CN101035399A - 三基色可控大功率发光二极管控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三基色可控大功率发光二极管控制器。它包含单片机及串联在各通道工作主回路上的场效应管和每通道内所含的PWM脉宽调制电路和光耦，PWM脉宽调制电路输出端与场效应管控制端相连接，PWM脉宽调制电路电源端和频率特性补偿端通过光耦与单片机的I/O口相连接，单片机的I/O口与上位机相连接。其目的是为了设计一种使发光二极管在不同时刻发出不同饱和度色光的三基色可控大功率发光二极管控制器。与现有技术相比，它不仅具有负载控制能力灵活，节能效果好，发光二极管工作寿命长等优点，而且可以合成出大自然中任一种颜色，可应用于有动态色彩演示要求的公共场所照明和国际上通用的标准舞台灯光控制的通讯连接。

Description

三基色可控大功率发光二极管控制器

技术领域

本发明涉及大功率发光二极管照明驱动技术，特别是一种三基色可控大功率发光二极管控制器。

背景技术

知识产权文献出版社于2005年4月20日在中国知识产权网公开了一种申请号为200420048515.0的智能化大功率LED驱动器，该专利在智能化技术方面，只体现在网络化的统一管理，而且，该驱动器提供的LED工作模式只有正常、闪烁、强光三种。如负载用(红、绿、蓝)LED，在正常、闪烁、强光三种色光下，通过空间混合变换只能产生有限的色彩，色光有闪烁和跳变感。因此，该驱动器只能用于普通场合的照明，不能用于有动态色彩演示要求的舞厅、酒吧、大厦外墙、广场等各种娱乐、景观公共场所照明。

发明内容

本发明的目的是设计一种使发光二极管在不同时刻发出不同饱和度色光的三基色可控大功率发光二极管控制器。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术解决方案：一种三基色可控大功率发光二极管控制器，包含红、绿、蓝三通道发光二极管工作主回路及其串联在各通道发光二极管工作主回路上的场效应管，其特征在于还包含单片机以及每通道内所含的PWM脉宽调制电路和光耦，每通道内的PWM脉宽调制电路输出端与场效应管控制端相连接，PWM脉宽调制电路电源端和频率特性补偿端分别与光耦集电极、发射极相连接，各通道内的光耦阳极分别与单片机的I/O口相连接，单片机的I/O口与上位机相连接。

单片机根据上位机发出的不同指令，单片机的I/O口输出不同的占空比脉冲信号，该信号经光耦隔离耦合、PWM脉宽调制电路脉宽调制，输出相应的PWM脉宽的脉冲信号，控制场效应管导通时间，从而控制发光二极管通道工作主回路的电流大小。上位机的不同指令，发光二极管通道工作主回路的工作电流大小也相应不同，使发光二极管色阶在0-255级变化，因此，发光二极管在不同工作电流大小的作用下，在不同时刻会发出不同饱和度色光。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本实施例的电路方框图。

图2为本实施例单色通道发光二极管控制电路原理图。

具体实施方式

如图1-图2所示，本实施例包含单片机U4(PIC16F628)、红、绿、蓝三通道发光二极管工作主回路(L1、R2)及其串联在各通道发光二极管工作主回路上的场效应管Q1和每通道内所含的PWM脉宽调制电U1(UC3843)和光耦U3、恒流控制电路、九位拨码开关S1。其中，PWM脉宽调制电路输出端(Vout)与场效应管Q1控制端相连接，恒流控制电路设在每通道内的PWM脉宽调制U1的电源端(Vref)和频率特性补偿端(Vfb)与光耦U3次级输出端之间，各通道内的光耦U3阳极分别与单片机U3的I/O口(RB0-RB2)相连接，单片机U4的I/O口(RB4-RB7、RA0、RA1)与九位拨码开关S1组成控制器地址码选择电路。单片机U4的I/O口(RB3)与通讯集成电路U5(MAX485)控制端相连接，通讯集成电路U5输出端连接上位机，使该驱动器具有国际上通用的DMX512舞台灯光协议的网络通讯接口。

恒流控制电路包含光耦U2、取样电阻R1、分压电阻R3、可调式精密并联稳压器U5，光耦U2集电极、发射极分别与PWM脉宽调制电路U1电源端(Vref)和频率特性补偿端(Vfb)相连接，取样电阻R1串联在发光二极管工作主回路(L1、R2)中，可调式精密并联稳压器U5连接在电压基准端B与光耦U2阴极之间，分压电阻3连接在电流取样端A与可调式精密并联稳压器Q4控制端之间，可调式精密并联稳压器U5控制端通过电阻R4与光耦U3集电极相连接，光耦U3集电极与光耦U2阳极相连接，光耦U3发射极通过电阻R5接地。

由于各通道负载发光二极管(1-12)可任意变化，当增加时，各通道发光二极管工作主回路的电流大小相应降低，取样电阻R1两端电压下降，分压电阻R3两端的电压也下降，可调式精密并联稳压器U5控制端的电压也下降，通过可调式精密并联稳压器U5的电流上升，使光耦U2输入端电流信号线性比例增大，光耦U2次级输出的脉冲信号的脉宽相应加宽，经PWM脉宽调制电路调制，其输出的PWM脉冲信号的脉宽也相应加宽，场效应管Q1导通时间增长，通过各通道工作主回路的电流也就得到提高，其提高的幅度补偿因负载增加所造成的工作主回路电流下降的幅度，保证了各通道发光二极管工作主回路电流的恒定。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、由于发光二极管在不同时刻可发出不同饱和度色光，红、绿、蓝三基色(0-255)色阶任意可控，利用三基色空间混色原理，能柔和地发出赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫等多种变色，可以合成出大自然中任一种颜色。

2、扩大了发光二极管的使用范围，可将发光二极管应用于有动态色彩演示要求的舞厅、酒吧、大厦外墙、广场等各种娱乐、景观公共场所照明。

3、由于采用PWM脉宽技术，不仅节能效果好，而且延长了发光二极管工作寿命。

4、利用电脑上位机可实现现场模拟，大大降低了工程成本。

5、负载控制能力灵活，用户使用方便。由于对发光二极管工作回路能提供恒定电流的控制，负载(1-12只发光二极管)任意变化，电流不变。

6、利用九位拨码开关组合，可以实现512个地址码选择，达到红、绿、蓝、白光、白光70％、渐变六种工作模式的自检演示和通信的功能。

7、由于采用国际上通用的DMX512舞台灯光协议的网络通讯接口标准，它不仅使该控制器能够应用于国际上通用的标准舞台灯光控制连接，而且还能通过网卡接口实现与电脑上位机相连接，或直接与电脑上位机USB口通讯，实现集中化管理。

Claims (5)

1、一种三基色可控大功率发光二极管控制器，包含红、绿、蓝三通道发光二极管工作主回路(L1、R2)及其串联在各通道工作主回路上的场效应管Q1，其特征在于还包含单片机U4(PIC16F628)以及每通道内所含的PWM脉宽调制电路U1(UC3843)和光耦U3，每通道内的PWM脉宽调制电路U1输出端(Vout)与场效应管Q1控制端相连接，PWM脉宽调制电路U1电源端(Vref)和频率特性补偿端(Vfb)分别与光耦U3集电极、发射极相连接，各通道内的光耦U3阳极分别与单片机U4的信号输出端(RB0-RB2)相连接，单片机U3的通讯I/O口(RB3)与上位机相连接。

2、根据权利要求1所述的三基色可控大功率发光二极管控制器，其特征在于在每通道内的PWM脉宽调制电路U1的电源端(Vref)和频率特性补偿端(Vfb)与光耦U3次级输出端之间设有恒流控制电路。

3、根据权利要求2所述的三基色可控大功率发光二极管控制器，其特征在于恒流控制电路包含光耦U2、取样电阻R1、分压电阻R3、可调式精密并联稳压器U5，光耦U2集电极、发射极分别与PWM脉宽调制电路U1电源端(Vref)和频率特性补偿端(Vfb)相连接，取样电阻R1串联在发光二极管工作主回路(L1、R2)中，可调式精密并联稳压器U5连接在电压基准端B与光耦U2阴极之间，分压电阻R3连接在电流取样端A与可调式精密并联稳压器Q4控制端之间，可调式精密并联稳压器U5控制端通过电阻R4与光耦U3集电极相连接，光耦U3集电极与光耦U2阳极相连接，光耦U3发射极通过电阻R5接地。

4、根据权利要求3所述的三基色可控大功率发光二极管控制器，其特征在于单片机U4的I/O口(RB4-RB7、RA0、RA1)与九位拨码开关S1组成控制器地址码选择电路。

5、根据权利要求4所述的三基色可控大功率发光二极管控制器，其特征在于单片机U4的I/O口(RB3)与通讯集成电路U5(MAX485)控制端相连接，通讯集成电路U5输出端连接上位机。

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