LED控制装置和包括其的照明装置

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2021年12月27日提交于韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2021-0188580的优先权，该申请的全部公开出于所有目的以引用方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及一种发光二极管(LED)控制装置和包括其的照明装置。

背景技术

发光二极管(LED)具有诸如功耗低和寿命长的优点，并且正在迅速取代荧光灯和白炽灯。最近，已开发并销售了采用LED作为光源的各种类型的照明装置。此外，对除了简单的照明功能之外具有各种功能的照明装置的研究也正在积极进行。例如，能够控制光的色温的功能可安装在照明装置中。

发明内容

示例实施例提供了一种LED控制装置和包括其的照明装置，在该LED控制装置中，可以低成本实现色温控制功能。

根据本公开的一方面，提供了一种发光二极管(LED)控制装置，包括：电源，其连接到第一驱动节点和第二驱动节点，LED驱动器被配置为通过电源向LED模块供电，LED模块包括被配置为输出第一色温的光的第一LED串以及被配置为输出第二色温的光的第二LED串；

方波发生器，其被配置为基于从电源输出的第一内部电源电压操作并生成方波；占空比控制器，其被配置为基于方波输出控制信号，并且基于时间常数的变化来改变控制信号的斜率；以及开关电路，其被配置为基于从电源输出的第二内部电源电压操作，并且基于控制信号的斜率的变化来控制施加到第一LED串的第一电流与施加到第二LED串的第二电流之比。

根据本公开的另一方面，提供了一种发光二极管(LED)控制装置，包括：电源，其连接到第一驱动节点和第二驱动节点，LED驱动器被配置为通过电源向LED模块供电，LED模块包括彼此并联连接并且被配置为发射具有不同色温的光的第一LED串和第二LED串；方波发生器，其被配置为生成方波；占空比控制器，其被配置为基于方波输出控制信号，并且基于时间常数的变化来改变控制信号的斜率；以及开关电路，其包括第一开关驱动器、第二开关驱动器、第一开关元件以及第二开关元件，第一开关驱动器被配置为输出第一脉宽调制(PWM)信号，第一PWM的触发定时根据从占空比控制器输出的控制信号的斜率的变化而改变，第二开关驱动器被配置为将第一PWM信号反转为第二PWM信号并且输出第二PWM信号，第一开关元件被配置为基于第一PWM信号控制供应给第一LED串的第一电流，第二开关元件被配置为基于第二PWM信号控制供应给第二LED串的第二电流。

根据本公开的另一方面，提供了一种照明装置，包括：发光二极管(LED)驱动器，其被配置为使用交流(AC)电力生成用于驱动LED的驱动电力，并且通过第一驱动节点和第二驱动节点输出驱动电力；LED模块，其被配置为通过驱动电力而接通，并且包括被配置为发射第一色温的光的第一LED串以及被配置为发射第二色温的光的第二LED串；以及LED控制装置，其包括电源、方波发生器、占空比控制器和开关电路，电源连接到第一驱动节点和第二驱动节点，方波发生器被配置为生成方波，占空比控制器被配置为基于方波输出控制信号，并且基于时间常数的变化来改变控制信号的斜率，开关电路被配置为基于控制信号的斜率的变化控制施加到第一LED串的第一电流与施加到第二LED串的第二电流之比。

附图说明

本公开的以上和其它方面、特征和优点将从以下结合附图进行的详细描述更清楚地理解，在附图中：

图1是示意性地示出根据示例实施例的照明装置的框图；

图2A和图2B示出图1的照明装置的修改示例；

图3是示意性地示出根据示例实施例的LED控制装置的框图；

图4是详细示出图3的LED控制装置的部分配置的框图；

图5是图3的占空比控制器的修改示例；

图6A、图6B、图7A、图7B、图7C、图8A、图8B和图8C是示出根据示例实施例的从LED控制装置的各个部分输出的信号的图；

图9是示意性地示出根据示例实施例的LED控制装置的框图；

图10A、图10B、图10C和图10D是示出根据示例实施例的从LED控制装置的各个部分输出的信号的图。

具体实施方式

下文中，将参照附图描述示例实施例。

图1是示意性地示出根据示例实施例的照明装置的框图，图2A和图2B示出图1的照明装置的修改示例。

参照图1，根据示例实施例的照明装置10可包括连接到电源1的LED驱动器20、LED模块30和LED控制装置40。LED驱动器20可接收从电源1输出的AC电力V

LED驱动器20可包括将从电源1输出的AC电力V

LED模块30包括多个LED，并且多个LED可提供具有不同色温的至少两个LED串。例如，多个LED可包括发射第一色温的光的第一LED和发射不同于第一色温的第二色温的光的第二LED。例如，第一LED可输出冷白型光，第二LED可输出暖白型光。第一LED可提供至少一个第一LED串，第二LED可提供至少一个第二LED串。第一LED串和第二LED串可彼此并联连接。然而，包括在LED模块30中的LED串的数量未必限于两个。

LED控制装置40可包括电源、方波发生器、占空比控制器、开关等。电源可使用驱动电力V

根据示例实施例，LED控制装置可控制流过包括在LED模块30中的第一LED串的第一电流I

在图1所示的示例实施例中，LED控制装置40可被实现于与LED驱动器20和LED模块30的封装基板分离的封装基板上。因此，LED控制装置40可被选择性地添加到实现有LED驱动器20和LED模块30的现有照明装置，并且可在照明装置中原样使用现有照明装置的部件来实现LED控制装置40所提供的附加功能。

然而，本公开不限于此，根据示例实施例，LED控制装置40可被包括在LED驱动器20或LED模块30中。例如，如图2A所示，LED控制装置40可与照明装置10A的LED驱动器20A一起实现于单个封装基板上。另外，如图2B所示，LED控制装置40也可与照明装置10B的LED模块30A一起实现于单个封装基板上。

图3是示意性地示出根据示例实施例的LED控制装置的框图，图4是详细示出图3的LED控制装置的一些配置的框图。图3的LED控制装置100是图1所示的LED控制装置40的示例。

参照图3和图4，根据示例实施例的LED控制装置100可包括电源110、方波发生器120、占空比控制器130、开关电路140。然而，本公开不限于此，因此，根据另一示例实施例，LED控制装置100可包括其它组件等。

电源110可使用从LED驱动器输出的驱动电力V

方波发生器120可通过接收第一内部电源电压V

示例实施例的方波发生器120的优点在于，电路可利用相对少量的组件配置。另外，示例实施例的方波发生器120可设定通过由第一电阻器R1的电阻分量和第一电容器C1的电容分量确定的时间常数生成的方波SS的频率。因此，根据示例实施例的方波发生器120可仅通过改变第一电容器C1和第一电阻器R1的时间常数来改变方波SS的频率。因此，当从LED模块30生成听觉噪声时，通过将方波SS的频率改变为几十kHz或更大，可消除使用特定频带的方波SS生成的噪声。因此，与使用单独的微控制器生成方波的情况相比，根据示例实施例的方波发生器120可在相对更宽的可变频率范围内供应方波SS。

占空比控制器130可设置在方波发生器120的输出端子和开关电路140的输入端子之间。占空比控制器130可将从方波发生器120输出的方波SS改变为三角波并且输出三角波作为用于控制开关电路140的控制信号CTR，并且可改变三角波的斜率。占空比控制器130可以是具有三个节点的T滤波器，并且第二电阻器R2、第二电容器C2和第一可变电阻器R3可设置在相应的节点处。第二电阻器R2可连接到方波发生器120的输出端子，并且第二电容器C2可连接在第二电阻器R2和第二驱动节点102之间。第一可变电阻器R3可连接在第二电容器C2与开关电路140的输入端子之间。根据示例实施例的占空比控制器130可通过由第二电阻器R2的电阻分量和第二电容器C2的电容分量确定的时间常数将输入到占空比控制器130的方波转换为三角波。另外，占空比控制器130可通过改变第一可变电阻器R3的大小来改变三角波输出的斜率。当从占空比控制器130输出的三角波的斜率改变时，施密特触发反相器达到触发电平的时间可通过输入到包括在连接到输出端子的开关电路140中的施密特触发反相器的控制信号CTR来调节，因此，可调节供应给LED模块30的PWM信号的占空比，这将稍后描述。第一可变电阻器R3可被实现为一个可变电阻元件，但本公开不限于此。例如，如图5中所示，第一可变电阻器可包括一个第三电阻器R3-1以及与第三电阻器R3-1并联设置并且可通过开关选择的多个电阻器R3-2、R3-3和R3-4。

开关电路140连接到LED模块30，并且控制流过包括在LED模块30中的第一LED串31的第一电流I

开关电路140可包括开关驱动器141和142以及开关元件143和144。开关驱动器141和142可根据从占空比控制器130输入的控制信号CTR来生成用于控制开关元件的开/关切换的脉宽调制(PWM)信号。在开关元件143和144中，接通时间和关断时间可由开关驱动器141和142的PWM信号的占空比确定。

开关元件143和144可根据开关驱动器的PWM信号来接通/关断，以控制施加到LED模块30的电流。开关驱动器141和142和开关元件143和144可分别按照与包括在LED模块30中的LED串的数量对应的数量设置。根据示例实施例，开关元件143和144可以是晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。然而，本公开不限于此，因此，可设置其它类型的开关作为开关元件143和144。

在示例实施例中，开关驱动器141和142可包括第一开关驱动器141和第二开关驱动器142。第一开关驱动器141可输出用于控制第一开关元件143的第一PWM信号PWM1，并且第二开关驱动器142可输出用于控制第二开关元件144的第二PWM信号PWM2。开关元件143和144可包括由第一开关驱动器141控制的第一开关元件143和由第二开关驱动器142控制的第二开关元件144。

第一开关驱动器141和第二开关驱动器142可分别包括一个施密特触发反相器U2、U3。例如，第一开关驱动器141可包括第二施密特触发反相器U2，并且第二开关驱动器142可包括第三施密特触发反相器U3。第二施密特触发反相器U2和第三施密特触发反相器U3可以是相同类型的元件。在第一开关驱动器141的情况下，第一开关驱动器141达到触发电平的定时根据从占空比控制器130输入的控制信号CTR的斜率而改变，因此，从第一开关驱动器141输出的第一PWM信号PWM1的占空比可变化。例如，当输入控制信号CTR的斜率较陡时，第一开关驱动器141达到触发电平的时间相对缩短，因此，第一PWM信号PWM1的占空比减小。另一方面，当控制信号CTR的斜率较缓时，第一开关驱动器141达到触发电平的时间增加，因此，第一PWM信号PWM1的占空比增大。

第二开关驱动器142可将从第一开关驱动器141输出的第一PWM信号PWM1反转并输出。例如，第二开关驱动器142可输出与第一PWM信号PWM1具有相反相位并具有相同幅度的第二PWM信号PWM2。因此，当第一PWM信号PWM1的占空比增大时，第二PWM信号PWM2的占空比减小。当第一PWM信号PWM1的占空比减小时，第二PWM信号PWM2的占空比增大。由于第一LED串31和第二LED串32由第一开关驱动器141和第二开关驱动器142互补地驱动，所以可调节LED模块30所发射的光的色温。

图6A、图6B、图7A、图7B、图7C、图8A、图8B和图8C是示出根据示例实施例的从LED控制装置的各个部分输出的信号的图。

将参照图4和图6A、图6B、图7A、图7B、图7C、图8A、图8B和图8C来描述从LED控制装置40的各个部分输出的信号。

图6A是示出从图4的方波发生器120输出的方波的图。从方波发生器120的第一施密特触发反相器U1输出的方波的频率可通过第一施密特触发反相器U1的+触发电平和-触发电平、第一电阻器R1的电阻分量和第二电容器C2的电容分量来设定。在方波的频率被设定为几百Hz或更低的低频的情况下，可发生从LED模块30发射的光细微闪烁的闪烁现象或者从LED模块30发射的光颤动的闪光现象。在这种情况下，可通过增加方波的频率来减少或防止这种现象。

图6B是示出施加到图4的占空比控制器130的第二电容器C2的两端的电压的图。可以看出，从方波发生器120输出的方波被积分，并且输出三角波。

图7A是示出输入到第一开关驱动器141的输入端子的控制信号CTR的图。输入到第一开关驱动器141的控制信号CTR可在第一开关驱动器141中所包括的第二施密特触发反相器U2的+触发电平(Vt+)和-触发电平(Vt-)处被触发，并且可作为第一PWM信号PWM1被输出到第一开关驱动器141的输出端子。在周期TD的第一接通时间T

第二开关驱动器142可连接到第一开关驱动器141的输出端子以接收从第一开关驱动器141输出的第一PWM信号PWM1。第二开关驱动器142可将第一PWM信号PWM1反转以输出第二PWM信号PWM2。如图7C中所示，第二PWM信号PWM2是通过将第一PWM信号PWM1反转而提供的信号，因此，可在除了第一接通时间T

接下来，参照图8A至图8C，将描述施加到第一LED串31和第二LED串32的电流随着控制信号CTR的斜率改变而改变的过程。

图8A是示出输入到第一开关驱动器141的输入端子的控制信号CTR的图。与上述图7A中所示的控制信号CTR相比，可以看出，不同之处在于CTR的斜率减小。在图8A中所示的控制信号CTR中，三角波的幅度减小，并且斜率变得比图7A中所示的控制信号CTR更平缓。另外，可以看出，与图7A的控制信号CTR相比，通过+触发电平(Vt+)和-触发电平(Vt-)的触发的定时改变。详细地，达到+触发电平Vt+的时间延迟，因此与图7B相比，在第一PWM信号PWM1的情况下，可以看出，作为在周期TD期间第一开关元件143接通的时间的第三接通时间T

图9是示意性地示出根据示例实施例的LED控制装置的框图，图10A至图10D是示出根据示例实施例的从LED控制装置的各个部分输出的信号的图。

图9中示出的LED控制装置100A与图3的LED控制装置100的不同之处在于，占空比控制器130′不同于上述图3的LED控制装置100的占空比控制器130。由于其它配置与图3中描述的LED控制装置100的那些相同，所以将省略其详细描述。

根据示例实施例的占空比控制器130′的不同之处在于包括低通滤波器130A和比较器130B。与上述实施例的占空比控制器130相比，还包括比较器，因此，应该通过电源110另外施加电力，但是，优点在于与上述实施例的LED控制装置相比可更精确地控制占空比，这将参照图10A至图10D描述。

图10A是示出施加到低通滤波器130A的电压的图。V

如上所述，根据示例实施例，无需更换或升级现有照明装置中所包括的LED驱动器等，可通过将LED控制装置连接到连接LED驱动器和LED模块的驱动节点来额外实现照明装置的色温控制功能。因此，可实现在显著减少现有安装装置的浪费的同时显著提高用户便利的照明装置。

根据示例实施例，附图中由块表示的组件、元件、模块和单元(在本段中统称为"组件")中的至少一个可被具体实现为执行上述各个功能的各种数量的硬件、软件和/或固件结构。这些组件可至少包括图3中示出的方波发生器120和占空比控制器130，但不限于此。根据示例实施例，这些组件中的至少一个可使用直接电路结构，例如可通过一个或多个微处理器的控制执行各个功能的存储器、处理器、逻辑电路、查找表等。另外，这些组件中的至少一个可由模块、程序或部分代码具体实现，所述模块、程序或部分代码包含用于执行指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令，并且由一个或多个微处理器或其它控制设备执行。此外，这些组件中的至少一个可包括执行各个功能的处理器(例如，中央处理单元(CPU))、微处理器等，或者可由执行各个功能的处理器(例如，中央处理单元(CPU))、微处理器等实现。

尽管上面示出和描述了示例实施例，但对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离所附权利要求所限定的本公开的范围的情况下，可进行修改和变化。