[发明专利]LED电路模块、LED可调光灯及LED照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域，特别是涉及一种LED电路模块、LED可调光灯及LED照明系统。

背景技术

LED照明系统由以下几个相关部件组成，即:光源部件（LED模组及颗粒）、驱动部件（电源）、控制部件（照明控制装置）、结构部件（灯具），按照电源的工作原理划分，电源可以划分为两大类，即开关电源和线性电源。同样，LED照明电源也有开关电源和线性电源之分。

如图1所示，给出分段线性电源驱动的交流LEDs（以下简称ACLEDs模块）的线路原理图，该线路的工作原理是：LED1～LED5模组（COB封装的LED模块或者LED颗粒串并联模组）的正向压降都等于50V，在每1/4个工频周期内，电源总共有5个工作状态（即5个分段线性状态），分别是：当有效值等于220V的交流输入电压的瞬时值Vac小于100V，即Vac<100V，S1～S4都是断开的，无光输出；当100V<Vac<150V时，开启S1（其它开关断开），LED1和LED2导通发光，电流大小等于Vref/（R1+R2+R3+R4），其中Vref是控制芯片中的基准电平（如图1标示）；当150V<Vac<200V时，开启S2（其它开关断开），则LED1、LED2和LED3导通，电流大小等于Vref/（R2+R3+R4）；当200V<Vac<250V时，开启S3（其它开关断开），则LED1、LED2、LED3和LED4导通，电流大小等于Vref/（R3+R4）；当Vac>250V时，开启S4（其它开关断开），则LED1、LED2、LED3、LED4和LED5全导通，电流大小等于Vref/R4。开关S1～S4都工作在放大导通状态（非饱和导通状态），而在每1/4个工频周期内的5个子状态中，流过LED模组的电流都是可预置的，改变R1～R4的电阻配置，或者通过控制来改变芯片中的基准电平Vref，就能改变流过LED模组的电流大小。从原理图上可以看出，该线路中不需要电解电容，也不需要电感器，所以可以将驱动电源和LED颗粒贴装在同一个基板之上，这样就得到交流驱动LEDs照明模块，即ACLEDs模块。

为了得到较大功率的光输出，在灯具中需要放置多个ACLEDs模块，每个ACLEDs模块都直接从灯具的交流输入端（即火线L和零线N）取电。如果灯具不需要调光功能，则各个ACLEDs模块的工作是相互独立的，互不干扰。除了在交流输入端共用L线和N线外，各个ACLEDs模块线路板之间没有电气连接和电流回路，如图2示意图。在具体应用中，一般都会在火线L中串联一个开关，以便能够开启或者关闭该灯具。

如果在灯具中采用图1所示的ACLEDs模块，并且要求灯具可以调光，则需要在灯具中引入调光控制器，并且将调光控制器的调光控制信号输入到ACLEDs模块中，如图3所示。

对比图2和图3可知，在图3中，各个ACLEDs模块仍然是从交流输入端取电，但是每个模块多了两根线（即调光信号线和信号地线GND）和调光控制板连接；调光控制板也是从交流输入端取电。显然，在图3中，各个模块之间除了共用交流输入的火线和零线，还共用调光信号线和地线GND。为了保证灯具的安全性，要求输送到ACLEDs模块上的电能是可关断的，开通和关断逻辑由控制器提供，如图3中的开关。在模块断电的情况下，为了保证控制逻辑的完整性，控制器可能仍然需要保持供电，所以控制器的通电和断电是由用户决定，而不是控制器中的控制逻辑决定。

试验结果表明，图3所示的灯具，是可以实现输出功率调整的，但是也会带来许多严重的问题：

问题一：ACLEDs模块关不断，则模块继续发光，模块不能断电会带来安全风险。图3中，引入调光控制板后，则控制板和ACLEDs模块之间多了两处电气连接，分别是调光信号线和信号地线GND。正是由于信号地线GND的引入，导致ACLEDs模块关不断，可以通过图4的示意得到解释：控制板发出关断ACLEDs模块的信号，则ACLEDs输入火线L端的开关断开，即L端不会有电流流过，但是电流仍然会在如下的闭合环路中流通：输入零线N－>ACLEDs模块中的二极管D7－>LED串－>信号地线GND－>控制板中的D2－>输入火线L－>输入零线N。显然，图4中，ACLEDs模块关不断的根源是由于控制板信号地GND的引入，增加了ACLEDs模组中LED颗粒串的闭合电流回路个数。