CN101707827B - 一种led灯具的电池电源控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED灯具的电池电源控制方法及系统，该方法包括：通过微处理器内置或外接的模数转换器采样电源电压值，并对采样电源电压值进行滤波处理；如果处理后电源电压值低于预设的下限值，发出相应占空比和频率的脉宽调制信号；LED灯根据脉宽调制信号发出相应的光。该系统中包括对电池电源电压进行采样，并对所述采样电源电压值进行滤波处理的电压检测模块。灯具在通电时，使用电压检测模块实时检测电池电源电压，当所检测到的电源电压低于预设值时，通过发出相应占空比和频率的脉宽调制信号来控制LED灯发出相应的光，以提示使用者及时充电，而不至于在电池电量耗光时使用者才去充电，从而延长了电池的寿命。

Description

一种LED灯具的电池电源控制方法及系统

技术领域

本发明涉及LED照明领域，更具体地说，涉及一种LED灯具的电池电源控制方法，还涉及一种LED灯具的电池电源控制系统。

背景技术

现有LED灯具，尤其是用于野外作业的便携式灯具，一般采用环保、节能和使用成本低的二次电池作为供电电源。在使用灯具过程中，由于没有对电池电量有任何提醒，作业人员会在灯具不能正常工作时才对二次电池进行充电，此时灯具二次电池的电量已经充分耗光，放电深度为100％。数据显示，当放电深度为10％时，二次电池的使用寿命大于1000次；当放电深度为100％时，二次电池的使用寿命仅为200次左右。现有技术中，由于没有对电池电量有任何提醒，灯具的二次电池放电深度经常达到100％，灯具二次电池的使用寿命较短，二次电池更换次数较多。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种在电池电压低于预设的下限值时进行报警，以提示使用者及时充电，从而延长电池寿命的LED灯具电池电源控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种LED灯具的电池电源控制方法，灯具在通电时包括：通过微处理器内置或外接的模数转换器采样电源电压值，并对所述采样电源电压值进行滤波处理；如果处理后电源电压值低于预设的下限值，发出相应占空比和频率的第一脉宽调制信号；LED灯根据所述第一脉宽调制信号发出相应的光。

在本发明所述的LED灯具的电池电源控制方法，还包括：如果接收到来自按键进入显示电量模式的控制指令；将所述进行处理后的采样电源电压值与电池满电量的电压比较，并得到电池电量相对满电量的相对值；根据所述相对值发出相应占空比和频率的第二脉宽调制信号；LED灯根据所述第二脉宽调制信号发出相应的光。

在本发明所述的LED灯具的电池电源控制方法，还包括：如果接收来自按键进入弱光模式的控制指令；发出相应占空比和频率的第三脉宽调制信号；LED灯根据所述第三脉宽调制信号发出相应的光。

在本发明所述的LED灯具的电池电源控制方法，还包括：如果接收来自按键进入强光模式的控制指令；发出相应占空比和频率的第四脉宽调制信号；LED灯根据所述第四脉宽调制信号发出相应的光。

在本发明所述的LED灯具的电池电源控制方法，还包括：按键按下/弹起时，启动计时，若按键的稳定时间达到计时时间预设值时，则按键按下/弹起有效，否则，按键的按下/弹起无效。

在本发明所述的LED灯具的电池电源控制方法，还包括，灯具在关闭时，微处理器进入睡眠模式。

本发明还提供一种LED灯具的电池电源控制系统，包括电池电源、按键、微处理器、恒流IC、LED，所述微处理器包括脉宽调制调光模块，所述微处理器还包括：对电池电源电压进行采样，并对所述采样电源电压值进行滤波处理的电压检测模块。

在本发明所述的LED灯具的电池电源控制系统，所述微处理器还包括：将所述进行处理后的采样电源电压值与电池满电量进行比较得到电池电量相对值的电量显示模块。

在本发明所述的LED灯具的电池电源控制系统，所述微处理器还包括：判断按键按下/弹起是否有效，并响应有效按键对发光模式进行切换的按键输入模块。

在本发明所述的LED灯具的电池电源控制系统，所述微处理器还包括：灯具在断电时切断电池向微处理器供电的睡眠节电模块。

实施本发明的LED灯具的电池电源控制方法及系统，具有以下有益效果：灯具在通电时，使用电压检测模块实时检测电池电源电压，当所检测到的电源电压低于预设的下限值时，通过发出相应占空比和频率的脉宽调制信号来控制灯的发光，以提示使用者及时充电，而不至于在电池电量耗光时使用者才去充电，从而延长了电池的寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明LED灯具的电池电源控制方法实施例一的流程图；

图2是本发明LED灯具的电池电源控制方法实施例一的按键消抖处理流程图；

图3是本发明LED灯具的电池电源控制系统实施例一的方框图。

具体实施方式

如图1所示，在本发明提供的LED灯具的电池电源控制方法第一实施例中，硬件上选择了ATMEL的AVR系列的TINY13来作为主控微处理器，在微处理器频率选择上，使用较低的频率，对4.8MHz进行8分频，微处理器实际工作频率是0.6MHz，低频率也会提高抗干扰性。

首先，程序初始化后，通过睡眠节电模块进入睡眠模式，直到外部触发唤醒，确认唤醒源并判断是否是外部干扰触发唤醒，如果是，则继续进入睡眠模式；如果否，则继续判断是否为按键触发唤醒，如果否，则继续进入睡眠模式；如果是，则进入唤醒初始化，并启动看门狗，当有任何异常导致软件死机不响应时，均会触发看门狗复位，将软件拉回到正常工作状态。

灯具通电后，微处理器由睡眠模式进入工作模式。

在步骤S01中，通过微处理器内置或外接的模数模数转换器采样电源电压值，并对所述采样电源电压值进行处理，可采用滤波算法对电源电压进行多次采样，对异常值进行剔除，再取其平均值，通过这样的处理，可以有效地减小误差，同时提高抗干扰能力；

在步骤S02中，判断经过处理后的采样电源电压值是否低于预设的下限值；

在步骤S03中，如果采样电源电压低于预设的下限值，则控制脉宽调制调光模块发出相应占空比和频率的第一脉宽调制信号，第一脉宽调制信号的占空比可设为50％，频率设为1，共10个周期的信号，脉宽调制信号用于控制恒流IC，进而驱动灯使其闪烁10次，以提示用户及时充电；

在步骤S04中，如果采样电源电压不低于预设的下限值，则进入按键输入模块，按键输入模块对按键的按下/弹起进行了消抖处理，即对按键按下/弹起时作了延时处理，延时期内不响应按键，对按键弹起不作考虑，当按键按下/弹起的稳定时间达到预设值时，按键的按下/弹起被认为是有效的。外部干扰一般是脉宽较小的尖峰，通过对稳定时间的控制，可以将此类干扰消除，从而提高整个系统的抗干扰性；

在步骤S05中，判断是否有长按键按下，长按键可定义为按键的按下时间大于2秒；

在步骤S06中，若判断有长按键按下，则进入显示电池电量模式，首先将进行处理后的采样电源电压值与电池满电量的电压比较，并得到电池电量相对满电量的相对值，根据电池电量的相对值控制脉宽调制调光模块发出相应占空比和频率的第二脉宽调制信号，脉宽调制信号用于控制恒流IC，进而驱动LED灯，可通过设置第二脉宽调制信号的占空比和频率使其针对不同的电池电量发不同的光，例如，可设置满电量时使其闪烁5次；4/5电量时，闪烁4次；3/5电量时，闪烁3次，依次类推；

在步骤S07中，若判断没有长按键按下，则判断是否有短按键按下，短按键可定义为按键的按下时间小于2秒；

在步骤S08中，若判断有短按键按下，则进行发光模式切换，例如，由弱光模式切换至强光模式，由强光模式切换至灯灭模式；

在步骤S09中，若判断没有短按键按下，或者切换模式完成，则判断当前发光模式是否为弱光模式；

在步骤S10中，若判断当前发光模式是弱光模式，则控制脉宽调制调光模块发出相应的第三脉宽调制信号，脉宽调制信号用于控制恒流IC，进而驱动LED灯，例如，可设置第三脉宽调制信号的占空比为70％，使LED灯发出弱光；

在步骤S11中，若当前发光模式不是弱光模式，则判断当前发光模式是否为强光模式；

在步骤S12中，若判断当前发光模式是强光模式，则控制脉宽调制调光模块发出相应的第四脉宽调制信号，脉宽调制信号用于控制恒流IC，进而驱动灯，例如，可设置第四脉宽调制信号的占空比为100％，使灯发出强光。

在步骤S13中，若判断当前发光模式不是强光模式，则判断当前发光模式是否为关机状态；

若判断当前发光模式为关机状态，则微处理器进入睡眠状态。

若判断当前发光模式为开机状态，则转步骤S01，进入下一轮的循环。

图2是本发明LED灯具的电池电源控制方法实施例一的按键消抖处理流程图。首先判断按键是否按下，若是，则清弹起标志，复位弹起计时，置按下标志，启动按下计时，判断计时期间是否有按键弹起，如果按键有弹起，则清按下标志，置弹起标志，则认为按键是干扰或抖动，按键按下视为无效；如果计时期间按键无弹起，则判断稳定时间是否达到计时设定值，若是，则视按键按下有效，并置按键按下有效标志。

按键弹起时的判断与之类似，在此不作描述。

图3是本发明LED灯具的电池电源控制系统实施例一的方框图，该系统包括：

电池电源，为整个电路提供能源；

按键，用于控制LED发光模式的切换；

恒流IC，根据微处理器发出的脉宽调制信号直流驱动LED灯发光；

LED，用于照明或通过有规律的闪烁警示电池电源低压或显示电量，

微处理器包括脉宽调制(Pulse-width Modulation，PWM)调光模块、电压检测模块、电量显示模块、按键输入模块、睡眠节电模块，其中，

脉宽调制调光模块，用于根据LED灯的发光模式发出一定占空比和频率的脉宽调制信号，所述脉宽调制信号控制恒流IC，从而驱动LED灯发出相应模式的光；

电压检测模块，用于对电池电源电压进行采样，并对所述采样电源电压值进行滤波处理；

电量显示模块，用于对进行处理后的采样电源电压值与电池满电量进行比较得到电池电量相对值；

按键输入模块，用于判断按键按下/弹起是否有效，并响应有效按键；

睡眠节电模块，用于灯具在断电时切断电池向微处理器供电。

灯具在断电时，睡眠节电模块切断电池向微处理器供电，微处理器进入睡眠模式，直到外部触发唤醒，如果确认唤醒源是干扰或抖动，则继续进入睡眠模式，如果是按键触发唤醒，则进行唤醒初始化，并启动看门狗，灯具进入工作模式。

电压检测模块检测电池电源电压并进行滤波处理，当检测到的电源电压低于预设的下限值时，控制脉宽调制调光模块发出相应占空比和频率的脉宽调制信号，所述脉宽调制信号通过恒流IC驱动LED发出相应的光，以提示使用者及时充电。

低压报警完成后，继续扫描按键输入模块，当检测到有长按键按下时，并且按键输入模块判断长按键有效，则进入电量显示模式，电量显示模块将进行滤波处理后的电池电源电压与电池满电量时的电压相比较，得到相对满电量电压的相对值，并根据此相对值的大小控制脉宽调制调光模块发出相应占空比和频率的脉宽调制信号，所述脉宽调制信号通过恒流IC驱动LED发出不同的光，使用者根据LED所发的不同光辨别电池的电量。

当检测到有短按键按下时，并且按键输入模块判断此短按键有效，则进行发光模式的切换，例如由当前弱光模式切换至强光模式，由当前强光模式切换至灯灭状态。然后根据当前发光模式(例如弱光、强光)控制脉宽调制调光模块发出相应占空比和频率的脉宽调制信号，所述脉宽调制信号通过恒流IC驱动LED发出不同发光模式的光。如果为灯灭状态，则重新进入睡眠模式。

Claims (8)

1.一种LED灯具的电池电源控制方法，其特征在于，灯具在通电时包括：

通过微处理器内置或外接的模数转换器采样电源电压值，并对所述采样电源电压值进行滤波处理；

如果处理后电源电压值低于预设的下限值，则发出相应占空比和频率的第一脉宽调制信号；

LED灯根据所述第一脉宽调制信号发出相应的光以提示用户及时充电；

如果处理后电源电压值不低于预设的下限值，并接收到来自按键进入电量显示模式的控制指令；

将所述进行处理后的采样电源电压值与电池满电量的电压比较，并得到电池电量相对满电量的相对值；

根据所述相对值发出相应占空比和频率的第二脉宽调制信号；

LED灯根据所述第二脉宽调制信号针对不同的电池电量发出不同的光。

2.根据权利要求1所述的LED灯具的电池电源控制方法，其特征在于，还包括：

如果接收来自按键进入弱光模式的控制指令；

发出相应占空比和频率的第三脉宽调制信号；

LED灯根据所述第三脉宽调制信号发出相应的光。

3.根据权利要求1所述的LED灯具的电池电源控制方法，其特征在于，还包括：

如果接收来自按键进入强光模式的控制指令；

发出相应占空比和频率的第四脉宽调制信号；

LED灯根据所述第四脉宽调制信号发出相应的光。

4.根据权利要求2-3任一项所述的LED灯具的电池电源控制方法，其特征在于，还包括：

按键按下/弹起时，启动计时，若按键的稳定时间达到计时时间预设值时，则按键按下/弹起有效，否则，按键的按下/弹起无效。

5.根据权利要求1所述的LED灯具的电池电源控制方法，其特征在于，还包括灯具在关闭时，微处理器进入睡眠模式。

6.一种LED灯具的电池电源控制系统，包括电池电源、按键、微处理器、恒流IC、LED，所述微处理器包括脉宽调制调光模块，其特征在于，所述微处理器还包括：

电压检测模块，用于对电池电源电压进行采样，并对所述采样电源电压值进行滤波处理；所述电压检测模块在检测到电池电源电压低于预设的下限时，控制所述脉宽调制调光模块发出相应占空比和频率的第一脉宽调制信号，所述第一脉宽调制信号通过所述恒流IC驱动所述LED发出相应的光以提示用户及时充电；

电量显示模块，在进入电量显示模式时，将所述进行处理后的采样电源电压值与电池满电量电压进行比较得到电池电量相对值，并根据此相对值的大小控制所述脉宽调制调光模块发出相应占空比和频率的第二脉宽调制信号，所述第二脉宽调制信号通过所述恒流IC驱动所述LED针对不同的电池电量发出不同的光。

7.根据权利要求6所述的LED灯具的电池电源控制系统，其特征在于，所述微处理器还包括：

判断按键按下/弹起是否有效，并响应有效按键、对发光模式进行切换的按键输入模块。

8.根据权利要求6所述的LED灯具的电池电源控制系统，其特征在于，所述微处理器还包括：

灯具在断电时切断电池向微处理器供电的睡眠节电模块。

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