC芯片的外围电阻R的大小，使PFC调节芯片驱动电路的输出信号发生变化，来控制开关管的导通与截止，从而调节了电路的功率因数(PF)，使得Fly-back电路的输入主电流i_LP的大小发生变化。根据Fly-back架构电路可知，输出电流i_LS随着输入电流i_LP的改变而改变，所以输出端负载LED灯的电流也将发生变化，从而达到了调光的目的。

附图说明

附图1是现有技术中的相位控制调光器输出电压波形图；

附图2是现有技术中的LED驱动电路的数字调光原理图；

附图3是LED光通量与驱动电流大小关系的曲线图；

附图4是LED驱动电流与电压之间的关系的曲线图；

附图5是Fly-back调光电路模型的电路图；